Строение воздухоносных путей

Носовая полость

Полость носа поделена перегородкой на две половины. Она сообщается с наружной средой при помощи ноздрей, у каждой из которых имеется каемка воло­сков, задерживающих посторонние частицы, а сзади – с глоткой посредством хоан. Слизистая оболочка носовой полости имеет большое количество кровеносных сосудов. Проходящая по ним кровь согревает воздух. Железы слизистой выделяют слизь, увлажняющую стенки носовой полости и снижающую жизнедеятельность бактерий. На поверхности слизистой находятся лейкоциты, уничтожающие большое количество бактерий. Мерцательный эпителий слизистой задерживает и выводит наружу пыль. При раздражении ресничек носовых полостей возникает рефлекс чихания. Таким образом, в носовой полости воздух:

1. согревается,

2. обеззараживается,

3. увлажняется

4. очищается от пыли.

В слизистой оболочке верхней части носовой полости имеются чувствительные обонятельные клетки, образующие орган обоняния. Из носовой полости воздух поступает в носоглотку, а оттуда в гортань.

Гортань

Этот отдел образован девятью гиалиновыми и эластическими хрящами, связанными между собой суставами. Прикрепленные к ним мышцы позволяют хрящам смещаться друг относительно друга. Хрящи соединяются между собой посредством связок и суставов.

Самый крупный непарный щитовидный хрящ (гиалиновый) защищает гортань спереди и формирует выступ гортани – «адамово яблоко».

Гиалиновые черпаловидные хрящи участвуют в первичном голосообразовании. От их основания вперед отходит голосовой отросток, состоящий из эластического хряща; назад и кнаружи мышечный отросток. К последнему прикрепляются мышцы, двигающие черпаловидный хрящ в перстнечерпаловидном суставе. При этом изменяется положение голосового отростка, к которому прикрепляются голосовые связки.

Сверху гортань покрыта треугольным надгортанником, состоящим из эластического хряща. Надгортанник расположен впереди входа в гортань и прикреплен к щитовидному хрящу с помощью щитонадгортанной связки. При глотании, надгортанник закрывает вход в гортань, защищая дыхательные пути.

В основании гортани лежит гиалиновый перстневидный хрящ, его дуга обращена вперед, а пластинка - назад. Соединительнотканная связка соединяет нижний край хряща с первым хрящом трахеи.

Гортань состоит из двух полостей, которые сообщаются через узкую голосовую щель. Края голосовой щели образованы голосовыми связками. При выдыхании воздуха через сомкнутые голосовые связки происходит их вибрация, сопровождающаяся возникновением звука. Окончательное формирование звуков речи происходит при помощи: языка, мягкого неба и губ.

При раздражении ресничек гортани возникает рефлекс кашля. Из гортани воздух поступает в трахею.

Трахея.

Стенка трахеи состоит из слизистой оболочки, подслизистой основы, волокнисто-мышечно-хрящевой и адвентициальной оболочек. Слизистая оболочка трахеи выстлана реснитчатым псевдомногослойным эпителием, содержащим большое количество бокаловидных клеток. Волокнисто-мышечно-хрящевая оболочка трахеи образована 16-20 гиалиновыми хрящами, каждый из которых представляет собой дугу, открытую cзади, занимающую приблизительно две трети окружности трахеи. Хрящи, покрытые надхрящницей, соединены между собой кольцевыми связками. Задняя поверхность стенки трахеи мягкая и содержит гладкие мышцы. Отсутствие хрящей на задней стенке весьма важно, благодаря этому пищевой комок, проходящий по пищеводу, лежащему непосредственно позади трахеи, не испытывает сопротивления с ее стороны. Вместе с тем трахея благодаря наличию в ее стенке хрящей, связанных плотной фиброзной тканью перепончатой части, очень упруга и эластична. Трахея противостоит значительному давлению извне, сохраняя просвет постоянно открытым, и может растягиваться, изменяя свои продольные и поперечные размеры. Трахея растет равномерно вместе с туловищем, однако наиболее интенсивно - в течение первого года жизни и в период полового созревания.

Бронхи и бронхиолы.

Бронхиальное дерево состоит из ветвящихся бронхов, просвет которых постепенно уменьшается.

Трахея разделяется на два главных бронха. Главные бронхи обладают выраженной упругостью, которая, как и способность к сопротивлению, с возрастом увеличивается, у детей же хрящи тонкие, мягкие, эластичные и обладают малой упругостью

От них отходят долевые (вторичные) бронхи. От правого три: верхний, средний и нижний долевые, от левого два: верхний и нижний долевые, делящиеся на более мелкие сегментарные (третичные) бронхи (справа - 10, слева - 9). Дальнейшее разделение бронхов идет дихотомически. Главные бронхи являются бронхами первого порядка, долевые второго, а сегментарные - бронхами третьего порядка. В дальнейшем бронхи делятся на субсегментарные (первой, второй, третьей ступени ветвления – всего 9 - 10), междольковые, внутридолъковые. При этом площадь сечения вышележащего бронха меньше, чем сумма площадей сечений его ветвей.

Бронхи выстланы цилиндрическим реснитчатым эпителием с большим количеством бокаловидных клеток. В собственной пластинке слизистой оболочки имеются непрерывные полоски эластической ткани, разветвляющиеся по мере ветвления бронхов. Строение главных бронхов во многом напоминает строение трахеи. Гиалиновые хрящи бронхов представляют собой кольца. Хрящи соединяются между собой кольцевыми связками, аналогичными трахеальным. По мере уменьшения калибра бронха хрящи постепенно меняют форму, образуя вначале полукольца, затем хрящевые пластинки неодинаковой величины, которые совершенно исчезают в бронхиолах диаметром около 1мм. В стенке главных бронхов мышечная ткань располагается так же, как и в трахее. В стенке внутри л егочных бронхов имеется круговой слой гладких мышечных волокон, располагающихся между слизистой оболочкой и хрящами. В мелких бронхах (диаметром до 1-2мм) постепенно исчезают хрящевые пластинки и железы, а мышечная пластинка слизистой оболочки становится относительно более толстой.

Диаметр самых мелких разветвлений воздухопроводящих путей – бронхиол – от 0,5 до 1мм. Имеется около 20 их генераций, последняя – терминальные бронхиолы - делится на 14-16 дыхательных (респираторных) бронхиол каждая, которые образуют альвеолярные мешочки. В каждом таком мешочке находится группа открывающихся в не­го альвеол. В стенках бронхиол, в отличие от бронхов, отсутствуют хрящи.

Ветвление бронхов в правом и левом легких:

А - общий вид:

1 - трахея; 2 - главные бронхи; 3 - долевые бронхи;

4 - сегментарные бронхи; 5 - долька; 6 - ацинус;

7 - нижняя доля правого легкого; 8 - сегмент;

Б - схема:

1,2- главные бронхи;

3, 4- долевые и сегментарные бронхи;

5-15 - ветви сегментарных бронхов, дольковый бронх и его разветвления (не показаны);

16 - терминальная бронхиола;

17-19 - дыхательные бронхиолы (три порядка ветвлений);

20-22 - альвеолярные ходы (три порядка ветвлений);

23 - альвеолярные мешочки

Стенки большей части воздухоносных путей выстланы мерцательным эпителием. В толще эпителия имеются бокаловидные клетки, выде­ляющие слизистый секрет. Слизь улавливает любые частицы, которым удалось проскользнуть через каемку волосков, ок­ружающую ноздри, например пылевые частицы и бактерии. Биение ресничек направляет эти уловленные слизью частицы к задней стенке ро­товой полости и здесь они проглатываются (так что попасть в воздухоносные пути они более уже никак не могут). Отметим, что посторонние час­тицы улавливаются здесь не ресничками, а слизью, тогда как в каемке волосков, окружаю­щей ноздри, их задерживают именно волоски. Слизь выполняет и другую функцию: она увлаж­няет вдыхаемый воздух.

Гистологическая характеристика дыхательного пути.

	Хрящ	Мерцательный эпителий с бокаловидными клетками	Гладкая мускулатура	Соединительная ткань с эластичными волокнами и коллагеном
1. Трахея	+ полукольца	+	+	+
2. Два бронха	+ кольца	+	+	+
3. Бронхиолы	± кольца (постепенно утрачиваются)	+	+	+
4. Альвеолярный ход	Хрящ отсутствует	Реснички и бокаловидные клетки отсутствуют;	+	+
5. Альвеолярный мешочек	Хрящ отсутствует	Реснички и бокаловидные клетки отсутствуют;	+	+
6. Альвеолы	Хрящ отсутствует	Реснички и бокаловидные клетки отсутствуют; у плоского эпителия на внутренней влажной поверхности – сурфактант, а на наружной – сеть капиляров	(+) Очень мало	+

Альвеолы

Альвеолы напоминают пузырьки неправильной формы. Стенки альвеол — это та поверхность, на кото­рой происходит газообмен. Толщи­на альвеолярной стенки составляет всего лишь около 0,1мкм. Форма альвеол многоугольная, вход в альвеолу округлый. Количество альвеол в обоих легких человека достигает 600 - 700млн, а общая их поверхность колеблется в пределах от 40м² при выдохе до 120м² при вдохе. Диаметр альвеол новорожденного ребенка в среднем равен 150мкм, взрослого - 280мкм, в старости объем альвеол увеличивается за счет исчезновения некоторых межальвеолярных перегородок. Их диаметр достигает 300 - 350 мкм.

Альвеолы разделяются межальвеолярными перегородками толщиной 2-8 мкм. В каждой перегородке, обычно являющейся одновременно стенкой двух (иногда и более) альвеол, расположена густая сеть кровеносных капилляров, эластических, ретикулярных и коллагеновых волокон и клеток соединительной ткани. Все кро­веносные капилляры берут начало от легочной артерии и, в конце концов, объединяются, образуя легочную вену. Коллагеновые и эластиче­ские волокна, придают перегородкам гибкость и позво­ляют альвеолам изменять свой объем при вдохе и выдохе.

Строение межальвеолярной перегородки разделяющей две альвеолы:

1 - поверхностный альвеолоцит; 2 - просвет кровеносного капилляра;

3 - эндотелиальная клетка; 4 - альвеолярный макрофаг;

5 - гранулярный альвеолоцит; 6 - осмиофильные тельца;

7 - эластическое волокно; 8 - просвет альвеол

Альвеолы выстланы изнутри влажным плоским эпителием, образованным клетками двух типов: респираторными альвеолоцитами (дыхательными, чешуйчатыми) и большими гранулярными альвеолоцитами.

Преобладают дыхательные альвеолоциты, которые выстилают около 87,5% поверхности альвеол. Это уплощенные клетки толщиной 0,1 - 0,2 мкм. Лишь в области залегания ядра, которое выпячивается в просвет альвеолы, они утолщены. Такое строение в наибольшей степени способствует газообмену.

Гранулярные альвеолоциты - крупные округлые клетки с большим округлым ядром, лежащие на базальной мембране и выступающие в просвет альвеолы. Они выде­ляют на внутреннюю ее поверхность вещество липопротеиновой природы, обладающее свойствами детергента (отторгающее загрязнение посторонними веществами) и выстилающее альвеолы изнутри в виде пленки – сурфактант.

Основная функция сурфактанта - поддержание альвеолы в расправленном состоянии, обеспечение ее способности к растяжению при вдохе и противодействие слипанию стенок при выдохе. Это вещество снижает по­верхностное натяжение слоя влаги на выстила­ющем альвеолы эпителии, благодаря чему на расширение легких при вдохе затрачивается меньше усилий. Сурфактант ускоряет также транспорт кислорода и СО₂ через этот слой вла­ги. Кроме того, он обладает бактерицидными свойствами. В здоровых легких сурфактант непрерывно секретируется и реабсорбируется. Особенно важна роль сурфактанта при первом вдохе у новорожденного ребенка. У плода чело­века он появляется впервые примерно на 23-й неделе. Это одна из главных причин, из-за ко­торых плод до 24-й недели считается неспособ­ным к самостоятельному существованию. Этим же определяется и срок, ранее которого стиму­ляция преждевременных родов запрещена за­коном во многих странах. Предполагается, что у младенцев, рожденных ранее указанного сро­ка, может отсутствовать сурфактант. Следстви­ем этого явится синдром нарушения дыхания – одна из главных причин смерти недоношенных младенцев. Без сурфактанта поверхностное на­тяжение жидкости в альвеолах в 10 раз превы­шает норму и альвеолы после каждого выдоха спадаются. А для того чтобы они вновь расши­рились при вдохе, требуется затратить значи­тельно больше усилий.

В выстилке альвеол обнаруживается еще один вид клеток - альвеолярные макрофаги, имеющие моноцитарное происхождение, относящиеся к фагоцитарной системе и активно фагоцитирующие частицы и сурфактант. Макрофаги могут мигрировать в просвет альвеол и в ткань межальвеолярных перегородок.

Газообмен в альвеолах

Аэрогематический барьер (воздушно-кровяной), через который происходит газообмен, очень тонок (в среднем 0,2-0,5 мкм). Он образован тонкой (90-95нм) цитоплазмой дыхательных альвеолоцитов, базальной мембраной, на которой они лежат, сливающейся с базальной мембраной кровеносных капилляров (толщина общей мембраны 90-100нм), и цитоплазмой эндотелиоцитов (толщиной 20-30 нм), образующих стенку капилляра. Каждый капилляр граничит с одной или несколькими альвеолами.

Кислород диффузионно по градиенту концентрации сначала поступает в плазму крови и соединяется с гемоглобином эритроци­тов, который в результате этого превращается в оксигемоглобин. Углекислый газ диффундирует в обратном направлении – из крови в полость альвеол.

Эффективной диффузии способствуют:

1) большая площадь поверхности альвеол;

2) короткое расстояние, которое требуется преодолеть диффундирующим газам;

3) крутой диффузионный градиент, обеспе­чиваемый вентиляцией, постоянным при­током крови и участием переносчика кис­лорода – гемоглобина;

4) присутствие сурфактанта.

Диаметр альвеолярных капилляров меньше диаметра эритроцитов и эритроциты протиски­ваются через них под напором крови. При этом они деформируются, и большая доля их поверхности приходит в контакт с поверхно­стью альвеол. Благодаря этому они могут погло­тить больше кислорода. Кроме того, эритроциты движутся по капилляру относительно медленно, так что обмен может происходить дольше. Когда кровь покидает альвеолы, парциальное давление кислорода и СО₂ в ней то же, что и в альвеоляр­ном воздухе.