Дыхательная система: строение и развитие

1. EMU UNIVERSITY

ТЕМА: ДЫХАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА.

2.

3. ДЫХАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА.

ВОЗДУХОНОСНЫЕ ПУТИ
РЕСПИРАТОРНЫЙ ОТДЕЛ
НОСОВАЯ ПОЛОСТЬ
НОСОГЛОТКА
ГОРТАНЬ
ТРАХЕЯ
БРОНХИАЛЬНОЕ ДЕРЕВО
АЛЬВЕОЛА

4.

Дыхание – это физиологический процесс, при котором
кислород окружающей среды поглощается клетками тканей,
при этом выделяется углекислый газ, вода и определенное
количество энергии за счет аэробного окисления углеводов.
Процесс дыхания включает три звена:
-внешнее дыхание – газообмен между атмосферным
воздухом и кровью организма,
-транспорт газов кровью,
-внутреннее, или тканевое дыхание – потребление кислорода
и выделение углекислого газа клетками.

5.

Дыхательная система обеспечивает внешнее дыхание организма, а также
выполняет ряд важных недыхательных функций, а именно:
-терморегуляцию и увлажнение вдыхаемого воздуха, очищение его от пыли и
микроорганизмов;
-депонирование крови в сосудах (8–9%), участие в регуляции свертываемости крови
(за счет выработки тромбопластина и его антагониста – гепарина);
-участие в синтезе некоторых гормонов (норадреналин, серотонин, дофамин) и в
инактивации других (тестостерон, инсулин);
-выделительная функция (особенно по отношению к летучим веществам: ацетону,
эфиру, этанолу);
-участие в липидном и водно-солевом обмене веществ, а также в голосообразовании,
обонянии и иммунологической защите.
В составе дыхательной системы выделяют:
-воздухоносные пути – система полостей и трубок, которая проводит окружающий
воздух во все участки легкого к респираторному отделу;
-респираторный отдел, структурно-функциональной единицей которого в легких
является ацинус, обеспечивающий газообмен между кровью и воздухом.

6.

РАЗВИТИЕ ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ.

7.

РАЗВИТИЕ.
Развитие органов дыхания начинается на третьей неделе утробной жизни
путем выпячивания вентральной стенки передней кишки. Верхняя часть этого
зачатка образует гортань и трахею, а его нижняя часть делится на два
мешкообразных выроста – зачатки правого и левого легкого. Затем эти
образования ветвятся, разделяются на множество все более мелких
выпячиваний, между которыми врастает мезенхима. Таким образом,
формируется бронхиальное дерево, стенка которого внутри становится
складчатой и выстилается цилиндрическим эпителием (источником развития
его является прехордальная пластинка). В стенке воздухоносных путей из
окружающей мезенхимы образуются хрящевая ткань, гладкая мышечная и
волокнистая соединительная ткани.
В конце второго месяца эмбриогенеза носовая полость отграничивается от
полости рта небными пластинками, отрастающими от верхнечелюстных
отростков.
С шестого месяца и до рождения в легких идет развитие альвеолярных ходов
и альвеол.

8.

9.

Воздухоносные пути.
К ним относятся: носовая полость, носоглотка, гортань, трахея,
внелегочные, легочные бронхи и бронхиолы.
Выполняют они следующие функции:
-проведение воздуха при вдохе и выдохе;
-«кондиционирование» поступающего атмосферного воздуха за счет
терморегуляции,
-увлажнения (секретом собственных желез и бокаловидных клеток),
-механической очистки от пыли, микроорганизмов и пр. (за счет
упорядоченного мерцания ресничек, двигающих слизь с прилипшими
частичками пыли и грязи назад к глотке);
-иммунная защита, которая осуществляется лимфоидной тканью,
альвеолярными и интерстициальными макрофагами.

10.

Принципы строения стенки воздухоносных путей:
-в полости носа имеется только слизистая оболочка, прилегающая к
надхрящнице или надкостнице;
-в носоглотке – слизистая и подслизистая оболочка;
-в гортани – слизистая, фиброзно-хрящевая и адвентициальная;
-в трахее, главных бронхах, бронхах крупного и среднего калибра –
слизистая, подслизистая, фиброзно-хрящевая и адвентициальная
оболочка;
-в мелких бронхах – слизистая и адвентициальная оболочка (в составе
слизистой оболочки, начиная с главных бронхов и до мелких
включительно, выделяется еще и мышечная пластинка);
-в бронхиолах за эпителием следует мышечно-волокнистая оболочка со
спиральным направлением мышечных пучков, постепенно исчезающих
по направлению к респираторному отделу.

11.

Носовая полость – парная, в ней различают преддверие и собственно
носовую полость.
Преддверие – расширенная передняя часть полости, выстланная
эпидермисом. Здесь находятся многочисленные волосяные фолликулы,
сальные и единичные потовые железы.
Щетинковые волосы задерживают крупные пылевые частицы во
вдыхаемом воздухе. В более глубоких частях преддверия волосы
становятся короче и количество их уменьшается, а эпителий становится
неороговевающим.
В собственно носовой полости -эпителий слизистой оболочки однослойный многорядный столбчатый мерцательный, лежащий на
утолщенной базальной мембране.
В этом эпителии различают: реснитчатые, микроворсинчатые
(щеточные), базальные, вставочные и бокаловидные клетки.

12.

13.

В носовой полости доминируют реснитчатые и бокаловидные клетки.
Собственная пластинка слизистой оболочки состоит из рыхлой волокнистстой
неоформленной соединительной ткани, содержащей большое количество
эластических и ретикулярных волокон. В ней залегают концевые отделы
слизисто-серозных и серозных желез, секрет которых увлажняет слизистую
оболочку носа. В собственной пластинке встречаются лимфоидные узелки,
особенно многочисленные у входа в носоглотку, а также плазматические
клетки, тучные клетки, зернистые лейкоциты и большое количество
кровеносных сосудов. Слизистая оболочка в области верхней носовой
раковины покрыта особым обонятельным эпителием, а в области средней и
нижней раковин имеются сплетения широких тонкостенных вен.
С полостью носа связаны четыре воздушные пазухи, представляющие собой
полости в: лобной, решетчатой, клиновидной и верхнечелюстной костях.
Пазухи сообщаются с полостью носа узкими отверстиями и выстланы тонкой
слизистой оболочкой, содержащей малое количество бокаловидных клеток и
слизистых желез.

14.

Гортань – орган воздухоносного отдела дыхательной системы, принимающий участие
не только в проведении воздуха, но и в звукообразовании.
Гортань имеет: слизистую, фиброзно-хрящевую и адвентициальную оболочки.
1)Слизистая оболочка, за исключением голосовых связок, выстлана многорядным
мерцательным эпителием.
Собственная пластинка слизистой имеет обычное строение, богата эластическими
волокнами, не имеющими определенной ориентации. В передней ее части содержатся
смешанные белково-слизистые железы, которых особенно много у основания
надгортанника. Здесь же определяется значительное скопление лимфоидных узелков
(гортанная миндалина).
2)В средней части гортани имеются парные складки слизистой оболочки, образующие
истинные и ложные голосовые связки и покрытые многослойным плоским
неороговевающим эпителием. Сокращение поперечнополосатых мышц в толще
истинных голосовых связок меняет величину щели между ними и, соответственно,
высоту звука, производимого проходящим воздухом. Выше и ниже этих связок
располагаются смешанные белково-слизистые железы.
3)Фиброзно-хрящевая оболочка гортани состоит из гиалинового и эластического хрящей,
а ее адвентиция – из соединительной ткани.

15.

ГОРТАНЬ

16.

Трахея – полый трубчатый орган диаметром 20–25 мм, сообщающийся сверху с гортанью, а
внизу делящийся на два главных бронха, идущих к правому и левому легкому.
В стенке органа имеются : слизистая, подслизистая, волокнисто-мышечно-хрящевая и
адвентициальная оболочки.
Слизистая оболочка --выстлана многорядным мерцательным эпителием, в составе которого
содержатся реснитчатые, бокаловидные, гормонопродуцирующие, вставочные и базальные
клетки.
Реснитчатые клетки- длиной до 15 мкм, содержат около 270 ресничек, благодаря мерцанию
которых удаляется от 3 до 40г пылевидных частиц в сутки.
Подслизистая основа (оболочка) представлена богато васкуляризованной рыхлой
волокнистой соединительной тканью и концевыми отделами белково-слизистых желез. Их
особенно много на задней и боковых стенках органа; протоки этих желез открываются в
просвет трахеи.
В состав волокнисто-мышечно-хрящевой оболочки входит около двадцати хрящей,
имеющих подковообразную форму. Их открытые края направлены кзади, а промежуток
между двумя концами каждого из этих незамкнутых колец заполнен соединительной тканью
и пучками гладкомышечных клеток.
Соединительнотканная адвентициальная оболочка связывает трахею с пищеводом и
сосудисто-нервными пучками.

17.

ТРАХЕЯ – ПОПЕРЕЧНЫЙ
СРЕЗ.
2 – слизистая и
подслизистая оболочки, 3
– фиброзно-хрящевая
оболочка, 4 –
адвентициальная
оболочка, 5 –
однослойный
многорядный
мерцательный эпителий,
7 – концевые отделы
желез, 8 – кровеносный
сосуд.

18.

ТРАХЕЯ
1 – многорядный
эпителий,
2 –собственная пластинка
3 – подслизистая
оболочка,
4 – белково-слизистые
железы,
5 – фиброзно-хрящевая
оболочка,
6 –надхрящница,
7 – адвентициальная
оболочка.

19.

20.

21.

22.

Легкие --занимают большую часть грудной клетки и постоянно изменяют
свою форму и объем в зависимости от фазы дыхания (вдох – выдох). Каждое
легкое состоит из системы воздухоносных путей – бронхов (бронхиальное
дерево) и системы легочных пузырьков, или альвеол, играющих роль
собственно респираторных отделов дыхательной системы.
В состав бронхиального дерева входят : правый и левый главные бронхи,
которые разделяются на внелегочные долевые бронхи (крупные бронхи
первого порядка). Они делятся затем на зональные внелегочные (крупные
бронхи второго порядка). Далее следуют внутрилегочные сегментарные и
субсегментарные бронхи, которые относят к бронхам третьего – четвертого
порядков, или к бронхам среднего калибра (диаметром 2–5 мм). Последние,
разветвляясь, переходят в мелкие (1–2 мм в диаметре), которые делятся
затем на бронхиолы. Заканчивается воздухоносный отдел легкого
конечными, или терминальными, бронхиолами. Вслед за ними начинаются
респираторные отделы легкого.

23.

24.

25.

Строение стенки бронхов неодинаково на протяжении бронхиального дерева и постепенно
изменяется с уменьшением их диаметра.
Главный бронх -имеет внутренний диаметр около 15 мм. Его стенка содержит те же
четыре оболочки, что и трахея, но с некоторыми отличиями: в составе мерцательного
эпителия, кроме реснитчатых, бокаловидных, гормонопродуцирующих и базальных клеток,
встречаются еще каѐмчатые клетки и безреснитчатые клетки, функция которых не вполне
ясна. Каѐмчатые клетки- имеющие микроворсинки, цитоплазму с умеренным развитием
органоидов и светлые ядра, рассматриваются либо как дифференцирующиеся реснитчатые
клетки, либо как опустошенные бокаловидные. К ним относятся также хеморецепторные
клетки, содержащие в базальной части контакты с афферентными нервными волокнами.
Состав же гормонопродуцирующих клеток и вырабатываемых ими продуктов становится
разнообразнее по направлению к дистальным отделам бронхиального дерева.
В собственной пластинке слизистой оболочки определяется большее количество
эластических волокон, но их расположение менее упорядочено, чем в трахее. Появляется
также (вначале нечетко выраженная) мышечная пластинка слизистой оболочки.
Подслизистая и адвентициальная оболочки сходны по строению с таковыми в трахее.
Волокнисто-мышечно-хрящевая оболочка состоит из замкнутых колец гиалинового хряща,
окруженных фиброзной соединительной тканью.

26.

Крупный внутрилегочной
бронх.
1 – просвет бронха,
2 – многорядный
реснитчатый эпителий,
3 – собственная пластинка
слизистой оболочки,
4 – мышечная пластинка,
5 – концевые отделы желез,
6 – хрящ,
7 – кровеносный сосуд.

27.

Крупные бронхи -имеют диаметр от 5 до 10 мм и состоят из тех же
оболочек, что и главные бронхи. Однако волокнисто-хрящевая оболочка в
них представлена гиалиновыми пластинами неправильной формы, и по
мере уменьшения калибра бронхов происходит постепенное уменьшение
их размеров. Одновременно с этим происходит увеличение относительной
толщины мышечной пластинки слизистой оболочки.
Разнообразие клеток в составе мерцательного эпителия бронхов также
возрастает с уменьшением их диаметра.
Бронхи среднего калибра с диаметром просвета от 2 до 5 мм тоже имеют в
своем составе четыре оболочки. При этом многорядный мерцательный
эпителий постепенно становится более низким; в нем уменьшается
количество бокаловидных клеток. Мышечная пластинка слизистой развита
еще сильнее, чем в крупных бронхах. Белково-слизистые железы
подслизистой оболочки располагаются группами между островками хряща,
а хрящ постепенно меняется с гиалинового на эластический.
Адвентициальная оболочка, как и в крупных бронхах, обычного строения.

28.

ЛЕГКИЕ. Бронхи
среднего и мелкого
калибра, бронхиолы.
Гем.-эозин.
1 – просвет бронха
среднего калибра,
2 – мелкий бронх,
3 - терминальная
бронхиола,
4 – респираторная
бронхиола,
5 – альвеолярный ход,
6 – альвеолярные
мешочки,
7 – альвеолы,
8 – кровеносные
сосуды.

29.

В мелких бронхах (диаметром 1–2 мм) постепенно исчезают хрящевые пластинки и
железы. Таким образом, их стенка состоит только из двух оболочек: слизистой
(представленной двурядным мерцательным эпителием, собственной пластинкой и
выраженной мышечной пластинкой) и адвентициальной. Характерной
особенностью эпителия является появление среди эпителиоцитов клеток Клара,
имеющих куполообразную апикальную часть, с гранулами, содержащими
гликозаминогликаны. Благодаря своим ферментам (неспецифической эстеразе и
другим) эти клетки участвуют в детоксикации вдыхаемого воздуха, в синтезе
липопротеидов сурфактанта, а также в продукции и резорбции гипофазы
сурфактанта. Отсутствие жесткого хрящевого каркаса и мощная выраженность
циркулярных мышечных пучков позволяет мелким бронхам и бронхиолам
выполнять не только функцию проведения воздуха, но и регулировать его
поступление в респираторные отделы легких. Продолжительное сокращение
мышечных пучков при патологических состояниях, например при бронхиальной
астме, резко уменьшает или полностью перекрывает просвет мелких бронхов,
вызывая затруднение дыхания или же приступ удушья.

30.

31.

ЛЕГКИЕ.
Респираторные
бронхиолы (1),
альвеолярный
ход (2),
альвеолы (3),
однослойный
кубический
эпителий (4).

32.

33.

Конечные бронхиолы -имеют диаметр около 0,5 мм, выстланы изнутри
однослойным кубическим мерцательным эпителием. В нем встречаются
мерцательные, щеточные, секреторные и бескаемчатые клетки. Мышечный слой
слизистой оболочки истончается, распадается на отдельные пучки гладких
миоцитов с циркулярным или косым их направлением. Между пучками миоцитов
расположены продольно идущие эластические волокна. При таком строении
бронхиолы легко растяжимы при вдохе и возвращаются к исходному состоянию на
выдохе.
Структурно-функциональной единицей респираторного отдела легкого
является ацинус, в котором осуществляется газообмен между кровью и
воздухом альвеол.
Ацинус- начинается респираторной бронхиолой первого порядка, которая
дихотомически делится на респираторные бронхиолы второго, а затем третьего
порядка. Каждая бронхиола третьего порядка подразделяется на альвеолярные
ходы, а каждый альвеолярный ход заканчивается двумя альвеолярными
мешочками. Ацинусы отделены друг от друга тонкими соединительнотканными
прослойками; 12–18 ацинусов образуют легочную дольку.

34.

АЦИНУС ЛЕГКИХ.
9 – респираторная
бронхиола,
10 – альвеолярные
пути,
11 – альвеолярные
мешочки,
12 – альвеолы.

35.

Респираторные бронхиолы выстланы однослойным кубическим эпителием,
клетки которого утрачивают реснички. Количество мышечной ткани в стенке
продолжает уменьшаться, появляются отдельные альвеолы, открывающиеся
в просвет бронхиол. Они представляют собой заполненные воздухом
пузырьки (мешочки) диаметром около 0,25 мм.
В области альвеолярных ходов и мешочков стенки образованы только
альвеолами в количестве нескольких десятков.
Общее количество альвеол у взрослого человека составляет 300–350 млн; их
общая поверхность при максимальном вдохе может достигать 100 м2, а при
выдохе она уменьшается в 2–2,5 раза. Альвеолы разделены тонкими
соединительнотканными перегородками - септами (толщиной 2–8 мкм) с
большим количеством
эластических, коллагеновых и ретикулярных волокон, фибробластами и
тучными клетками, а также многочисленными гемокапиллярами (последние
занимают до 75% площади перегородки).

36.

ТРЕХМЕРНОЕ
ИЗОБРАЖЕНИЕ
ЛЕГОЧНЫХ АЛЬВЕОЛ.
Видны капилляры,
соединительная ткань,
макрофаги,
альвеолярные поры,
альвеолоциты I и II
типа.

37.

Между соседними альвеолами существуют отверстия – альвеолярные поры с диаметром 10–
15 мкм (поры Кона). Внутренняя поверхность альвеол выстлана однослойным плоским
эпителием с двумя основными видами клеток:
-пневмоцитами I типа (респираторными альвеолоцитами первого типа) и
-пневмоцитами II типа (большими секреторными эпителиоцитами, альвеолоцитами второго
типа). Здесь же встречаются альвеолярные макрофаги.
Пневмоциты первого типа выстилают до 90–95% поверхности альвеол и представляют
собой максимально уплощенные, распластанные по стенке альвеолы клетки длиной до 20
мкм, которые соединены между собою плотными контактами. Эти клетки участвуют в
образовании аэрогематического барьера и выполняют функцию газообмена.
Пневмоциты второго типа занимают приблизительно 5% поверхности альвеолы. Эти
клетки более высокие (1030 мкм), имеют кубическую или полигональную форму, выбухают в
просвет альвеолы и лежат чаще на границе 2–3 альвеол. Клетки богаты органоидами, имеют
высокий уровень метаболизма. При этом белково-липидные и углеводные компоненты
пластинчатых телец распределяются по всей поверхности эпителиальной выстилки альвеол и
образуют так называемый сурфактант.
Пневмоциты 2-го типа рассматриваются в последнее время как стволовые клетки альвеол,
способные дифференцироваться в пневмоциты 1-го типа.

38. АЭРО-ГЕМАТИЧЕСКИЙ БАРЬЕР.

39.

АЭРО-ГЕМАТИЧЕСКИЙ
БАРЬЕР.
1 – альвеола
2 –альвеолоцит I типа
3 – эндотелиоцит
4 – капилляр
5 – базальная мембрана
6 – эритроцит

40.

СТРУКТУРА
АЛЬВЕОЛЫ.

41.

Сурфактантный альвеолярный комплекс состоит из двух фаз – мембранной
(апофазы) и жидкой (гипофазы). Мембранная или зрелая (апофаза) имеет вид
молекулярной пленки. Это билипидная мембрана толщиной 9-10 нм, со
встроенными в нее липопротеидными и гликопротеидными комплексами. Апофаза
богата фосфолипидами: дипальмитоилфосфатидилхолином, сфингомиелином и
другими, обеспечивающими поверхностное натяжение альвеол.
Жидкая (гипофаза) имеет вид коллоидной системы, богатой гликопротеидами. Она
также содержит липиды, водорастворимые липопротеины, белки, полисахариды,
гликозаминогликаны, глюкозу, воду и различные ионы. Между гипофазой и
мономолекулярным слоем имеется динамическое равновесие. В гипофазе
встречаются также осмиофильные пластинчатые тельца и их фрагменты, наличие
которых иногда рассматривают как третий компонент альвеолярного комплекса –
резервный сурфактант. Равновесие системы поддержиается наличием ячеек в
гипофазе («тубулярный сурфактант») размером 240-280 нм, состоящих из
пластинчатых мембранных структур с равномерным и упорядоченным
расположением гликозаминогликанов, которые создают мощный адсорбент для
кислорода, гарантируя всему аэрогематическому барьеру кислородный обмен.

42.

АЛЬВЕОЛЫ ЛЕГКОГО.
Гем.-эозин.
1 – альвеола,
2 – межальвеолярная
перегородка,
3 – респираторные
альвеолоциты,
4а – артериола,
4б - гемокапилляр

43.

На одном квадратном метре поверхности альвеол содержится около 50 мм2
сурфактанта, что составляет около 3% общей толщины аэрогематического
барьера.
Сурфактантная выстилка играет важную роль:
-в выравнивании поверхностного натяжения в альвеолах (что обеспечивает
поддержание структуры легкого и предотвращает формирование
ателектазов);
-в предотвращении спадения и слипания альвеол при выдохе;
-в предохранении от проникновения через стенку альвеол микроорганизмов
и пылевых частиц из вдыхаемого воздуха;
-в защите от транссудации жидкости из капилляров в альвеолы;
-в иммунологической защите благодаря наличию в ее составе Ig A2;
-является мощным адсорбентом кислорода, гарантируя альвеолярной
поверхности и всему аэрогематическому барьеру кислородный гомеостаз.

44. Выделение сурфактанта.

45.

Кровоснабжение в легких осуществляется по двум системам сосудов.
Первая система представляет собой малый круг кровообращения и
обеспечивает возможность выполнения легкими их основной функции –
обогащения венозной крови кислородом и превращения еѐ таким
образом в артериальную. При этом кровь из правого желудочка сердца
поступает через легочную артерию и ее ветви в капиллярные сети
ацинусов легкого. Здесь она обогащается кислородом, а затем собирается
ветвями легочных вен и направляется в левое предсердие. Ветви
легочных артерии и вены следуют к легочным долькам по ходу веточек
бронхиального дерева.
Вторая система сосудов представлена ветвями отходящей от дуги аорты
бронхиальной артерии, которые несут насыщенную кислородом кровь
большого круга кровообращения для питания тканей бронхиального
дерева, образуя капиллярные сети в его стенках. При этом в стенке
бронхов, особенно мелких, образуется широкая сеть анастомозов между
сосудами большого и малого круга.

46. Кровоснабжение в легких.

47.

БРОНХИОЛЫ, АЛЬВЕОЛЫ И СИСТЕМА КРОВОСНАБЖЕНИЕ :
СЕТИ АРТЕРИИ, ВЕНЫ И КАПИЛЛЯРОВ.