Układ oddechowy

Układ oddechowy
Płuca + system przewodów, które łączą miejsca wymiany gazowej ze środowiskiem zewnętrznym.
Dostarczanie organizmowi (komórkom) tlenu z powietrza i usuwanie nadmiaru CO2
Øcześć przewodząca (przeprowadzająca)
Øokolica oddechowa
Ømechanizm oddechowy
Część przewodząca – jamy nosowe, zatoki oboczne nosa, noso-gardziel, krtań, tchawica, wchodzące do płuc,
rozgałęziające się oskrzela, oskrzeliki, oskrzeliki końcowe. Funkcja: ogrzewanie, nawilżanie, filtrowanie powietrza
(oczyszczanie)
Okolica oddechowa – oskrzeliki oddechowe, przewody pęcherzykowe, pęcherzyki płucne. Bariera komórkowa
między wdychanym powietrzem a krwią jest dostatecznie cienka, aby zachodzić mogła szybka wymiana gazowa.
Sprawny mechanizm mięśniowo-elastyczny przesuwa powietrze przez okolicę oddechową
Mechanizm oddechowy – system wentylacyjny: klatka piersiowa, mięśnie międzyżebrowe, przepona, tkanka łączna
sprężysta płuc
Jama nosowa
Powierzchnie jam nosowych wysłane dwoma rodzajami błony śluzowej:
ü część oddechowa – ogrzewa i zwilża powietrze
ü część węchowa – zawiera receptory węchowe
Część oddechowa
Przedsionek nosa – nabłonek wielowarstwowy płaski rogowaciejący, liczne włosy nozdrzy oraz gruczoły łojowe,
potowe.
Włosy nozdrza - pierwsza zapora przed wnikaniem cząsteczek obcych, łój i pot – zatrzymywanie zanieczyszczeń.
Dalsza część jamy nosa – nabłonek wielorzędowy migawkowy z licznymi komórkami kubkowymi.
W błonie śluzowej liczne gruczoły – śluzowe i surowicze.
Blaszka właściwa - zmienna ilość komórek układu odpornościowego – limfocyty, plazmocyty, makrofagi, nieliczne
neutrofile, eozynofile. Obecna sieć licznych naczyń krwionośnych (ogrzewanie wdychanego powietrza). Błona
śluzowa zlewa się z ochrzęstną, a dalej z okostną szkieletu nosa.
W-wy
płaski
Wielorzędowy
Część węchowa – błona śluzowa
U człowieka zajmuje ok. 6cm2 tylnej części jamy nosa oraz większą część
przegrody nosowej
Ż
Gruczoły
Kość sitowa
P
Błona węchowa
v nabłonek węchowy – wielorzędowy walcowaty
v błona śluzowa
- tkanka łączna
- gruczoły węchowe (pęcherzykowe) – uwalniają
w sposób ciągły
v Nabłonek błony węchowej
Komórki
węchowe
komórki
podporowe
Komórki
podstawne
ü Komórki podstawne (bazalne)
ü Niedojrzałe lub różnicujące się neurony węchowe
ü Dojrzałe neurony węchowe (30 – 60 dni) (10 mln)
ü Komórki podporowe (bogate w organelle,
podobne do komórek glejowych)
Nici węchowe
Rzęski
6-12 rzęsek
Kolbki
węchowe
Dendryt
ØMikrokosmki na powierzchni,
kompleksy połączeń
z
neuronami
węchowymi.
Zawierają żółty barwnik nadający
barwę błonie węchowej.
Neuryt
ØNeurony węchowe - typowe
neurony dwubiegunowe.
Akson w nabłonku bez
osłonki mielinowej, otoczony
nią po opuszczeniu nabłonka
przez glejowe komórki
produkujące mielinę.
ØMałe, owalne lub kształtu
trójkątnego, aktywne mitotycznie
® niedojrzałe neurony węchowe
® neurony węchowe.
Nici węchowe
Błona śluzowa
Gruczoły węchowe (Bowmana)
Wydzielają surowiczy płyn, w którym rozpuszczane są
substancje zapachowe. Zawiera białko wiążące zapach
(OBP – Odorant Binding Protein), wykazujące
powinowactwo do cząsteczek zapachowych.
OBP przenosi zapach do receptorów i odłącza się wrażenie zapachowe.
Płyn surowiczy – lizozym i IgA (plazmocyty)
Droga nerwowa węchowa
Komórka mitralna
II neuron drogi
nerwowej
Komórka węchowa I
neuron drogi
nerwowej
Ok. 10 tysięcy różnych rodzajów woni:
receptory błonowe błony rzęsek neuronów
węchowych
Opuszka węchowa
Komórki
Podporowe
I neuron – komórki węchowe nabłonka
II neuron – komórki mitralne
Tkanka łączna właściwa,
mięsnie gładkie
Tchawica
Pierścień
chrząstki szklistej
16 – 20
pierścieni
chrzęstnych
Tylna część tchawicy
Ściana błoniasta
Błona
śluzowa
Światło tchawicy
Przewody
wyprowadzające
gruczołów
Chrząstka szklista
v Błona śluzowa
Ø Nabłonek wielorzędowy walcowaty
urzęsiony (oddechowy)
Ø Blaszka właściwa błony śluzowej
Tkanka łączna właściwa, z dużą
ilością włókien elastycznych,
liczne limfocyty rozproszone i grudki
chłonne ® MALT , komórki
plazmatyczne (IgA)
v Błona podśluzowa
Ø Gruczoły tchawicze (śluzowe
oraz nieliczne komórki surowicze)
Ø Chrząstki tchawicy
v Przydanka
Nabłonek tchawicy
*
*
*
Nabłonek tchawicy – wielorzędowy migawkowy walcowaty
ØKomórki walcowate z migawkami (300 migawek na powierzchni
komórki), w cytoplazmie małe mitochondria – ruch migawek.
ØKomórki kubkowe
ØKomórki szczoteczkowe z licznymi mikrokosmkami:
§ typu 1 mają synapsy nabłonkowo-dendrytyczne z włóknami
dochodzącymi z tkanki łącznej (uważane za receptory czuciowe)
§ typu 2 są formą niedojrzałą
ØKomórki podstawne wykazujące aktywność mitotyczną
ØMałe komórki ziarniste
§ komórki neurosekrecyjne produkujące katecholaminy
§ komórki dokrewne produkujące hormony peptydowe (APUD) –
serotonina, peptyd kalcytoninopodobny, bombesyna, somatostatyna)
ØLimfocyty śródnabłonkowe
Zespół nieruchomych rzęsek
Schorzenie, które może przyczyną przewlekłej infekcji dróg
oddechowych u obu płci oraz być powodem niepłodności u
mężczyzn
.
Brak dyneiny.
Drzewo oskrzelowe
Tchawica
Ù
Rozgałęzienie
Jednego oskrzelika końcowego
Oskrzela duże,
wnikają do płuc
Ù
Jednostka funkcjonalna
Gronko płucne
Oskrzela średnie
Ù
Oskrzela małe (wnika do zrazika płuc)
Ù
Oskrzeliki f 1 – 0,5 mm
Nabłonek jednow-wy bez komórek kubkowych, cienka blaszka
błony śluzowej z podłużnymi sieciami włókien sprężystych
(progresywny wzrost ich liczby) i sieci miocytów gładkich, brak
chrząstki
Ù
Zrazik płucny
Oskrzelik
końcowy
Oskrzelik
oddechowy
Miocyty
gładkie
Przewód
pęcherzykowy
Ù
Oskrzeliki oddechowe
Ù
Przewodziki pęcherzykowe
kończą się ślepo
lub
Ù
Miejsca, gdzie zachodzi
wymiana gazowa
Pęcherzyki płucne
Oskrzeliki końcowe
Woreczki
pęcherzykowe
Oskrzela
Oskrzela
Nabłonek wielorzędowy migawkowy (skupiska komórek endokrynnych: ciałka
nerwowo-nabłonkowe, neuroepitelialne – chemoreceptory); błona śluzowa, blaszka
sprężysta; błona podśluzowa z płytkami chrząstki, gruczoły; przydanka.
Migawki nabłonka oskrzeli zanurzone w w-wie jednorodnego płynu surowiczego
i w nim wykonują uderzenia od 3 - 10x /s w kierunku tchawicy.
Ruch migawek stały – migawka silniej pochyla się ku przodowi
w kierunku tchawicy i wolno odkształca się do pozycji wyjściowej.
Wraz z podziałami dychotomicznymi:
ü chrząstka ma przebieg mniej regularny (płytki chrzęstne)
ü pojawiają się miocyty gładkie
ü w miarę ubywania chrząstki pojawiają się liczne włókna sprężyste
ü w oskrzelikach małych nabłonek wielorzędowy staje się niższy
ü zawierają tkankę limfoidalną (BALT)
BALT
Drzewo oskrzelowe
Oskrzeliki
ü Nabłonek jednowarstwowy walcowaty
ü Wzrost zawartości mięśni gładkich i włókien sprężystych
ü Rozdzielenie wiązek mięśni tkanką łączną
ü Brak gruczołów
W oskrzelikach małej średnicy (mniej niż 1mm) w nabłonku obecne komórki Clary
(oskrzelikowe)
Brak migawek, zawierają liczne mitochondria, RER, SER, ziarnistości
wydzielnicze, podobne do ziaren zymogenu (GAG, białka – składniki surfaktantu,
lizozym, trypaza, oksydazy). Ochrona oskrzelików przed zaleganiem substancji.
Funkcja:
• ochrona przed działaniem toksyn i karcinogenów (czynność oksydacyjna)
• ochrona przed rozedmą (działanie antyproteazowe)
• możliwy udział w produkcji i usuwaniu surfaktantu (redukcja napięcia
powierzchniowego)
• jako komórki niezróżnicowane zdolne do przekształcania się w inne
komórki
Komórka Clary
Oskrzeliki końcowe
Drzewo oskrzelowe
Oskrzeliki oddechowe
Komórka Clary
Przejście części przewodzącej w okolicę oddechową.
ØUrzęsiony nabłonek sześcienny i komórki Clary
ØMięśnie gładkie i włókna elastyczne
Przewody oddechowe
Woreczki pęcherzykowe
Pęcherzyki płucne – woreczki powietrzne, stanowiące główne miejsce wymiany gazowej
W normalnym, zdrowym płucu jest 150 – 200 milionów pęcherzyków.
Stanowi przestrzeń f ok. 250mm. Połączenie pomiędzy pęcherzykami
stanowią pory o f 1-12mm (pory Kohna).
Ściana pęcherzyka bardzo cienka – nabłonek, cienka warstwa
tkanki łącznej, bogata sieć naczyń krwionośnych włosowatych
(najbogatsza w ustroju).
Między dwoma sąsiadującymi pęcherzykami gęsta sieć włókien sprężystych
i kolagenowych.
Pęcherzyki płucne
Nabłonek pęcherzyków płucnych (nabłonek oddechowy):
Ø pneumocyty typu I
Ø pneumocyty typu II
Ø pneumocyty III (chemoreceptory?)
Typu II
Typu I
Pneumocyty typu I
Ok. 40% składu komórkowego, wyścielają ok. 90% powierzchni pęcherzyka.
Szeroko rozciągnięte komórki, bardzo spłaszczone jądra. Połączone strefami zamykającymi. Nieliczne organelle
komórkowe (słaba aktywność) tylko w okolicy jądra, większość cytoplazmy bez organelli. Spoczywają na
cienkiej błonie podstawnej. Główna rola to tworzenie powierzchni o minimalnej grubości (0,2 µm). Budowa
stanowi podstawę skutecznego działania bariery krew-powietrze.
Pneumocyty typu II
Ok. 60% składu komórkowego, 5 – 10% powierzchni. Kształtu sześciennego z krótkimi mikrokosmkami, połączenia
occludens i desmosomy. Aktywność mitotyczna. Leżą na błonie podstawnej, często w oczkach sieci naczyń lub po
2-3 wzdłuż powierzchni. Jądra duże, cytoplazma zwakualizowana (ciała lamellarne) tzw. cytosomy. Duże, liczne
mitochondria, RER, AG. W cytosomach leucyna, galaktoza i cholina – prekursor fosfatydylocholiny, aktywnego
składnika wydzieliny - surfaktantu.
Ciała
wieloblaszkowe
II
Mikrokosmki
Funkcja: produkcja surfaktantu
Pneumocyty typu II i surfaktant
v Surfaktant złożona mieszanina fosfolipidów (40%) (głównie fosfatydylocholiny –
działanie zmniejszające napięcie powierzchniowe), cholesterolu (50%) i białek (10%): SP-A
(hydrofilna glikoproteina, wiąże się z Ca++, ułatwia adsorpcję lipidów na powierzchni
komórek nabłonka, obniża napięcie powierzchniowe i zapobiega zapadaniu się
pęcherzyków płucnych ), SP-B, SP-C – hydrofobowe glikoproteiny
v Po uwolnieniu, surfaktant tworzy warstwę pokrywającą wewnętrzną powierzchnię
pęcherzyka - warstwa hydrofilna zwrócona jest do powierzchni komórek, hydrofobowa na
zewnątrz
v Surfaktant: obniża napięcie powierzchniowe, zapobiega zapadaniu się pęcherzyków podczas
wydechu i ułatwia ich poszerzanie w trakcie wdechu
v Ułatwia dyfuzję gazów przez fazę powietrze-płyn
v Działa bakteriobójczo
Ciała wieloblaszkowate
Makrofagi pęcherzykowe
Makrofag pęcherzykowy
Cienka ściana pęcherzyka nie jest przeszkodą dla bakterii. Makrofagi
pęcherzykowe, pełzają po pokrytej wydzieliną powierzchni
pęcherzyka i efektywnie penetrują światło pęcherzyka.
Zaangażowane w pochłanianie mikroorganizmów i wdychanych
obcych cząsteczek. Oczyszczają powierzchnię pęcherzyka.
ü Podobne do makrofagów innych tkanek
ü Mają zdolność do ruchu
ü Mogą proliferować (tylko kilka podziałów)
ü Po fagocytozie opuszczają światło pęcherzyka ® oskrzeliki
® gardło
ü w czasie wędrówki mogą nadal pełnić swą funkcję
ü Pochodzenie szpikowe
Przy wrodzonej niewydolności serca, płuco staje się przekrwione i erytrocyty przedostają się do
światła pęcherzyka, gdzie fagocytowane są przez makrofagi pęcherzykowe (hemosyderyna).
Komórki te, zwane komórkami wad serca obecne są w świetle pęcherzyka i przegrodach
międzypęcherzykowych.
Bariera krew-powietrze
Pneumocyt typu I
Surfaktant
Surfaktant
Kapilara
śródbłonek
Pneumocyt
typu II
Wspólna
łona
podstawna
Przegroda
Ø Cytoplazma pneumocyta typu I
Ø Błona podstawna (powstaje drogą fuzji błony podstawnej pneumocytów i komórek śródbłonka
Ø Cytoplazma komórek śródbłonka
Ø Błona erytrocytu
Przegroda międzypęcherzykowa (Interstycjum)
Monocyt
Makrofag pęcherzykowy przechodzący
przez por Kohna
*
Pneumocyt
typu I
Naczynie
Zlane błony
podstawne
pneumocyta I
i śródbłonka
Przegroda pęcherzykowa:
ü pojedyncze fibrocyty
ü nieliczne makrofagi
ü wędrujące leukocyty
ü liczne włókna sprężyste
ü włókna kolagenowe
Naczynia
włosowate
pęcherzyka
Przegroda
międzypęcherzykowaza
wierająca włókna
sprężyste
i kolagenowe
Erytrocyt
W niektórych chorobach płuc fibroblasty przegród
międzypęcherzykowych lub tkanki, co prowadzi do pogrubienie
przegród (zwłóknienie śródmiąższowe).
Stan taki zwiększa sztywność płuc i ogranicza ich rozciąganie.
Ogranicza bezpośredni kontakt naczyń włosowatych ze ścianą
pęcherzyka – utrudnienie wymiany gazowej.
Mechanizmy obronne płuc
W układzie oddechowym wyjątkowo duża powierzchnia podlega ekspozycji na mikroorganizmy pochodzące
z krwi, jak i ze środowiska zewnętrznego. W sposób ciągły narażony na działanie czynników infekcyjnych
oraz podrażniających czynników nieinfekcyjnych wprowadzanych wraz
z wdychanym powietrzem, wytworzone zostały mechanizmy obronne.
Ø Cząsteczki większe niż 10 mm są wychwytywane w jamie nosa
Ø Cząsteczki 2 – 10 mm są wychwytywane przez śluz zlokalizowany na
powierzchni nabłonka oddechowego
Mechanizmy niespecyficzne
Ø Mniejsze cząsteczki są usuwane przez makrofagi pęcherzykowe
Ø Procesy immunologiczne - BALT