Układ oddechowy Płuca + system przewodów, które łączą miejsca wymiany gazowej ze środowiskiem zewnętrznym. Dostarczanie organizmowi (komórkom) tlenu z powietrza i usuwanie nadmiaru CO2Øcześć przewodząca (przeprowadzająca)Øokolica oddechowa Ømechanizm oddechowy

Część przewodząca – jamy nosowe, zatoki oboczne nosa, noso-gardziel, krtań, tchawica, wchodzące dopłuc, rozgałęziające się oskrzela, oskrzeliki, oskrzeliki końcowe. Funkcja: ogrzewanie, nawilżanie,filtrowanie powietrza (oczyszczanie)

Okolica oddechowa – oskrzeliki oddechowe, przewody pęcherzykowe, pęcherzyki płucne. Barierakomórkowa między wdychanym powietrzem a krwią jest dostatecznie cienka, aby zachodzić mogła szybkawymiana gazowa. Sprawny mechanizm mięśniowo-elastyczny przesuwa powietrze przez okolicęoddechową

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 oddechowaPrzedsionek 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 częśćprzegrody nosowej

Gruczoły Ż

P

Kość sitowa

Błona węchowa

v nabłonek węchowy – wielorzędowy walcowatyv błona śluzowa

- tkanka łączna - gruczoły węchowe (pęcherzykowe) – uwalniająw sposób ciągły

Komórkiwęchowe komórki podporowe

Komórkipodstawne

Nici węchowe

Dendryt

Neuryt

Kolbki węchowe

Rzęski 6-12 rzęsek

v Nabłonek błony węchowej

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)

ØNeurony węchowe - typowe neurony dwubiegunowe. Akson w nabłonku bez osłonki mielinowej, otoczony nią po opuszczeniu nabłonka przez glejowe komórki produkujące mielinę.

ØMikrokosmki na powierzchni,kompleksy połączeńz neuronami węchowymi.

Zawierają żółty barwniknadający barwę błoniewęchowej.

ØMałe, owalne lub kształtu trójkątnego, aktywne mitotycznie → niedojrzałe neurony węchowe → neurony węchowe.

Nici węchowe

Komórka węchowa I neuron droginerwowej

Komórki Podporowe

Opuszka węchowa Komórka mitralna II neuron drogi nerwowej

Droga nerwowa węchowa

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)

I neuron – komórki węchowe nabłonka II neuron – komórki mitralne

Błona śluzowa

Ok. 10 tysięcy różnych rodzajów woni: receptory błonowe błony rzęsek neuronówwęchowych

Tchawica Pierścień chrząstki szklistej

Błona śluzowa

Światło tchawicy

Przewodywyprowadzającegruczołów

Chrząstka szklista

16 – 20 pierścieni chrzęstnych

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

Tkanka łączna właściwa, mięsnie gładkie

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 ∧ Oskrzela duże,

wnikają do płuc

∧Oskrzela średnie

∧ Oskrzela małe (wnika do zrazika płuc)

∧ Oskrzeliki φ 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

∧Oskrzeliki końcowe

∧ Oskrzeliki oddechowe

∧ Przewodziki pęcherzykowe kończą się ślepo lub

∧Woreczki pęcherzykowe

Zrazik płucny Oskrzelik końcowy

Oskrzelik oddechowy

Przewód pęcherzykowy

Pęcherzyki płucne

Miocyty gładkie

Miejsca, gdzie zachodzi wymiana gazowa

Jednostka funkcjonalnaGronko płucne

Rozgałęzienie Jednego oskrzelika końcowego

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 jest 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 üWzrost 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

Drzewo oskrzelowe Oskrzeliki końcowe

Oskrzeliki oddechowe

Przejście części przewodzącej w okolicę oddechową. ØUrzęsiony nabłonek sześcienny i komórki Clary ØMięśnie gładkie i włókna elastyczne

Komórka Clary

Przewody oddechowe

Woreczki pęcherzykowe

Pęcherzyki płucne – woreczki powietrzne, stanowiące główne miejsce wymiany gazowej

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.

W normalnym, zdrowym płucu jest 150 – 200 milionów pęcherzyków. Stanowi przestrzeń φ ok. 250µm. Połączenie pomiędzy pęcherzykami stanowią pory o φ 1-12µm (pory Kohna).

Pęcherzyki płucne

Nabłonek pęcherzyków płucnych (nabłonek oddechowy): Ø pneumocyty typu I Ø pneumocyty typu II Ø pneumocyty III (chemoreceptory?)

Typu I

Typu II

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, a cytoplazma zwakualizowana (ciała lamellarne) tzw. cytosomy. Duże, liczne mitochondria, RER, AG. W cytosomach leucyna, galaktoza i cholina –prekursor fosfatydylocholiny, aktywnego składnika wydzieliny - surfaktantu.

II

Funkcja: produkcja surfaktantu

Ciała wieloblasz-kowe

Mikrokosmki

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 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

Makrofag pęcherzykowy

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

Wspólna łona podstawna

Przegroda

Surfaktant

Kapilara

śródbłonek

Pneumocyt typu II

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)

*

Makrofag pęcherzykowy przechodzący przez por Kohna

Przegroda międzypęcherzykowazawierająca włókna

sprężystei kolagenowe

Naczynia włosowate pęcherzyka

Zlane błony podstawne pneumocyta I i śródbłonka

Pneumocyt typu I

Erytrocyt

Monocyt

Naczynie

Przegroda pęcherzykowa: ü pojedyncze fibrocyty ü nieliczne makrofagi ü wędrujące leukocyty ü liczne włókna sprężyste ü włókna kolagenowe

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.

Bodziec (np. palenie tytoniu) powoduje wzrost liczby makrofagów, produkujących chemoatraktant dla neutrofilów. Neutrofile – uwalnianie elastazy do światła pęcherzyka. Osoczowa α1antytrypsyna (α1AT) inaktywuje elastazę. Ciągła stymulacja powoduje wzrost liczby makrofagów i neutrofilów w świetle pęcherzyków i interstycjum. Poziom α1AT obniża się, a elastaza degraduje włókna elastyczne – rozedma.

Elastyna

Rozedma płuc

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 µm są wychwytywane w jamie nosa Ø Cząsteczki 2 – 10 µm są wychwytywane przez śluz zlokalizowany na

powierzchni nabłonka oddechowego Ø Mniejsze cząsteczki są usuwane przez makrofagi pęcherzykowe Ø Procesy immunologiczne - BALT

Mechanizmy niespecyficzne

Rozwój układu oddechowego

Zawiązek ok. 4 tyg. z uwypuklenia brzusznej ściany jelita przedniego (zgrubienie nabłonka endodermalnego). Nabłonek krtani, tchawicy, oskrzeli, oskrzelików, pęcherzyków – endoderma. Pozostałe elementy budujące ścianę – mezenchyma. Wzrasta liczba naczyń krwionośnych.

Tchawica

Pączki płucne

Lewe oskrzelePłat prawy górny

Płat lewy górny

Płat lewy dolny

Płat prawyśrodkowy

5. tydzień 6. tydzień 8. tydzień

P L

Wytwarza się tchawica i 2 pączki płucne – prawy dzieli się na 3, a lewy na 2 oskrzela główne. Oskrzela dzielą się dychotomicznie – ok. 17 generacji. Do 7 m-ca rozwoju oskrzeliki dzielą się dychotomicznie – stadium kanalikowe.

Przełyk

Jelitoprzednie

Pączki płucne

Tchawica

Jama opłucnejOskrzele

Opłucna trzewna

Opłucna ścienna

Naczynia Krwionośne włosowateOskrzelik

oddechowy

Nabłonek sześcienny

Oskrzelik oddechowy

Cienki płaski nabłonek Płaska komórka

śródbłonka naczynia włosowatego

Nabłonek sześcienny

Cienki nabłonek płaski

Naczynie krwionośnewłosowate

Naczynie włosowate Dojrzały pęcherzyk

Oskrzelik oddechowy

15- 25 tydzKoniec 6 początek 7 m-ca

Tkanka płucna noworodka

Stadium kanalikowe (od 15 –do 25 tygodnia) Oskrzeliki wysłane nabłonkiem 1w-wym walcowatym, naczynia w bliskim sąsiedztwie.

Stadium woreczków pęcherzykowych lub pęcherzyków pierwotnych

Cienkie komórki wchodzą w kontaktz naczyniami – pęcherzyki pierwotne. Dużailość naczyń – dobra wymiana gazowa(dojrzałość morfologiczna) , obecnośćsurfaktantu (dojrzałość biochemiczna)pozwala na przeżycie wcześniaków.

Przed urodzeniem płuca wypełnione są płynem – duże stężenie chlorków, niewielkie ilości białka i śluzu oraz surfaktant. Ilość surfaktantu znacznie wzrasta w ciągu 2 ostatnich tygodni przed urodzeniem. Z chwilą urodzenia większość płynu resorbowana, a niewielka ilość usuwana przez oskrzela i tchawicę podczas porodu. Warstwa surfaktantu zapobiega wzrostowi napięcia powierzchniowego na granicy faz powietrze – woda – krew. Bez surfaktantu pęcherzyki zapadłyby się w czasie wydechu.

Liczba pęcherzyków pierwotnych bezustannie wzrasta w ciągu ostatnich 2 m-cy rozwoju płodowego oraz w ciągu kilku lat po urodzeniu.

Rozwój układu oddechowegoØRóżnicowanie się komórek wydzielających surfaktant w nabłonku endodermalnym - pod

wpływem mezenchymy. ØMorfologiczne przejawy różnicowania: § zanik glikogenu i pojawienie się blaszkowatych inkluzji i ciał blaszkowatych na powierzchni

komórek. § wcześniej – mRNA dla białek surfaktantu (SP) SP-A, SP-B, SP-C. ØWytwarzanie surfaktantu stymuluje EGF ØIlość surfaktantu zwiększa się znacznie krótko przed porodem – glikokortykosteroidy

wydzielane przed porodem przez nadnercza płodowe. ØWraz z płynem płucnym dostaje się do płynu owodniowego i krąży w płynach płodowych.

Płyn płucny.ØWypełnia płuca - częściowe rozciągnięcie pęcherzyków płucnych, zapobieganie zapadaniu. ØWytwarzanie: endodermalne komórki (bezrzęskowe) nabłonka oskrzeli, oskrzelików,

pneumocyty typu II. ØSkład: białka, surfaktant, elektrolity – zbliżony do osocza krwi, podobne ciśnienie

osmotyczne i pH. Zmienia się pod koniec życia płodowego. ØKrążenie: miesza się z płynem owodni (w gardzieli) i krąży między owodnią, przewodem

pokarmowym i płucami. ØResorpcja wody – częściowe opróżnienie płuc z płynu przed rozpoczęciem oddychania.

Po porodzie – 1/3 wydalona przez drogi oddechowe, nos i usta, 1/3 resorbowana przez włośniczki pęcherzyków, 1/3 wchłaniana przez naczynia limfatyczne.

v Rozwój pęcherzyków zależy również od ciśnienia hydrostatycznego

Płuca wcześniaków, płodów martwo urodzonych i zdrowych noworodków

Zespół niedomogi oddechowej (RDS – Respiratory Distress Syndrome)

qW przeżywalności wcześniaków odgrywa ważną rolę surfaktant. Kiedy ilość surfaktantu jest niewystarczająca, napięcie powierzchniowe na granicy faz powietrze – woda staje się duże - ryzyko zapadania się części pęcherzyków płucnych w czasie wydechu – prowadzi do RDS. Zapadnięte pęcherzyki zawierają płyn bogaty w białka, wiele błon szklistych i ciałek blaszkowatych – choroba błon szklistych

q U płodów martwo urodzonych płyn płuc nie jest resorbowany (płuca po umieszczeniu na powierzchni wody ulegają zatopieniu).

q Wzrost płuc po urodzeniu jest wynikiem zwiększenia liczby oskrzelików i pęcherzyków, a tylko w niewielkim stopniu wynikiem zwiększenia wielkości pęcherzyków.

q Płuca noworodka zawierają 1/6 liczby pęcherzyków płuca dorosłych. Pozostałe pęcherzyki powstają w czasie pierwszych 10. lat życia po urodzeniu.

Wady rozwojowe płuc

Ø Ślepo zakończona tchawica bez płuc

Ø Brak jednego płuca

Ø Zaburzenia dychotomicznych podziałów oskrzeli (nadliczbowe płaciki)

Ø Ektopowe płaty płuc (dodatkowe pączki oddechowe jelita przedniego)

ØWrodzone torbiele płuca (rozszerzenia końcowych lub większych oskrzeli)

Połączenie przełykuz tchawicą