Строение и функции легких – онлайн-тренажер для подготовки к ЕНТ, итоговой аттестации и ВОУД
Легкие у человека – парный орган дыхания. Легкие заложены в грудной полости, прилегая справа и слева к сердцу. Они имеют форму полуконуса, основание которого расположено на диафрагме, а верхушка выступает на 1-3 см выше ключицы в область шеи. На средостенной поверхности обоих легких имеется углубление – ворота легких. В них входят бронхи, легочная артерия и выходят две легочные вены. Легочная артерия ветвится параллельно ветвлению бронхов.
Строение легких
Правое легкое состоит из 3, а левое из 2 долей.
Основу легкого образуют древовидно разветвляющиеся бронхи. Каждое легкое покрыто серозной оболочкой – легочной плеврой – и лежит в плевральном мешке. Внутренняя поверхность грудной полости покрыта пристеночной плеврой. Снаружи каждая из плевр имеет слой железистых клеток, выделяющих плевральную жидкость в плевральную полость (пространство между стенкой грудной полости и легким).
Ткань легкого внутри сегмента состоит из пирамидальной формы долек (лобул) длиной 25 мм, шириной 15 мм, основание которых обращено к поверхности. В вершину дольки входит бронх, который последовательным делением образует в ней 18-20 концевых бронхиол.
Каждая из последних заканчивается структурно-функциональным элементом легких – первичной легочной долькой.
Она состоит из 20-50 альвеолярных бронхиол, делящихся на альвеолярные ходы; стенки тех и других густо усеяны альвеолами. Каждый альвеолярный ход переходит в концевые отделы – два альвеолярных мешочка.
Альвеолы – это полушаровидные выпячивания, которые состоят из соединительной ткани и эластичных волокон, выстланы тонким прозрачным эпителием и оплетены сетью кровеносных капилляров.
В альвеолах происходит газообмен между кровью и атмосферным воздухом путем диффузии.
Количество альвеол у взрослого человека составляет 600-700 миллионов, у новорожденного младенца – от 30 до 100 млн.
Общая площадь внутренней поверхности альвеол меняется между выдохом и вдохом от 40 м² до 120 м² (для сравнения, площадь кожного покрова человека равна 1,5–2,3 м²).
Сурфактант – смесь поверхностно-активных веществ, выстилающая легочные альвеолы изнутри (то есть находящаяся на границе воздух-жидкость). Препятствует спадению и слипанию стенок альвеол при дыхании, за счет снижения поверхностного натяжения пленки тканевой жидкости, покрывающей альвеолярный эпителий. Сурфактант секретируется специальной разновидностью альвеоцитов из компонентов плазмы крови.
Газообмен в легких (внешнее дыхание) – происходит путем диффузии. Кислород через тонкие стенки альвеол и капилляров поступает из воздуха в кровь, а углекислый газ CO2 из крови в воздух. Диффузия газов происходит в результате разности их концентраций в крови и в воздухе. Кислород O2 проникает в эритроциты и соединяется с гемоглобином, кровь становится артериальной и направляется в ткани.
Газообмен в тканях (внутреннее дыхание) – в тканях происходит обратный процесс: кислород за счет диффузии переходит из крови в ткани, а углекислый газ, наоборот, переходит из тканей в кровь.
Обмен газов в тканях осуществляется в капиллярах. Через их тонкие стенки кислород O2 поступает из крови в тканевую жидкость и затем в клетки, а углекислый газ CO2 – из тканей переходит в кровь. Концентрация кислорода O2 в крови больше, чем в клетках, поэтому он легко диффундирует в них.
Концентрация углекислого газа CO2 в тканях, где он собирается, выше, чем в крови. Поэтому он переходит в кровь, где связывается химическими соединениями плазмы и отчасти с гемоглобином, транспортируется кровью в легкие и выделяется в атмосферу.
Функции альвеол.
В
альвеолах происходит
газообмен между кровью лёгочных
капилляров и воздухом, содержащимся в
лёгких. Подсчитано, что общее число
альвеол равно примерно
300 млн, а суммарная
площадь их поверхности
–
около 80 м2.
Диаметр альвеол составляет 0,2-0,3 мм.
Каждая альвеола окружена плотной
сетью
капилляров, поэтому
площадь контакта
крови, протекающей по капиллярам, с
альвеолами
очень велика.
Газообмен между альвеолярным воздухом и кровью осуществляется путем диффузии. Для того чтобы такой газообмен был достаточно эффективным, необходима не только большая обменная поверхность, но и как можно меньшее диффузионное расстояние. Диффузионный барьер в лёгких полностью отвечает обоим этим условиям. Кровь лёгочных капилляров отделена от альвеолярного пространства лишь тонким слоем ткани – так называемой альвеолярно-капиллярной мембраной, образованной альвеолярным эпителием, узким интерстициальным пространством и эндотелием капилляра. Общая толщина этой мембраны не превышает 1 мкм.
Поверхностное
натяжение в альвеолах. Внутренняя
поверхность альвеол выстлана тонкой
пленкой жидкости.
В связи с этим в альвеолах действуют
силы
поверхностного
натяжения, которые
всегда возникают
на поверхности раздела между газами и
жидкостями и стремятся снизить величину
этой поверхности.
Поскольку такие силы действуют в каждой
из множества альвеол, лёгкие стремятся
спасться.
Тщательные расчёты показывают, что,
если
бы альвеолы были выстланы чисто водной
пленкой,
в них действовали бы очень большие силы
поверхностного
натяжения и они были бы крайне нестабильны.
На самом же деле поверхностное натяжение
альвеол в 10 раз меньше, чем теоретическая
величина, рассчитанная для соответствующей
водной поверхности. Это связано с тем,
что в альвеолярной жидкости содержатся
вещества, снижающие поверхностное
натяжение. Их называют поверхностно-активными
веществами или
сурфактантами.
Снижение
поверхностного натяжения происходит
в результате того, что гидрофильные
головки
этих молекул прочно связаны с молекулами
воды,
а их гидрофобные окончания очень слабо
притягиваются
друг к другу и к другим молекулам в
растворе, так что молекулы сурфактантов
образуют на поверхности жидкости тонкий
гидрофобный слой. Сурфактанты можно
извлечь из ткани лёгких
и проанализировать их химический состав.
Как
было показано, альвеолярная жидкость
содержит
смесь белков
и
липидов.
Сурфактанты выполняют еще одну функцию – они препятствуют спадению мелких альвеол и выходу из них воздуха в более крупные альвеолы. Согласно закону Лапласа, при данном напряжении в стенке альвеолы давление в её просвете возрастает по мере снижения радиуса, что должно было бы привести к переходу воздуха из мелких альвеол в крупные. Однако такому дестабилизирующему влиянию противодействует то, что по мере уменьшения радиуса альвеол снижается и поверхностное натяжение в них. В расширенных, сильно растянутых альвеолах оно составляет около 0,05 Н/м, а в нерастянутых в 10 раз меньше. Это связано с тем, что эффект поверхностно-активных веществ тем выше, чем плотнее располагаются их молекулы, а при уменьшении диаметра альвеол эти молекулы сближаются.
Особенности дыхательной системы человека:
1)
Наличие «мёртвого» пространства: около
150 см3 воздуха остаётся после выдоха и при
повторном вдохе снова попадает в
альвеолы.
2) Направление движения воздуха меняется на вдохе и выдохе, при этом половину дыхательного цикла лёгкие «не работают» по извлечению кислорода из воздуха.
3) Дыхательная система человека занимает около 5% объёма тела.
Особенности дыхательной системы птиц:
1) Наличие пяти и более пар воздушных мешков, которые входят даже в полости костей (тем самым облегчая скелет). Например, дыхательная система утки занимает 20% объёма тела, из них 2% лёгкие и 18% воздушные мешки.
2) Объём лёгкого у птиц постоянный, т.е. его не надо раздувать, совершая мышечную работу, отсутствуют поверхностно-активные вещества в сурфактанте.
3) Движение воздуха на вдохе и выдохе происходит через лёгкие, этим обеспечивается высокая эффективность извлечения кислорода.
Моделирование дыхательной системы
В области моделирования дыхательной системы имеются два типа моделей.
1. Модель с сосредоточенными параметрами – представление об упругом резервуаре, построенное на основе экспериментальных данных о свойствах лёгкого как нелинейно-упругого тела и имеющего зависимость
Рассматривают следующие величины: ра – внешнее атмосферное давление; р1 – давление внутри лёгких; р2 – давление в плевральной области; R2, R3, R4 – сопротивление потоку воздуха
соответственно внутри лёгких, вне
лёгких, верхних дыхательных путей.Работа с моделью осуществляется с использованием данных дыхательных тестов.
2.
Модель с распределёнными параметрами
– представление о дыхательной системе
как многофазной сплошной среды. В объёме
лёгких выделяют жидкую фазу (кровь),
газообразную фазу (воздух), твёрдую фазу
(стенки дыхательных путей). Тогда каждый
элементарный объём среды dV рассматривается как совокупность трёх
фаз, в которой невозможно выделить
чёткие границы раздела фаз. Для всех
фаз записываются уравнения баланса
массы, импульсов и энергии, привлекаются
конкретные параметры, получаемые их
экспериментов и рассматриваются задачи,
связанные с движением воздуха и крови,
тепло-, массо- и энергообмена между
фазами.
Анатомическое мёртвое пространство. Анатомическим мёртвым пространством называют объём воздухоносных путей, потому что в них не происходит газообмена. Это пространство включает носовую и ротовую полости, глотку, гортань, трахею, бронхи и бронхиолы. Объём мёртвого пространства зависит от роста и положения тела. Приближенно можно считать, что у сидящего человека объём мёртвого пространства (в миллилитрах) равен удвоенной массе тела (в килограммах). Таким образом, у взрослых он равен около 150 мл. При глубоком дыхании он возрастает, так как при расправлении грудной клетки расширяются и бронхи с бронхиолами.
Функциональное
мёртвое пространство. Под
функциональным
(физиологическим) мёртвым пространством понимают
все те участки дыхательной системы,
в которых не происходит газообмена. К
функциональному мёртвому пространству
в отличие
от анатомического относятся не только
воздухоносные
пути, но также и те альвеолы, которые
вентилируются,
но не перфузируются кровью.
В таких
альвеолах газообмен невозможен, хотя
их вентиляция
и происходит. В здоровых лёгких количество
подобных альвеол невелико, поэтому в
норме объёмы анатомического и
функционального
мёртвого пространства практически
одинаковы. Однако
при некоторых нарушениях функции лёгких,
когда
лёгкие вентилируются и снабжаются
кровью неравномерно,
объём второго может оказаться значительно
больше объёма первого.
10
Глава 29 — Органы и структуры дыхательной системы — БИО 140 — Биология человека I — Учебник OpenStax CNX. 13 мая 2015 г. http://cnx.org/contents/b76b2090-243e-429a-8144-2e45bda6ab75@9. © 13 мая 2015 г. OpenStax. Контент учебников, созданный OpenStax, находится под лицензией Creative Commons Attribution License 4.0.
К концу этого раздела вы сможете:
- Перечислите структуры, из которых состоит дыхательная система
- Опишите, как дыхательная система перерабатывает кислород и CO 2
- Сравните и сопоставьте функции верхних дыхательных путей с нижними дыхательными путями
Основные органы дыхательной системы функционируют главным образом для снабжения тканей организма кислородом для клеточного дыхания, удаления углекислого газа и поддержания кислотно-щелочного баланса.
Части дыхательной системы также используются для нежизненных функций, таких как восприятие запахов, речь и напряжение, например, во время родов или кашля (рис. 1).
Основные органы дыхания
Рисунок 1: Основные дыхательные структуры простираются от носовой полости до диафрагмы.
Функционально дыхательную систему можно разделить на проводящую и дыхательную зоны. В проводящую зону дыхательной системы входят органы и структуры, непосредственно не участвующие в газообмене. Газообмен происходит в дыхательной зоне.
Зона проводки Основные функции проводящей зоны заключаются в обеспечении пути для входящего и выходящего воздуха, удалении мусора и патогенов из входящего воздуха, а также в подогреве и увлажнении входящего воздуха. Некоторые структуры внутри проводящей зоны выполняют и другие функции. Эпителий носовых ходов, например, необходим для восприятия запахов, а бронхиальный эпителий, покрывающий легкие, может метаболизировать некоторые переносимые по воздуху канцерогены.
Основной вход и выход дыхательной системы осуществляется через нос. При обсуждении носа полезно разделить его на две основные части: наружный нос и полость носа или внутренний нос.
Внешний нос состоит из поверхностных и скелетных структур, которые определяют внешний вид носа и способствуют выполнению его многочисленных функций (рис. 2). Корень – это область носа, расположенная между бровями. Перемычка — это часть носа, которая соединяет корень с остальной частью носа. Спинка носа – это длина носа. Апекс – это кончик носа. По обе стороны от вершины ноздри образованы крыльями (единственное число = ala). Крыло представляет собой хрящевую структуру, которая образует боковую сторону каждой ноздри (множественное число = ноздри) или отверстие ноздри. Фильтрум – это вогнутая поверхность, соединяющая вершину носа с верхней губой.
Нос
Рис. 2: На этой иллюстрации показаны особенности внешнего носа (вверху) и скелетные особенности носа (внизу).
Под тонкой кожей носа находятся черты его скелета (см. рис. 2, нижний рисунок). В то время как корень и переносица состоят из кости, выступающая часть носа состоит из хряща. В результате при взгляде на череп отсутствует нос. Носовая кость — одна из пары костей, лежащих под корнем и переносицей. Носовая кость сочленяется сверху с лобной костью и латерально с верхнечелюстными костями. Перегородочный хрящ представляет собой гибкий гиалиновый хрящ, соединенный с носовой костью и образующий спинку носа. Крыльный хрящ состоит из верхушки носа; он окружает нари.
Ноздри открываются в полость носа, которая разделена перегородкой носа на левую и правую части (рис. 3). Носовая перегородка образована спереди частью септального хряща (гибкой частью, которую можно коснуться пальцами), а сзади — перпендикулярной пластинкой решетчатой кости (черепная кость, расположенная сразу за носовыми костями) и тонким сошником. кости (название которых связано с формой плуга). Каждая боковая стенка носовой полости имеет три костных выступа, называемых верхней, средней и нижней носовыми раковинами.
Нижние раковины представляют собой отдельные кости, тогда как верхняя и средняя раковины являются частями решетчатой кости. Раковины служат для увеличения площади поверхности носовой полости и нарушения потока воздуха при его поступлении в нос, заставляя воздух отражаться вдоль эпителия, где он очищается и нагревается. Раковины и носовые ходы также сохраняют воду и предотвращают обезвоживание носового эпителия, задерживая воду во время выдоха. Пол носовой полости состоит из неба. Твердое небо в передней части носовой полости состоит из кости. Мягкое небо в задней части носовой полости состоит из мышечной ткани. Воздух выходит из носовых полостей через внутренние ноздри и движется в глотку.
Верхние дыхательные пути
Рисунок 3
Несколько костей, формирующих стенки носовой полости, имеют воздухосодержащие пространства, называемые околоносовыми пазухами, которые служат для обогрева и увлажнения поступающего воздуха. Синусы выстланы слизистой оболочкой.
Каждая околоносовая пазуха названа в честь связанной с ней кости: лобная пазуха, верхнечелюстная пазуха, клиновидная пазуха и решетчатая пазуха. Пазухи производят слизь и облегчают вес черепа.
Ноздри и передняя часть носовой полости выстланы слизистой оболочкой, содержащей сальные железы и волосяные фолликулы, которые служат для предотвращения прохождения через носовую полость крупных частиц мусора, таких как грязь. Обонятельный эпителий, используемый для обнаружения запахов, находится глубже в полости носа.
Раковины, носовые ходы и околоносовые пазухи выстланы респираторным эпителием, состоящим из псевдомногослойного реснитчатого столбчатого эпителия (рис. 4). Эпителий содержит бокаловидные клетки, одну из специализированных столбчатых эпителиальных клеток, вырабатывающих слизь для улавливания дебриса. Реснички респираторного эпителия помогают удалять слизь и мусор из носовой полости постоянными бительными движениями, подметая материалы к горлу для проглатывания. Интересно, что холодный воздух замедляет движение ресничек, что приводит к накоплению слизи, что, в свою очередь, может привести к насморку в холодную погоду.
Этот влажный эпителий согревает и увлажняет поступающий воздух. Капилляры, расположенные прямо под носовым эпителием, нагревают воздух за счет конвекции. Серозные и слизеобразующие клетки также секретируют фермент лизоцим и белки, называемые дефенсинами, которые обладают антибактериальными свойствами. Иммунные клетки, которые патрулируют соединительную ткань глубоко в респираторном эпителии, обеспечивают дополнительную защиту.
Псевдостратифицированный мерцательный столбчатый эпителий
Рисунок 4: Респираторный эпителий представляет собой псевдомногослойный реснитчатый столбчатый эпителий. Серозно-слизистые железы обеспечивают смазывающую слизь. LM × 680. (Микрофотография предоставлена Регентами Медицинской школы Мичиганского университета © 2012)
Глотка Глотка представляет собой трубку, образованную скелетными мышцами и выстланную слизистой оболочкой, которая является продолжением слизистой оболочки носовых полостей (см.
рисунок 3). Глотка делится на три основные области: носоглотка, ротоглотка и гортаноглотка (рис. 5).
Отделы глотки
Рисунок 5: Глотка делится на три области: носоглотка, ротоглотка и гортаноглотка.
Носоглотка окружена раковинами носовой полости и служит только воздуховодом. В верхней части носоглотки находятся глоточные миндалины. Глоточная миндалина, также называемая аденоидом, представляет собой скопление лимфоидной ретикулярной ткани, похожее на лимфатический узел, который находится в верхней части носоглотки. Функция глоточной миндалины изучена недостаточно, но она содержит богатый запас лимфоцитов и покрыта реснитчатым эпителием, который улавливает и уничтожает инвазивные патогены, проникающие во время вдоха. Глоточные миндалины у детей большие, но, что интересно, имеют тенденцию регрессировать с возрастом и могут даже исчезнуть. Небный язычок представляет собой небольшую выпуклую каплевидную структуру, расположенную на вершине мягкого неба.
И язычок, и мягкое небо двигаются подобно маятнику во время глотания, качаясь вверх, закрывая носоглотку и предотвращая попадание проглоченных материалов в носовую полость. Кроме того, в носоглотку открываются слуховые (евстахиевы) трубы, которые соединяются с каждой полостью среднего уха. Эта связь является причиной того, что простуда часто приводит к ушным инфекциям.
Ротоглотка является проходом как для воздуха, так и для пищи. Ротоглотка граничит сверху с носоглоткой, а спереди с ротовой полостью. Зев – это отверстие, соединяющее ротовую полость с ротоглоткой. Когда носоглотка становится ротоглоткой, эпителий изменяется от псевдомногослойного реснитчатого столбчатого эпителия до многослойного плоского эпителия. Ротоглотка содержит два различных набора миндалин, небные и язычные миндалины. Небная миндалина — одна из пары структур, расположенных латерально в ротоглотке в области зева. Язычная миндалина расположена у основания языка. Подобно глоточной миндалине, небная и язычная миндалины состоят из лимфоидной ткани и улавливают и уничтожают болезнетворные микроорганизмы, попадающие в организм через ротовую или носовую полости.
Гортаноглотка находится ниже ротоглотки и позади гортани. Он продолжает путь проглоченного материала и воздуха до своего нижнего конца, где расходятся пищеварительная и дыхательная системы. Многослойный плоский эпителий ротоглотки переходит в гортаноглотку. Спереди гортаноглотка открывается в гортань, а сзади — в пищевод.
Гортань Гортань представляет собой хрящевую структуру, расположенную ниже гортаноглотки, которая соединяет глотку с трахеей и помогает регулировать объем воздуха, поступающего в легкие и покидающего их (рис. 6). Структура гортани образована несколькими кусочками хрящей. Три крупных хряща — щитовидный хрящ (передний), надгортанник (верхний) и перстневидный хрящ (нижний) — образуют основную структуру гортани. Щитовидный хрящ — это самый большой кусок хряща, из которого состоит гортань. Щитовидный хрящ состоит из выступа гортани, или «адамова яблока», который, как правило, более заметен у мужчин. Толстый перстневидный хрящ образует кольцо с широкой задней частью и более тонкой передней частью.
Три меньших парных хряща — черпаловидные, рожковидные и клиновидные — прикрепляются к надгортаннику, голосовым связкам и мышцам, которые помогают двигать голосовые связки при произнесении речи.
Гортань
Рисунок 6: Гортань простирается от гортаноглотки и подъязычной кости до трахеи.
Надгортанник, прикрепленный к щитовидному хрящу, представляет собой очень гибкий участок эластичного хряща, закрывающий отверстие трахеи (см. рис. 3). В «закрытом» положении неприкрепленный конец надгортанника упирается в голосовую щель. Голосовая щель состоит из вестибулярных складок, истинных голосовых связок и пространства между этими складками (рис. 7). Вестибулярная складка, или ложная голосовая связка, представляет собой один из парных складчатых участков слизистой оболочки. Истинная голосовая связка представляет собой одну из белых перепончатых складок, прикрепляющихся мышцами к щитовидному и черпаловидному хрящам гортани по их наружным краям. Внутренние края настоящих голосовых связок свободны, что позволяет воспроизводить звук при колебаниях.
Размер перепончатых складок настоящих голосовых связок различается у разных людей, что приводит к появлению голоса с разным диапазоном высоты тона. Складки у самцов, как правило, больше, чем у самок, что создает более глубокий голос. Акт глотания заставляет глотку и гортань подниматься вверх, позволяя глотке расширяться, а надгортанник гортани опускаться вниз, закрывая отверстие в трахее. Эти движения создают большую площадь для прохождения пищи, предотвращая попадание пищи и напитков в трахею.
Голосовые связки
Рисунок 7: Истинные голосовые связки и вестибулярные складки гортани просматриваются снизу от гортаноглотки.
Продолжая гортаноглотку, верхняя часть гортани выстлана многослойным плоским эпителием, переходящим в псевдомногослойный мерцательный столбчатый эпителий, содержащий бокаловидные клетки. Подобно носовой полости и носоглотке, этот специализированный эпителий вырабатывает слизь, чтобы улавливать мусор и патогены, когда они попадают в трахею.
Реснички отбрасывают слизь вверх по направлению к гортаноглотке, где ее можно проглотить по пищеводу.
Трахея (дыхательное горло) простирается от гортани к легким (рис. 8а). Трахея образована 16-20 уложенными друг на друга С-образными кусочками гиалинового хряща, соединенными плотной соединительной тканью. Мышца трахеи и эластичная соединительная ткань вместе образуют фиброэластическую мембрану — гибкую мембрану, закрывающую заднюю поверхность трахеи, соединяющую С-образные хрящи. Фиброэластичная мембрана позволяет трахее слегка растягиваться и расширяться во время вдоха и выдоха, тогда как хрящевые кольца обеспечивают структурную поддержку и предотвращают коллапс трахеи. Кроме того, трахеальная мышца может сокращаться, чтобы проталкивать воздух через трахею во время выдоха. Трахея выстлана псевдомногорядным реснитчатым столбчатым эпителием, переходящим в гортань. Сзади пищевод граничит с трахеей.
Трахея
Рис.
8: (а) Интубационная трубка образована стопкой С-образных кусочков гиалинового хряща. (b) Слой, видимый на этом поперечном срезе ткани стенки трахеи между гиалиновым хрящом и просветом трахеи, представляет собой слизистую оболочку, которая состоит из псевдомногослойного мерцательного столбчатого эпителия, содержащего бокаловидные клетки. LM × 1220. (Микрофотография предоставлена Регентами Медицинской школы Мичиганского университета © 2012)
Трахея разветвляется на правый и левый главные бронхи у киля. Эти бронхи также выстланы псевдомногослойным реснитчатым столбчатым эпителием, содержащим бокаловидные клетки, продуцирующие слизь (рис. 8b). Карина представляет собой приподнятую структуру, содержащую специализированную нервную ткань, вызывающую сильный кашель при наличии инородного тела, например пищи. Кольца хрящей, подобные кольцам трахеи, поддерживают структуру бронхов и предотвращают их коллапс. Главные бронхи входят в легкие в воротах, вогнутой области, где кровеносные сосуды, лимфатические сосуды и нервы также входят в легкие.
Бронхи продолжают разветвляться на бронхиальное дерево. Бронхиальное дерево (или респираторное дерево) — это собирательный термин, используемый для этих разветвленных бронхов. Основная функция бронхов, как и других структур проводящей зоны, состоит в том, чтобы обеспечить проход для воздуха, входящего и выходящего из каждого легкого. Кроме того, слизистая оболочка задерживает мусор и болезнетворные микроорганизмы.
Бронхиола ответвляется от третичных бронхов. Бронхиолы диаметром около 1 мм далее разветвляются, пока не становятся крошечными конечными бронхиолами, которые ведут к структурам газообмена. В каждом легком насчитывается более 1000 терминальных бронхиол. Мышечные стенки бронхиол не содержат хрящей, как стенки бронхов. Эта мышечная стенка может изменять размер трубки, увеличивая или уменьшая поток воздуха через трубку.
Дыхательная зона В отличие от проводящей зоны в дыхательную зону входят структуры, непосредственно участвующие в газообмене.
Дыхательная зона начинается там, где терминальные бронхиолы присоединяются к дыхательной бронхиоле, наименьшему типу бронхиол (рис. 9), которая затем ведет к альвеолярному протоку, открывающемуся в скопление альвеол.
Зона дыхания
Рисунок 9: Бронхиолы ведут в альвеолярные мешочки в дыхательной зоне, где происходит газообмен.
Альвеолы Альвеолярный проток представляет собой трубку, состоящую из гладких мышц и соединительной ткани, которая открывается в скопление альвеол. Альвеолярный отросток — это один из множества маленьких, похожих на виноград, мешочков, прикрепленных к альвеолярным ходам.
Альвеолярный мешок представляет собой скопление множества отдельных альвеол, отвечающих за газообмен. Альвеола имеет диаметр около 200 мкм с эластичными стенками, которые позволяют альвеоле растягиваться во время поступления воздуха, что значительно увеличивает площадь поверхности, доступную для газообмена.
Альвеолы связаны со своими соседями альвеолярными порами, которые помогают поддерживать одинаковое давление воздуха во всех альвеолах и легких (рис. 10).
Структуры зоны дыхания
Рисунок 10: (а) Альвеола отвечает за газообмен. (b) На микрофотографии показаны альвеолярные структуры в легочной ткани. LM × 178. (Микрофотография предоставлена Регентами Медицинской школы Мичиганского университета © 2012)
Альвеолярная стенка состоит из трех основных типов клеток: альвеолярных клеток типа I, альвеолярных клеток типа II и альвеолярных макрофагов. Альвеолярные клетки I типа представляют собой клетки плоского эпителия альвеол, которые составляют до 97% площади альвеолярной поверхности. Эти клетки имеют толщину около 25 нм и обладают высокой проницаемостью для газов. Альвеолярные клетки типа II вкраплены среди клеток типа I и секретируют легочный сурфактант, вещество, состоящее из фосфолипидов и белков, которое снижает поверхностное натяжение альвеол.
Вокруг альвеолярной стенки бродит альвеолярный макрофаг, фагоцитирующая клетка иммунной системы, которая удаляет мусор и патогены, достигшие альвеол.
Простой плоский эпителий, образованный альвеолярными клетками I типа, прикреплен к тонкой эластичной базальной мембране. Этот эпителий чрезвычайно тонкий и граничит с эндотелиальной мембраной капилляров. Вместе взятые альвеолярные и капиллярные мембраны образуют респираторную мембрану толщиной примерно 0,5 мм. Дыхательная мембрана позволяет газам проходить путем простой диффузии, позволяя крови забирать кислород для транспорта и CO 2 для выброса в воздух альвеол.
Болезни органов…Дыхательная система: астма
Астма является распространенным заболеванием, поражающим легкие как у взрослых, так и у детей. Около 8,2% взрослых (18,7 млн) и 9,4% детей (7 млн) в США страдают астмой.
Кроме того, бронхиальная астма является наиболее частой причиной госпитализации детей.
Астма — это хроническое заболевание, характеризующееся воспалением и отеком дыхательных путей и бронхоспазмами (то есть сужением бронхиол), которые могут препятствовать поступлению воздуха в легкие. Кроме того, может наблюдаться чрезмерное выделение слизи, что еще больше способствует закупорке дыхательных путей (рис. 11). Клетки иммунной системы, такие как эозинофилы и мононуклеарные клетки, также могут быть вовлечены в инфильтрацию стенок бронхов и бронхиол.
Бронхоспазмы возникают периодически и приводят к «приступу астмы». Приступ может быть вызван факторами окружающей среды, такими как пыль, пыльца, шерсть или перхоть домашних животных, изменениями погоды, плесенью, табачным дымом и респираторными инфекциями, а также физическими упражнениями и стрессом.
Нормальные ткани и ткани при бронхиальной астме
Рисунок 11: (а) Нормальная легочная ткань не имеет характеристик легочной ткани во время (б) приступа астмы, которые включают утолщение слизистой оболочки, увеличение количества бокаловидных клеток, продуцирующих слизь, и эозинофильных инфильтратов.
Симптомы приступа астмы включают кашель, одышку, свистящее дыхание и стеснение в груди. Симптомы тяжелого приступа астмы, требующего немедленной медицинской помощи, включают затрудненное дыхание, приводящее к посинению губ или лица, спутанность сознания, сонливость, учащенный пульс, потливость и сильную тревогу. Тяжесть состояния, частота приступов и выявленные триггеры влияют на тип лекарства, которое может потребоваться человеку. Для пациентов с более тяжелой астмой используются более длительные методы лечения. Краткосрочные, быстродействующие препараты, которые используются для лечения приступа астмы, обычно вводятся через ингалятор. Маленьким детям или людям, которым трудно пользоваться ингалятором, лекарства от астмы можно вводить через небулайзер.
Во многих случаях основная причина состояния неизвестна. Однако недавние исследования показали, что некоторые вирусы, такие как риновирус человека С (HRVC) и бактерии Mycoplasma pneumoniae и Chlamydia pneumoniae , которыми заражаются в младенчестве или раннем детстве, могут способствовать развитию многих случаев астмы. .
Посмотрите видео по ссылке ниже, чтобы узнать больше о том, что происходит во время приступа астмы. Какие три изменения происходят в дыхательных путях во время приступа астмы?
Обзор главы
Дыхательная система отвечает за получение кислорода и избавление от углекислого газа, а также за помощь в воспроизведении речи и восприятии запахов. С функциональной точки зрения дыхательную систему можно разделить на две основные области: проводящую зону и дыхательную зону. Проводящая зона состоит из всех структур, обеспечивающих проход воздуха в легкие и из легких: полость носа, глотка, трахея, бронхи и большинство бронхиол. Носовые ходы содержат раковины и носовые ходы, которые расширяют площадь поверхности полости, что помогает согревать и увлажнять поступающий воздух, удаляя при этом мусор и болезнетворные микроорганизмы. Глотка состоит из трех основных отделов: носоглотки, переходящей в полость носа; ротоглотка, граничащая с носоглоткой и полостью рта; и гортаноглотка, которая граничит с ротоглоткой, трахеей и пищеводом. В зону дыхания входят структуры легкого, непосредственно участвующие в газообмене: терминальные бронхиолы и альвеолы.
Выстилка проводящей зоны состоит в основном из псевдомногослойного реснитчатого цилиндрического эпителия с бокаловидными клетками. Слизь улавливает патогены и мусор, тогда как бьющиеся реснички перемещают слизь вверх к горлу, где она проглатывается. По мере того как бронхиолы становятся все меньше и меньше и приближаются к альвеолам, эпителий истончается и в альвеолах становится простым плоским эпителием. Эндотелий окружающих капилляров вместе с альвеолярным эпителием образует дыхательную мембрану. Это гемато-воздушный барьер, через который происходит газообмен путем простой диффузии.
Каталожные номера Bizzintino J, Lee WM, Laing IA, Vang F, Pappas T, Zhang G, Martin AC, Khoo SK, Cox DW, Geelhoed GC, et al. Связь между риновирусом человека С и тяжестью острой астмы у детей. Eur Respir J [Интернет]. 2010 [цитировано 22 марта 2013 г. ]; 37(5):1037–1042. Доступно по адресу: http://erj.ersjournals.com/gca?submit=Go&gca=erj%3B37%2F5%2F1037&allch=
Кумар В., Рамзи С., Роббинс С.Л. Основная патология Роббинса. 7-е изд. Филадельфия (Пенсильвания): Elsevier Ltd; 2005.
Мартин Р.Дж., Крафт М., Чу Х.В., Бернс, Э.А., Касселл Г.Х. Связь между хронической астмой и хронической инфекцией. J Allergy Clin Immunol [Интернет]. 2001 [цитировано 22 марта 2013 г.]; 107(4):595-601. Доступно по адресу: http://erj.ersjournals.com/gca?submit=Go&gca=erj%3B37%2F5%2F1037&allch=
.Каковы строение и функции альвеол?
Ответить
Проверено
166,2 тыс.+ просмотров
Подсказка: Альвеолы являются функциональной единицей легких. Вдыхаемый через ноздри воздух проходит через трахею и через бронхи попадает в легкие. Бронхи далее делятся на бронхиолы и, наконец, попадают в воздушный мешок, называемый альвеолами.
Полный ответ:
Альвеолы — это крошечные воздушные мешочки в легких, которые выглядят как гроздь винограда. Их также называют легочными альвеолами. В основном они способствуют газообмену. Остановимся подробнее на строении и функции альвеол.
Структура альвеол: Легочная альвеола может представлять собой мешок диаметром от 0,2 до 0,5 мм. Эти альвеолы расположены на концах воздухоносных путей в легких. Иногда люди сравнивают структуру альвеол с малиной или «виноградной гроздью». в легком среднего взрослого человека содержится в среднем 480 миллионов альвеол.
О форме и строении альвеол часто говорят:
— Форма в значительной степени многогранная
— Открытая на одном конце, подобие чашечки
— Стенки альвеол состоят из листка легочных капилляров
— Альвеолярные поверхности покрыты тонким (200 нм) слоем поверхностно-активного вещества, которое действует на границе с газом
Функция альвеол: Альвеолы являются конечной точкой респираторной системы, которая начинается, когда мы вдыхаем воздух через рот или нос. Богатый кислородом воздух проходит вниз по трахее, а затем в одно из двух легких через правый или левый бронх.