Частная гистология дыхательной системы

Дыхательная система выполняет две основные функции: газообмен и защиту органов дыхания.

Она состоит из двух функциональных отделов:

Воздухоносные пути:

• Включают полость носа, носоглотку, гортань, трахею, бронхи (внелегочные и внутрилегочные), которые проводят воздух в лёгкие и обратно.
• Задача воздухоносных путей — транспортировать воздух, согревать, увлажнять и очищать его от ингалируемых частиц.

Респираторный отдел:

• Это места, где происходит газообмен между воздухом и кровью, включая лёгочные ацинусы. Ацинус состоит из респираторных бронхиол, альвеолярных ходов, мешочков и альвеол, через которые кислород поступает в кровь, а углекислый газ выводится из организма.

Дыхательную систему можно функционально разделить на три части:

• Проводящая часть — трубопроводная система, которая проводит воздух от носовой полости до альвеол, но не принимает участие в газообмене.
• Респираторная часть — включает альвеолы, где происходит газообмен (обмен кислорода и углекислого газа между воздухом и кровью).
• Механизм вентиляции — способствует движению воздуха внутрь лёгких (вдох) и наружу (выдох). Вдох активный процесс, включающий сокращение диафрагмы и межрёберных мышц, что увеличивает объём грудной клетки, создавая вакуум. Выдох — пассивный процесс.

🧠 Мнемоника:

"Воздух Для Газообмена"

1. В — Воздухоносные пути: органы, которые проводят воздух в лёгкие и обратно.
2. Д — Дыхательные функции: газообмен между воздухом и кровью.
3. Г — Газы: кислород и углекислый газ, которые обмениваются в лёгких.
4. Обмен — процесс переноса кислорода в кровь и углекислого газа из крови в воздух.

Развитие дыхательной системы начинается на ранних стадиях эмбриогенеза и проходит несколько ключевых этапов:

Начало формирования дыхательной системы:

• На 3-й неделе эмбрионального развития начинается формирование дыхательной трубки из передней части первичной кишки. Это называется глоточной эктодермой, которая впоследствии превращается в трахею и бронхи.

Формирование трахеи и бронхов:

• На 4-й неделе из глоточной эктодермы образуется трахеобронхиальная система. Появляются первые отделы трахеи и главные бронхи, которые постепенно делятся на более мелкие структуры.

Развитие лёгких:

• С 5-й недели развиваются бронхиальные деревья, и начинается дальнейшее деление на более мелкие бронхиолы. В это время начинают формироваться первые альвеолы, хотя они ещё не функционируют.

Альвеолы и газообмен:

• На 24-й неделе начинают развиваться первичные альвеолы, но полноценный газообмен начинается только после рождения, когда лёгкие начинают активно наполняться воздухом и функционировать.

Завершение формирования дыхательной системы:

• Полное развитие альвеол происходит в первые годы жизни. У младенцев, до достижения 24 недель, существует риск недостаточности лёгких, так как недостаточно развита система альвеол.

Постнатальное развитие:

• После рождения продолжается развитие альвеол, и только к 2 годам дыхательная система достигает своего окончательного состояния.

🧠 Мнемоника:

"Три Фазы, Алвеолы Развиваются"

1. Т — Трехнедельный этап: на 3-й неделе начинается формирование дыхательной трубки.
2. Ф — Формирование трахеи и бронхов: на 4-й неделе появляются первые отделы трахеи и бронхов.
3. А — Альвеолы: на 24-й неделе начинают развиваться альвеолы, и газообмен начинается после рождения.
4. Р — Развитие продолжается: в первые годы жизни альвеолы продолжают развиваться.

Стены органов дыхания состоят из нескольких слоёв, которые выполняют свои функциональные задачи:

Слизистая оболочка:

• Включает два компонента:
• Эпителиальная пластинка: представлена многорядным мерцательным эпителием в воздухоносных путях, что позволяет активно очищать воздух с помощью ресничек. В носовой полости эпителий многослойный неороговевающий.
• Собственная пластинка: рыхлая волокнистая соединительная ткань (РВСТ), сосуды, нервные окончания, лимфоидные узелки.

Подслизистая оболочка:

• Содержит белково-слизистые железы, которые секретируют слизь, а также одиночные лимфоидные узелки. В ней проходят сосуды и нервные волокна.

Фиброзно-хрящевая оболочка:

• Эта оболочка укрепляет стенки дыхательных путей. Хрящ может быть гиалиновым в крупных бронхах или эластическим в бронхах малого калибра. Над хрящом расположена надхрящница — соединительная ткань, сосуды и нервные окончания.

Адвентициальная оболочка:

• Состоит из РВСТ, жировой ткани, сосудов и нервных волокон. Она срастается с окружающими тканями, обеспечивая дополнительную стабильность органов.

Функции эпителиальных клеток дыхательных путей

Реснитчатые клетки:

• Эти клетки имеют микрореснички, которые активно двигаются, удаляя слизи и ингалируемые частицы в сторону глотки.

Бокаловидные клетки:

• Секретируют слизь, которая покрывает эпителий и задерживает ингалируемые частицы и микроорганизмы.

Базальные клетки:

• Эти клетки являются малодифференцированными и обладают высокой митотической активностью, участвуют в регенерации эпителия.

Эндокринные клетки:

• Выделяют гормоны местного действия, которые регулируют различные процессы в дыхательных путях.

Защитные механизмы:

• Мелкодисперсная пыль может повреждать эпителий, снижая его защитные функции. Примеры включают угольную или асбестовую пыль, которая может повреждать эпителий дыхательных путей.

Микроскопически эпителий может подвергаться метаплазии в ответ на воздействие раздражителей, например, у курильщиков количество клеток, выделяющих слизь, увеличивается, а количество ресничек уменьшается, что может привести к ухудшению проходимости дыхательных путей.

🧠 Мнемоника:

"Собака Поехала В Африку"

1. С — Слизистая оболочка: эпителий и собственная пластинка.
2. П — Подслизистая оболочка: соединительная ткань, сосуды, нервные окончания.
3. В — Фиброзно-хрящевая оболочка: хрящ и надхрящница.
4. А — Адвентициальная оболочка: соединительная ткань, жировая ткань, сосуды и нервные волокна.

Лёгкие — это парный орган, выполняющий дыхательные и недыхательные функции, такие как иммунная защита и метаболическая активность.

Плевра:

• Лёгкие покрыты висцеральной плеврой, которая состоит из мезотелия (однослойный плоский эпителий) и соединительнотканной пластинки. Внутри находится плевральная полость, заполненная серозной жидкостью, что снижает трение между лёгкими и грудной стенкой.

Структурно-функциональные компоненты лёгких:

• Лёгкие состоят из бронхиального дерева (воздухоносные пути) и респираторного отдела (газообмен). Они имеют разветвленную структуру, и по мере углубления в ткань лёгкого диаметр бронхов уменьшается.

Носовая полость:

• Вестибюль — передняя часть носовой полости, выстлана многослойным ороговевающим эпителием с железами и волосками, которые фильтруют крупные частицы.
• Основная носовая полость — выстлана респираторным эпителием с многочисленными слизистыми железами.
• Конхи — костные выступы, увеличивающие площадь поверхности для эффективного кондиционирования вдыхаемого воздуха.

Носоглотка — стенки из костной и мышечной ткани, выстланы респираторным эпителием, с лимфоидными образованиями, такими как миндалины.

Гортань:

• Гортань состоит из нескольких хрящей (гиалинового и эластического), которые обеспечивают её структуру.
• Гортань участвует в образовании голоса. Внутри имеются голосовые связки, которые вибрируют при прохождении воздуха.

Трахея:

• Включает 10-12 хрящевых колец, которые укрепляют стенки трахеи. Мышечная ткань соединяет открытые концы колец.

Бронхиальное дерево:

• Главные бронхи — отходит от трахеи и делится на долевые и сегментарные бронхи.
• Бронхиолы — последние части проводящей системы, не содержат хрящей и слизистых желез.

Ветвление бронхов:

Бронхи делятся на несколько типов по мере ветвления:

• Крупные и средние бронхи: имеют хрящевую оболочку и гладкие миоциты.
• Бронхи малого калибра: их стенки утончаются, хрящ исчезает, появляются гладкие миоциты.
• Терминальные бронхиолы: не содержат хрящевых структур и переходят в респираторные бронхиолы.

Функции:

Бронхи обеспечивают транспорт воздуха, а также могут сокращаться в ответ на внешние раздражители (например, пыль), что называется бронхоспазмом. Это защитная реакция, при которой бронхи сужаются для защиты лёгких от попадания чуждых частиц.

🧠 Мнемоника:

"На Гору Тебе Брать Альпинистов"

1. Н — Носовая полость: вход в дыхательную систему, где начинается очищение и согревание воздуха.
2. Г — Гортань: орган голосообразования.
3. Т — Трахея: трубка, соединяющая гортань с бронхами, укреплена хрящевыми кольцами.
4. Б — Бронхи: разделяются на главные, долевые и сегментарные бронхи, проводящие воздух в лёгкие.
5. А — Альвеолы: основное место для газообмена между воздухом и кровью в лёгких.

Респираторная часть

Ацинус:

• Это структурно-функциональная единица лёгких, включающая респираторные бронхиолы, альвеолярные ходы и альвеолы. В ацинусе происходит основной газообмен.

Альвеолы:

• Альвеолы — маленькие воздушные пузырьки, выстланы однослойным плоским эпителием. Существует два типа альвеолоцитов:
• Тип I альвеолоциты — осуществляют газообмен.
• Тип II альвеолоциты — синтезируют сурфактант, который предотвращает слипание альвеол.

Аэрогематический барьер:

• Это барьер между воздухом в альвеолах и кровью в капиллярах малого круга кровообращения, через который происходит обмен кислородом и углекислым газом. Барьер состоит из сурфактанта, эпителия альвеол и капиллярного эндотелия.

Эластический каркас лёгких

Эластичные волокна, которые окружают альвеолы, играют ключевую роль в поддержке структуры лёгких. Они предотвращают разрывы альвеол на вдохе и обеспечивают «эластическую тягу», которая способствует выдоху.

🧠 Мнемоника:

"Альпы Разнообразны Альпинистами"

1. А — Ацинус: структурная единица лёгких, включающая респираторные бронхиолы, альвеолярные ходы и альвеолы.
2. Р — Респираторные бронхиолы: последние части проводящей системы, переходящие в альвеолы.
3. А — Альвеолы: основное место газообмена между воздухом и кровью.

Лёгкие имеют два типа кровоснабжения:

• Функциональное (пульмонарное) — кровь поступает из правого желудочка через лёгочные артерии и насыщается кислородом в капиллярах, окружающих альвеолы.
• Системное (бронхиальное) — бронхи получают кровь через бронхиальные артерии, которые обеспечивают питание тканей лёгких.
• Иннервация лёгких осуществляется как через парасимпатическую, так и через симпатическую нервную систему. Парасимпатические волокна сужают бронхи, а симпатические расширяют их.

Дыхательная система включает проводящую и респираторную части.

Проводящая часть включает органы, проводящие воздух, а респираторная часть — органы, где происходит газообмен.

Стенки органов дыхания состоят из респираторного эпителия, мышечной ткани и соединительной ткани. Важнейшие органы включают носовую полость, гортань, трахею, бронхи и альвеолы.

В лёгких происходит газообмен через стенки альвеол, а также кровоснабжение через пульмонарное и бронхиальное кровообращение.

The respiratory system performs two main functions: gas exchange and protection of the respiratory organs. It consists of two functional sections:

Airways:

• The airways include the nasal cavity, nasopharynx, larynx, trachea, and bronchi (both extrapulmonary and intrapulmonary), which conduct air into the lungs and back.
• The task of the airways is to transport air, warm it, humidify it, and clean it of inhaled particles.

Respiratory Portion:

• This portion includes areas where gas exchange occurs between the air and blood, including the pulmonary acini. The acinus consists of respiratory bronchioles, alveolar ducts, sacs, and alveoli, through which oxygen enters the blood and carbon dioxide is expelled from the body.

The respiratory system can be functionally divided into three parts:

1. Conducting Portion — a tube-like system that conducts air from the nasal cavity to the alveoli but does not participate in gas exchange.
2. Respiratory Portion — includes the alveoli, where gas exchange occurs (the exchange of oxygen and carbon dioxide between the air and blood).
3. Ventilatory Mechanism — helps in moving air into the lungs (inhalation) and out of the lungs (exhalation). Inhalation is an active process, involving the contraction of the diaphragm and intercostal muscles, which increases the volume of the thoracic cavity, creating a vacuum. Exhalation is a passive process.

🧠 Mnemonic:

"Air for Gas Exchange"

1. A — Airways: organs that conduct air into the lungs and back.
2. F — Functions of respiration: gas exchange between air and blood.
3. G — Gases: oxygen and carbon dioxide, which are exchanged in the lungs.
4. E — The process of gas transfer from air to blood and from blood to air.

The development of the respiratory system begins at the early stages of embryogenesis and progresses through several key stages:

Beginning of the formation of the respiratory system:

• On the 3rd week of embryonic development, the formation of the respiratory tube begins from the anterior part of the primitive gut. This is called the pharyngeal ectoderm, which later transforms into the trachea and bronchi.

Formation of the trachea and bronchi:

• On the 4th week, the pharyngeal ectoderm forms the tracheobronchial system. The first sections of the trachea and primary bronchi appear, which gradually divide into smaller structures.

Development of the lungs:

• From the 5th week, the bronchial trees begin to develop, and further division into smaller bronchioles starts. During this time, the first alveoli begin to form, although they are not yet functional.

Alveoli and gas exchange:

• At the 24th week, primary alveoli begin to develop, but full gas exchange only starts after birth when the lungs begin to actively fill with air and function.

Completion of the formation of the respiratory system:

• Complete development of the alveoli occurs in the first few years of life. In infants, before reaching 24 weeks, there is a risk of respiratory insufficiency due to insufficient alveolar development.

Postnatal development:

• After birth, the development of the alveoli continues, and by the age of 2, the respiratory system reaches its final state.

🧠 Mnemonic:

"Three Phases, Alveoli Develop"

1. T — Third week: the formation of the respiratory tube begins in the third week.
2. P — Formation of the trachea and bronchi: in the fourth week, the first sections of the trachea and bronchi appear.
3. A — Alveoli: at the 24th week, alveoli begin to develop, and gas exchange starts after birth.
4. D — Development continues: in the first few years of life, alveoli continue to develop.

The walls of the respiratory organs consist of several layers, each performing its functional tasks:

Mucous Membrane:

• Includes two components:

1. Epithelial Layer: Represented by pseudostratified ciliated epithelium in the airways, which actively cleans the air with the help of cilia. In the nasal cavity, the epithelium is stratified and non-keratinized.
2. Lamina Propria: Loose fibrous connective tissue (LCT), containing blood vessels, nerve endings, and lymphoid nodules.

Submucosa:

• Contains seromucous glands that secrete mucus, as well as solitary lymphoid nodules. It also contains blood vessels and nerve fibers.

Fibromusculocartilaginous Layer:

• This layer strengthens the walls of the airways. The cartilage may be hyaline in larger bronchi or elastic in smaller bronchi. Above the cartilage lies the perichondrium — connective tissue containing blood vessels and nerve endings.

Adventitial Layer:

• Composed of loose connective tissue, adipose tissue, blood vessels, and nerve fibers. It merges with the surrounding tissues, providing additional stability to the organs.

Functions of the Epithelial Cells of the Airways

Ciliated Cells:

• These cells have microvilli (cilia) that actively move, removing mucus and inhaled particles toward the throat.

Goblet Cells:

• Secrete mucus that covers the epithelium and traps inhaled particles and microorganisms.

Basal Cells:

• These are undifferentiated cells with high mitotic activity, contributing to the regeneration of the epithelium.

Endocrine Cells:

• Secrete locally acting hormones that regulate various processes in the airways.

Protective Mechanisms:

• Fine dust can damage the epithelium, reducing its protective functions. Examples include coal or asbestos dust, which can damage the epithelial lining of the airways.

Microscopically, the epithelium can undergo metaplasia in response to irritants. For instance, in smokers, the number of mucus-secreting cells increases, and the number of cilia decreases, which may lead to impaired airflow in the airways.

🧠 Mnemonic:

"Silly People Visit Africa"

1. S — Mucous Membrane: epithelium and lamina propria.
2. P — Submucosa: connective tissue, blood vessels, nerve endings.
3. V — Fibromusculocartilaginous Layer: cartilage and perichondrium.
4. A — Adventitial Layer: connective tissue, adipose tissue, blood vessels, and nerve fibers.

The lungs are a paired organ that performs both respiratory and non-respiratory functions, such as immune defense and metabolic activity.

Pleura:

• The lungs are covered by the visceral pleura, which consists of mesothelium (a single layer of flat epithelial cells) and a connective tissue layer. Inside, there is the pleural cavity, filled with serous fluid, which reduces friction between the lungs and the chest wall.

Structural and Functional Components of the Lungs:

• The lungs consist of the bronchial tree (airways) and the respiratory portion (gas exchange). They have a branching structure, and as you move deeper into the lung tissue, the diameter of the bronchi decreases.

Nasal Cavity:

• Vestibule — the front part of the nasal cavity, lined with multilayered keratinized epithelium with glands and hairs that filter larger particles.
• Main Nasal Cavity — lined with respiratory epithelium containing numerous mucous glands.
• Conchae — bony projections that increase the surface area for efficient conditioning of inhaled air.
• Nasopharynx — walls made of bone and muscle tissue, lined with respiratory epithelium, containing lymphoid formations such as tonsils.

Larynx:

• The larynx consists of several cartilages (hyaline and elastic) that provide its structure.
• The larynx is involved in voice production. Inside, there are vocal cords that vibrate as air passes through.

Trachea:

• The trachea includes 10-12 cartilage rings that strengthen the walls of the trachea. Muscle tissue connects the open ends of the rings.

Bronchial Tree:

• Primary bronchi — branch off from the trachea and divide into lobar and segmental bronchi.
• Bronchioles — the final parts of the conducting system, which do not contain cartilage or mucous glands.

Bronchi Branching:

• Bronchi divide into several types as they branch:
• Large and medium bronchi: have a cartilaginous layer and smooth muscle cells.
• Small bronchi: their walls thin out, cartilage disappears, and smooth muscle cells appear.
• Terminal bronchioles: do not contain cartilaginous structures and transition into respiratory bronchioles.

Functions:

The bronchi are responsible for air transport and can constrict in response to external irritants (e.g., dust), a process called bronchospasm. This is a protective reaction where the bronchi narrow to prevent foreign particles from entering the lungs.

🧠 Mnemonic:

"Nose, Grand Trunk, Big Air"

1. N — Nasal Cavity: the entrance to the respiratory system, where air is filtered and warmed.
2. G — Larynx: the organ for voice production.
3. T — Trachea: a tube connecting the larynx to the bronchi, reinforced with cartilage rings.
4. B — Bronchi: divided into main, lobar, and segmental bronchi, which conduct air into the lungs.
5. A — Alveoli: the primary site for gas exchange between air and blood in the lungs.

Acinus:

• The acinus is the structural-functional unit of the lungs, consisting of respiratory bronchioles, alveolar ducts, and alveoli. The main gas exchange occurs in the acinus.

Alveoli:

• Alveoli are small air sacs lined with a single layer of flat epithelium. There are two types of alveolar cells:
• Type I alveolar cells — responsible for gas exchange.
• Type II alveolar cells — synthesize surfactant, which prevents the alveoli from collapsing.

Aerohematic Barrier:

• This is the barrier between the air in the alveoli and the blood in the capillaries of the pulmonary circulation, through which oxygen and carbon dioxide exchange occurs. The barrier consists of surfactant, alveolar epithelium, and the endothelial cells of the capillaries.

Elastic Framework of the Lungs:

• The elastic fibers surrounding the alveoli play a key role in maintaining the structure of the lungs. They prevent alveolar rupture during inhalation and provide "elastic recoil," which aids in exhalation.

🧠 Mnemonic:

"Alps Are Diverse with Climbers"

1. A — Acinus: the structural unit of the lungs, including respiratory bronchioles, alveolar ducts, and alveoli.
2. R — Respiratory Bronchioles: the final parts of the conducting system, transitioning into alveoli.
3. A — Alveoli: the main site of gas exchange between air and blood.

The lungs have two types of blood supply:

1. Functional (pulmonary) — blood flows from the right ventricle through the pulmonary arteries and becomes oxygenated in the capillaries surrounding the alveoli.
2. Systemic (bronchial) — the bronchi receive blood through the bronchial arteries, which supply nutrients to the lung tissues.

The innervation of the lungs is provided by both the parasympathetic and sympathetic nervous systems. Parasympathetic fibers constrict the bronchi, while sympathetic fibers dilate them.

The respiratory system includes the conducting and respiratory parts. The conducting part consists of the organs that carry air, while the respiratory part consists of the organs where gas exchange occurs. The walls of the respiratory organs are made up of respiratory epithelium, muscle tissue, and connective tissue. Key organs include the nasal cavity, larynx, trachea, bronchi, and alveoli. Gas exchange in the lungs occurs through the walls of the alveoli, and the blood supply is provided through both pulmonary and bronchial circulation.