Материал: кафедральные лекции

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. Последние имеют вид спавшихся пузырьков с узким просветом и толстой стенкой, выстланной кубическим эпителием. Одновременно из мезенхимы развивается сеть кровеносных сосудов, вместе с которыми к легким подрастают нервы. Из висцерального и париетального листков спланхнотома образуются висцеральный и париетальный листки плевры. На 26 неделе появляется сурфактант. При первом вдохе новорожденного альвеолы легких расправляются, резко увеличиваются их полости и уменьшается толщина альвеолярных стенок. Это способствует газообмену между кровью капилляров и воздухом альвеол.

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 (чему способствует жесткий каркас их стенки);

-«кондиционирование» поступающего атмосферного воздуха за счет терморегуляции (этому способствует наличие обильной сети поверхностно лежащих сосудов), 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, а также молекулами иммуноглобулинов, в том числе класса А2, фиксированных на поверхности эпителиальных клеток с помощью стабилизирующего фактора i.

Принципы строения стенки воздухоносных путей:

-в полости носа имеется только слизистая оболочка, прилегающая к надхрящнице или надкостнице (в более глубоких отделах);

-в носоглотке – слизистая и подслизистая оболочки;

-в гортани – слизистая, фиброзно-хрящевая и адвентициальная;

-в трахее, главных бронхах, бронхах крупного и среднего калибра – слизистая, подслизистая, фиброзно-хрящевая и адвентициальная оболочки;

-в мелких бронхах – слизистая и адвентициальная оболочки (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.

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. 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. В нормальных условиях они находятся в спавшемся состоянии, но при некоторых обстоятельствах могут переполняться кровью. При этом толщина слизистой увеличивается настолько, что закрывает просвет носовой полости; человек ощущает затруднение носового дыхания, «заложенность» носа.

Обонятельная область внешне отличается от окружающих участков слизистой желтоватым цветом. Высокий многорядный эпителий здесь образован клетками трех видов: обонятельными рецепторными, поддерживающими (опорными) и базальными.

Обонятельные рецепторные клетки – это видоизмененные биполярные нейроны, дендриты которых оканчиваются на поверхности эпителиального пласта в виде колбовидных расширений (так называемой «обонятельной булавы»). На обонятельных булавах имеются скопления длинных обонятельных ресничек, лежащих неровным слоем вдоль поверхности эпителия, покрывая микроворсинки на апикальной поверхности поддерживающих клеток. Этот слой увлажняется секретом желез собственной пластинки слизистой. Аксоны обонятельных рецепторных клеток соединяются в пучки волокон обонятельного нерва. Следует отметить, что клетки обонятельной выстилки живут около месяца и замещаются после гибели малодифференцированными нейронами (базальными клетками), вступающими на путь дифференцировки.

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. При нарушении оттока жидкого содержимого пазух в носовую полость возможно их инфицирование и воспаление.

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. Слизистая оболочка, за исключением голосовых связок, выстлана многорядным мерцательным эпителием.

121

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).

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.

Фиброзно-хрящевая оболочка гортани состоит из гиалинового и эластического хрящей, а ее адвентиция – из соединительной ткани.

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. Среди них различают две разновидности: «светлые» клетки, имеющие светлую цитоплазму с умеренным количеством органоидов, и «темные», метаболически активные клетки с хорошо развитыми канальцами эндоплазматической сети, множеством рибосом и митохондрий, с тонкими микроворсинками и гликокаликсом на их поверхности между ресничками. Вставочные (промежуточные) имеют много рибосом и митохондрий, являются переходной формой от камбиальных клеток к реснитчатым или бокаловидным. Базальные клетки содержат хорошо выраженные гранулярную и гладкую эндоплазматическую сеть, рибосомы и митохондрии, способны делиться и представлены в том числе и стволовыми клетками. Эндокринные клетки являются клетками АПУД системы, содержат в базальной части аргирофильные гранулы и обеспечивают коррекцию процессов внутреннего и внешнего обмена в легких. Среди них выявляются ЕС-клетки, синтезирующие серотонин, Р-клетки, секретирующие расширяющий бронхи бомбезин, D-клетки с ВИП. В составе эпителия выявляются также единичные дендритные клетки Лангерганса отростчатой формы, являющиеся антигенпредставляющими клетками костномозгового происхождения. Особенностью строения собственной пластинки слизистой оболочки трахеи (в сравнении с гортанью и бронхами) является упорядоченное продольное расположение многочисленных эластических волокон, видимых на поперечном разрезе этого органа в виде слоя блестящих точек. Слизистая оболочка трахеи без выраженных границ переходит в подслизистую основу.

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.

Всостав 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.

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.

Всостав 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.

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.

122

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. Белковослизистые 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.

Вмелких 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.

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.

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.

Вобласти 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

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. Высота клеток над ядром достигает 5 мкм, а в остальных участках – 0,3–0,5 мкм. Обращенная в просвет альвеол поверхность этих клеток неровная, иногда с короткими выростами цитоплазмы. Это увеличивает площадь соприкосновения воздуха с поверхностью эпителия. В цитоплазме обнаруживаются мелкие митохондрии и пиноцитозные пузырьки; другие органоиды развиты слабо. 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. На их поверхности находятся микроворсинки, а в цитоплазме содержится хорошо развитая ЭПС, комплекс Гольджи, крупные митохондрии, а также мультивезикулярные тельца и осмиофильные тельца ламеллярного характера (пластинчатые тельца), содержащие пластинчатый материал в виде плотно упакованных мембран с периодичностью 20-25нм, выделяющиеся из клетки экзоцитозом с участием ионов кальция. 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.

123

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.

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.

Кроме описанных альвеолоцитов, в стенке, а иногда и в полостях альвеол, обнаруживаются альвеолярные макрофаги моноцитарного происхождения, составляющие 10-15% всех клеток в альвеолярных перегородках. Их роль заключается в выполнении фагоцитарной функции и удалении пылевых частиц, бактерий, токсинов, инородных частиц и веществ, а также избытка сурфактанта, по гипофазе которого эти клетки активно перемещаются в альвеолах. Значительное количество липидных капель и лизосом в макрофагах объясняют еще и тем, что окисление липидов в макрофагах сопровождается выделением тепла, которое обогревает вдыхаемый воздух. Макрофаги могут перемещаться через поры Кона из одной альвеолы в другую, а также мигрируют по соединительнотканным перегородкам, попадают в лимфу и регионарные лимфатические узлы.

Снаружи к базальной мембране альвеолярного эпителия прилежат кровеносные капилляры, проходящие по межальвеолярным перегородкам. Капилляры окружены сетью эластических и тонких коллагеновых волокон. Так как альвеолы тесно прилегают друг к другу, то оплетающие их капилляры обычно граничат в поперечном срезе с двумя – тремя альвеолами. Это обеспечивает оптимальные условия для газообмена между кровью капилляров и воздухом в полости альвеол. Этот газообмен идет путем простой диффузии газов в соответствии с их концентрациями в капиллярах и альвеолах. Следовательно, чем меньше толщина слоя между полостью альвеолы и просветом капилляра, тем эффективнее диффузия. В оптимальном случае в составе аэро-гематического барьера имеются:

-безъядерная часть респираторного альвеолоцита на своей базальной мембране (0,2-0,3 мкм),

-уплощенная безъядерная часть эндотелиальной клетки капилляра – на другой базальной мембране (0,2-0,3 мкм). В сумме это составляет 0,5–0,6 мкм.

К этому надо добавить имеющуюся пленку сурфактанта, выстилающую альвеолярную поверхность и составляющую около 3% общей толщины аэрогематического барьера. О диффузии газов свидетельствует обилие пиноцитозных пузырьков в цитоплазме клеток указанного барьера.

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.

Иннервация легких осуществляется главным образом симпатическими и парасимпатическими нервами и небольшим количеством волокон, отходящих от спинномозговых нервов. Импульсы, поступающие по симпатическим нервным волокнам, вызывают расширение бронхов и сужение кровеносных капилляров, а раздражение парасимпатических волокон приводит, наоборот, к сужению бронхов и расширению кровеносных сосудов.

Поверхность легких покрыта висцеральной плеврой, в составе которой соединительная ткань, покрытая мезотелием, а также небольшое количество гладких миоцитов. Клетки мезотелия характеризуются уплощенной формой, экцентрично расположенными ядрами, умеренным развитием органоидов, сосредоточенных около ядра, и наличием в апикальной части множества разных по длине микроворсинок и гликокаликса, удерживающего слой жидкости на поверхности клеток.

124