Структура и функция дыхательных путей

Дыхательная система состоит из воздухопроводящих путей и респираторного (дыхательного) отдела. К воздухопроводящим путям относятся полость носа, гортань, трахея и бронхи. Респираторный отдел представлен ацинусом, в состав которого входят дыхательные бронхиолы, альвеолярные ходы, заканчивающиеся альвеолярными мешочками, и альвеолы.

В воздухопроводящих путях происходит очищение, увлажнение и согревание воздуха, а также осуществляется регуляция объема вдыхаемого воздуха.

В полости носа различают преддверие и дыхательную область. Преддверие полости носа выстлано многослойным плоским эпителием, который является продолжением эпителия кожи. Под эпителием в соединительнотканном слое находятся сальные железы и корни волос носа. Дыхательная область полости носа покрыта слизистой оболочкой, состоящей из реснитчатого псевдомногослойного (мерцательного многорядного) цилиндрического эпителия и собственной соединительнотканной пластинки. Эпителий состоит из реснитчатых, вставочных эпителиоцитов и бокаловидных клеток.

Реснитчатые эпителиоциты имеют реснички, представляющие собой цитоплазматические выросты высотой около 3—5 мкм.

Вставочные эпителиоциты располагаются между реснитчатыми, имеют на верхушке анастомозирующие между собой микроворсинки размером 1,5—1,8 мкм.

Бокаловидные клетки являются одноклеточными слизистыми железами, выделяющими секрет на поверхность реснитчатого эпителия.

Слизистая оболочка гортани (за исключением голосовых связок), трахеи и крупных бронхов покрыта псевдомногослойным цилиндрическим (призматическим) реснитчатым эпителием со значительным количеством бокаловидных клеток. Бронхи среднего калибра выстланы более низким псевдомногослойным цилиндрическим реснитчатым эпителием с небольшим количеством бокаловидных клеток. В более мелких бронхах псевдомногослойный (многорядный) реснитчатый эпителий постепенно становится двухрядным и в концевых бронхиолах — однослойным (однорядным) кубическим реснитчатым эпителием. В дыхательных бронхиолах кубические клетки утрачивают реснички. В месте разветвления трахеи, бронхов и бронхиол реснитчатый псевдомногослойный эпителий замещается многослойным плоским.

В слизистой оболочке бронхов имеются межклеточные щели, в которых можно обнаружить лимфоциты, нейтрофильные гранулоциты, тканевые базофилы. В подслизистом слое от трахеи до бронхиол расположены слизистые железы, особенно многочисленные в бронхах среднего калибра.

Дыхательные бронхиолы, разветвляясь, образуют альвеолярные ходы, каждый из которых заканчивается двумя альвеолярными мешочками, состоящими из альвеол. Этот отдел органов дыхания называется респираторным. Стенка альвеол, через которую осуществляется обмен газов между внешней и внутренней средой организма (воздушно-кровяной барьер), образована, с одной стороны, эндотелием капилляров, с другой — альвеолярным эпителием. Эндотелий и эпителий располагаются каждый на собственной базальной мембране, между которыми находятся эластические и коллагеновые волокна, отдельные миофибриллы, клетки соединительной ткани и крови, в том числе макрофаги костномозгового происхождения.

Эпителий, выстилающий полость альвеол, представлен двумя типами клеток: дыхательными (альвеолоциты 1-го типа) и большими альвеолярными клетками (альвеолоциты 2-го типа). На свободной поверхности, обращенной в полость альвеол, дыхательные альвеолоциты имеют цитоплазматические выросты, благодаря которым площадь соприкосновения клеток с воздухом увеличивается. В цитоплазме этих клеток имеются митохондрии и пиноцитозные пузырьки.

Большие альвеолярные клетки имеют короткие цитоплазматические выросты. В их цитоплазме находятся более крупные митохондрии, комплекс Гольджи (пластинчатый), осмофильные тельца и эндоплазматическая сеть. Они содержат кислую и щелочную фосфатазу, неспецифическую эстеразу и окислительные ферменты.

Эти клетки обладают способностью выделять в просвет альвеол липопротеидные вещества (сурфактант), поэтому их называют также секреторными альвеолярными клетками. Находясь в стенке альвеол, эти клетки обладают слабой фагоцитарной активностью, однако вполне возможно, что при выходе их в просвет альвеол она становится более выраженной. В просвете альвеол находятся также альвеолярные фагоциты (макрофаги).

Со стороны полости альвеол альвеолоциты покрыты сурфактантом — тонкой пленкой поверхностно-активного вещества, предотвращающего спадение альвеол на выходе, а также проникновение через альвеолярную стенку из вдыхаемого воздуха микроорганизмов. Кроме того, сурфактант препятствует транссудации жидкости из капилляров межальвеолярных перегородок в просвет альвеол. В сурфактанте различают мембранную часть, состоящую из фосфолипидов и белков, и жидкую, представляющую собой гликопротеиды.

Фосфолипиды мембран сурфактанта синтезируются большими альвеолоцитами и выделяются в просвет альвеол по мерокриновому типу секреции, а альвеолярные фагоциты участвуют в удалении сурфактанта с дыхательной поверхности.

Дефицит в альвеолах поверхностно-активных фосфолипидов может сопровождаться развитием ателектазов, появлением острой дыхательной недостаточности. Избыточное накопление поверхностно-активных веществ сопровождается снижением поверхностного натяжения в альвеолах, что приводит к затруднению выдоха и увеличению остаточного объема легкого, способствуя развитию эмфиземы.

Слизистые железы и бокаловидные клетки бронхов у здорового человека постоянно вырабатывают необходимое количество слизи, которая субъективно не ощущается. Она обеспечивает создание физиологического барьера между вдыхаемым воздухом и альвеолярными клетками, предохраняя их от повреждающего воздействия факторов внешней среды. Увеличение секреции слизи в ответ на воздействие раздражающих факторов различного происхождения (пыль, дым, газы, инфекция и т. д.) носит защитный характер. При длительном воздействии раздражающего фактора развивается гиперплазия слизистых желез бронхов с увеличением в них количества секретирующих клеток. Так, в дистальных отделах бронхов появляются бокаловидные клетки, которые в них отсутствуют. Кроме того, увеличивается и интенсивность выработки секрета. Вследствие гиперсекреции слизи резко увеличивается ее количество, что приводит к нарушению дренажной функции бронхов, которая в физиологических условиях обеспечивается эскалаторным действием реснитчатого эпителия, сокращением бронхов и кашлевым толчком.

При нарастании вязкости секрета в первую очередь нарушается эскалаторная функция реснитчатого эпителия. Это усугубляется появлением в дистальных отделах бронхов, где отсутствуют физиологические способы выведения слизи, бокаловидных клеток, продуцирующих особенно вязкий секрет. Нарушение дренажной функции бронхов приводит к накоплению слизи в виде мокроты.