Dýchací systém
Brno, září 2023
Přednáška 12
• Funkce
• Epitelová výstelka
• Dutina nosní
• Hltan
• Hrtan
• Trachea
• Plíce + Bronchiální strom
• Bariéra krev-vzduch
• Vývoj dýchacího systému
Další funkce:
• synthesis, activation and inactivation of vasoactive substances, hormones, neuropeptides,
eicosanoids, lipoprotein complexes
• hemostatic functions (thromboplastin, heparin)
• lung defense: complement activation, leucocyte recruitment, cytokines, and growth factors
• speech, vomiting, defecation, childbirth
Dýchací systém – Funkce
Dýchací funkce
přívod O2 + eliminace CO2
Respirace = výměna plynů mezi atmosférickým vzduchem a buňkami
Zahrnuje:
• plicní ventilaci
• výměnu plynů: vnější + vnitřní dýchání
• transport plynů
Dýchací systém – Celková stavba
Horní dýchací cesty
• nosní dutina
• vedlejší nosní (paranazální) dutiny
• nasopharynx (nosohltan)
• oropharynx (hrdlo)
Anatomické Funkční
Dolní dýchací cesty
• hrtan
• průdušnice (trachea)
• průdušky (bronchy (extra- + intrapulmonární)
• průdušinky (bronchioly) primární a terminální
• respirační bronchioly
• alveolární chodbičky (ductus alveolares)
• alveolární váčky (sacculi alveolares)
• plicní sklípky (alveoly)
Dýchací cesty
Respirační oddíl
Dýchací cesty – Obecné znaky
Funkce
• Transport
• Vlhčení
• Filtrace
• Ohřátí
Stavba
Kost / Chrupavka
(mechanická podpora)
Sliznice
• Epitel
• Lamina propria
Dýchycí cesty – Nosní dutina + Paranazální dutiny
Levostranná + Pravostranná nosní dutina
(odděleny kostěnou/chrupavčitou nosní přepážkou)
Nozdra
(naris)
Lamina cribriformis
čichové kosti
Bulbus
olfactorius
Tractus
olfactorius
Čichový
epitel
Horní skořepa Sinus sphenoidalis
Vnitřní nozdra
Nasopharynx
Vnější nozdra
Sinus frontalis
Střední skořepa
Dolní
skořepa
Výstelka nosní dutiny
Strop +
Horní skořepa
Nozdry +
Předsíň
Ostatní povrchy
Čichový epitel Kůže
• keratinizující vrstevnatý epitel
• chlupy
• potní + mazové žlázy
• v předsíni přechod v ep. dých. cest
Sliznice dých. cest
„respirační“
Podklad: kost / chrupavka
Žádné podslizniční / podkožní vazivo
Regio olfactoria
Dýchycí cesty – Nosní dutina + Paranazální dutiny
Regio respiratoria
= respiratory mucosa – pokrývá většinu povrchu
dýchacích cest
Respiratory region
Víceřadý cylindrický
epitel s řasinkami
(5 typů buněk)
Lamina propria mucosae
• řídké vazivo
• arteriální a venózní pleteně
• hojné smíšené seromucinózní žlázky
• hojné lymfoidní elementy
(uzlíky, žírné b., plazmatické b.)
Vrstva hlenu
Bazální b.
(kmenové buňky)
Řasinkové b.
(nejhojnější)
Pohárkové b.
(mucin)
Kartáčové b.
(chemosensorické)
(podobné chuťovým
pohárkům)
B. s malými granuly (Kulčického)
DNES – diffuse neuroendocrine system
Nosní dutina– Sliznice dýchacích cest
Sliznice dýchacích cest
Žíla
Žlázka
Víceřadý
epitel
Sliznice dýchacích cest – Nosní skořepa (Concha nasi)
Kisselbachova pleteň (krvácení z nosu)
Sliznice dýchacích cest - Epitel
Expozice k toxickým látkám
Dlaždicová metaplazie epitelu
• Víceřadý cylindrický epitel s řasinkami se mění ve vrstevnatý dlaždicový epitel
• Může vyvinout do dysplazie (prekancerózní stav)
Jádro pohárkové buňky
Jádro řasinkové
buňky
Jádro bazální buňky
Víceřadý cylindrický epitel s řasinkami
Buňky s řasinkami
Pohárkové buňky
Sliznice dýchacích cest - Epitel
9x2 + 2
Sliznice dýchacích cest – Hlen (Mucus)
Pohárková buňka
Mucus
• zejména glykoproteiny ve vodě
• zvlhčuje sliznici a vzduch
• obsahuje IgA imunoglobuliny (slizniční immunita)
• zachycuje částice ze vzduchu (prach etc.)
• pomáhá čistit dýchací cesty
- vodnatější
- hustší, mazací
Sliznice dýchacích cest – Hlen (Mucus)
Pohyb řasinek posunuje hlen směrem k nosohltanu.
Rychlost mukociliárního transportu - 5 mm / minutu.
Sliznice dýchacích cest – Hlen (Mucus)
Makrofágy ve vrstvě hlenu
Sliznice dýchacích cest – Hlen (Mucus)
Nosní dutina – Předsíň (Vestibulum nasi)
Umístění: 5 – 6 mm široká zóna od nozder
Pokryv: přechod dermis ve sliznici dých. cest – chlupy + mazové a potní žlázy
(vrstevnatý dlaždicový keratinizující epitel)
Nosní dutina – Čichový epitelOlfactory region
Lokalizace:
• strop nosní dutiny
• horní část nosní přepážky
• horní skořepa
Barva: nažloutlá
Rozměr: přibližně 7-10 cm2
Víceřadý cylindrický epitel
• tloušťka 70 – 100 mm
• 3 typy buněk
Lamina propria mucosae
• řídké vazivo
• arteriální a venózní pleteně
• axony smyslových buněk
• Bowmanovy žlázky
(tubulózní, rozvětvené, serózní)
Nosní dutina – Čichový epitel
Čichové
buňky
Podpůrné buňky
(sustentacular)
Bazální
buňky
• nízké bazofilní
• kmenové buňky podpůrných
i čichových buněk (regenerace neuronů !!!)
Čichové buňky
Podpůrné buňky
(sustentakulární)
Bazální buňky
• bipolární neuron - apex – dendrit – čichový
vezikul
• 10-20 nepohyblivých řasinek odstupuje z
jednoho vezikulu
• modifikované řasinky obsahují receptory pro
odoranty
• báze buňky - axon
• kartáčový lem - mikroklky
• fyzická podpora + výživa
Nosní dutina – Čichový epitel
Nosní dutina – Čichový epitel
Kost v čichové oblasti
Nemyelinizovaný
nerv
Žíla
středního
kalibru
Bowmanovy
žlázy
Nosní dutina – Čichový epitel
Otočeno vzhůru
nohama oproti
předcházejícím
obrázkům
!!!
Axony
Čichových buněk
(Fila olfactoria)Prostup přes
lamina cribriformis
čichové kosti
Synapse se sekundárními
neurony bulbus olfactorius
(N. olfactorius)
Nosní dutina – Čichový epitel
Nasní dutina – Paranazální dutiny (Sinus paranasales)
• sinus maxillaris (15-25 cm3)
• sinus ethmoidalis
• sinus frontalis
• sinus sphenoidalis
Sliznice
• obdoba sliznice dých. cest
• tenčí
• méně žlázek
• žádná submukóza
Nasopharynx (Pars nasalis pharyngis) + Oropharynx (Pars oralis pharyngis)
Nasopharynx
• víceřadý cylindrický epitel s řasinkami
• tonsila pharyngea (nosní mandle – infiltrace lamina propria lymfocyty)
• vyústění Eustachovy trubice
Oropharynx
• vrstevnatý dlaždicový epitel
Křížení dýchacího a trávícího traktu
Hrtan - Larynx
Zodpovědný za tvorbu zvuků - hlas
Larynx – Anatomie
Tvar přesýpacích hodin
Vestibulum
Plica ventricularis
(nepohyblivá)
Plica vocalis
(pohyblivá)
Cavum
infragloticum
Ventriculus
laryngealis
(Hrtanová duitna)
Zúžení = párové řasy
Frontal section
Epiglottis
Přibližně 4 cm
Larynx – Výztuhy
Chrupavky
Spojeny vazy a ovládány svaly.
• Hyalinní
• Elastické
Plica vocalis
Plica ventricularis
Dolní část
Horní část
Larynx
Plica
ventricularis
Plica
vocalis
Ventriculus
laryngealis
cartilage
cartilage
Epiglottis
Vestibulum
Trachea
Larynx – Histologická stavba
Plica ventricularis
Plica vocalis
Ligamentum vocale
(elastické)
Musculus vocalis
(kosterní)
Bež žlázek!!!
Žlázky
(seromucinózní)
Vrstevnatý
dlaždicový epitel
Víceřadý cylindrický
epitel s řasinkami
Larynx – Sliznice
Plica ventricularis
Plica vocalis
Reinkeho edém
exudát v Reinkeho prostoru
= chraplavý hlas
Víceřadý cylindrický
epitel s řasinkami
Vrstevnatý
dlaždicový
epitel
Larynx
Přechod epitelů na spodním okraji Plica vocalis
Lamina propria mucosae
M. vocalis
Vrstevnatý
dlaždicový epitel
Víceřadý cylindrický
epitel s řasinkami
Larynx - Epiglottis
Linguální stranaLaryngeální strana
Víceřadý cylindrický
epitel s řasinkami
Vrstevnatý
dlaždicový epitel
Trachea
Dýchací cesta
Extrapulmonární
Délka cca.: 12 cm
Průměr cca: 2 cm
• hyalinní
• 10 až 12
• C-shaped
Chrupavčité prstence
Trachea – příčný řez
Ligamentum anulare
Musculus
trachealis
Chrupavčitý
prstenec
Sliznice
dýchacích cest
Fibro-musculo-cartilaginózní vrstva
Trachea - Stěna
Esophagus
Viceřadý cylindrický epitel s řasinkami
Musculus trachealis
Trachea
Chrupavka
Chrupavka
Trachea - Stěna
Viceřadý cylindrický epitel s řasinkami
Perichondrium
Chrupavka
Lamina propria mucosae
• fibroelastické vazivo + lymfoidní buňky
Submucosa
• tlustá, husté fibroelastické vazivo
• četné seromucinózní žlázky – Tracheální žlázky
• bohaté krevní a lymfatické zásobení
Adventitia
• fibroelastické vazivo
Esophagus
Trachea
Bronchiální strom
Primární bronchy – Extrapulmonární
• stejná stavba jako trachea
• menší průměr než trachea
• doprovázeny plicními arteriemi, žílami, and lymfatickými cévami
Začíná bifurkací průdušnice
Bronchiální strom Celkem 15 to 20 dichotomických dělení
Pravostranná plíceLevostranná plíce
2 sekundární bronchy – 2 laloky plic
(Lobární bronchy)
3 sekundární bronchy – 3 laloky plic
(Lobární bronchy)
Terticiární bronchy
(Segmentální bronchy)
• celkový počet 8/10
• průměr cca 8 mm
• další ramifikace 8x - 10x
Bronchopulmonární segment
• přibližně 10 % plíce
• vlastní cévní zásobení
• obdán fibrózním pouzdrem
• impakt na chirurgii plic
Střední + Malé bronchy
• průměr cca 1 mm a menší
• chrupavky ve stěně
Primární bronchioly
• průměr cca 1 mm
• chybí chrupavka
• jeden PB definuje plicní lalůček
Terminální bronchioly
• 5 – 7 TB z jednoho PB
• průměr cca 0,5 mm
Plicní lalůček
• pyramidový tvar
• obdám velmi tenkým fibrózním pouzdrem
• objem cca 1 – 2 cm3
DO
NOT
MIX
!!!
Bronchy
makroskopický obraz
Bronchiální strom – Bronchy (lobární až malé)
Průměr bronchů
• elastická vlákna
• hladká svalovina
• chrupavka
• žlázky
• pohárkové buňky
• výška epitelu
Mucosa
• typický ep. dýchacích cest (nebo
dvouřadý cylindrický)
• elastická vlákna v lamina propria
• Žlázky v lamina propria
• BALT v lamina propria (BronchiAssociated
Lymphoid Tissue)
Submucosa
• menší počet žlázek
• oddělena od lam. propria nepravidelnou
vrstvou hladkosvalových buněk
• svalových buněk přibývá s klesajícím
průměrem bronchiolů
Fibro-chrupavčitá vrstva
• chrupavčité ploténky
chrupavčité
ploténky
Bronchus – Chrupavčité ploténky
Trachea
Bronchus
Bronchus - Intrapulmonární
CP
CP
CP
CP
Bronchus - Intrapulmonární
Bronchus - Intrapulmonární
Bronchioly - Primární + Terminální – Obecné vlastnosti
Stěna
• mucosa + svazky hladkosv. buněk + elastická
a kolagenní vlákna
• CHYBÍ chrupavka
• CHYBÍ žlázy
Epitelová výstelka
• jednoduchý cylindrický až kubický ep.
• mnoho epitelových buněk má řasinky
• žádné pohárkové buňky
• kyjovité buňky (dříve Clara buňky)
Kyjovité buňky
• tvar kupole
• apex s mikroklky
• sekrece
(antimikrobiální látky, surfaktanty)
• P450 enzym (detoxifikace)
• kmenové buňky pro tuto oblast
Bronchiolus
Alveolus
Alveolus
Alveolus
Alveolus
Bronchiolus
Alveoly
Alveoly
Bronchiolus
Céva
Epitel
Kolagenní vlákna
Svazky svalových
buněk
Respirační oddíl
Respiračníoddíl
PŘIPOMENUTÍ
Plicní lalůček
• definován jedním primární bronchiolem
• obsahuje 5 až 7 terminálních bronchiolů
• pyramidový tvar
• obdán velmi tenkým fibrózním pouzdrem
• objem 1 – 2 cm3
Terminální bronchioly
Žádné alveoly
Respirační bronchioly
Vyklenující se alveoly
Alveolární
chodbičky
Alveolární
váčky
Chodbičky - Ductus alveolares – stěna tvořena:
• skupinami kubických buněk
• individuálními alveoly
• elastickými vlákny
• hladkosvalovými buňkami kolem vstupů do alveolů
Předsíň - Atrium
Vstup do alveolárního váčku
Váčky - Sacculi alveolares
Skupiny alveolů otevřených
do společné předsíně
Respirační oddíl
CHODBIČKA
VÁČEK
CHODBIČKA
PŘEDSÍŇ
Respirační oddíl
Respirační oddíl
Respirační oddíl
Žádné alveoly
Nepočetné alveoly
Alveolární chodbička
Terminální bronchiolus – nevyklenují se z něj alveoly
Terminal bronchiolus
Alveolus
Alveolus
Alveolus
Alveolus
Alveolus
Respirační bronchiolus – vstupy do alveolů
Respirační bronchiolus
AD - Alveolar duct AS – Alveolar sac A - Alveolus V – Vein PA – Perialveolar artery
Alveoly – Plicní sklípky
Features
• průměr cca 200 mm
• celkový počet cca 300 millionů
• celková plocha cca 100 – 140 m2
• interalveolární septa (elastin + kolagen typu III)
• alveolární póry (Kohnovy; 8 – 60 mm průměr)
Kapiláry s celistvou stěnou
Místo výměny plynů
Alveoly – Plicní sklípky
Elastická vlákna Kapilára
Alveolární makrofág – „prašná buňka“
• migratorní
• některé migrují do hltanu kde jsou spolknuty či vykašlány
• některé migrují lymfatickými cévami
Pneumocyty typu I
(membranózní)
• velmi ploché – cca 80 nm
• okluzní spoje
• cca 95% alveolárního povrchu
Pneumocyty typu II
(granulární)
• kubické (10 mm)
• početnější než pneumocyty typu I
• lamelární tělíska – surfaktanty SP-A, -B, -C, -D
• kmenové buňky (pro pneumocyty typu I a II)
RDS (syndrom respirační tísně)
nedostatek surfaktantu – kolaps alveolů
Alveoly - Surfaktant
Cytoplazma pneumocytu typu I
Lumen alveolu
Surfaktant
Alveoly - Surfaktant
Alveoly – Makrofágy
Makrofágy
Alveoly – Interalveolární septum
Alveoly – bariéra krev-vzduch
Tloušťka: 0,1 – 1,5 μm
Výměna plynů: pasívně difúzí na základě gradientu koncentrace
Jádro endotelové
buňky
Vrstva surfaktantu
Pneumocyt typu I
Fúzované lam. basalis
Endotel
I - Type I pneumocyte II - Type II pneumocyte Alv - Alveolus Cap - Capillary Mac - Macrophage
ac
ac
ac
ap
ap
ap
lv
lv
lv
lv
Alveoly – bariéra krev-vzduch
Kapiláry
Pneumocyt typu II
Alveoly – bariéra krev-vzduch
Erytrocyt
Alveoly – bariéra krev-vzduch
Pleura
Ohraničuje pleurální dutiny (levou a pravou)
Viscerální pleura (poplicnice) – pokrývá plíce
Parietální pleura (pohrudnice) – vystýlá hrudní dutinu
Viscerální pleura
Parietální pleura
Pleura
Mezotel (jednovrstvý dlaždicový ep.)
Tenká vrstva vaziva (cca 1 mm)
Krevní zásobení
Plicní oběh
„funkční“
Bronchiální oběh
„nutritivní“
Pulmonární tepny Bronchiální tepny
Kapiláry
Bronchopulmonární segment
Terciární bronchus
Pulmonární žíly
Vývoj plic
Entoderm
• epitel
• žlázky
Mezenchym
• pojivová tkáň
• chrupavka
• svalovina
Začátek 4. týdne: Laryngotracheální výchlipka předního střeva (ventrální strana)
Vývoj plic
Komplexní interakce (signálování) mezi entodermem a přilehlým mezodermem
Vnitřní strana ventrální
stěny hltanu
Časný 4.
týden
Časný 5.
týden
Pozdní 4.
týden
Tracheoesofageální
řasy
Tracheoesofageální
septum
Laryngotracheální
výchlipka
Bronchopulmonální
výchlipky
• Lumen nejprve obliteruje a později rekanalizuje
• vyvíjí se Ventriculus pharyngealis + Plica ventricularis a Plica vocalis
• vyvíjí se chrupavky + vazy + svaly hltanu (ze 4. and 6. žaberního oblouku)
Vnitřní strana ventrální
stěny hltanu
12. týden6. týden
Vývoj plic
Vývoj plic – Postupné větvení bronchů
Před narozením - 18 x
Celkový počet větvení
Po narození - 7x
až do 8 roku věku
Pozdní 6.
týden
Pozdní 5.
týden
Pozdní 8.
týden
Bronchopulmonální
výchlipky
Vývoj plic – Vznik pleuro-perikardových řas
• bronchopulmonální výchlipky penetrují do primitivních pleurálních dutin
• splanchnický mezoderm, pokrývající vnější povrch plic, vytváří viscerální pleuru
• tělní mezoderm, vystýlající tělní dutinu, vytváří parietální pleuru
• prostor mezi viscerální a parietální pleurou dává vznik pleurální dutině
Bronchopulmonální
výchlipka
Bronchopulmonální
výchlipka
Vývoj plic – Histogeneze (maturace)
Stádium pseudožlázové (5. – 17. týden)
• jsou vytvořeny terminální bronchioly
• terminální bronchioly jsou slepě zakončeny – napodobují žlázu
• jednovrstvý kubický epitel (entoderm)
• respirační bronchioly ani alveoly nejsou vyvinuty
Stádium kanálkové (13. – 25. týden)
• vyvíjí se respirační bronchioly a váčky, vaskularizace
• dýchání a přežití je možné, pouze ale s lék. pomocí
• stále závažný stupeň nezralosti
Stádium primitivních alveolů (sakulární) (24. týden - porod)
• významný nárůst počtu váčků a alveolů s dobře diferencovanými
pneumocyty
• vytvořena bariéra krev-vzduch
• od 26. týdne je možné přežití bez lék. pomoci
(hmotnost plodu cca 1000 g)
Stádium definitivních alveolů (alveolární) (32. týden - 8. rok)
• nejdelší stádium
• vývoj plic se ukončuje
Děkuji za pozornost!
ahampl@med.muni.cz
Budova A1 – 1. patro