Функциональная анатомия и развитие органов дыхательной системы

Функциональная анатомия и развитие органов дыхательной системы

Дыхание – это совокупность процессов, в результате которых совершается обмен газами между окружающей средой и клетками организма.

1. Внешнее дыхание – обмен воздуха между внешней средой и альвеолами легких. 2. Диффузия газов в легких (обмен между воздухом и кровью). 3. Транспорт газов кровью. 4. Диффузия газов в ткани (обмен между кровью и тканями). 5. Клеточное дыхание (потребление кислорода и выделение углекислого газа клетками организма). Органы дыхания выполняют только часть этих процессов (1+2)

Условия эффективного газообмена Дыхательная поверхность должна быть: 1)проницаемой; 2)тонкой; 3)иметь большую площадь; 4)обильно снабжаться кровью. • Необходимо наличие вентиляционного механизма, обеспечивающего постоянный обмен воздуха между внешней средой и легкими.

Органы дыхания • Неспециализированные – у одноклеточных животных в дыхании участвует вся поверхность тела – кожное дыхание – кишечное дыхание • Специализированные – жабры (у первично водных животных) – трахеи (у насекомых) – легкие

• Основной фактор эволюции органов дыхания – повышение потребности в кислороде. • Основные направления эволюции органов дыхания: – увеличение дыхательной поверхности; – развитие вентиляционных механизмов; – совершенствование систем транспорта кислорода (дыхательный пигмент – гемоглобин, развитие легочного круга кровообращения).

Органы дыхательной системы у человека • • • полость носа носоглотка гортань трахея бронхи легкие

Функции полости носа 1. Проведение воздуха 2. Кондиционирование (очищение, согревание и увлажнение) вдыхаемого воздуха) 3. Обонятельная функция 4. Дополнительная обонятельная функция (вомеро-назальный орган)

Функции гортани • Проводит воздух. • Выполняет функцию «сфинктера» , или клапана, который регулирует поток воздуха, или полностью закрывает нижние дыхательные пути. • Служит инструментом для голосообразования.

Суставы гортани • Перстнещитовидный • Перстнечерпаловидный

Полость гортани сavitas laryngis • • • Вход в гортань Преддверие гортани Желудочек гортани Голосовой аппарат Подголосовая часть

• Слизистая оболочка – Гортанные железы – Мерцательный эпителий – Многослойный плоский неороговевающий эпителий (в области голосовых связок)

• Фиброзно-эластическая мембрана гортани – Четырехугольная мембрана • Связка преддверия – Эластический конус • Голосовая связка

Устанавливающий и напрягающий аппараты гортани Устанавливающий аппарат обеспечивает изменение ширины голосовой щели: 1. Перстне-черпаловидный сустав (art. cricoarytenoidea). 2. Две группы мышц: суживающие и расширяющие голосовую щель. Напрягающий аппарат обеспечивает натяжение и расслабление голосовых связок: 1. Перстнещитовидный сустав (art. cricothyroidea). 2. Две группы мышц: напрягающие и расслабляющие голосовые связки.

Arbor bronchialis – бронхиальное дерево • Bronchus principalis dexter/sinister – главные бронхи правый/левый – I порядка • Bronchi lobares – долевые бронхи II порядка • Bronchi segmentales – сегментарные бронхи III порядка • Bronchi intrasegmentales – внутрисегментарные бронхи – Bronchus lobularis – дольковый бронх – Bronchiolus terminalis – терминальная бронхиола

• Бронхолегочный сегмент – участок паренхимы легкого, который вентилируется бронхом III порядка и получает кровь из ветви легочной артерии III прядка. • Каждый сегмент окружен тонкой прослойкой соединительной ткани и может быть изолирован и удален хирургическим путем без повреждения соседних сегментов. • В каждом легком имеется 10 сегментов. • Притоки легочных вен идут между сегментами.

Строение стенки бронхов • Tunica fibromusculocartilaginea – фиброзно-мышечно-хрящевая оболочка • Tela submucosa – подслизистая основа • Tunica mucosa – слизистая оболочка • Glandulae bronchiales – бронхиальные железы

Закономерности строения стенки бронхов По мере уменьшения калибра бронхов происходят изменения строения стенки. 1. Уменьшается количество хряща 2. Увеличивается количество гладкомышечных элементов 3. Уменьшается количество желез 4. Уменьшается высота эпителиальных клеток слизистой оболочки

Альвеолярное дерево 1. Bronchiolus respiratorius – респираторная бронхиола 2. Ductus alveolaris – альвеолярный ход 3. Sacculus alveolaris – альвеолярный мешочек

Ацинус Структурно-функциональная единица легкого. Ацинус – это часть паренхимы легкого (альвеолярного дерева), вентилируемая одной терминальной бронхиолой. Неотъемлемой частью ацинуса являются кровеносные сосуды малого круга кровообращения.

Сурфактант • Альвеолы покрыты изнутри сурфактантом – пленкой поверхностно-активного вещества, состоящего на 90 -95% из фосфолипидов и на 5 -10% из белка. • Образуется в альвеолярных клетках II типа. • Функции: – уменьшает поверхностное натяжение альвеол, – препятствует проникновению интерстициальной жидкости в просвет альвеол, – обладает бактерицидной и иммуномодулирующей активностью.

Аэро-гематический барьер claustrum aerosanguineum 1. 2. 3. 4. Слой альвеолярных клеток Базальная пластинка Слой эндотелиальных клеток Сурфактант Суммарная площадь дыхательной поверхности составляет примерно 80 кв. м, что в 50 раз больше площади поверхности тела.

Функции легких • Основная функция легких – газообмен. • • • Дополнительные функции легких Участие в терморегуляции (полипноэ). Депонирование крови. Фильтрация крови. Участие в обмене липидов. Синтез АПФ (ангиотензин превращающего фермента) Выделение продуктов обмена - экскреторная функция. Эндокринная. Иммунная защита. У некоторых животных – голосообразование и поведенческие реакции

Регуляция дыхания • Непроизвольная – дыхательный центр (центр вдоха, центр выдоха) находится в продолговатом мозге и мосте мозга; – вегетативная иннервация. • Произвольная

Развитие органов дыхательной системы

Развитие полости носа • Носовые плакоды (утолщения эктодермы). • Носовые ямки – зачатки ноздрей и полости носа. • Носовые мешки. • Ротоносовая мембрана. • Формирование неба.

• Часть эктодермального эпителия верхней стенки носовой полости дифференцируется в обонятельный эпителий и обонятельные рецепторные клетки.

• Параназальные синусы развиваются как выросты стенок носовой полости. • У новорожденного – только верхнечелюстная пазуха (3 -4 мм). • Лобная, клиновидная пазухи и решетчатые ячейки развиваются после рождения.

Гортань • Эпителий гортани – из энтодермы краниального конца респираторного дивертикула.

Хрящи гортани развиваются из жаберных дуг: • Щитовидный хрящ и надгортанник – из 4 дуги. • Перстневидный, черпаловидный и рожковидный – из 6 дуги.

• Мышцы гортани развиваются из миобластов 4 и 6 жаберных дуг.

Трахея • Эпителий – из энтодермы респираторного дивертикула. • Хрящи, мышцы, соединительнотканные структуры – из окружающей спланхномезодермы.

Развитие легких Эмбриональные источники: 1. эпителий нижних дыхательных путей имеет энтодермальное происхождение (респираторный дивертикул передней кишки), 2. остальные компоненты стенки трахеи и бронхов развиваются из мезенхимы (мезодермального происхождения), 3. висцеральная плевра развивается из спланхноплевры, 4. париетальная плевра – из соматоплевры латеральной пластинки мезодермы.

Стадии развития легких Эмбриональная 4 -7 недель включает события от образования респираторного дивертикула до формирования сегментарных бронхов и бронхо-легочных сегментов. Формирование плевральной полости.

Псевдожелезистая стадия 8 -16 недель (2 -4 мес. ) Формирование внутрисегментарных бронхов. Бронхи имеют вид протоков, выстланных однослойным кубическим эпителием, на гистологических срезах легкое напоминает железу. Начинает формироваться легочная кровеносная система.

Каналикулярная стадия 17 -26 нед. (4, 5 -6, 5 мес. ) Формирование респираторных бронхиол и кровеносных капилляров, альвеолярные ходы и альвеолярные мешочки еще не развиты. Возможен газообмен, но сурфактанта еще нет, поэтому 7 -ми месячный недоношенный плод может дышать и может выжить при интенсивном уходе, включающем введение искусственного сурфактанта.

Стадия конечных мешочков (альвеолярная) от 26 нед. (6, 5 мес. ) до рождения. Формируются альвеолярные ходы и альвеолярные мешочки, развиваются кровеносные капилляры. Дифференцируются альвеолярные эпителиальные клетки I и II типов (1 тип – пневмоциты, отвечают за газообмен, 2 тип – секреторные клетки, отвечают за выработку сурфактанта). Альвеолярные мешочки особенно интенсивно образуются в последние 4 недели внутриутробного периода.

Постнатальная стадия от рождения до 7 -8 лет Увеличивается количество альвеол, созревают ацинусы.

Аномалии развития 1. 2. 3. 4. 5. Полость носа Искривление носовой перегородки Сужение носовых ходов Различные деформации наружного носа Отсутствие ноздрей вследствие зарастания обонятельных ямок Отсутствие пневматизации придаточных пазух или, наоборот, чрезмерное их увеличение.

Аномалии развития 1. 2. 3. 4. 5. Гортань и трахея Фистулы между трахеей и пищеводом. Дивертикулы Увеличение или уменьшение количества хрящей Расщепление перстневидного хряща Свищи, открывающиеся в коже.

Аномалии развития 1. 2. 3. 4. 5. Легкие Агенезия легких Гипоплазия (целого легкого, доли, сегмента) Поликистоз Врожденные ателектазы Врожденные бронхоэктазы (синдром Картагенера)