Dihalni bronhusi

Z zmanjševanjem kalibra bronhijev se njihove stene tanjše, višina in število vrst epitelijskih celic se zmanjšujeta. Nehrustančni (ali membranski) bronhioli imajo premer 1-3 mm, v epiteliju ni vrčastih celic, njihovo vlogo opravljajo Clarine celice, submukozna plast pa brez jasne meje prehaja v adventicijo. Membranski bronhioli prehajajo v terminalne s premerom približno 0,7 mm, njihov epitelij je enovrstni. Od terminalnih bronhiolov se odcepijo dihalni bronhioli s premerom 0,6 mm. Dihalni bronhioli so z alveoli povezani skozi pore. Terminalni bronhioli so zračno prevodni, dihalni pa sodelujejo pri prevajanju zraka in izmenjavi plinov.

Skupna površina prečnega prereza terminalnega dela dihalnega trakta je mnogokrat večja od površine prečnega prereza sapnika in velikih bronhijev (53–186 cm2 ^{v primerjavi s} 7–14 cm2 ⁾, vendar bronhiole predstavljajo le 20 % upornosti zračnega toka. Zaradi nizke upornosti terminalnega dela dihalnega trakta je lahko zgodnja poškodba bronhiolov asimptomatska, ne spremljajo je spremembe funkcionalnih testov in je lahko naključna ugotovitev pri visokoločljivostni računalniški tomografiji.

Po mednarodni histološki klasifikaciji se skupek vej terminalnega bronhiola imenuje primarni pljučni lobulus ali acinus. To je najštevilčnejša struktura pljuč, v kateri poteka izmenjava plinov. Vsako pljuče ima 150.000 acinusov. Acinus odrasle osebe ima premer 7–8 mm in enega ali več dihalnih bronhiolov. Sekundarni pljučni lobulus je najmanjša enota pljuč, omejena s septami vezivnega tkiva. Sekundarni pljučni lobuli so sestavljeni iz 3 do 24 acinusov. Osrednji del vsebuje pljučni bronhiol in arterijo. Imenujejo se lobularno jedro ali "centrilobularna struktura". Sekundarni pljučni lobuli so ločeni z interlobularnimi septami, ki vsebujejo vene in limfne žile ter arterijske in bronhiolarne veje v lobularnem jedru. Sekundarni pljučni lobulus je običajno poligonalne oblike, dolžina vsake od sestavnih stranic pa je 1–2,5 cm.

Vezivno tkivo lobula sestavljajo interlobularni septumi, intralobularni, centrilobularni, peribronhovaskularni in subplevralni intersticij.

Terminalni bronhiol je razdeljen na 14–16 respiratornih bronhiolov prvega reda, od katerih je vsak dihotomno razdeljen na respiratorne bronhiole drugega reda, ki so dihotomno razdeljene na respiratorne bronhiole tretjega reda. Vsak respiratorni bronhiol tretjega reda je razdeljen na alveolarne kanale (premera 100 μm). Vsak alveolarni kanal se konča z dvema alveolarnima vrečkama.

Alveolarni prehodi in vrečke imajo v svojih stenah izrastke (mehurčke) - alveole. Na alveolarni prehod je približno 20 alveolov. Skupno število alveolov doseže 600-700 milijonov s skupno površino približno 40 m2 ^med izdihom in 120 m2 ^med vdihom.

V epiteliju dihalnih bronhiolov se število ciliarnih celic progresivno zmanjšuje, število neciliarnih kuboidnih celic in Clara celic pa se povečuje. Alveolarni kanali so obloženi s ploščatim epitelijem.

Elektronsko-mikroskopske študije so pomembno prispevale k sodobnemu razumevanju strukture alveolov. Stene so skupne dvema sosednjima alveoloma na veliki površini. Alveolarni epitelij pokriva steno na obeh straneh. Med obema plastema epitelijske obloge je intersticij, v katerem ločimo septalni prostor in mrežo krvnih kapilar. Septalni prostor vsebuje snope tankih kolagenskih vlaken, retikulinskih in elastičnih vlaken, nekaj fibroblastov in prostih celic (histiocite, limfocite, nevtrofilne levkocite). Tako epitelij kot endotelij kapilar ležita na bazalni membrani, debeline 0,05–0,1 μm. Na nekaterih mestih sta subepitelna in subendotelijska membrana ločeni s septalnim prostorom, na drugih mestih pa se dotikata in tvorita eno samo alveolarno-kapilarno membrano. Tako so alveolarni epitelij, alveolarno-kapilarna membrana in plast endotelijskih celic sestavni deli krvno-zračne pregrade, skozi katero poteka izmenjava plinov.

Alveolarni epitelij je heterogen; v njem ločimo tri vrste celic. Alveolociti (pnevmociti) tipa I pokrivajo večino površine alveolov. Skozinje poteka izmenjava plinov.

Alveolociti (pnevmociti) tipa II ali veliki alveolociti so okrogle oblike in štrlijo v lumen alveolov. Na njihovi površini so prisotne mikroresice. Citoplazma vsebuje številne mitohondrije, dobro razvit granularni endoplazemski retikulum in druge organele, med katerimi so najbolj značilna membransko vezana osmiofilna lamelarna telesca. Sestavljena so iz elektronsko goste plastovite snovi, ki vsebuje fosfolipide, pa tudi beljakovinske in ogljikohidratne komponente. Tako kot sekretorne granule se tudi lamelarna telesca sproščajo iz celice in tvorijo tanek (približno 0,05 μm) film površinsko aktivne snovi, ki zmanjšuje površinsko napetost in preprečuje kolaps alveolov.

Alveolociti tipa III, opisani pod imenom krtačaste celice, se odlikujejo po prisotnosti kratkih mikrovilijev na apikalni površini, številnih veziklih v citoplazmi in snopih mikrofibril. Domneva se, da opravljajo absorpcijo tekočine in koncentracijo površinsko aktivnih snovi oziroma kemorecepcijo. Romanova L.K. (1984) je predlagala njihovo nevrosekretorno funkcijo.

V lumnu alveolov je običajno nekaj makrofagov, ki absorbirajo prah in druge delce. Trenutno lahko štejemo za ugotovljenega izvora alveolarnih makrofagov iz krvnih monocitov in tkivnih histiocitov.

Krčenje gladkih mišic vodi do zmanjšanja baze alveolov, spremembe konfiguracije mehurčkov - podaljšajo se. Prav te spremembe in ne razpoke pregrad so osnova za otekanje in emfizem.

Konfiguracijo alveolov določa elastičnost njihovih sten, ki se raztezajo zaradi povečanja volumna prsnega koša, in aktivno krčenje gladkih mišic bronhiolov. Zato je pri enakem volumnu dihanja možno različno raztezanje alveolov v različnih segmentih. Tretji dejavnik, ki določa konfiguracijo in stabilnost alveolov, je sila površinske napetosti, ki nastane na meji dveh okolij: zraka, ki polni alveolo, in tekočega filma, ki obdaja njeno notranjo površino in ščiti epitelij pred izsušitvijo.

Za preprečevanje sile površinske napetosti (T), ki teži k stiskanju alveolov, je potreben določen tlak (P). Vrednost P je obratno sorazmerna s polmerom ukrivljenosti površine, kar izhaja iz Laplaceove enačbe: P = T / R. Iz tega sledi, da manjši kot je polmer ukrivljenosti površine, višji tlak je potreben za vzdrževanje danega volumna alveolov (pri konstantnem T). Vendar pa so izračuni pokazali, da bi moral biti ta večkrat večji od tlaka v alveolah, ki obstaja v resnici. Med izdihom bi se morale alveole na primer sesedati, kar se ne zgodi, saj stabilnost alveolov pri nizkih volumnih zagotavlja površinsko aktivna snov - surfaktant, ki zmanjša površinsko napetost filma, ko se površina alveolov zmanjša. To je tako imenovani antiatelektatični faktor, ki ga je leta 1955 odkril Pattle in je sestavljen iz kompleksa snovi beljakovinsko-ogljikohidratno-lipidne narave, ki vključuje veliko lecitina in drugih fosfolipidov. Površinsko aktivna snov nastaja v dihalnem delu alveolarnih celic, ki skupaj s celicami površinskega epitelija obdajajo alveole od znotraj. Alveolarne celice so bogate z organeli, njihova protoplazma vsebuje velike mitohondrije, zato jih odlikuje visoka aktivnost oksidativnih encimov, vsebujejo pa tudi nespecifično esterazo, alkalno fosfatazo in lipazo. Najbolj zanimivi so vključki, ki jih v teh celicah nenehno najdemo, določeni z elektronsko mikroskopijo. To so osmiofilna telesca ovalne oblike, premera 2-10 μm, plastovite strukture, omejena z eno samo membrano.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]

Surfaktantni sistem pljuč

Sistem površinsko aktivnih snovi v pljučih opravlja več pomembnih funkcij. Površinsko aktivne snovi v pljučih zmanjšujejo površinsko napetost in delo, potrebno za prezračevanje pljuč, stabilizirajo alveole in preprečujejo njihovo atelektazo. V tem primeru se površinska napetost med vdihom poveča in med izdihom zmanjša, na koncu izdiha pa doseže vrednost blizu nič. Surfaktant stabilizira alveole tako, da takoj zmanjša površinsko napetost, ko se volumen alveolov zmanjša, in poveča površinsko napetost, ko se volumen alveolov med vdihom poveča.

Surfaktant ustvarja tudi pogoje za obstoj alveolov različnih velikosti. Če surfaktanta ne bi bilo, bi se majhni alveoli sesedli in prepustili zrak večjim. Tudi površina najmanjših dihalnih poti je prekrita s surfaktantom, ki zagotavlja njihovo prehodnost.

Za delovanje distalnega dela pljuč je najpomembnejša prehodnost bronhoalveolarnega stika, kjer se nahajajo limfne žile in limfoidne akumulacije ter se začnejo dihalne bronhiole. Surfaktant, ki pokriva površino dihalnih bronhiolov, prihaja sem iz alveolov ali pa se tvori lokalno. Nadomestitev surfaktanta v bronhioloh z izločanjem vrčastih celic vodi do zoženja majhnih dihalnih poti, povečanja njihovega upora in celo popolne zapore.

Odstranjevanje vsebine najmanjših dihalnih poti, kjer transport vsebine ni povezan s ciliarnim aparatom, v veliki meri zagotavlja surfaktant. V območju delovanja ciliarnega epitelija zaradi prisotnosti surfaktanta obstajata gosta (gel) in tekoča (sol) plast bronhialnega izločka.

Sistem površinsko aktivnih snovi v pljučih sodeluje pri absorpciji kisika in uravnavanju njegovega transporta skozi krvno-zračno pregrado, pa tudi pri vzdrževanju optimalne ravni filtracijskega tlaka v pljučnem mikrocirkulacijskem sistemu.

Uničenje površinsko aktivnega filma s Tweenom povzroči atelektazo. Vdihavanje aerosolov lecitinskih spojin pa ima dober terapevtski učinek, na primer pri odpovedi dihanja pri novorojenčkih, pri katerih lahko film uničijo žolčne kisline med aspiracijo amnijske tekočine.

Hipoventilacija pljuč vodi do izginotja surfaktantne plasti, obnova ventilacije v kolabiranih pljučih pa ni spremljana s popolno obnovo surfaktantne plasti v vseh alveolah.

Površinsko aktivne lastnosti surfaktanta se spreminjajo tudi pri kronični hipoksiji. Pri pljučni hipertenziji opazimo zmanjšanje količine surfaktanta. Kot so pokazale eksperimentalne študije, oslabljena bronhialna prehodnost, venska kongestija v pljučnem krvnem obtoku in zmanjšanje dihalne površine pljuč prispevajo k zmanjšanju aktivnosti površinsko aktivnega sistema pljuč.

Povečanje koncentracije kisika v vdihanem zraku vodi v pojav velikega števila membranskih tvorb zrelih površinsko aktivnih snovi in osmiofilnih teles v alveolarnih lumnih, kar kaže na uničenje površinsko aktivne snovi na površini alveolov. Tobačni dim negativno vpliva na sistem površinsko aktivnih snovi v pljučih. Zmanjšanje površinske aktivnosti površinsko aktivne snovi povzročajo kremen, azbestni prah in druge škodljive nečistoče v vdihanem zraku.

Po mnenju več avtorjev surfaktant preprečuje tudi transudacijo in edem ter ima baktericidni učinek.

Vnetni proces v pljučih vodi do sprememb površinsko aktivnih lastnosti surfaktanta, stopnja teh sprememb pa je odvisna od aktivnosti vnetja. Maligni tumorji imajo še močnejši negativen učinek na sistem surfaktantov v pljučih. Pri njih se površinsko aktivne lastnosti surfaktanta bistveno pogosteje zmanjšajo, zlasti v območju atelektaze.

Obstajajo zanesljivi podatki o motnjah površinske aktivnosti surfaktanta med dolgotrajno (4-6 ur) fluorotansko anestezijo. Operacije z uporabo aparatov za umetni krvni obtok pogosto spremljajo znatne motnje v sistemu surfaktantov v pljučih. Znane so tudi prirojene okvare sistema surfaktantov v pljučih.

Površinsko aktivna snov se lahko morfološko zazna s fluorescentno mikroskopijo zaradi primarne fluorescence v obliki zelo tanke plasti (0,1 do 1 µm), ki obdaja alveole. V optičnem mikroskopu ni vidna in se uniči tudi, ko se pripravki obdelajo z alkoholom.

Obstaja mnenje, da so vse kronične bolezni dihal povezane s kvalitativno ali kvantitativno pomanjkljivostjo sistema surfaktantov dihalnih organov.