Dýchací systém

Dýchací systém rozdělujeme na dva hlavní úseky:

1. část vývodovou /umožňuje volný průchod vzduchu oběma směry a slouží úpravě vzduchu, který vdechujeme/ sestávající z nosní dutiny, nosohltanu, hrtanu, průdušnice, bronchů, bronchiolů a terminálních bronchiolů.
2. část respirační /ve které dochází k výměně plynů/ tvořenou respiračními bronchioly, alveolárními dukty a alveoly /plicními sklípky/.

Respirační epitel

Podstatná část dýchacích cest je vystlána víceřadým cylindrickým epitelem s řasinkami, který obsahuje početnou populaci pohárkových buněk. Během větvení bronchů v bronchioly ustupuje víceřadé uspořádání jednovrstevnému epitelu cylindrickému, který dále přechází v nejmenších/terminálních /bronchiolech v epitel kubický. Počet buněk pohárkových se v malých průduškách zmenšuje a v epitelu terminálních bronchiolů se tyto elementy již nevyskytují vůbec. Řasinkové buňky pokračují dále až za hranici výskytu pohárkových buněk a tvoří výstelku jemných bronchiolů. Toto uspořádání zabraňuje hromadění hlenu v respirační části dýchacího systému.

Povrchní vrstva hlenu, která zachycuje jemné částice a absorbuje ve vodě rozpustné plyny, pluje na podložné tekuté fázi vylučované serózními žlazkami, umístěnými v lamina propria. Řasinky epitelových buněk pohánějí tekutější fázi společně s vrstvou překrývajícího hlenu směrem k dutině ústní. Tam je hlen buďto spolykán nebo vykašlán.

Typický respirační epitel obsahuje 5 typů buněk, které můžeme rozeznat elektronovým mikroskopem. Všechny buňky víceřadého cylindrického epitelu s řasinkami se dotýkají bazální membrány.

1. cylindrické buňky s řasinkami-jsou nejpočetnější, každá z těchto buněk nese na svém apikálním povrchu na 300 řasinek.
2. mucinózní pohárkové buňky-apikální část těchto buněk obsahuje mucinózní kapičky bohaté na polysacharidy.
3. kartáčové buňky-cylindrické elementy s četnými mikroklky, ve které vybíhá jejich apikální povrch. Na bazálním povrchu jsou opatřeny aferentním nervovým zakončením a jsou proto považovány za senzorické receptory.
4. bazální buňky-malé okrouhlé elementy, které leží na bazální membráně a nedosahují luminálního povrchu epitelu. Jsou to germinální elementy, které se mitoticky dělí a diferencují v jiné typy buněk.
5. granulární buňky-připomínají buňky bazální s tím rozdílem , že obsahují četná granula. Jde o populaci buněk difúzního neuroendokrinního systému, které fungují jako integrátory mucinózních a serózních sekrečních procesů.

Dutina nosní

Nosní dutina se skládá ze zevního vestibula a vnitřních nosních průchodů, které jsou rozděleny kostěným nosním septem.

Vestibulum tvoří přední rozšířenou část nosní dutiny. Zevní kožní pokryv se zanořuje do nosních dírek/nares/ a pokračuje na krátkou vzdálenost do vestibula. Na vnitřním obvodu nares se kromě tlustých krátkých chlupů/vibrissae/, které filtrují větší částice ve vdechovaném vzduchu, vyskytují četné mazové a potní žlázy. Ve vestibulu epitel ztrácí schopnost keratinizace a před vstupem do nosních průchodů se mění na typický respirační epitel.

Nosní průduchy jsou dvě kavernózní dutiny oddělené od sebe nasálním septem, z každé z obou laterálních stěn vyčnívají tři ploténkovité výběžky, zvané nosní skořepy/conchae/. Pouze střední a dolní konchy jsou kryty respiračním epitelem, obě konchy horní jsou potaženy speciálním epitelem čichovým.

Úzké štěrbinovité průchody mezi konchami vylepšují úpravu vdechovaného vzduchu tím, že zvětšují povrch krytý respiračním epitelem a víří vzdušný proud což zvětšuje kontaktní plochu s vrstvou hlenu.

V lamina propria nosních skořep jsou vyvinuty mohutné žilní pleteně vytvářející kavernózní tělíska. Každých 20-30 minut se kavernózní tělíska na jedné straně přeplní krví, což vyvolá zduření sliznice skořepy s následným omezení proudění vzduchu v příslušné polovině nosní dutiny. Během této doby prochází vzduch převážně druhostranným průduchem a respirační epitel má možnost obnovit vrstvu hlenu narušenou vysycháním. Kromě kavernózních tělísek má nosní dutina bohatý a složitě uspořádaný cévní systém. Krev proudí od zadních částí průduchů směrem kupředu, v důsledku toho je vzduch při inspiraci tímto protiproudovým systémem účinně ohříván.

Paranazální sinusy

Vedlejší nosní dutiny jsou slepé výchlipky ve frontálních, maxilárních, čichových a klínových kostech. Jsou vystlány tenkým respiračním epitelem s řídce roztroušenými pohárkovými buňkami. Lamina propria obsahuje jen ojedinělé malé žlázky a těsně souvisí s periostem.Spojení s dutinou nosní je uskutečněno prostřednictvím malých otvorů. Hlen vznikající v sinusech je drénován do nosních průduchů pohybem řasinek epitelových buněk.

Nosohltan

Nosohltan je iniciálním oddílem faryngu, který pokračuje kaudálně do orofaryngu, otevřeným do dutiny ústní. V části, která souvisí s měkkým patrem je nosohltan vystlán respiračním epitelem.

Hrtan

Hrtan je trubice nepravidelného průsvitu, která připojuje farynx k průdušnici.

V lamina propria je množství laryngálních chrupavek, které jsou po stránce strukturální nejsložitější z celého dýchacího systému.

Větší chrupavky/štítná, prstencová a z velké části chrupavky hlasivkové/jsou hyalinní a ve stáří nezřídka kalcifikují.

Chrupavky menší/epiglottis, cartilagines cuneiformes, corniculatae a vrcholky chrupavek hlasivkových/jsou elastické.

Chrupavky jsou mezi sebou propojeny vazy a většina z nich vnitřními svaly laryngu, které jsou neobvyklé v tom, že jde o svalovinu příčně pruhovanou.

Chrupavky mají funkci podpůrnou, úlohu uzávěrové chlopně a podílejí se též na tvorbě hlasu při fonaci.

Epiglottis/záklopka hrtanová/má lingvální a laryngeální povrch , celá plocha lingvální a vrcholek strany přivrácené do hrtanu jsou kryty vrstevnatým dlaždicovým epitelem, který směrem k bázi epiglottis přechází na straně laryngální ve víceřadý cylindrický epitel s řasinkami. Pod epitelem jsou smíšené mucinózní a serózní žlázky.

Pod záklopkou vyvstávají do lumen laryngu dva páry slizničních řas.

Horní pár vytváří nepravé vazy hlasové/plicae vestibulares/, kryté typickým respiračním epitelem, pod kterým jsou v lamina propria uloženy četné serózní žlazky.

Dolní pár představuje pravé vazy hlasové /plicae vocales/, jejich podkladem jsou silné paralelní svazky elastických vláken, vytvářejících ligamenta vocalia, krytá vrstevnatým epitelem dlaždicovým.

Rovnoběžně s ligamenty jsou uspořádány svazky vláken příčně pruhovaného svalstva, zvané musculus vocalis, které ovládají napětí hlasových vazů.

Je-li štěrbinou mezi pravými hlasovými vazy hnán proud vzduchu, svaly umožňují vydávat tóny o různé frekvenci.

Průdušnice

Průdušnice/trachea/je tenkostěnná trubice , dlouhá asi 10 cm, která sahá od báze laryngu/cartilago cricoides/až k místu rozdělení/bifurkaci/ve dva primární bronchy.

Tracheu vystýlá typická sliznice dýchacích cest, lamina propria je vyztužena 16-20 hyalinními chrupavkami tvaru C, které udržují průsvit celé průdušnice a otevírají se směrem k zadní stěně/paries membranaceus/, kterou vytvářejí fibroelastické vazy a hladké svalstvo/musculus trachealis/, upínající se do perichondria.

Ligamenta zabraňují nadměrnému roztažení průsvitu, zatímco svalstvo umožňuje jeho regulaci.

Bronchiální strom

Trachea se dělí na dva primární bronchy, které vstupují do plic hilem. Ve stejném místě do nich vstupují i artérie, vény a lymfatické cévy zde plíce opouštějí.

Po vstupu do plic směřují oba primární bronchy laterokaudálně a dělí se v pravé plíci ve tři a v levé plíci ve dva bronchy z nichž každý zásobuje jeden plicní lalok. Tyto lobární bronchy se opětovně dělí v menší a menší větve, z nichž konečné pak označujeme jako bronchioly. Každý bronchiolus vstupuje do plicního lalůčku, kde se dělí na 5-7 terminálních bronchiolů. Plicní lalůček má tvar pyramidy s vrcholem orientovaným k plicnímu hilu, lalůčky jsou vymezeny tenkými vazivovými přepážkami. Primární bronchy mají v principu stejnou histologickou strukturu jako trachea, směrem k respiračním úsekům se jejich stavba zjednodušuje, co se týče epitelu i lamina propria. K tomuto zjednodušení dochází postupně, histologická hranice mezi bronchy a bronchioly není nikde ostrá.

Bronchy

Každý z primárních bronchů se dichotomicky větví 9-12 krát, přičemž každá z dalších větví se postupně zmenšuje až na průměr okolo 5 mm. S výjimkou organizace chrupavky a hladkého svalstva se sliznice bronchů prakticky neliší od sliznice, která vystýlá průdušnici.

Bronchiální chrupavky jsou méně pravidelné a v rozsáhlých úsecích bronchů chrupavčité prstence zcela obkružují lumen. S postupným zmenšováním velikosti bronchů jsou chrupavčité prstence nahrazeny isolovanými ploténkami či ostrůvky hyalinní chrupavky. Pod epitelem v lamina propria je vyvinuta vrstva hladké svaloviny, tvořená křížícími se svazky spirálně uspořádaného hladkého svalstva.

Svazky hladké svaloviny se v blízkosti respiračních oddílů postupně stávají převládající složkou stěny dýchacích cest. Lamina propria je bohatá na elastická vlákna a obsahuje velké množství mucinózních a serózních žlázek, které se svými vývody otevírají do lumen bronchů. V lamina propria i mezi epitelovými buňkami nacházíme četné lymfocyty.

Bronchioly

Bronchioly/průdušinky/jsou intralobulární dýchací cesty o průměru 5 mm a méně, které nemají ani chrupavky ani žlázky, v jejich počátečních oddílech nalezneme jen tu a tam v epitelu roztroušené pohárkové buňky.

Větší bronchioly jsou vystlány víceřadým cylindrickým epitelem s řasinkami, který se postupně snižuje a zjednodušuje až v jednovrstevný cylindrický až kubický řasinkový epitel terminálních bronchiolů.

Lamina propria je z větší části složena z hladké svaloviny a elastických vláken. Svalovina bronchů i bronchiolů je pod kontrolou nervus vagus a sympatické inervace. Dráždění vagu zmenšuje jejich průsvit, stimulace sympatiku má za následek pravý opak.

Respirační bronchioly

Terminální bronchiolus se dělí na dva nebo více bronchiolů respiračních, jež představují přechodnou zónu mezi vývodovou a respirační částí dýchacího systému.

Stavba sliznice respiračních bronchiolů je v principu stejná s výstelkou terminálních bronchiolů až na to, že celistvost jejich stěn je přerušována váčkovitými výchlipkami-alveoly/plicními sklípky/, ve kterých dochází k výměně plynů. Úseky respiračních bronchiolů jsou vystlány jedinou vrstvou kubického epitelu s řasinkami, na odstupu alveolárních výchlipek tento epitel přechází do výstelky plicních sklípků. V průběhu respiračních bronchiolů se počet alveolů rychle zvětšuje a vzdálenost mezi nimi se krátí. Mezi alveoly je bronchiální epitel tvořen stále kubickými buňkami nesoucími řasinky, avšak v distálním úseku mohou řasinky chybět.

Pod epitelem respiračních bronchiolů je uložena vrstva hladkého svalstva a elastických vláken.

Ductus alveolares

Při postupu podél respiračních bronchiolů distálním směrem počet alveolů neustále přibývá až původní stěna bronchiolu zcela vymizí a je nahrazena plicními sklípky. Prostor, který vymezují se nazývá ductus alveolaris. Alveolární dukty i alveoly jsou vystlány extrémně oploštělými alveolárními buňkami. Lamina propria obkružující odstupy jednotlivých alveolů obsahuje síť hladkých svalových buněk. Hladké svalstvo na konci alveolárních duktů vymizí a zbývá jen podpůrná síť elastických a kolagenních vláken. Alveolární dukty se otvírají do atrií, komunikujících se sacculi alveolares, které v počtu dvou nebo i více odstupují z každého atria. Silná výztuha z elastických a kolagenních vláken vytváří složitou síťovinu, obkružující odstupy atrií, sacculi alveolares i samotných alveolů. Elastická vlákna dovolují aby se alveoly při každém vdechu rozpínaly a pasivně kontrahovaly během výdechu.

Síť retikulárních vláken slouží jako opěrný systém , který zabraňuje nadměrnému roztažení a poškození jemných kapilár i tenkých alveolárních sept.

Alveoly

Alveoly jsou vakovité výchlipky o průměru kolem 200 mikrometrů, které vyvstávají z respiračních bronchiolů, alveolárních duktů a ze sacculi alveolares. Jsou to terminální části bronchiálního stromu zodpovědné za houbovitou konzistenci plic. Stěna alveolu leží zpravidla mezi dvěma sousedícími plicními sklípky a proto je označována jako alveolární septum.

Alveolární septum je složeno ze dvou tenkých vrstev plochého epitelu, mezi nimiž jsou uloženy kapiláry, fibroblasty, elastická a kolagenní vlákna a makrofágy. Kapiláry a vazivová matrix vytváří intersticium, obsahující nejbohatší kapilární síť v těle.

Vzduch je v alveolech oddělen od krve třemi složkami, které se dohromady označují jako bariéra vzduch-krev:povrch a cytoplazma alveolárních buněk, splynulé bazální laminy k sobě nasedajících alveolárních a endotelových buněk a cytoplazma endotelií. V interalveolárním septu jsou anastomozující plicní kapiláry podepřeny sítí retikulárních a elastických vláken. Vlákna představují základní opěrný systém alveolů a jsou uspořádána tak aby dovolovala expanzi a kontrakci jejich stěn.

V interalveolárních septech se vyskytuje pět základních buněčných typů:

endotelové buňky kapilár, alveolární buňky I. typu/ploché, malé/, alveolární buňky II. typu/septální, velké/, intersticiální elementy včetně fibroblastů a žírných buněk, alveolární makrofágy/tzv. prašné buňky/.

Buňky I. typu/ploché alveolární buňky/ jsou extrémně oploštělé elementy vystýlající povrch alveolů. Tvoří až 97 % alveolárního povrchu, buňky II. typu pak zbylá 3 %. Hlavním úkolem těchto buněk je vytvářet bariéru o minimální tloušťce, která je snadno prostupná pro plyny.

Buňky II. typu/velké alveolární buňky/ jsou roztroušeny mezi buňkami typu I. , jsou zhruba kubické a uspořádané do skupin dvou až tří buněk podél povrchu alveolů v místech, kde se stěny plicních sklípků úhlovitě sbíhají. Na histologických řezech mají charakteristickou vesikulární či pěnovitou cytoplazmu, ve které jsou tzv. lamelární tělíska/obsahující fosfolipidy, glykosaminoglykany a proteiny, které jsou neustále syntetizované a uvolňované na apikálním povrchu/. Z těchto tělísek vzniká materiál/tzv. plicní surfaktant/, který je rozprostřen na alveolárním povrchu a který snižuje povrchové napětí. Znamená to, že k naplnění alveolu vzduchem je třeba daleko slabší vdechové síly, což významně snižuje množství práce potřebné pro respiraci. Navíc by alveoly zbavené surfaktantu při výdechu kolabovaly. Během fetálního vývoje se surfaktant začíná vytvářet až v posledních týdnech těhotenství a v téže době se v alveolárních buňkách II. typu objevují lamelární tělíska.

Cévní zásobení plic

Krevní oběh v plicích zahrnuje jak nutriční/systémovou/tak i funkční/pulmonální/cirkulaci. Funkční oběh je představován plicními artériemi a žilami. Arteriae pulmonales se v plicích postupně větví v tepny stále menšího kalibru, které doprovázejí bronchy. V úrovni ductus alveolares vytvářejí kapilární sítě v interalveolárních septech, v těsném kontaktu s alveolárním epitelem. Kapiláry se vyskytují mezi alveoly včetně těch, které odstupují z respiračních bronchiolů. Z kapilární sítě se sbíhají venuly a probíhají v parenchymu samostatně, poněkud více vzdáleny od dýchacích cest. Vstupují do interlobulárních sept a poté co vény opustí lobulus sledují bronchiální strom směrem k hilu.

Nutriční cévy doprovázejí bronchiální strom a zásobují krví plicní tkáň až do úrovně respiračních bronchiolů, kde anastomozují s malými větévkami pulmonálních arterií.

Lymfatické cévy sledují bronchy a krevní cévy pulmonální, jsou obsaženy v interlobulárních septech a všechny jsou drénovány do lymfatických uzlin v oblasti hilu. Tato síť lymfatik se označuje jako hluboká, na rozdíl od sítě povrchové, která zahrnuje lymfatické cévy viscerálního listu pleury/poplicnice/. Lymfatiky povrchové sítě odtékají též směrem k hilu, lymfatické cévy se nevyskytují v terminálních úsecích bronchiálního stromu distálně od alveolárních duktů.

Nervy

Inervaci plic obstarávají parasympatická i sympatická eferentní vlákna, přítomna jsou i vlákna aferentní viscerální, vedoucí obtížně lokalizovatelné bolestivé podněty. Většina nervů se nachází ve vazivu v okolí dýchacích cest většího kalibru. Dráždění parasympatiku cestou nervus vagus vyvolává bronchokonstrikci, stimulace sympatiku bronchy rozšiřuje.

Pleura

Pleura je serózní blána kryjící plíce složená ze dvou listů: parietálního /pohrudnice/ a viscerálního /poplicnice/, které v sebe přecházejí v oblasti hilu.

Oba listy jsou tvořeny mezotelovými buňkami spočívajícími na tenké vazivové vrstvě, která obsahuje kolagenní a elastická vlákna.

Za normálních okolností obsahuje pleurální dutina pouze tekutý film , který omezuje tření a umožňuje tak hladké klouzání obou povrchů, ke kterému dochází během respiračních pohybů.