Tchawica i oskrzela macierzyste

Budowa strukturalna drzewa dróg oddechowych

Hierarchia dzielących się dróg oddechowych, a częściowo także naczyń krwionośnych wnikających do płuc, w dużym stopniu określa wewnętrzną strukturę płuc. Pod względem funkcjonalnym wewnątrzpłucny układ dróg oddechowych można podzielić na trzy strefy: proksymalną, wyłącznie przewodzącą, obwodową, wyłącznie wymieniającą gazy oraz strefę przejściową pomiędzy nimi, w której obie funkcje przechodzą jedna w drugą. Z morfologicznego punktu widzenia sensowne jest jednak odróżnienie stosunkowo grubościennych, czysto przewodzących powietrze rurek od tych gałęzi drzewa dróg oddechowych, które zostały zaprojektowane strukturalnie w celu umożliwienia wymiany gazowej.

Projekt strukturalny drzewa dróg oddechowych jest funkcjonalnie ważny, ponieważ wzór rozgałęzień odgrywa rolę w określaniu przepływu powietrza i osadzania cząstek. W modelowaniu ludzkiego drzewa dróg oddechowych, ogólnie przyjmuje się, że drogi oddechowe rozgałęziają się zgodnie z zasadami nieregularnej dychotomii. Dychotomia regularna oznacza, że każda gałąź struktury drzewiastej daje początek dwóm gałęziom pochodnym o identycznych wymiarach. W dychotomii nieregularnej natomiast, gałęzie pochodne mogą się znacznie różnić długością i średnicą. Modele obliczają, że przeciętna droga od tchawicy do obwodu płuca składa się z około 24-25 generacji gałęzi. Poszczególne ścieżki mogą jednak zawierać się w przedziale od 11 do 30 pokoleń. Przejście między częścią przewodzącą a oddechową dróg oddechowych znajduje się średnio na końcu 16 generacji, jeśli tchawica jest liczona jako generacja 0. Przewodzące drogi oddechowe składają się z tchawicy, dwóch oskrzeli głównych, oskrzelików i oskrzelików. Ich zadaniem jest dalsze ogrzewanie, nawilżanie i oczyszczanie powietrza wdechowego oraz rozprowadzanie go do strefy wymiany gazowej w płucach. Są one wyścielone typowym nabłonkiem oddechowym z komórkami rzęskowymi i licznymi, przeplatającymi się komórkami pęcherzykowymi wydzielającymi śluz. Komórki rzęskowe występują daleko w dole drzewa dróg oddechowych, ich wysokość maleje wraz ze zwężaniem się przewodów, podobnie jak częstość występowania komórek gobletowych. W oskrzelach komórki gobletowe są całkowicie zastąpione przez inny typ komórek wydzielniczych o nazwie komórki Clara. Nabłonek pokryty jest warstwą płynu o niskiej lepkości, w którym rzęski wykonują zsynchronizowane, rytmiczne uderzenia skierowane na zewnątrz. W większych drogach oddechowych ta warstwa płynu jest pokryta warstwą śluzu o dużej lepkości. Warstwa śluzu jest ciągnięta przez rzęski i przenosi przechwycone cząsteczki w kierunku gardła, gdzie są one połykane. Konstrukcja ta może być porównana do przenośnika taśmowego dla cząstek i rzeczywiście mechanizm ten jest określany jako śluzowo-rzęskowe schody ruchome.

Gdy pierścienie lub płytki chrzęstne zapewniają wsparcie dla ścian tchawicy i oskrzeli, ściany oskrzeli, pozbawione chrząstek, uzyskują swoją stabilność dzięki strukturalnej integracji z tkankami wymieniającymi gaz. Ostatnimi czysto przewodzącymi generacjami dróg oddechowych w płucach są oskrzela końcowe. Dystalnie, struktura dróg oddechowych jest znacznie zmieniona przez pojawienie się miseczkowatych wypustek ze ścian. Tworzą one miniaturowe komory powietrzne i stanowią pierwsze pęcherzyki płucne wymieniające gaz na drodze oddechowej. W pęcherzykach płucnych nabłonek oddechowy ustępuje miejsca bardzo płaskiej warstwie wyściółki, która pozwala na utworzenie cienkiej bariery powietrzno-krwionośnej. Po kilku pokoleniach (Z) takich oskrzelików oddechowych pęcherzyki płucne są tak gęsto upakowane wzdłuż drogi oddechowej, że brak jest właściwej ściany dróg oddechowych; droga oddechowa składa się z przewodów pęcherzykowych. Ostatnie generacje drzewa dróg oddechowych kończą się ślepo w workach pęcherzykowych.

.