หลอดลมระบบทางเดินหายใจ

เมื่อขนาดของหลอดลมลดลง ผนังของหลอดลมจะบางลง ความสูงและจำนวนแถวของเซลล์เยื่อบุผิวจะลดลง หลอดลมที่ไม่มีกระดูกอ่อน (หรือเยื่อ) มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 1-3 มม. ไม่มีเซลล์รูปถ้วยในเยื่อบุผิว หน้าที่ของเซลล์เหล่านี้ดำเนินการโดยเซลล์คลารา และชั้นใต้เยื่อเมือกที่ไม่มีขอบเขตชัดเจนจะผ่านเข้าไปในช่องจมูก หลอดลมที่มีเยื่อจะผ่านเข้าไปในหลอดลมส่วนปลายที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 0.7 มม. โดยเยื่อบุผิวจะมีแถวเดียว หลอดลมส่วนทางเดินหายใจที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 0.6 มม. จะแยกออกจากหลอดลมส่วนปลาย หลอดลมส่วนทางเดินหายใจจะเชื่อมต่อกับถุงลมผ่านรูพรุน หลอดลมส่วนปลายเป็นหลอดลมที่นำอากาศเข้าไป หลอดลมส่วนทางเดินหายใจมีส่วนร่วมในการนำอากาศเข้าไปและแลกเปลี่ยนก๊าซ

พื้นที่หน้าตัดรวมของทางเดินหายใจส่วนปลายมากกว่าพื้นที่หน้าตัดของหลอดลมและหลอดลมใหญ่หลายเท่า (53-186 ซม.2 ^{เทียบกับ} 7-14 ซม.2 ⁾แต่หลอดลมฝอยมีสัดส่วนเพียง 20% ของความต้านทานการไหลของอากาศ เนื่องจากทางเดินหายใจส่วนปลายมีความต้านทานต่ำ ความเสียหายของหลอดลมฝอยในระยะเริ่มต้นอาจไม่มีอาการ ไม่เกิดการเปลี่ยนแปลงในการทดสอบการทำงาน และอาจเป็นผลโดยบังเอิญจากการตรวจเอกซเรย์คอมพิวเตอร์ความละเอียดสูง

ตามการจำแนกทางเนื้อเยื่อวิทยาระหว่างประเทศ กลุ่มของกิ่งก้านของหลอดลมส่วนปลายเรียกว่ากลีบปอดหลักหรืออะซินัส ซึ่งเป็นโครงสร้างที่มีจำนวนมากที่สุดในปอดซึ่งเกิดการแลกเปลี่ยนก๊าซ ปอดแต่ละปอดมีอะซินัส 150,000 กลีบ อะซินัสของผู้ใหญ่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 7-8 มม. และมีหลอดลมสำหรับหายใจ 1 หลอดขึ้นไป กลีบปอดรองเป็นหน่วยที่เล็กที่สุดของปอด ซึ่งถูกจำกัดด้วยผนังกั้นของเนื้อเยื่อเกี่ยวพัน กลีบปอดรองประกอบด้วยอะซินัส 3-24 กลีบ ส่วนกลางมีหลอดลมปอดและหลอดเลือดแดง เรียกว่านิวเคลียสกลีบหรือ "โครงสร้างเซนทริลบูลาร์" กลีบปอดรองแยกจากกันด้วยผนังกั้นระหว่างกลีบซึ่งประกอบด้วยหลอดเลือดดำและหลอดน้ำเหลือง กิ่งก้านของหลอดเลือดแดงและหลอดลมฝอยในนิวเคลียสกลีบ โดยทั่วไปแล้วกลีบปอดรองจะมีรูปร่างหลายเหลี่ยม โดยมีความยาวด้านส่วนประกอบแต่ละด้าน 1–2.5 ซม.

โครงสร้างเนื้อเยื่อเกี่ยวพันของกลีบดอกประกอบด้วยผนังกั้นระหว่างกลีบดอก, ภายในกลีบดอก, ส่วนกลางของกลีบดอก, รอบหลอดลมและเนื้อเยื่อระหว่างช่องเยื่อหุ้มปอด

หลอดลมส่วนปลายแบ่งออกเป็นหลอดลมทางเดินหายใจลำดับที่ 1 จำนวน 14-16 หลอด โดยแต่ละหลอดจะแบ่งออกเป็นหลอดลมทางเดินหายใจลำดับที่ 2 แบบไดโคทอมัส และแบ่งออกเป็นหลอดลมทางเดินหายใจลำดับที่ 3 แบบไดโคทอมัส หลอดลมทางเดินหายใจลำดับที่ 3 แต่ละหลอดจะแบ่งย่อยออกเป็นท่อถุงลม (เส้นผ่านศูนย์กลาง 100 ไมโครเมตร) ท่อถุงลมแต่ละท่อจะสิ้นสุดที่ถุงลม 2 ถุง

โพรงและถุงลมมีส่วนยื่น (ฟองอากาศ) อยู่ในผนังของโพรงหรือถุงลม โพรงหนึ่งมีถุงลมประมาณ 20 ถุง จำนวนถุงลมทั้งหมดมีประมาณ 600-700 ล้านถุง โดยมีพื้นที่รวมประมาณ 40 ตารางเมตร^ในการหายใจออกและ 120 ตารางเมตร^ในการหายใจเข้า

ในเยื่อบุผิวของหลอดลมส่วนปลายของระบบทางเดินหายใจ จำนวนเซลล์ที่มีซิเลียจะลดลงเรื่อยๆ และจำนวนเซลล์คิวบอยด์ที่ไม่มีซิเลียและเซลล์คลาราจะเพิ่มขึ้น ท่อถุงลมบุด้วยเยื่อบุผิวแบบสแควมัส

การศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนมีส่วนสำคัญต่อความเข้าใจสมัยใหม่เกี่ยวกับโครงสร้างของถุงลม ผนังของถุงลมจะเหมือนกันในถุงลมที่อยู่ติดกันสองถุงในพื้นที่ขนาดใหญ่ เยื่อบุผิวถุงลมจะปกคลุมผนังทั้งสองด้าน ระหว่างเยื่อบุผิวทั้งสองชั้นจะมีเนื้อเยื่อคั่นระหว่างผนังซึ่งแยกช่องว่างระหว่างผนังกับเครือข่ายของหลอดเลือดฝอย ช่องว่างระหว่างผนังประกอบด้วยมัดของเส้นใยคอลลาเจนบางๆ เส้นใยเรติคูลินและเส้นใยอีลาสติน ไฟโบรบลาสต์และเซลล์อิสระจำนวนหนึ่ง (เซลล์ฮิสติโอไซต์ เซลล์ลิมโฟไซต์ เม็ดเลือดขาวนิวโทรฟิล) ทั้งเยื่อบุผิวและเอนโดทีเลียมของหลอดเลือดฝอยจะอยู่บนเยื่อฐานที่มีความหนา 0.05-0.1 ไมโครเมตร ในบางตำแหน่ง เยื่อใต้เยื่อบุผิวและเยื่อใต้เยื่อบุผิวจะแยกจากกันด้วยช่องว่างระหว่างผนัง ในบางตำแหน่งเยื่อจะสัมผัสกัน ทำให้เกิดเยื่อถุงลมและหลอดเลือดฝอยเพียงเยื่อเดียว ดังนั้น เยื่อบุผิวถุงลม เยื่อหุ้มถุงลม-หลอดเลือดฝอย และชั้นเซลล์บุผนังหลอดเลือดจึงเป็นส่วนประกอบของชั้นกั้นอากาศ-เลือดซึ่งเป็นช่องทางในการแลกเปลี่ยนก๊าซ

เยื่อบุถุงลมมีลักษณะไม่เหมือนกัน โดยแบ่งเซลล์ออกเป็น 3 ประเภท เซลล์ถุงลม (pneumocytes) ชนิดที่ 1 ปกคลุมพื้นผิวส่วนใหญ่ของถุงลม เซลล์เหล่านี้ทำหน้าที่แลกเปลี่ยนก๊าซ

เซลล์ถุงลม (นิวโมไซต์) ชนิดที่ II หรือเซลล์ถุงลมขนาดใหญ่ มีลักษณะกลมและยื่นเข้าไปในช่องว่างของถุงลม มีไมโครวิลลีอยู่บนพื้นผิว ไซโทพลาซึมประกอบด้วยไมโตคอนเดรียจำนวนมาก เอนโดพลาสมิกเรติคูลัมที่พัฒนาดี และออร์แกเนลล์อื่นๆ ซึ่งลักษณะเด่นที่สุดคือลาเมลลาร์บอดีที่มีเยื่อหุ้มเซลล์ซึ่งชอบออสโมฟิลิก ซึ่งประกอบด้วยสารที่มีชั้นหนาแน่นด้วยอิเล็กตรอนซึ่งประกอบด้วยฟอสโฟลิปิด ตลอดจนโปรตีนและส่วนประกอบของคาร์โบไฮเดรต เช่นเดียวกับเม็ดเลือด ลาเมลลาร์บอดีจะถูกปลดปล่อยออกจากเซลล์ โดยสร้างฟิล์มลดแรงตึงผิวบางๆ (ประมาณ 0.05 ไมโครเมตร) ซึ่งช่วยลดแรงตึงผิว และป้องกันไม่ให้ถุงลมยุบตัว

เซลล์อัลวีโอโลไซต์ชนิดที่ 3 ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าเซลล์แปรง มีลักษณะเด่นคือมีไมโครวิลลีสั้น ๆ อยู่บนพื้นผิวด้านบน มีเวสิเคิลจำนวนมากในไซโทพลาซึม และมีกลุ่มไมโครไฟบริล เชื่อกันว่าเซลล์เหล่านี้ทำหน้าที่ดูดซับของเหลวและเพิ่มความเข้มข้นของสารลดแรงตึงผิวหรือรับสารเคมี Romanova LK (1984) แนะนำหน้าที่ในการหลั่งสารประสาทของเซลล์เหล่านี้

ในลูเมนของถุงลมปอด โดยปกติจะมีแมคโครฟาจอยู่ไม่กี่ตัวที่ทำหน้าที่ดูดซับฝุ่นและอนุภาคอื่นๆ ในปัจจุบัน สามารถพิจารณาได้ว่าแมคโครฟาจของถุงลมปอดมาจากโมโนไซต์และฮิสทิโอไซต์ของเนื้อเยื่อเลือด

การหดตัวของกล้ามเนื้อเรียบทำให้ฐานของถุงลมลดลง ทำให้รูปร่างของถุงลมเปลี่ยนแปลงไป และถุงลมจะยาวขึ้น การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ไม่ใช่การแตกของผนังกั้นที่ทำให้เกิดอาการบวมและถุงลมโป่งพอง

การกำหนดค่าของถุงลมถูกกำหนดโดยความยืดหยุ่นของผนังถุงลม ยืดออกโดยการเพิ่มปริมาตรของทรวงอก และการหดตัวอย่างแข็งขันของกล้ามเนื้อเรียบของหลอดลม ดังนั้น ด้วยปริมาตรการหายใจที่เท่ากัน ถุงลมในแต่ละส่วนจึงสามารถยืดออกได้ต่างกัน ปัจจัยที่สามที่กำหนดการกำหนดค่าและเสถียรภาพของถุงลมคือแรงตึงผิวที่เกิดขึ้นที่ขอบเขตของสภาพแวดล้อมสองแบบ ได้แก่ อากาศที่เติมเข้าไปในถุงลมและฟิล์มของเหลวที่เรียงรายอยู่บนพื้นผิวด้านในและปกป้องเยื่อบุผิวไม่ให้แห้ง

เพื่อต่อต้านแรงตึงผิว (T) ซึ่งมีแนวโน้มที่จะบีบอัดถุงลม จำเป็นต้องใช้แรงกด (P) ค่า P จะแปรผกผันกับรัศมีความโค้งของพื้นผิว ซึ่งตามมาจากสมการ Laplace: P = T / R ดังนั้น ยิ่งรัศมีความโค้งของพื้นผิวเล็กลง แรงกดที่จำเป็นในการรักษาปริมาตรของถุงลมก็จะยิ่งสูงขึ้น (ที่ T คงที่) อย่างไรก็ตาม การคำนวณแสดงให้เห็นว่าแรงกดควรมากกว่าแรงกดภายในถุงลมหลายเท่าที่มีอยู่จริง ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการหายใจออก ถุงลมจะยุบตัว ซึ่งจะไม่เกิดขึ้น เนื่องจากความเสถียรของถุงลมที่ปริมาตรต่ำจะได้รับการรับรองโดยสารลดแรงตึงผิว - สารลดแรงตึงผิว ซึ่งจะลดแรงตึงผิวของฟิล์มเมื่อพื้นที่ของถุงลมลดลง นี่คือสิ่งที่เรียกว่าปัจจัยต่อต้านการดูดกลืนแสงซึ่งค้นพบในปี 1955 โดย Pattle และประกอบด้วยสารเชิงซ้อนที่มีลักษณะเป็นโปรตีน-คาร์โบไฮเดรต-ไขมัน ซึ่งรวมถึงเลซิตินและฟอสโฟลิปิดอื่นๆ จำนวนมาก สารลดแรงตึงผิวถูกผลิตขึ้นในส่วนทางเดินหายใจโดยเซลล์ถุงลม ซึ่งร่วมกับเซลล์ของเยื่อบุผิวบนพื้นผิว เรียงตัวอยู่ภายในถุงลมจากด้านใน เซลล์ถุงลมมีออร์แกเนลล์จำนวนมาก โปรโตพลาซึมของพวกมันมีไมโตคอนเดรียขนาดใหญ่ ดังนั้นจึงโดดเด่นด้วยเอนไซม์ออกซิเดทีฟที่มีกิจกรรมสูง นอกจากนี้ยังมีเอสเทอเรสที่ไม่จำเพาะ ฟอสฟาเทสอัลคาไลน์ และไลเปส สิ่งที่น่าสนใจที่สุดคือสิ่งเจือปนที่พบได้เสมอในเซลล์เหล่านี้ ซึ่งกำหนดโดยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน สิ่งเหล่านี้คือวัตถุออสโมฟิลิกที่มีรูปร่างเป็นวงรี เส้นผ่านศูนย์กลาง 2-10 ไมโครเมตร มีโครงสร้างเป็นชั้น จำกัดด้วยเยื่อหุ้มชั้นเดียว

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ]

ระบบลดแรงตึงผิวของปอด

ระบบสารลดแรงตึงผิวของปอดทำหน้าที่สำคัญหลายประการ สารลดแรงตึงผิวของปอดจะลดแรงตึงผิวและงานที่จำเป็นสำหรับการระบายอากาศของปอด ทำให้ถุงลมมีความเสถียร และป้องกันภาวะปอดแฟบ ในกรณีนี้ แรงตึงผิวจะเพิ่มขึ้นในระหว่างการสูดลมหายใจเข้าและลดลงในระหว่างการหายใจออก โดยจะถึงค่าที่ใกล้เคียงศูนย์เมื่อสิ้นสุดการหายใจออก สารลดแรงตึงผิวจะทำให้ถุงลมมีความเสถียรโดยลดแรงตึงผิวทันทีเมื่อปริมาตรของถุงลมลดลง และเพิ่มแรงตึงผิวเมื่อปริมาตรของถุงลมเพิ่มขึ้นในระหว่างการหายใจเข้า

สารลดแรงตึงผิวยังสร้างเงื่อนไขสำหรับการมีอยู่ของถุงลมที่มีขนาดต่างๆ กัน หากไม่มีสารลดแรงตึงผิว ถุงลมขนาดเล็กจะยุบตัวและปล่อยอากาศไปยังถุงลมขนาดใหญ่กว่า นอกจากนี้ พื้นผิวของทางเดินหายใจที่เล็กที่สุดยังถูกปกคลุมด้วยสารลดแรงตึงผิว ซึ่งช่วยให้มั่นใจได้ว่าทางเดินหายใจจะผ่านได้

สำหรับการทำงานของส่วนปลายของปอด ความสามารถในการเปิดของรอยต่อระหว่างหลอดลมและถุงลมมีความสำคัญมากที่สุด ซึ่งเป็นจุดที่หลอดน้ำเหลืองและการสะสมของน้ำเหลืองอยู่และเป็นจุดเริ่มต้นของหลอดลมส่วนทางเดินหายใจ สารลดแรงตึงผิวที่ปกคลุมพื้นผิวของหลอดลมส่วนทางเดินหายใจมาจากถุงลมหรือเกิดขึ้นในบริเวณนั้น การทดแทนสารลดแรงตึงผิวในหลอดลมด้วยการหลั่งของเซลล์ถ้วยจะทำให้ทางเดินหายใจขนาดเล็กแคบลง มีความต้านทานเพิ่มขึ้น และอาจปิดสนิท

การกำจัดสิ่งที่อยู่ในทางเดินหายใจที่เล็กที่สุด ซึ่งการขนส่งสิ่งที่อยู่ในนั้นไม่เกี่ยวข้องกับอุปกรณ์ที่มีขนเล็กนั้น ส่วนใหญ่แล้วจะได้รับการรับประกันโดยสารลดแรงตึงผิว ในบริเวณที่เยื่อบุผิวที่มีขนเล็กทำหน้าที่นั้น จะมีชั้นที่หนาแน่น (เจล) และชั้นของเหลว (โซล) ของการหลั่งจากหลอดลม เนื่องจากมีสารลดแรงตึงผิวอยู่

ระบบลดแรงตึงผิวของปอดมีส่วนเกี่ยวข้องกับการดูดซึมออกซิเจนและการควบคุมการขนส่งออกซิเจนผ่านทางเดินอากาศและเลือด รวมถึงการรักษาระดับความดันการกรองที่เหมาะสมในระบบไหลเวียนโลหิตในปอด

การทำลายฟิล์มลดแรงตึงผิวโดยทวีนทำให้เกิดภาวะปอดแฟบ การสูดดมละอองของสารประกอบเลซิตินในทางกลับกันให้ผลการรักษาที่ดี เช่น ในกรณีที่ระบบทางเดินหายใจล้มเหลวในทารกแรกเกิด ซึ่งฟิล์มอาจถูกทำลายโดยกรดน้ำดีในระหว่างการดูดน้ำคร่ำ

ภาวะการหายใจไม่ออกของปอดทำให้ฟิล์มสารลดแรงตึงผิวหายไป และการระบายอากาศในปอดที่ยุบตัวกลับไม่ได้มาพร้อมกับการฟื้นฟูฟิล์มสารลดแรงตึงผิวในถุงลมทั้งหมดให้สมบูรณ์

คุณสมบัติในการออกฤทธิ์ของสารลดแรงตึงผิวจะเปลี่ยนแปลงไปในภาวะขาดออกซิเจนเรื้อรัง ในภาวะความดันโลหิตสูงในปอด จะสังเกตเห็นว่าปริมาณของสารลดแรงตึงผิวลดลง จากการศึกษาเชิงทดลองพบว่า ความสามารถในการเปิดของหลอดลมลดลง เลือดดำคั่งในระบบไหลเวียนเลือดของปอด และพื้นผิวการหายใจของปอดลดลง ส่งผลให้การทำงานของระบบสารลดแรงตึงผิวของปอดลดลง

การเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของออกซิเจนในอากาศที่สูดเข้าไปทำให้เกิดการก่อตัวของสารลดแรงตึงผิวที่โตเต็มที่และสารออสโมฟิลิกจำนวนมากในลูเมนของถุงลม ซึ่งบ่งชี้ถึงการทำลายของสารลดแรงตึงผิวบนพื้นผิวของถุงลม ควันบุหรี่มีผลเสียต่อระบบสารลดแรงตึงผิวของปอด การลดลงของกิจกรรมบนพื้นผิวของสารลดแรงตึงผิวเกิดจากควอตซ์ ฝุ่นแร่ใยหิน และสิ่งสกปรกที่เป็นอันตรายอื่นๆ ในอากาศที่สูดเข้าไป

ตามที่ผู้เขียนหลายรายกล่าวไว้ สารลดแรงตึงผิวสามารถป้องกันการถ่ายโอนน้ำและอาการบวมน้ำ และยังมีฤทธิ์ฆ่าเชื้อแบคทีเรียอีกด้วย

กระบวนการอักเสบในปอดทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในคุณสมบัติการออกฤทธิ์พื้นผิวของสารลดแรงตึงผิว และระดับของการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ขึ้นอยู่กับกิจกรรมของการอักเสบ เนื้องอกมะเร็งมีผลกระทบเชิงลบที่รุนแรงยิ่งขึ้นต่อระบบสารลดแรงตึงผิวของปอด เมื่อเป็นเช่นนี้ คุณสมบัติการออกฤทธิ์พื้นผิวของสารลดแรงตึงผิวจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญ โดยเฉพาะในบริเวณปอดแฟบ

มีข้อมูลที่เชื่อถือได้เกี่ยวกับการหยุดชะงักของกิจกรรมพื้นผิวของสารลดแรงตึงผิวระหว่างการดมยาสลบด้วยฟลูออโรเทนเป็นเวลานาน (4-6 ชั่วโมง) การผ่าตัดโดยใช้เครื่องกระตุ้นการไหลเวียนโลหิตเทียมมักมาพร้อมกับการหยุดชะงักที่สำคัญในระบบสารลดแรงตึงผิวของปอด นอกจากนี้ ยังมีการทราบถึงความผิดปกติแต่กำเนิดของระบบสารลดแรงตึงผิวของปอดอีกด้วย

สารลดแรงตึงผิวสามารถตรวจจับได้ทางสัณฐานวิทยาด้วยกล้องจุลทรรศน์ฟลูออเรสเซนต์เนื่องจากฟลูออเรสเซนต์ปฐมภูมิในรูปของชั้นบางมาก (0.1 ถึง 1 ไมโครเมตร) เรียงรายอยู่ภายในถุงลม สารลดแรงตึงผิวไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบออปติคอล และยังถูกทำลายเมื่อเตรียมสารด้วยแอลกอฮอล์อีกด้วย

มีความเห็นว่าโรคทางเดินหายใจเรื้อรังทั้งหมดมีความเกี่ยวข้องกับการบกพร่องเชิงคุณภาพหรือเชิงปริมาณของระบบสารลดแรงตึงผิวของอวัยวะทางเดินหายใจ