В стенке трахеи и главных бронхов различают слизистую, фиброзно-хрящевую оболочку и адвентицию
Слизистая оболочка изнутри выстлана многорядным мерцательным призматическим эпителием, в котором имеется 4 основных типа клеток: реснитчатые, бокаловидные, промежуточные и базальные (рис. 4). Кроме них, описаны клетки Клара и при электронной микроскопии клетки Кульчицкого и так называемые щеточные клетки.
Реснитчатые клетки выполняют функцию очищения дыхательных путей. Каждая из них несет на свободной поверхности около 200 мерцательных ресничек толщиной 0,3 мкм и длиной около 6 мкм , которые движутся согласованно 16-17 раз в секунду. Тем самым_ осуществляется продвижение секрета, увлажняющего поверхность слизистой, и удаление различных пылевых частиц, свободных клеточных элементов и микробов, попадающих в дыхательные пути. Между ресничками на свободной поверхности клеток имеются микроворсинки.
Реснитчатые клетки имеют неправильно призматическую форму и прикрепляются узким концом к базальной мембране. Они богато снабжены митохондриями, эндоплазматической сетью, что связано с энергетическими затратами. В верхней части клетки расположен ряд базальных телец, к которым прикрепляются реснички.
Рис. 4. Схематическое изображение эпителия трахеи человека (по Rhodin, 1966).
Четыре типа клеток: 1 — реснитчатые; 2 — бокаловидные; 3 — промежуточные и 4 — базальные.
Электронно-оптическая плотность цитоплазмы невелика. Ядро овальное, пузырьковидное, обычно расположено в средней части клетки.
Бокаловидные клетки присутствуют в различном количестве, в среднем одна на 5 реснитчатых клеток, располагаясь гуще в области разветвлений бронхов. Они представляют собой одноклеточные железы, функционирующие по мерокриновому типу и выделяющие слизистый секрет. Форма клетки и уровень расположения ядра зависят от фазы секреции и заполнения надъядерной части гранулами слизи, которые могут сливаться. Широкий конец клетки на свободной поверхности снабжен микроворсинками, узкий достигает базальной мембраны. Цитоплазма электронно-плотная, ядро неправильной формы.
Базальные и промежуточные клетки расположены в глубине эпителиального пласта и не достигают его свободной поверхности. Они являются менее дифференцированными клеточными формами, за счет которых в основном осуществляется физиологическая регенерация эпителия. Форма промежуточных клеток удлиненная, базальных — неправильно кубическая. Те и другие характеризуются округлым, богатым ДНК ядром и скудным количеством электронно-плотной цитоплазмы (особенно у базальных клеток), в которой обнаруживают тонофибриллы.
Клетки Клара встречаются на всех уровнях дыхательных путей, но наиболее типичны для мелких разветвлений, в которых отсутствуют бокаловидные клетки. Они выполняют покровную и секреторную функции, содержат гранулы секрета и при раздражении слизистой оболочки могут превращаться в бокаловидные клетки
Функция клеток Кульчицкого неясна. Они встречаются в основании эпителиального пласта и отличаются от базальных клеток малой электронной плотностью цитоплазмы. Их сравнивают с одноименпыми клетками эпителия кишечника и предположительно относят к нейросекреторным элементам.
Щеточные клетки рассматривают как видоизмененные реснитчатые клетки, приспособленные к выполнению резорбтивной функции. Они также имеют призматическую форму, несут на свободной поверхности микроворсинки, но лишены ресничек.
В покровном эпителии обнаруживаются безмякотные нервы, большая часть которых оканчивается на уровне базальных клеток.
Под эпителием находится базальная мембрана толщиной около 60-80 мм, нечетко отграниченная от следующего за нею собственного слоя. Она состоит из мельчайшей сети ретикулярных волокон, погруженных в однородное аморфное вещество.
Собственный слой образован рыхлой соединительной тканью, заключающей в себе аргирофильные, нежные коллагеновые и эластические волокна. Последние образуют продольные пучки в субэпителиальной зоне и в скудном количестве рыхло расположены в глубокой зоне слизистой. Клеточные элементы представлены фибробластами и свободными клетками (лимфо- и гистиоцитами, реже — тучными клетками, эозинофильными и нейтрофильными лейкоцитами). Имеются также кровеносные и лимфатические сосуды и безмякотные нервные волокна. Кровеносные капилляры достигают базальной мембраны и прилегают к ней или отделены от нее тонким слоем коллагеновых волокон.
Количество лимфоцитов и плазматических клеток в собственном слое слизистой оболочки нередко бывает
значительным, что Policard и Galy (1972) связывают с повторными инфекциями дыхательных путей. Встречаются также лимфоцитарные фолликулы. У эмбрионов и новорожденных клеточные инфильтраты не наблюдаются.
В глубине слизистой оболочки расположены трубчато-ацинозные смешанные (белково-слизистые) железы, в составе которых различают 4 отдела: слизистые и серозные канальцы, собирательный и ресничный канал. Серозные канальцы значительно короче слизистых и соединяются с ними. Те и другие образованы эпителиальными клетками, выделяющими соответственно слизистый или белковый секрет.
Слизистые канальцы впадают в более широкий собирательный канал, эпителиальные клетки которого, возможно, играют роль в регуляции водного и ионного баланса в составе слизи. Собирательный канал, в свою очередь, переходит в ресничный канал, который открывается в просвет бронха. Эпителиальная выстилка ресничного канала подобна таковой бронха. Во всех отделах желез эпителий расположен на базальной мембране. Кроме того, возле слизистых, серозных и собирательного каналов встречаются миоэпителиальные клетки, сокращение которых способствует выведению секрета. Между секреторными клетками и базальной мембраной обнаруживаются двигательные нервные окончания. Строму желез образует рыхлая соединительная ткань.
Фиброзно-хрящевая оболочка состоит из хрящевых пластин и плотной коллагеновой соединительной ткани. При этом в трахее и ближайших к ней частях главных бронхов хрящи имеют вид дуг или колец, разомкнутых в задней части стенки, которая носит название мембранозной части. Соединительная ткань связывает хрящевые дуги и их разомкнутые концы между собой и образует надхрящницу, в которой имеются эластические волокна.
Хрящевой скелет. В трахее насчитывается от 17 до 22 хрящевых колец, которые в области бифуркации имеют срединное и побочные соединения. В дистальных частях главных бронхов хрящевые кольца нередко расчленяются на 2-3 пластины, которые расположены дугообразно в один ряд. Изредка у человека в качестве аномалии встречаются сверхкомплектные хрящевые пластины во втором ряду, что, впрочем, у животных (собаки, кролика) представляет обычное явление.
Рис. 5. Схема строения стенки бронхов различного калибра.
В главных бронхах К. Д. Филатова (1952) различала 4 типа хрящевого скелета: 1) решетчатый хрящевой остов (встречается в 60% случаев) образуется из поперечных хрящевых дуг, скрепленных продольными соединениями; 2) фрагментарный остов (20%) характеризуется разобщением хрящевой решетки на 2-3 части: проксимальную, среднюю и дистальную; 3) окончатый остов (12%), наиболее мощный, представлен одной массивной хрящевой пластиной, в теле которой имеются отверстия различной величины и формы; 4) разреженный остов (8%) образуется тонкими дугообразными, соединенными между собой хрящами. При всех типах хрящевой скелет достигает наибольшей мощности в дистальном отделе главного бронха. Фиброзно-хрящевая оболочка кнаружи переходит в рыхлую адвентицию, богатую сосудами и нервами, которая обеспечивает возможность некоторого смещения бронхов по отнонению к окружающим частям легких.
В мембранозной части трахеи между концами хрящевых дуг имеются гладкие мышцы, расположенные пучками в поперечном направлении. В главных бронхах мышцы содержатся не только в мембранозной части, но в виде редких групп встречаются по всей окружности.
В долевых и сегментарных бронхах количество мышечных пучков увеличивается, в связи с чем становится возможным выделение мышечного и подслизистого слоев (рис. 5). Последний образован рыхлой соединительной тканью с мелкими сосудами и нервами. В нем расположена большая часть бронхиальных желез. По данным А. Г. Яхницы (1968), количество желез в главных и долевых бронхах составляет 12-18 на 1 кв. мм поверхности слизистой оболочки. При этом часть желез залегает в фиброзно-хрящевой оболочке, а некоторые проникают в адвентицию.
По мере разветвления бронхов и уменьшения калибра стенка делается тоньше. Высота эпителиального пласта и количество клеточных рядов в нем уменьшаются, и в бронхиолах покровный эпителий становится однорядным (см. ниже).
Хрящевые пластинки долевых и сегментарных бронхов меньше, чем в главных бронхах, по окружности их насчитывается от 2 до 7. По направлению к периферии количество и величина хрящевых пластинок уменьшаются, и в мелких генерациях бронхов хрящи отсутствуют (мембранные бронхи). При этом подслизистый слой переходит в адвентицию. Слизистая оболочка мембранных бронхов образует продольные складки. Обычно хрящевые пластинки встречаются в бронхах до 10-й генерации, хотя, по данным Bucher и Reid (1961), число генераций бронхов, содержащих хрящевые пластинки^ варьирует от 7 до 21, или, иначе говоря, количество
дистальных генераций, лишенных хрящей, колеблется в пределах от 3 до 14 (чаще 5-6).
Количество бронхиальных желез и бокаловидных клеток по направлению к периферии уменьшается. При этом отмечается некоторое их сгущение в области разветвлений бронхов.
А. Г. Яхница (1968) находил железы на всем протяжении бронхов, содержащих хрящевые пластинки. По данным Bucher, Reid (1961), бронхиальные железы не распространяются так далеко к периферии, как хрящи, и обнаруживаются лишь в проксимальной трети бронхиального дерева. Бокаловидные же клетки встречаются во всех хрящевых бронхах, но отсутствуют в мембранных бронхах.
Гладкомышечные пучки в мелких, но еще содержащих хрящи бронхах располагаются густо в виде перекрещивающихся спиралей. При их сокращении наступает уменьшение диаметра и укорочение бронха. В мембранных бронхах мышечные волокна образуют непрерывный слой и расположены циркулярно, что дает возможность сузить просвет на х/4. Гипотеза о перистальтических движениях бронхов не нашла подтверждения . Lambert (1955) описала сообщения между просветом наиболее мелких бронхов и бронхиол, с одной стороны, и перибронхиально расположенных альвеол — с другой. Они представляют собой узкие каналы, окаймленные низким призматическим или уплощенным эпителием, и участвуют в коллатеральном дыхании
Легкие; бронхиальное дерево и респираторный отдел легкого.
Легкие
Легкие занимают большую часть грудной клетки и постоянно изменяют свою форму и объем в зависимости от фазы дыхания. Поверхность легкого покрыта серозной оболочкой — висцеральной плеврой.
Легкое состоит из системы воздухоносных путей — бронхов (это т.н. бронхиальное дерево) и системы легочных пузырьков, или альвеол, выполняющих роль собственно респираторного отдела дыхательной системы.
Бронхиальное дерево
Бронхиальное дерево (arbor bronchialis) включает:
главные бронхи — правый и левый;
долевые бронхи (крупные бронхи 1-го порядка);
зональные бронхи (крупные бронхи 2-го порядка);
сегментарные и субсегментарные бронхи (средние бронхи 3, 4 и 5-го порядка);
мелкие бронхи (6…15-го порядка);
терминальные (конечные) бронхиолы (bronchioli terminales).
За терминальными бронхиолами начинаются респираторные отделы легкого, выполняющие газообменную функцию.
Всего в легком у взрослого человека насчитывается до 23 генераций ветвлений бронхов и альвеолярных ходов. Конечные бронхиолы соответствуют 16-й генерации.
Строение бронхов, хотя и неодинаково на протяжении бронхиального дерева, имеет общие черты. Внутренняя оболочка бронхов — слизистая — выстлана, подобно трахее, многорядным реснитчатым эпителием, толщина которого постепенно уменьшается за счет изменения формы клеток от высоких призматических до низких кубических. Среди эпителиальных клеток, помимо реснитчатых, бокаловидных, эндокринных и базальных, описанных выше, в дистальных отделах бронхиального дерева встречаются секреторные клетки Клара, а также каемчатые, или щеточные, клетки.
Собственная пластинка слизистой оболочки бронхов богата продольными эластическими волокнами, которые обеспечивают растяжение бронхов при вдохе и возвращение их в исходное положение при выдохе. Слизистая оболочка бронхов имеет продольные складки, обусловленные сокращением косоциркулярных пучков гладких мышечных клеток (в составе мышечной пластинки слизистой оболочки), отделяющих слизистую оболочку от подслизистой соединительнотканной основы. Чем меньше диаметр бронха, тем относительно сильнее развита мышечная пластинка слизистой оболочки.
На всем протяжении воздухоносных путей в слизистой оболочке встречаются лимфоидные узелки и скопления лимфоцитов. Это бронхоассоциированная лимфоидная ткань (т.н. БАЛТ-система), принимающая участие в образовании иммуноглобулинов и созревании иммунокомпетентных клеток.
В подслизистой соединительнотканной основе залегают концевые отделы смешанных слизисто-белковых желёз. Железы располагаются группами, особенно в местах, которые лишены хряща, а выводные протоки проникают в слизистую оболочку и открываются на поверхности эпителия. Их секрет увлажняет слизистую оболочку и способствует прилипанию, обволакиванию пылевых и других частиц, которые впоследствии выделяются наружу (точнее — заглатываются вместе со слюной). Белковый компонент слизи обладает бактериостатическими и бактерицидными свойствами. В бронхах малого калибра (диаметром 1 — 2 мм) железы отсутствуют.
Фиброзно-хрящевая оболочка по мере уменьшения калибра бронха характеризуется постепенной сменой замкнутых хрящевых колец на хрящевые пластинки и островки хрящевой ткани. Замкнутые хрящевые кольца наблюдаются в главных бронхах, хрящевые пластинки — в долевых, зональных, сегментарных и субсегментарных бронхах, отдельные островки хрящевой ткани — в бронхах среднего калибра. В бронхах среднего калибра вместо гиалиновой хрящевой ткани появляется эластическая хрящевая ткань. В бронхах малого калибра фиброзно-хрящевая оболочка отсутствует.
Наружная адвентициальная оболочка построена из волокнистой соединительной ткани, переходящей в междолевую и междольковую соединительную ткань паренхимы легкого. Среди соединительнотканных клеток обнаруживаются тучные клетки, принимающие участие в регуляции местного гомеостаза и свертываемости крови.
На фиксированных гистологических препаратах:
— Бронхи крупного калибра диаметром от 5 до 15 мм характеризуются складчатой слизистой оболочкой (благодаря сокращению гладкой мышечной ткани), многорядным реснитчатым эпителием, наличием желёз (в подслизистой основе), крупных хрящевых пластин в фиброзно-хрящевой оболочке.
— Бронхи среднего калибра отличаются меньшей высотой клеток эпителиального пласта и снижением толщины слизистой оболочки, также наличием желез, уменьшением размеров хрящевых островков.
— В бронхах малого калибра эпителий реснитчатый двухрядный, а затем однорядный, хрящей и желёз нет, мышечная пластинка слизистой оболочки становится более мощной по отношению к толщине всей стенки. Продолжительное сокращение мышечных пучков при патологических состояниях, например при бронхиальной астме, резко уменьшает просвет мелких бронхов и затрудняет дыхание. Следовательно, мелкие бронхи выполняют функцию не только проведения, но и регуляции поступления воздуха в респираторные отделы легких.
— Конечные (терминальные) бронхиолы имеют диаметр около 0,5 мм. Слизистая оболочка их выстлана однослойным кубическим реснитчатым эпителием, в котором встречаются щеточные клетки, секреторные (клетки Клара) и реснитчатые клетки. В собственной пластинке слизистой оболочки терминальных бронхиол расположены продольно идущие эластические волокна, между которыми залегают отдельные пучки гладких мышечных клеток. Вследствие этого бронхиолы легко растяжимы при вдохе и возвращаются в исходное положение при выдохе.
В эпителии бронхов, а также в межальвеолярной соединительной ткани встречаются отростчатые дендритные клетки, как предшественники клеток Лангерганса, так и их дифференцированные формы, принадлежащие к макрофагической системе. Клетки Лангерганса имеют отростчатую форму, дольчатое ядро, содержат в цитоплазме специфические гранулы в виде теннисной ракетки (гранулы Бирбека). Они играют роль антигенпредставляющих клеток, синтезируют интерлейкины и фактор некроза опухоли, обладают способностью стимулировать предшественники Т-лимфоцитов.
Респираторный отдел
Структурно-функциональной единицей респираторного отдела легкого является ацинус (acinus pulmonaris). Он представляет собой систему альвеол, расположенных в стенках респираторных бронхиол, альвеолярных ходов и альвеолярных мешочков, которые осуществляют газообмен между кровью и воздухом альвеол. Общее количество ацинусов в легких человека достигает 150 000. Ацинус начинается респираторной бронхиолой (bronchiolus respiratorius) 1-го порядка, которая дихотомически делится на респираторные бронхиолы 2-го, а затем 3-го порядка. В просвет названных бронхиол открываются альвеолы.
Каждая респираторная бронхиола 3-го порядка в свою очередь подразделяется на альвеолярные ходы (ductuli alveolares), а каждый альвеолярный ход заканчивается несколькими альвеолярными мешочками (sacculi alveolares). В устье альвеол альвеолярных ходов имеются небольшие пучки гладких мышечных клеток, которые на срезах видны как утолщения. Ацинусы отделены друг от друга тонкими соединительнотканными прослойками. 12-18 ацинусов образуют легочную дольку.
Респираторные (или дыхательные) бронхиолы выстланы однослойным кубическим эпителием. Реснитчатые клетки здесь встречаются редко, клетки Клара — чаще. Мышечная пластинка истончается и распадается на отдельные, циркулярно направленные пучки гладких мышечных клеток. Соединительнотканные волокна наружной адвентициальной оболочки переходят в интерстициальную соединительную ткань.
На стенках альвеолярных ходов и альвеолярных мешочков располагается несколько десятков альвеол. Общее количество их у взрослых людей достигает в среднем 300-400 млн. Поверхность всех альвеол при максимальном вдохе у взрослого человека может достигать 100-140 м², а при выдохе она уменьшается в 2-2½ раза.
Альвеолы разделены тонкими соединительнотканными перегородками (2-8 мкм), в которых проходят многочисленные кровеносные капилляры, занимающие около 75 % площади перегородки. Между альвеолами существуют сообщения в виде отверстий диаметром около 10-15 мкм — альвеолярных пор Кона. Альвеолы имеют вид открытого пузырька диаметром около 120…140 мкм. Внутренняя поверхность их выстлана однослойным эпителием — с двумя основными видами клеток: респираторными альвеолоцитами (клетки 1-го типа) и секреторными альвеолоцитами (клетки 2-го типа). В некоторой литературе вместо термина «альвеолоциты» используется термин «пневмоциты». Кроме того, у животных в альвеолах описаны клетки 3-го типа — щеточные.
Респираторные альвеолоциты, или альвеолоциты 1-го типа (alveolocyti respiratorii), занимают почти всю (около 95 %) поверхность альвеол. Они имеют неправильную уплощенную вытянутую форму. Толщина клеток в тех местах, где располагаются их ядра, достигает 5-6 мкм, тогда как в остальных участках она колеблется в пределах 0,2 мкм. На свободной поверхности цитоплазмы этих клеток имеются очень короткие цитоплазматические выросты, обращенные в полость альвеол, что увеличивает общую площадь соприкосновения воздуха с поверхностью эпителия. В цитоплазме их обнаруживаются мелкие митохондрии и пиноцитозные пузырьки.
К безъядерным участкам альвеолоцитов 1-го типа прилежат также безъядерные участки эндотелиальных клеток капилляров. В этих участках базальная мембрана эндотелия кровеносного капилляра может вплотную приближаться к базальной мембране эпителия альвеол. Благодаря такому взаимоотношению клеток альвеол и капилляров барьер между кровью и воздухом (аэрогематический барьер) оказывается чрезвычайно тонким — в среднем 0,5 мкм. Местами толщина его увеличивается за счет тонких прослоек рыхлой волокнистой соединительной ткани.
- М.П. Киселева, З.С. Шпрах, Л.М. Борисова и др. Доклиническое изучение противоопухолевой активности производного N-гликозида индолокарбазола ЛХС-1208. Сообщение II // Российский биотерапевтический журнал. 2015. № 3. С. 41-47.
- Puccinotti, «Storia della medicina» (Ливорно, 1954—1959).
- Мустафин Р. И., Буховец А. В., Протасова А. А., Шайхрамова Р. Н., Ситенков А. Ю., Семина И. И. Сравнительное исследование поликомплексных систем для гастроретентивной доставки метформина. Разработка и регистрация лекарственных средств. 2015; 1(10): 48–50.
- https://pulmonolog.com/content/gistologicheskoe-stroenie-trakhei-i-bronkhov.
- https://vmede.org/index.php?topic=847.0.
- З.С. Смирнова, Л.М. Борисова, М.П. Киселева и др. Противоопухолевая активность соединения ЛХС-1208 (N-гликозилированные производные индоло[2,3-а]карбазола) // Российский биотерапевтический журнал 2010. № 1. С. 80.
- ОФС.1.2.1.1.0003.15 Спектрофотометрия в ультрафиолетовой и видимой областях // Государственная фармакопея, XIII изд.
- Харенко Е. А., Ларионова Н. И., Демина Н. Б. Мукоадгезивные лекарственные формы. Химико-фармацевтический журнал. 2009; 43(4): 21–29. DOI: 10.30906/0023-1134-2009-43-4-21-29.
