Тыныс жолдары мен газ алмасу процесі

Кіріспе

Тыныс алу жолдары – сүтқоректілерде газ алмасу мақсатында ауаны альвеолаларға жеткізу процесіне қатысатын тыныс алу жүйесінің бөлімдері. Тыныс алу жолдары тыныс алу эпителийімен, тыныс алу қабығы ретінде қапталған. Ауа мұрын арқылы мұрын қуысына сорылады, онда мұрын қабығының қабаты сүзгі ретінде қызмет етеді және ауадағы ластағыштар мен басқа да зиянды заттарды ұстап тұрады. Содан кейін ауа жұтқыншаққа, яғни қызбалтақ пен кеңірдек қиылысқан жерге өтеді. Кеңірдектің ашылуында ауаның өтуіне мүмкіндік беретін, бірақ тамақтың тыныс жолдарына түсуін болдырмайтын арнайы шеміршек қапшық – эпиглоттис орналасқан. Кеңірдектен ауа трахеяға өтеді және оң және сол негізгі бронхтарды құрайтын карина деп аталатын қиылысқа дейін төмендейді. Бұл бронхтардың әрқайсысы екінші (лобарлық) бронхқа, содан кейін үшінші (сегменттік) бронхтарға, одан кейін бронхиолалар деп аталатын кішірек тыныс жолдарына бұтақталады, олар ақырында газ алмасуға қатысатын альвеолалар деп аталатын шағын, мамандандырылған құрылымдармен байланысады. Кеуде қуысында орналасқан өкпелер қабырғалармен дене зақымдануынан қорғалады. Өкпенің төменгі жағында диафрагма деп аталатын қаңқа бұлшықеті бар. Диафрагма өкпені асқазан мен ішектерден бөліп тұрады. Диафрагма – тыныс алудың негізгі бұлшық еті және симпатикалық жүйке жүйесімен басқарылады. Өкпелер серозды мембранамен қапталған, ол екі қабатты қорғаныш қабық – плевраны құру үшін өзіне бүктеледі. Ішкі висцеральді плевра өкпенің бетін жауып, сыртқы париетальді плевра кеуде қуысының ішкі бетіне бекітілген. Плевралар плевралық қуыс деп аталатын қуысты қоршайды, онда плевралық сұйықтық орналасқан. Бұл сұйықтық тыныс алу кезінде өкпеде туындайтын үйкелісті азайтуға көмектеседі.

Organs involved in transmission of air to and from the point where gases diffuse into tissue

The respiratory tract is the subdivision of the respiratory system involved with the process of conducting air to the alveoli for the purposes of gas exchange in mammals. The respiratory tract is lined with respiratory epithelium as respiratory mucosa. Air is breathed in through the nose to the nasal cavity, where a layer of nasal mucosa acts as a filter and traps pollutants and other harmful substances found in the air. Next, air moves into the pharynx, a passage that contains the intersection between the oesophagus and the larynx. The opening of the larynx has a special flap of cartilage, the epiglottis, that opens to allow air to pass through but closes to prevent food from moving into the airway. From the larynx, air moves into the trachea and down to the intersection known as the carina that branches to form the right and left primary (main) bronchi. Each of these bronchi branches into a secondary (lobar) bronchus that branches into tertiary (segmental) bronchi, that branch into smaller airways called bronchioles that eventually connect with tiny specialized structures called alveoli that function in gas exchange. The lungs which are located in the thoracic cavity, are protected from physical damage by the rib cage. At the base of the lungs is a sheet of skeletal muscle called the diaphragm. The diaphragm separates the lungs from the stomach and intestines. The diaphragm is also the main muscle of respiration involved in breathing, and is controlled by the sympathetic nervous system. The lungs are encased in a serous membrane that folds in on itself to form the pleurae – a two layered protective barrier. The inner visceral pleura covers the surface of the lungs, and the outer parietal pleura is attached to the inner surface of the thoracic cavity. The pleurae enclose a cavity called the pleural cavity that contains pleural fluid. This fluid is used to decrease the amount of friction that lungs experience during breathing.

Құрылымы

Тыныс алу жолдары жоғарғы және төменгі тыныс алу жолдары болып бөлінеді. Жоғарғы тыныс жолдары немесе жоғарғы тыныс алу жолдары мұрын мен мұрын жолдарын, параназальды синустарды, жұтқыншақты және дауыстық байланыстардың (жімбалардың) жоғары бөлігін қамтиды. Төменгі тыныс жолдары немесе төменгі тыныс алу жолдары дауыстық байланыстардың төменгі бөлігін, трахеяны, бронхтарды және бронхиолаларды қамтиды. Өкпелер төменгі тыныс алу жолдарының құрамында болуы мүмкін немесе жеке қарастырылуы мүмкін, және оларға тыныс алу бронхиолалары, альвеолалық өзектер, альвеолалық қалталар мен альвеолалар кіреді. Тыныс алу жолдары газдарды тасымалдау немесе алмасу мақсатына байланысты өткізгіш аймаққа және тыныс алу аймағына бөлінеді. Өткізгіш аймаққа өкпеден тыс құрылымдар – мұрын, жұтқыншақ, көмей және трахея, сондай-ақ өкпе ішіндегі құрылымдар – бронхтар, бронхиолалар және терминальды бронхиолалар жатады. Өткізгіш аймақ ауаның сүзіліп, жылытылып, ылғалдандырылып, өкпеге жеткізілуін қамтамасыз етеді. Ол тыныс алу жолдарының 1-ден 16-ға дейінгі бөлімдерін құрайды. Өткізгіш аймақ – өкпеге газды жеткізіп, одан шығаратын тыныс алу жолдарының көп бөлігін құрайды, бірақ газ алмасу жүзеге аспайтын тыныс алу аймағын қамтымайды. Өткізгіш аймақ сонымен қатар ауа ағынына төмен кедергі жасайтын жол ұсынады және сүзгілеу қабілеті арқасында қорғаныс функциясын атқарады. Тыныс алу аймағына тыныс алу бронхиолалары, альвеолалық өзектер мен альвеолалар кіреді және ол қанмен оттегі мен көмірқышқыл газының алмасу орыны болып табылады. Тыныс алу бронхиолалары мен альвеолалық өзектер газ алмасудың 10% -ын қамтамасыз етеді, ал альвеолалар – қалған 90% -ын. Тыныс алу аймағы тыныс алу жолдарының 16-дан 23-ке дейінгі бөлімдерін құрайды. Бронхтардан бастап, тармақтанған түтіктер шамамен 20-дан 23 бөлініске дейін кішірейеді және альвеоламен аяқталады. Дауыстық байланыстардың үстінде немесе шекеқұсқыншақтың үстінде орналасқан. Көмей кейде жоғарғы және төменгі тыныс жолдарының екеуіне де кіреді. Көмей «дыбыс қорабы» деп те аталады және дыбыс тудыратын шеміршектерге ие. Бұл жол мұрын қуысы мен параназальды синустардан, жұтқыншақтан (назофаринкс, орофаринкс және ларингофаринкс) тұрады және кейде көмейді де қамтиды.

The respiratory tract is divided into the upper airways and lower airways. The upper airways or upper respiratory tract includes the nose and nasal passages, paranasal sinuses, the pharynx, and the portion of the larynx above the vocal folds (cords). The lower airways or lower respiratory tract includes the portion of the larynx below the vocal folds, trachea, bronchi and bronchioles. The lungs can be included in the lower respiratory tract or as separate entity and include the respiratory bronchioles, alveolar ducts, alveolar sacs, and alveoli. The respiratory tract can also be divided into a conducting zone and a respiratory zone, based on the distinction of transporting gases or exchanging them. The conducting zone includes structures outside of the lungs – the nose, pharynx, larynx, and trachea, and structures inside the lungs – the bronchi, bronchioles, and terminal bronchioles. The conduction zone conducts air breathed in that is filtered, warmed, and moistened, into the lungs. It represents the 1st through the 16th division of the respiratory tract. The conducting zone is most of the respiratory tract that conducts gases into and out of the lungs but excludes the respiratory zone that exchanges gases. The conducting zone also functions to offer a low resistance pathway for airflow. It provides a major defense role in its filtering abilities. The respiratory zone includes the respiratory bronchioles, alveolar ducts, and alveoli, and is the site of oxygen and carbon dioxide exchange with the blood. The respiratory bronchioles and the alveolar ducts are responsible for 10% of the gas exchange. The alveoli are responsible for the other 90%. The respiratory zone represents the 16th through the 23rd division of the respiratory tract. From the bronchi, the dividing tubes become progressively smaller with an estimated 20 to 23 divisions before ending at an alveolus. above the vocal folds, or above the cricoid cartilage. The larynx is sometimes included in both the upper and lower airways. The larynx is also called the voice box and has the associated cartilage that produces sound. The tract consists of the nasal cavity and paranasal sinuses, the pharynx (nasopharynx, oropharynx and laryngopharynx) and sometimes includes the larynx.

Микроанатомия

Тыныс алу жолдары эпителиймен қапталған, ол жол бойымен өзгеріп отырады. Кейбір бөліктерде қалың қабықша жасушаларының өндіретін бездері мен шырыш, сондай-ақ тегіс бұлшық еттер, эластин немесе шеміршектер кездеседі. Мұрыннан бронхиолаларға дейінгі эпителий көбінесе тыныс алу эпителиі деп аталатын кірпікшелі псевдостратификацияланған цилиндр тәрізді эпителиймен жабылады. Кірпікшелер бір бағытта қозғалып, шырышты жұтқыншаққа қарай жылжытады, онда ол жұтылады. Бронхиолаларға қарай төмен жылғанда жасушалардың пішіні кубоидқа жақындайды, бірақ кірпікшелері сақталады. Бездер жоғарғы тыныс алу жолдарында көптеп кездеседі, ал төменгі бөліктерде олардың саны азаяды және бронхиолалардан бастап толығымен жоғалады. Бұл қалың қабықша жасушаларына да қатысты, бірақ алғашқы бронхиолаларда шашыраңқы жасушалар кездеседі. Шеміршек кіші бронхтарға дейін сақталады. Трахеяда олар C пішіндес гиалинді шеміршек сақиналарынан, ал бронхтарда шеміршек аралас пластиналар түрінде болады. Тегіс бұлшық ет трахеядан басталады, онда ол C пішіндес шеміршек сақиналарымен бірігеді. Ол бронхтар мен бронхиолалар бойымен төмен қарай жалғасып, оларды толығымен қоршайды. Қатты шеміршек орнына бронхтар мен бронхиолалар серпімді тінден тұрады. Өкпеде он үш түрлі жасуша, он бір түрлі эпителий жасушасы және екі түрлі мезенхималық жасуша бар. Эпителий жасушалары трахея мен бронх түтікшелерінің ішкі қабығын құрайды, ал мезенхималық жасушалар өкпелерді жабады.

Функция

Тыныс алу жолдарының көп бөлігі тек өкпеге ауа жеткізуге арналған құбырлар жүйесі ғана, ал қанмен оттегі мен көмірқышқыл газын алмасатын өкпенің жалғыз бөлігі – альвеолалар.

Тыныс алу

Тыныс алу – ырғақты процесс, онда ауа дем шығару арқылы өкпе альвеолаларына тартылып, содан кейін дем алу арқылы шығарылады. Адам дем алғанда ауа трахея арқылы, бронхтар арқылы өкпеге өтеді. Бүкіл жолды қабырғалар, омыртқа және кеуде сүйегі қорғайды. Өкпеде дем алған ауадан алынған оттегі қанға өтеді және денеде таралады. Көмірқышқыл газы (CO2) қаннан өкпеде газ тәрізіне айналып, төменгі тыныс жолдары арқылы, содан кейін жоғарғы тыныс жолдары арқылы шығарылып, тыныс алу процесі аяқталады. Трахея мен бронхтардан өзгеше, жоғарғы тыныс жолы икемді, қысымға ұшырайтын түтік. Сондықтан ол өкпеге ауа соратын кеуде қуысының ырғақты кеңеюінен туындайтын сору қысымына төтеп бере алады. Бұл жоғарғы тыныс жолының бұлшықеттерінің, мысалы, тіл бұлшықеті (гениоглоссус) және гиоид бұлшықеттерінің жиырылуы арқылы жүзеге асырылады. Ұзын мидағы тыныс орталығынан түсетін ырғақты иннервациядан басқа, бұлшықеттерді басқаратын моторлық нейрондар қаттылық пен көлемнің бастапқы деңгейін анықтайтын тоник иннервацияны да алады. Диафрагма – өкпенің кеңеюіне және жиырылуына мүмкіндік беретін негізгі бұлшықет. Бұл процеске қабырғалар арасындағы кішкентай бұлшықеттер, сыртқы қабырғааралық бұлшықеттер көмектеседі.

Инфекцияға қарсы күрес

Жоғарғы тыныс алу жолдарының эпителийлік қабығы қорғаныш шырышты бөліп шығаратын тостаған тәрізді жасушалармен араласқан. Бұл қалдықтарды сүзуге көмектеседі, олар ақырында асқазанның жоғары қышқылды ортасына жұтылады немесе түкіру арқылы шығарылады. Тыныс алу жолдарын жабатын эпителийдің үстінде кішкентай шаштар (кірпікшелер) орналасқан. Олар өкпеден ырғақты түрде сыртқа қарай қозғалып, бөлінген шырыш пен шетелдік бөлшектерді ларингофаринксқа қарай жоғары және сыртқа жылжытады. Бұл процеске мукоцилиарлық тазалау (клиренс) дейді, ол өкпеде шырыш жиналуына жол бермейді. Альвеолалардағы макрофагтар иммундық жүйенің бір бөлігі болып табылады және олар тыныспен кірген зиянды заттарды жұтып, қорытады. Мұрын тесігіндегі шаштар қорғаныш рөлін атқарады, шаң сияқты бөлшектерді ұстап қалады. Жөтел рефлексі шырыш қабықтағы барлық тітіркендіргіштерді сыртқа шығарады. Өкпе жолдарында бұлшықет сақиналары бар. Аллергеннің әсерінен бұл бұлшықеттер тартылуы мүмкін.

Клиникалық маңызы

Тыныс жолдары инфекцияларға жиі шалдығатын орын болып табылады.

Төменгі тыныс алу жолдары инфекциялары

Өкпе қабынуы – ең көп кездесетін және жиі болатын төменгі тыныс жолдарының инфекциясы. Ол вирустық, бактериялық немесе саңырауқұлақтық болуы мүмкін. Бұл инфекцияның көп таралуына себебі, өкпе қабынуы ауа арқылы жұғады. Сіз ауамен инфекцияға шалдыққан бөлшектерді дем алғанда, олар өкпеге еніп, ауа қапшықтарына жетеді. Бұл инфекция өкпенің төменгі бөлігінде жылдам дамиды және өкпені сұйықтық пен артық шырышпен толтырады. Бұл тыныс алуды қиындатады және төменгі тыныс жолдары өкпедегі сұйықтықты шығаруға тырысқанда жөтел пайда болады. Астма, тұмау, жүрек аурулары немесе қатерлі ісік болса, бұл инфекцияға шалдығу ықтималдығы артады.

Бронхит – төменгі тыныс жолдарында болатын тағы бір жиі кездесетін инфекция. Ол бронх түтікшелерінің қабынуы. Бұл инфекцияның екі түрі бар: жедел бронхит, оны емдеуге болады және емдеусіз де жазылуы мүмкін, немесе созылмалы бронхит, ол қайталанып тұрады, бірақ өкпеге әсерін тоқтатпайды. Бронхит тыныс жолдарындағы табиғи шырыш мөлшерін арттырады. Созылмалы бронхит темекі шегушілерде жиі кездеседі, себебі темекіден шыққан шайыр уақыт өте келе жинақталып, өкпенің өзін-өзі жөндеуі үшін көп күш жұмсауын қажет етеді. Туберкулез – төменгі тыныс жолдарында болатын көптеген инфекциялардың бірі. Сіз бұл инфекцияны ауадағы тамшылар арқылы жұқтыруыңыз мүмкін, ал оларды дем алсаңыз, ауруға шалдығу қаупі туады. Бұл өкпе тінін зақымдайтын және қан құсуға әкелетін бактериялық инфекция. Емделмесе, бұл инфекция өлімге алып келуі мүмкін.

Қатерлі ісік

Кейбір қатерлі ісіктердің себебі қоршаған орта факторлары, мысалы, темекі шегу. Темекі өнімдерін тыныспен ішке тартқанда, түтін кілшелерді парализге түсіріп, шырыш өкпеге енуіне себеп болады. Ұзақ мерзімді темекі шегу кілшелердің өлуына әкеледі, олар енді шырышты сүзгідей алмайды. Тыныспен ішке тартқан түтіннен бөлінетін шайыр өкпеге еніп, оның қызғылт түсін қараға айналдырады. Бұл шайырдың жиналуы өкпе қатерлі ісігіне немесе созылмалы обструктивті өкпе ауруына алып келуі мүмкін.

Асптама

Бронхтар – оң және сол өкпеге бағытталған негізгі жолдар. Бұл тыныс жолдары өкпе ішіндегі бронхиолаларға оттегін жеткізеді. Бронхтар мен бронхиолалардың қабынуы олардың ісінуіне алып келуі мүмкін, бұл астма шабуылына себеп болуы мүмкін. Мұның салдарынан сырыл, кеудеде қысық сезім және тыныс алудың қатты қиындауы пайда болады. Бронх түтікшелерінің жұмысына әсер ететін астманың түрлі түрлері бар. Аллергия да аллергиялық реакцияны тудыруы мүмкін, нәтижесінде бронх түтікшелері ісіп, тарылуы мүмкін; соның салдарынан ауа жолы ісінеді немесе толығымен бітеліп қалуы мүмкін.

Ауыз арқылы тыныс алу

Жалпы алғанда, ауа мұрын арқылы дем алынады. Мұрынмен тыныс алу мүмкін болмаса, ауыз арқылы дем алуға болады. Дегенмен, ауызбен үнемі дем алу ауыздың құрғауына және инфекцияларға алып келуі мүмкін.