Введение

Хрящевая трубка, соединяющая глотку и гортань с легкими. Трахея (tracheae или tracheas), также известная как трахея, представляет собой хрящевую трубку, соединяющую гортань с бронхами легких, обеспечивая прохождение воздуха, и поэтому присутствует почти у всех животных с легкими. Трахея простирается от гортани и разветвляется на два главных бронха. В верхней части трахеи перстневидный хрящ прикрепляет ее к гортани. Трахея состоит из ряда полулунных хрящевых колец, соединенных вертикально налегающими связками и трахеальной мышцей на их концах. Эпиглотис закрывает вход в гортань во время глотания. Формирование трахеи начинается во втором месяце эмбрионального развития, постепенно удлиняясь и фиксируясь в своем положении. Внутренняя поверхность трахеи выстлана эпителием, состоящим из цилиндрических клеток с ресничками и рассеянными бокаловидными клетками, вырабатывающими защитную слизь. На трахею могут воздействовать воспаление или инфекция, обычно как результат вирусного заболевания, поражающего другие части дыхательных путей, такие как гортань и бронхи, вызывающее круп, что может привести к кашлю. Бактериальная инфекция обычно поражает только трахею и может вызвать сужение или даже обструкцию. Как важная часть дыхательных путей, обструкция трахеи препятствует поступлению воздуха в легкие, поэтому при обструкции может потребоваться трахеостомия. Кроме того, во время хирургических операций, когда требуется искусственная вентиляция легких у находящегося в состоянии седации пациента, в трахею вводится трубка – интубация. Термин «трахея» используется для обозначения совершенно иного органа у беспозвоночных, чем у позвоночных. У насекомых открытая дыхательная система состоит из дыхалец, трахей и трахеол, обеспечивающих транспорт метаболических газов к тканям и от них.

Структура

Внутренний диаметр трахеи взрослого человека составляет около 2 см, а длина – около 11-13 см, при этом у мужчин она шире, чем у женщин. Трахея начинается на нижнем крае перстневидного хряща гортани на уровне шестого шейного позвонка (С6).

Хотя трахея является срединной структурой, она может смещаться вправо под влиянием дуги аорты, что является вариантом нормы.

Ближайшие сооружения

По ходу своего протекания трахея проходит мимо множества структур шеи и грудной клетки (торакальной области). Перед верхней частью трахеи расположены соединительная ткань и кожа. К началу пятой недели начинают формироваться левый и правый главные бронхи, первоначально в виде выростов на конце трахеи. Слизистая оболочка выстилает реснитчатые клетки трахеи, улавливая вдыхаемые инородные частицы, которые реснички затем поднимают вверх к гортани, а затем к глотке, где они могут быть либо проглочены в желудок, либо выведены в виде мокроты. Этот механизм самоочищения называется мукоцилиарным клиренсом. Трахея окружена 16–20 кольцами гиалинового хряща; эти "кольца" неполные и имеют форму буквы С. Бактериальные инфекции возникают почти исключительно у детей. У госпитализированных пациентов к бактериям, способным вызвать трахеит, относятся Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae и Pseudomonas aeruginosa. Причиной может быть как врожденная патология, так и факторы, развивающиеся после рождения, такие как сдавление близлежащими образованиями или отеком, либо травма. Это может привести к коллапсу трахеи, который часто проявляется в виде кашля, напоминающего гоготание гуся.

Травма

Трахея может быть повреждена в результате травмы, например, при дорожно-транспортном происшествии, или преднамеренно, когда кто-либо намеренно наносит повреждения, например, как это практикуется в некоторых видах боевых искусств.

Интубация

Интубация трахеи – это введение трубки в трахею. Эта процедура обычно выполняется во время хирургического вмешательства, чтобы обеспечить поступление достаточного количества кислорода пациенту, находящемуся под седацией. Катетер подключается к аппарату, который контролирует воздушный поток, оксигенацию и другие показатели. Часто это входит в обязанности анестезиолога во время операции. В экстренных случаях или когда интубация трахеи признана невозможной, может быть выполнена трахеотомия для введения трубки для вентиляции, как правило, когда это необходимо для проведения определенных видов операций, чтобы обеспечить проходимость дыхательных путей. Создание отверстия посредством трахеотомии называется трахеостомией. В экстренной ситуации может быть выполнена и другая процедура – крикотиротомия.

Врожденные нарушения

Агенез трахеи – редкий врожденный порок развития, при котором трахея не формируется. Этот порок обычно смертелен, хотя в некоторых случаях хирургическое вмешательство оказывалось успешным. Трахеоэзофагеальная фистула – это врожденный дефект, при котором трахея и пищевод аномально соединены (a). Это происходит из-за нарушений в разделении трахеи и пищевода в процессе развития. У взрослых фистулы могут возникать вследствие эрозии в трахею со стороны близлежащих злокачественных опухолей, поражающих как трахею, так и пищевод. Первоначально это часто проявляется кашлем, вызванным попаданием содержимого пищевода в трахею при аспирации, что нередко приводит к смертельной пневмонии; эффективного лечения, как правило, не существует. В некоторых случаях, как анатомическая вариация, одно или несколько трахеальных колец формируются в виде замкнутых колец, а не полулунных. Эти О-образные кольца меньше нормальных С-образных колец и могут вызывать сужение трахеи, приводящее к затруднению дыхания. Операция, называемая скользящей трахеопластикой, позволяет раскрыть кольца и соединить их в более широкие, тем самым укорачивая трахею. Считается, что скользящая трахеопластика является оптимальным методом лечения стеноза трахеи. Синдром Муниера-Куна – редкое врожденное заболевание, характеризующееся аномально расширенной трахеей, отсутствием эластических волокон, истончением гладкой мускулатуры и предрасположенностью к рецидивирующим инфекциям дыхательных путей.

Замена

С 2008 года проводятся экспериментальные операции по замене трахеи, используя трахеи, выращенные из стволовых клеток, или синтетические заменители, однако это считается экспериментальной процедурой, и не существует стандартизированного метода. Обеспечение достаточного кровоснабжения замещенной трахеи считается основной проблемой при любой замене. Кроме того, не получено доказательств эффективности нанесения стволовых клеток, полученных из костного мозга, на трахею для стимуляции регенерации тканей, и данный метод остается гипотетическим.

Другие животные

Учитывая различия в длине шеи, трахея у других млекопитающих в основном аналогична трахее человека. Как правило, она также аналогична трахее рептилий.

Позвоночные

У птиц трахея простирается от глотки к сиринксу, откуда расходятся первичные бронхи. У лебедей трахея необычно удлинена, часть которой закручена под килем грудины; это может служить резонатором для усиления звука. У некоторых птиц трахеальные кольца замкнуты и могут даже окостеневать. Распределение дыхалец может сильно варьировать у разных отрядов насекомых, но в целом каждый сегмент тела имеет только одну пару дыхалец, каждое из которых соединяется с атриумом и имеет относительно крупную трахейную трубку позади него. Трахеи – это инвагинации кутикулярного экзоскелета, которые ветвятся (анастомозируют) по всему телу, имея диаметр от нескольких микрометров до 0,8 мм. Диффузия кислорода и углекислого газа происходит через стенки самых мелких трубок, называемых трахеолами, которые проникают в ткани и даже вдаются в отдельные клетки. Газ может перемещаться по дыхательной системе посредством активной вентиляции или пассивной диффузии. В отличие от позвоночных, насекомые обычно не переносят кислород в гемолимфе. Это один из факторов, который может ограничивать их размер. Трахейная трубка может содержать кольца таенидий, похожие на гребни, расположенные по окружности, в различных геометрических формах, таких как петли или спирали. Таенидии обеспечивают прочность и гибкость трахеи. В голове, груди или брюшке трахеи могут также соединяться с воздушными мешками. Многие насекомые, такие как саранча и пчелы, активно накачивают воздушные мешки в брюшке и способны контролировать поток воздуха по телу. У некоторых водных насекомых трахеи осуществляют газообмен через стенку тела непосредственно в виде жабр или функционируют как обычно через пластрон. Следует отметить, что, несмотря на внутреннее расположение, трахеи членистоногих выстланы кутикулярной тканью и сбрасываются во время линьки (экдизиса).