Atemtrakt. Atmung = Aufnahme von Sauerstoff und Abgabe von CO 2

Transkript

1 Atemtrakt Atmung = Aufnahme von Sauerstoff und Abgabe von CO 2 Gastaustausch (1) - zwischen Atemluft und Lungenkapillaren Wo? - in den Alveolen der Lunge Wie? - durch Diffusion sog. äußere Atmung (2) - zwischen Kapillarblut und Zellen Wo? - im Gewebe Wie? - durch Diffusion sog. innere Atmung Luftweg Mund und Nase Rachen (Pharynx) Kehlkopf (Larynx) ( hier: Trennung von Luft- und Speiseweg Luftröhre (Trachea) Bronchialbaum Alveolen dabei respiratorischer Teil : ab Bronchioli respiratorii = Gasaustausch, nicht nur Lufttransport

2 Atmungsassoziierte Funktionen Riechen: durch: Riechschleimhaut der Nasenhöhlen Anwärmen der Atemluft auf Körpertemperatur durch: venöse Plexus der Nasenschleimhaut (ansonsten: Gefahr des Austrocknens und Zerreißens der Schleimhaut und der dünnen Alveolarwände) Anfeuchten: durch: respiratorisches Epithel Abfangen von Fremdkörperpartikel durch: respiratorisches Epithel (Schleimfilm) mit Abhusten, Abschnupfen oder Verschlucken Abwehr von Keimen durch: Alveolarmakrophagen und immunkompetente Zellen Reservepool an Makrophagen, Granulozyten und Lymphozyten in den Lungengefäßen Reservepool an Lymphozyten in Lymphknoten und Lymphgefäßen der Lunge Laut-, Sprachbildung und Gesang durch: die beiden Stimmbänder ( Glottis) im Kehlkopf während der Expiration und den Hohlräumen Pharynx, Mund-, Nasenhöhle und Nasennebenhöhlen

3 Wandbau der luftleitenden Organe Respiratorisches Epithel - Kinozilien-tragende hochprismatische bis kubische Zellen (Flimmerepithel) in mehreren Schichten mit - Becherzellen (Verhältnis 4:1) - Bürsten-(Epithel-) Zellen mit Mikrovilli (ohne Zilien) - dicker Basalmembran - Basalzellen (Ersatzzellen?) - endokrinen Zellen - z. T. Sinneszellen sowie (variabel) - Muskulatur (Skelettmuskulatur: Mund, Nase, Pharynx, Larynx; ab Trachea: glatte Muskulatur) - Bindegewebe ( insbes. elastische Fasern) - Knorpel (meist hyaliner Knorpel; wichtigste Ausnahme: Epiglottis) - Drüsen (sero-muköse Drüsen) Nach distal hin wird das Epithel zuerst ein - einschichtig hochprismatisches Flimmerepithel, dann ein - einschichtig kubisches kinozilienfreies Epithel. Becherzellen fehlen ab Bronchioli terminales.

4 Nase Schleimhaut der Nasenhöhle respiratorisches Epithel - Kinozilien-tragende hochprismatische bis kubische Zellen in mehreren Schichten (mehrreihiges Flimmerepithel) mit - Becherzellen (Verhältnis 4:1) - Bürsten-(Epithel-) Zellen mit Mikrovilli (ohne Zilien) Regio respiratoria mittlere u. untere Nasenmuscheln, Nasenscheidewand, Nasenseitenwände Nasenmuschel - respiratorisches Epithel mit endoepithelialen Drüsen und vielen Lymphozyten (Plasmazellen!) - sero-muköse Gll. nasales ( Schnupfen) - kavernösem Schwellkörper in der Lamina prop. Drainage in tiefer gelegenen Venenplexus mit Drosselvenen und arterio-venösen Anastomosen [Kiesselbachscher Plexus] reguliert Blutfüllung und damit Schwellung der Schleimhaut Nasenbluten verstopfte Nase bei allergischen Reaktionen - (desmales) Geflechtknochenskelett

5 Nasenmuscheln ff obere Nasenmuscheln, oberer Teil der Nasenscheidewand (Nasendach) Regio olfactoria [ca. 5 cm 2 ] Riechschleimhaut - Sinneszellen = bipolare Nervenzellen mit - Riechkolben - Riechhärchen (Zilien) Oberflächenvergrößerung - basal liegendem Perikaryon - basal austretenden marklosen Nerven umgeben von - zahlreichenstützzellen mit Mikrovilli, viel RER - Basalzellen (Ersatzzellen?) - Gll. olfactoriae (=sero-muköse Drüsen) in der Lamina propria

6 Nase ff Nasenflügel - äußere Haut (Regio cutanea): mehrschichtig verhorntes Plattenepithel schlägt ins Innere der Nasenhöhle um über mehrschichtig unverhorntes Plattenepithel in respiratorisches Epithel (Regio respiratoria) im Bereich der Nasenöffnungen: - Haare (Vibrissae) Regio cutanea: Talg- und Schweißdrüsen ferner - hyaliner Knorpel - quergestreifte (mimische) Muskulatur - sero-muköse Gll. nasales - venöse Sinus

7 Kehlkopf- und Trachealskelett Hyaliner Knorpel: oder die großen Knorpel des Kehlkopfs (wie Schild- und Ringknorpel), Knorpelspangen der Trachea Elastischer Knorpel: kleine Kehlkopfknorpel und Epiglottis Skelettmuskulatur [ Kehlkopf] oder glatte Muskulatur (M. trachealis) elastische Bänder

8 Kehlkopf (Larynx) und Kehldeckel (Epiglottis) Larynx Allgemeiner Aufbau und Funktion Funktion: Lautbildung Verschluß der Luftröhre Teil des Larynx ist die Epiglottis Funktion: Verschluß des Luftweges, z.b. beim Schlucken. Zur Ventilation der Lungen muß die Epiglottis aufgerichtet sein. Aufbau mit Schleimhaut überzogener elastischer (!) Knorpel

9 Schleimhaut der Epiglottis Fortsetzung der Pharynx-(= Mundhöhlen-) Schleimhaut bis zu den Taschenfalten mehrreihiges Flimmerepithel mit zahlreichen Becherzellen (= respitatorisches Epithel) Epiglottis: zungenwärts: mehrsch. unverh. Plattenepithel laryngeale Fläche: respiratorisches Epithel In die Lamina propria der Schleimhaut sind zahlreiche seromuköse Drüsen eingelagert (Gll. epiglotticae). Wenn die drüsenfreie Plattenepithelkante der Stimmfalten im Larynx nicht ausreichend befeuchtet ist (z.b. durch Mundatmung oder längeres Reden): Heiserkeit Räuspern (= Reinigung der Stimmlippen von kleineren Partikeln und/oder Schleim) Die Lamina propria der Kehlkopfschleimhaut ist aus lockerem Bindegewebe, in das sich leicht Flüssigkeit aus dem Gefäßsystem einlagern und zu einer starken Schwellung der Schleimhaut führen kann ( Larynx-/Glottisödem, z.b. bei Entzündungen oder nach Insektenstichen; kann zum Ersticken führen). Die Schleimhaut ist reich sensibel innerviert ( Husten nach dem Verschlucken mit Herausschleudern von Fremdpartikeln oder Schleim).

10 Histologische Schichtung von Luftröhre und Bronchialbaum Luftröhre -Tunica mucosa mit Lamina propria - Tunica fibro-musculo-cartilaginea - Tunica adventitia Bronchialbaum - Tunica mucosa mit Lamina propria - Tunica muscularis - Tunica fibro musculo--cartilaginea - Tunica adventitia

11 Trachea (Luftröhre) - ca. 12 cm lang, lichte Weite 1,5-2 cm - vom Ringknorpel des Larynx bis Bifurcatio tracheae (=Teilung in die beiden Hauptbronchien) aus - 16 bis 20 hufeisenförmigen Knorpelspangen - mit Bandverbindungen (Ligg. anularia) - und bindegewebig-muskulöser Hinterwand (Paries membranaceus) Schleimhaut: respiratorisches Epithel mit Becherzellen und drüsenreicher Lamina propria (sero-muköse Gll. tracheales) Ligg. anularia: aus Kollagenfaser und dichtem elastischem Bindegewebe Paries membranaceus: = knorpelfreie Bindegewebesplatte mit zahlreichen elastischen Fasern und den aus Bündeln glatter Muskulatur bestehenden M. trachealis Entzündungen, Rauchen oder Schadstoffe in der Atemluft führen in der reich inervierten Schleimhaut zu gesteigerter Schleimsekretion und gehäuftem Hustenreiz. Besondere Gefahr des Austrocknens und Einreißens der Schleimhaut besteht im Winter durch Kälte und verminderte Luftffeuchtigkeit ( Atemwegserkrankungen im Winter gehäuft).

12 Lungen Entfaltete Lunge: 5-6 l Volumen davon Alveolarvolumen: 3 l Die Lungen sind von der Pleura viszeralis ( Lungenfell ) überzogen, der über den flüssigkeitsgefüllten kapillären Pleuraspalt die Pleura parietalis ( Rippenfell ) anliegt. Die Lungenbläschen (Alveoli pulmonis) werden über den verzweigten Bronchialbaum belüftet. Die Alveolen sind von Kapillarnetzen eingehüllt. Gasaustausch per Diffusion zwischen der Alveolarluft und dem Kapillarblut = Abgabe von Kohlendioxid von den Erythrozyten an die Alveolarluft und Anlagerung von Sauerstoff aus der Alveolarluft an das Hämoglobin der Erythozyten Kapazität des Gasaustausches hängt ab von: - Partialdruckdifferenz der Gase zwischen Alveolarluft und Blut - Dicke der Diffusionsbarriere - Größe der Austauschfläche abhängig von Geschlecht, Körpergröße, Alter, Trainingszustand

13 Blutgefäßsystem der Lunge Vasa privata: Aa. (Rami) und Vv. bronchiales Vasa publica: O 2 -arme Aa. pulmonales, O 2 -reiche Vv. pulmonales Lungenembolie: Verschluß eines Astes der A. pulmonales durch einen Thrombus Gefäße der V. privata sind kleiner als die der V. publica Aa. pulmonales-äste begleiten den Bronchialbaum, während die Äste der Vv. pulmonales einzeln im Lungengewebe verlaufen. Lungenkreislauf = Niederdrucksystem geringe Wandstärke, viel glatte Muskulatur, wenig elastische Fasern

14 Lunge und Bronchialbaum Bronchi principales Bronchi lobares Bronchi segmentales Bronchioli - < 1 mm - keine Knorpel und Drüsen mehr Bronchioli terminales ( Endabschnitt des luftleitenden Systems) - ca. 0,4 mm - keine Becherzellen mehr Bronchioli respiratorii - ca. 0,2 mm Ductus alveolares Alveolen

15 Alveolen = sackförmige Ausstülpungen der Bronchioloi respiratorii, Ductus und Sacculi alveolares - durch dünne bindegewebige Interalveolarsepten voneinander getrennt Die Grenzfläche Gewebe-Luft in den Alveolen ist - feucht - elastisch (Interalveolarsepten bestehen aus Bündeln kollagener mit Einlagerungen kräftiger elastischer Fasern) - hat eine geringe Oberflächenspannung Blut-Luft-Schranke Diffusionsstrecke 2,2 µm bestehend aus: Zytoplasma der Endothelzellen (miteinander verschmolzene) Basalmembranen der Kapillarwand und des Alveolarepithels Zytoplasma der Alveolarepithelzellen

16 Alveole und Alveolarepithel - Alveolarepithel sitzt auf beiden Seiten des Bindegewebsseptums - im Bindegewebsseptum: Kapillaren - Endothelauskleidung, ferner Fibrozyten und Perizyten - Endothel: dünne Basalmembran, kleine, längliche Zellkerne, dünner Zytoplasmasaum - ca. 30 % der Zellen der Alveolarsepten - Septum durch 1 bis 2 Pore(n) unterbrochen = Verbindung zwischen benachbarten Alveolen ( Druckausgleich, kollaterale Luftzirkulation) Alveolarepithelzellen /Pneumozyten Typ I: - flache, platte Deckzellen der Interalveolarsepten - im Kernbereich leicht verdickt - wenig Zytoplasma, wenig Zellorganellen - großflächige Zellfortsätze, die die Kapillaren und das Bindegewebsseptum überziehen - Basallamina mit Basallamina der Endothelzellen verschmolzen ( optimal dünne Blut-Luft-Schranke) - teilungsunfähig - sollen Surfactant aufnehmen/abtranspotieren - Häufigkeit: 8 % der Zellen der Interalveolarsepten, aber: bedecken 93 % der Oberfläche

17 Alveolarepithel ff Alveolarepithelzellen/ Pneumozyten Typ II: - Häufigkeit: 16 %, aber Bedeckung der Alveolaroberfläche nur zu 7 % - große Zelle mit viel Zytoplasma (sog. Nischenzelle) - liegen zwischen den Typ I - Zellen, mit denen sie durch Haftkomplexe verbunden sind - ins Lumen vorspringend - abgerundet, keine Zellausläufer - sezernierende Zellen= zellorganellreich, viele Sekretgranula ( sog. granulierte Alveolarepithelzelle) - produzieren Phospholipide, Proteine, etc., für Surfactant (Surfactant = Oberflächenspannung herabsetzender Film) - teilungsfähig (erneuern Typ I-Zellen; z. B. nach einer Pneumonie) Alveolarmakrophagen - ca. 10 % - Aufgabe: Selbstreinigung der Lunge durch Phagozytose Schutzmechanismen der Lunge - respiratorisches Epithel des luftleitenden Systems - intrabronchial, peribronchial, intraalveolär und intravasal Makrophagen ( wirksames Abwehrsystem, Infektionsschutz)

18 Clara-Zellen Wo? im Epithel der Bronchioli terminales und Bronchioli respiratorii (vereinzelt) Kennzeichen: apikale Vorwölbungen, viele Sekretgranula, viel Golgi, Mitos, etc. Sekretzellen Funktion? an Bildung und/oder Abbau des Surfactants beteiligt?