Взламывая анатомию

«Вы путешествуете по другому измерению – измерению не только тепла и слизи, но и мерцающих реснитчатых клеток. Ваш путь проходит по фантастическому месту, границы которого можно преодолеть диффузно. Ваша следующая остановка – Зона проводимости!» Будь вы поклонником «Сумеречной зоны», именно это вы бы сказали молекуле кислорода, попавшей к вам в нос или рот… В зоне проводимости кислород встречается с удивительным разнообразием веществ, клеток и структур, которые стремятся максимально облегчить его переход на другую сторону.

Носовая полость

Первым делом кислород проходит через носовую полость, поделенную костным гребнем на носовые раковины. Эти раковины переходят в специальные бороздки – носовые ходы. Они увеличивают поверхность носовой полости, втягивая вдыхаемый воздух в носовые проходы и пропуская его через назальные клетки. Это крайне важно, поскольку эпителиальные клетки с микроскопическими волосоподобными отростками (ресничками) помогают согревать вдыхаемый воздух за счет богатого кровоснабжения. Кроме того, эти клетки очищают воздух от загрязнения и патогенов, которые оседают на слизистой оболочке носа.

На микроснимке показано, как реснички назальных эпителиальных клеток задерживают бактерии в носу.

Дыхательное дерево

Нижнюю часть дыхательной системы не зря называют дыхательным, или трахеобронхиальным, деревом. Она действительно похожа на дерево. Оказывается, древообразные структуры и ветвление – это любимые шаблоны природы. Они встречаются везде – от снежинок до речных сетей и молний. Такая фрактальная структура появилась в дыхательных путях не случайно: она обеспечивает максимальную площадь для поглощения газа в ограниченном пространстве.

Ветвление встречается и на макроуровне. Например, на этом аэрофотоснимке изображены притоки реки.

Трахея

Пройдя через глотку и гортань, вдыхаемый воздух попадает в крупнейшую трубку дыхательной системы – дыхательное горло, или трахею. Эта хрящевая структура располагается перед пищеводом, и ее поддерживает двадцать С-образных трахеальных колец. Она формирует начало нижних дыхательных путей.

Бронхи и бронхиолы

По мере того как воздух опускается еще ниже, он попадает на развилку. Именно здесь трахея разделяется на два хода под названием «бронхи». Первое из многих, такое симметричное разветвление повторится еще около 23 раз. Бронхи и их меньшие ветви – бронхиолы – содержат мерцательные реснички, которые помогают слизи подниматься вверх по горлу, чтобы ее можно было проглотить. Сама слизь выделяется бокаловидными клетками и подслизистыми железами. Бронхиолы – это конечная остановка в зоне проводимости, и вход на следующую станцию – зону дыхания. Транспорт дальше не идет, просьба выйти из вагона!

Дыхательная зона

Воздух спускается еще ниже и достигает самых дальних участков бронхиол – дистального сегмента зоны проводимости. Теперь воздух переходит в дыхательную зону. Здесь молекулы кислорода столкнутся с различными структурами, которые участвуют в газообмене.

Терминальные бронхиолы

Эпителиальная выстилка начинает меняться и постепенно утончается. На замену слизисто-секреторным клеткам приходят клетки, способные вырабатывать очищающие вещества. Такие клетки называются сурфактантами. Их секрет позволяет уменьшать поверхностное натяжение, из-за чего бронхиолы расширяются во время вдоха и не схлопываются во время выдоха.

Респираторные бронхиолы

Двигаясь еще глубже, можно заметить, как терминальные бронхиолы начинают сужаться до 0,5 мм и образуют дыхательные бронхиолы. Это последнее ветвление бронхиол в дыхательной зоне. Бронхиолы соединяются гладкими мышцами и эластичными волокнами. Из стенок бронхиол открываются альвеолярные протоки. Эти протоки прикрепляют к бронхиолам губчатую ткань, чем-то похожую на россыпь микроскопических профитролей. Такую ткань называют альвеолярными мешочками. Каждая из этих профитролей-альвеол заполнена не чем иным, как воздухом, а шоколадную глазурь на ней заменяют капилляры. Именно в этой, самой отдаленной части дыхательных путей и происходит газообмен.

Реснитчатый (мерцательный) эпителий покрывает всю дыхательную зону, вплоть до дыхательных бронхиол.

В месте соприкосновения клеток, выстилающих легочный капилляр, с внутренней оболочкой альвеолы, формируется нечто удивительное – альвеолярно-капиллярный барьер, или дыхательная мембрана. Она служит местом для диффузного газообмена кислорода и углекислого газа. Эти структуры вместе с бронхиальным деревом и сосудистой системой легких (см. «Два круга кровообращения» на стр. 125) – «легочный рисунок» – и образуют наши легкие.

Гладкие мышцы дыхательных путей