Тема 19. Система дихання (будова, функції)

 

План

1. Загальні відомості про дихальну систему.

2. Будова повітроносних шляхів:

а) будова гортані;

б) будова трахеї;

в) будова бронхів.

3. Будова дихальної системи:

а) загальна будова легень;

б) будова легеневої часточки;

в) будова альвеол.

4. Середостіння, розташування органів у його відділах. Роль плеври у акті дихання.

6. Діафрагма і функціональні дихальні м’язи.

 

Дихальна система складається з парних легень, розташованих у грудній клітці і повітроносних трубок, що зв'язують їх з атмосферним повітрям. Повітря проходить через носові ходи, глотку, гортань, трахеї, бронхи, бронхіоли, легеневі альвеоли. 12 пар ребер, які оточують грудну порожнину, захищають серце і легені від механічних пошкоджень. Позаду кожне ребро з’єднується з одним із грудних хребців таким чином, що воно може підніматися й опускатися. Попереду 10 пар ребер приєднані до груднини, а 2 пари – вільні ребра. Важливими складовими дихальної системи є також міжреберні м'язи, які прикріплюються до ребер і діафрагми, котра відокремлює грудну порожнину від черевної.

Легені, що знаходяться в грудній клітці, відділені від її стінок плевральною порожниною – щілиноподібним простором, вистеленим еластичною прозорою оболонкою - плеврою. Внутрішній, вісцеральний листок плеври окутує легені, а зовнішній, парієтальный, вистилає стінки грудної клітки і діафрагму. Плевральна порожнина містить рідину, яку виділяє плевра. Ця рідина зволожує плевру і тим самим зменшує тертя між її двома листками при диханні. Плевральна порожнина непроникна для повітря, і тиск у ній на 3-4мм рт.ст. нижчий, ніж у легенях. Завдяки цьому легені заповнюють практично всю грудну клітку, альвеоли розширюються і заповнюють будь-який додатковий простір, що виникає при розширенні грудної клітки.

Повітря надходить у легені і виходить з них завдяки роботі міжреберних м'язів і діафрагми; внаслідок їхнього позмінного скорочення і розслаблення змінюється об’єм грудної порожнини. Зовнішні міжреберні м'язи спрямовані під кутом вниз і вперед, а внутрішні – вниз і назад. Діафрагма складається з кільцевих і радіальних м'язових волокон, розташованих навколо центральної сухожилкової ділянки. При вдиху зовнішні міжреберні м'язи скорочуються, а внутрішні - розслаблюються. Унаслідок цього ребра відходять уперед, віддаляючись від хребта. Тим часом, скорочується, стаючи плоскою, діафрагма. Обидві ці дії приводять до збільшення об’єму грудної клітки. Внаслідок тиск у грудній клітці стає нижчим, ніж атмосферний, так, що повітря надходить усередину і заповнює альвеоли доти, поки тиск у легенях не зрівняється з атмосферним. Видих – процес у звичайних умовах, в основному, пасивний, що відбувається під дією еластичного скорочення розтягнутої легеневої тканини і розслаблення частини дихальних м'язів. Зовнішні міжреберні м'язи і діафрагма розслаблюються, повертаючись до попереднього положення і до колишніх своїх розмірів, а внутрішні міжреберні м'язи - скорочуються. Унаслідок цього об’єм грудної клітки зменшується, тиск у ній стає вищий, ніж атмосферний. Тому повітря виштовхується з легень, і видих, таким чином, закінчується.

При фізичному навантаженні має місце форсованого подиху. У дію вводяться додаткові м’язи, і видих стає більш активним процесом, який потребує витрати енергії. Внутрішні міжреберні м'язи скорочуються більш енергійно і різко відводять ребра вниз. Сильніше скорочуються і черевні м'язи, викликаючи більш активний рух діафрагми догори.

Повітря надходить через 2 ніздрі, у кожної з яких є облямівка волосків, які затримують сторонні частки. Носові ходи вистелені війчастим епітелієм, у якому є бокалоподібні клітини, які секретують слиз. Вони затримують будь-які часточки, яким удалося проникнути в ходи. Биття війок потім направляє ці часточки до задньої частини ротової порожнини, де вони проковтуються. Слиз зволожніє вдихуване повітря; тут, у носових ходах воно нагрівається завдяки кровоносним судинам, що залягають зверху. У покрівлі задньої частини ротової порожнини знаходиться нюховий епітелій, що складається з нейросекреторних і підтримуючих клітин, яких оточує густа сітка капілярів. Тут відбувається розпізнавання запахів.

Далі повітря попадає в глотку, де проходить їжа, тому голосова щілина захищена від потрапляння їжі трикутним клапаном із хрящової тканини - надгортанником.

Гортань розташовується на передній поверхні шиї, випинаючись між м'язами цієї області на рівні 4-6 шийних хребців. Вона утворена дев'ятьма хрящами. Прикріплені до них м'язи дозволяють цим хрящам рухатися один відносно одного. У гортані горизонтально розташовуються два ряди еластичних зв'язок, які називаються голосовими. Коли повітря із силою проштовхується через голосову щілину, виникають звукові хвилі. Зі зміною натягу голосових зв'язок змінюється висота звуку. З внутрішньої поверхні гортань вистелена слизуватою оболонкою, що містить дрібні скупчення лімфоїдної тканини і залози, які виробляють слиз.

Трахея являє собою трубку довжиною 11-13см, побудовану з 16-20 гіалінових хрящів, які мають С-подібну форму і з'єднаних сполучнотканинною перетинкою, поверненою до стравоходу; це не дозволяє трахеї спадатися при вдиху. Верхнім своїм кінцем трахея прикріплюється до перстнеподібного хряща за допомогою зв'язок на рівні 6-7 шийних хребців, а на рівні 4-5 грудних хребців вона переходить у бронхи. Зсередини трахея вистелена псевдобагаторядним війчастим циліндриним епітелієм, у якому знаходяться секретуючі слиз, бокалоподібні клітини й окремі вузлики лімфоїдної тканини. Слиз і війки змивають механічні частинки із трахеї.

На нижньому кінці трахея розділяється на два бронхи; правий у свою чергу розділяється на три менших бронхи, кожний з яких направляється до однієї з трьох часток правої легені. Аналогічним чином, лівий бронх розділяється на два бронхи, які закінчуються в двох частках лівої легені. В обох легенях кожен бронх багато раз розгалужується на ще більш тонкі трубки, які називаються бронхіолами. Наявні в бронхах С-подібні хрящі в більш дрібних трубках замінені хрящовими пластинками неправильної форми, а в бронхіолах, діаметр яких 1мм, хряща не має взагалі. Стінка складається з гладенької мускулатури, сполучної тканини з еластичними волокнами, які забезпечують можливість розтягання й пружного звуження бронхіол, і війчастого епітелію, що їх вистилає. Самі дрібні трубочки – дихальні бронхіоли. Їх діаметр становить близько 0,5мм. Вони, у свою чергу, поділяються на численні альвеолярні ходи, вистелені кубічним епітелієм, і закінчуються альвеолами.

Усі разом альвеоли і створюють поверхню газообміну. Їхня кількість сягає сотень мільйонів з площею в десятки квадратних метрів. Товщина альвеолярної стінки становить близько 0,0001мм. Зовнішня поверхня альвеолярної стінки покрита густою сіткою кровоносних капілярів; усі вони мають початок від легеневої артерії і наприкінці об’єднуються у легеневу вену. Кожна альвеола вистелена плескатим епітелієм, покрита сурфактантом. У її стінці присутні також колаген і еластичні волокна, що додають гнучкості і дозволяють альвеолі змінювати свій об’єм при вдиху і видиху. Кисень, що розчинився в шарі вологи на поверхні епітелію альвеол, дифундує через тонкий бар'єр, який утворений з цього епітелію і ендотелію капілярів. Тут він з'єднується в еритроцитах з гемоглобіном, який внаслідок цього перетворюється в оксигемоглобін. Вуглекислий газ дифундує в зворотному напрямку – із крові в порожнину альвеол. Діаметр альвеолярних капілярів менший, ніж діаметр еритроцитів, і вони протискуються під тиском крові. При цьому велика частка їхньої поверхні приходить у контакт із поверхнею альвеол, на яких здійснюється газообмін, і в еритроцити, таким чином, надходить більше кисню. Крім того, еритроцити рухаються по капілярам відносно повільно, так, що газообмін може відбуватися довше. Коли кров залишає альвеоли, то парціальний тиск кисню і двоокису вуглецю у ній ті ж, що й у повітрі альвеоли.

Мимовільну регуляцію дихання здійснює дихальний центр, який знаходиться у довгастому мозку. Вентральна частина дихального центру відповідальна за стимуляцію вдиху (інспіратор ний центр). Дорсальна частина й обидві латеральні – гальмують вдих і стимулюють видих, вони носять загальну назву – експіраторний центр.

Дихальний центр зв'язаний з діафрагмою діафрагмальними і грудними нервами. Бронхи й альвеоли іннервуються гілочками блукаючого нерва. Головним фактором, що регулює частоту дихання, є концентрація вуглекислого газу у крові. При його підвищенні, хеморецептори каротидної зони й аортальної зони надсилають нервові імпульси в інспіратор ний центр. Від нього через діафрагмальні і грудні нерви надходять імпульси в діафрагму і міжреберні м'язи, що призводить до їхнього скорочення. Таким чином, автоматично стимулюється вдих. При вдиху альвеоли розширюються і рецептори, які здатні до розтягування, і знаходяться в альвеолах і бронхіальному дереві, посилають імпульси в експіраторний центр, який автоматично гальмує вдих. Дихальні м'язи розслаблюються – починається видих. Після видиху альвеоли вже не розтягнуті, і рецептори, здатні до розтягування, більше не піддаються стимуляції. Тому експіраторний центр відключається – вдих може початися знову. У певній мірі частота і глибина дихання можуть регулюватися довільно. При активації симпатичного відділу ЦНС бронхи розширюються, полегшуючи газообмін, а при активації парасимпатичного відділу – збільшується виділення слизу.

 

Тема 20. Органи виділення

 

План

1. Загальні відомості про систему виділення – дихальну, травну, сечовидільну і шкіру.

2. Будова сечовидільної системи:

а) будова нирки;

б) будова нефрону;

в) будова сечовивідних шляхів – збиральних канальців, сечоводу, сечового міхура, сечівника.

3. Будова шкіри і залоз шкіри – потових, сальних, молочних.

 

До сечових органів відносяться нирки, сечоводи, сечовий міхур і сечівник.

Нирки – парні органи – розташовані заочеревинно праворуч і ліворуч від хребетного стовпа, на рівні Х11 грудного та 111 поперекових хребців, мають богоподібну форму. Їх вага становить близько 0,5% від загальної ваги тіла. У нирки є передня, задня поверхні, медіальний і латеральний краї, верхній і нижній кінці. У медіальному краї є вирізка, у якій розташовуються ворота нирки, які ведуть у ниркову пазуху. Тут проходять кровоносні і лімфатичні судини, нерви і сечовід. Нирка покрита декількома оболонками. Безпосередньо до тіла нирки прилягає фіброзна капсула – шар щільної волокнистої сполучної тканини, який містить еластичні волокна і гладеньку м'язову тканину. Зовні від фіброзної капсули знаходиться жирова капсула. Вся нирка разом з жировою капсулою укладена в передній і задній листки ниркової фасції. Серозна оболонка покриває бруньку тільки попереду. Кров надходить до нирки через ниркові артерії, які відходять від аорти, а відтікає - по ниркових венах, що впадають у нижню порожнисту вену. Сеча, що утворюється в нирках, стікає по двох сечоводах у сечовий міхур, де накопичується доти, поки не буде виведена через сечівник. На поперечному розрізі нирки чітко видно дві зони: ближча до поверхні - коркова речовина і внутрішня - мозкова речовина. Мозкова речовина складається з канальців і кровоносних судин, зібраних у 12-15 ниркових пірамід. Кожна піраміда своєю основою направлена до зовнішньої поверхні, а верхівкою – усередину нирки і відкривається в ниркову чашечку, яка знаходиться в нирковій пазусі. Верхівки 2-3 пірамід, зливаючись, утворюють ниркові сосочки (до 12шт.). У нирці виділяють окремі сегменти, до складу яких входять піраміди, які об'єднані одним нирковим сосочком і однією малою чашечкою. 2-3 такі чашечки утворюють велику ниркову миску. Коркова речовина має товщину близько 4мм, містить клубочки, ледь видимі неозброєним оком. Проникаючи між пірамідами ниркового мозку, коркова речовина утворює ниркові стовпи.

Структурно-функціональною одиницею нирки є нефрон разом з його кровоносними судинами. В одній нирці міститься біля одного мільйону нефронів довжиною близько 3см кожний. Завдяки такій кількості нефронів утворюється величезна поверхня для обміну речовинами. У структурі нефрону є такі відділи:

1) ниркове тільце (мальпігієве тільце), яке складається з боуменової капсули (капсула Боумена) і судинного клубочка (клубочок Шумлянського);

2) проксимальний звивистий каналець;

3) низхідна частина коліна петлі Генле;

4) висхідна частина коліна петлі Генле;

5) дистальний звивистий каналець;

6) збиральна трубка.

Відомі нефрони двох типів – коркові і юкстагломерулярні. Коркові нефрони розташовані в корі і мають відносно короткі петлі Генле, які неглибоко проникають у мозкову речовину. У юкстагломерулярних нефронах ниркові тільця розташовані біля межі коркової речовини. Вони мають довгі низхідні та висхідні коліна петлі Генле, які глибоко проникають в мозкову речовину. При нормальній кількості води в організмі осмотичний тиск плазми контролюють коркові нефрони, а при нестачі води - відбувається ренінзалежна реабсорбція (зворотнє всмоктуваня) в юкстагломерулярних нефронах.

Кров надходить до нирки по нирковій артерії, яка спочатку розгалужується на міжчасткові, а потім на дугові і міжчасточкові артерії, від останньої відходить приносна артеріола, яка постачає кров'ю клубочки. З клубочків кров відтікає по виносній артеріолі. Діаметр приносної артеріоли більший, ніж діаметр виносної артеріоли. Далі кров тече по сітці перитубулярних капілярів, які знаходяться в корковій речовині і навколишніх проксимальних і дистальних канальцях усіх нефронів і петлі Генне коркових нефронів. Від цих капілярів відходять прямі судини, що проходять у мозковій речовині паралельно петлям Генле і збиральним трубкам. Функції обох судинних сіток – повернення крові, яка містить важливі для організму речовини, в загальну кровоносну систему. Через прямі судини протікає значно менше крові, ніж через перитубулярні капіляри, завдяки цьому в інтерстиціальному просторі мозкової речовини підтримується високий осмотичний тиск, який необхідний для утворення концентрованої сечі.

У нефроні відбуваються такі основні процеси:

1. Ультрафільтрація – процес, при якому всі низькомолекулярні речовини переходять у фільтрат, що заповнює боуменову капсулу і надходить потім у канадець нефрона.

2. Вибірна реабсорбція – процес, при якому усі важливі для організму речовини всмоктуються із ультрафільтрату в кровоносні капіляри.

3. Секреція – процес, при якому у фільтрат декретуються непотрібні організму речовини.

Це відбувається за допомогою наступних механізмів:

активного транспорту; вибірної проникності; концентраційних градієнтів; пасивної дифузії та осмосу; гормональної регуляції.

Мальпігієве тільце складається з ниркового клубочка і боуменової капсули, яка його оточує. Ця капсула утворена внаслідок впинання сліпого кінця епітеліального канальця й охоплює у виді двошарового мішечка нирковий клубочок. Клубочок складається із 50 зібраних у пучок капілярів, на які розгалужується єдина приносна артеріола і які зливаються потім у виносну артеріолу. Стінки капілярів складаються з одного шару епітеліальних клітин, між якими розміщені пори діаметром 50-100нм. Ці клітини лежать на базальній мембрані, яка цілком оточує кожен капіляр і утворює неперервний шар, що цілком відокремлює капілярну кров від просвіту боуменової капсули. Внутрішній листок боуменової капсули складається із клітин – подоцитів, схожих на морську зірку. Від тіла подоцитів відходять кілька великих первинних відростків, а від них – вторинні дрібні відростки. Вторинні відростки підтримують базальну мембрану й оточений нею капіляр. Між первинними відростками сусідніх подоцитів є щілиноподібні пори шириною 25нм, що полегшують процес фільтрації. Клітини зовнішнього листка боуменової капсули являють собою плоскі неспеціалізовані епітеліальні клітини.

Внаслідок ультрафільтрації, що відбувається в клубочках, кров звільняється від речовин із молекулярною масою меншою від 68000 і утворюється рідина, яка називається клубочковим фільтратом.

За хімічним складом клубочковий фільтрат або первинна сеча подібна з плазмою крові. У ньому присутні глюкоза, амінокислоти, вітаміни, деякі гормони, сечовина, сечова кислота, креатинін, електроліти, проте він позбавлений формених елементів крові, великомолекулярних білків плазми, які затримуються базальною мембраною.

У людини утворюється близько 125мл первинної сечі за хвилину, з них 124мл реабсорбуються (зворотно всмоктуються). Проксимальний звивистий каналець сама довга (14мм) і широка (60мкм) частина нефрона, якою фільтрат надходить з боуменової капсули до петлі Генле. Стінки складаються з одного шару епітеліальних клітин з численними мікроворсинками. Зовнішня мембрана епітеліальної клітини примикає до базальної мембрани, і її впинання утворюють базальний лабіринт. Мембрани сусідніх епітеліальних клітин розділені міжклітинними просторами, і через ці простори і лабіринт циркулює рідина. Ця рідина омиває клітини проксимальних звивистих канальців і навколишню сітку перитубулярних капілярів. Тут усмоктується зворотно понад 80% речовин, у тому числі вся глюкоза, амінокислоти, вітаміни, гормони і 85% хлористого натрію (NaCl) і води, близько 50% сечовини. Білки з молекулярною масою, більшою ніж 68000 вивільняютьсяз фільтрату шляхом піноцитозу. Щоб запобігти втраті значної кількості води (за добу у людини утворюється близько 180л первинної сечі), існує механізм петлі Генле. Короткий широкий верхній сегмент низхідного коліна проникний для солей, сечовини і води, тонкий – пропускає воду. У сосочку низхідне коліно петлі Генле звивається і переходить у висхідне коліно, через яке проникає вода. У товстому сегменті епітелій складається зі сплющених кубоподібних клітин з численними мітохондріями.

Вузький низхідний і більш широкий висхідний капіляри прямих судин на всьому протязі йдуть паралельно один одному й утворюють на різних рівнях розгалужені петлі.

Дистальний звивистий канадець підходить назад у напрямку до мальпігієвого тільця і весь лежить у корковій речовині.

Збиральна ниркова трубочка починається в корковій речовині від дистального звитого канальця, продовжується вниз через мозковий шар, де поєднується з іншими в протоки Белліні, які відкриваються на сосочках пірамід, далі йдуть маленькі ниркові чашечки, великі ниркові чашечки, ниркова миска, сечовід.

Сечовід – циліндрична трубка, яка утворена трьома оболонками: зовнішньою – сполучнотканиною, середньою – м’язовою і внутрішньою – слизовою, завдовжки 30см. Починається від ниркової миски і впадає в порожнину сечового міхура.

Сечовий міхур – порожнистий орган місткістю близько 700мл, знаходиться у порожнині малого тазу між лобковим симфізом і маткою з піхвою у жінок та лобковим симфізом та прямою кишкою у чоловіків. В сечовому міхурі є дно, верхівка, тіло. Стінка сечового міхура складається із трьох оболонок: зовнішньої – сполучнотканинної; середньої – м’язової, яка, в свою чергу, складається із трьох шарів гладеньких м’язів - у внутрішньому і зовнішньому шарах м’язи розміщені уздовж, а у середньому – кільцем; внутрішньої – слизової оболонки, вистеленої перехідним епітелієм з чисельними складками, які по мірі наповнення сечового міхура сечею розрівнюються. Такі складки відсутні у, так званому, трикутнику сечового міхура. Верхні лівий і правий кути його утворені отворами сечоводів, а нижній – отвором сечівника. Цей отвір утворений потовщеним кільцевим м’язом, який утворює мимовільний стискач, завдяки цьому сеча в протилежному напрямку рухатися не може і виштовхується ним до сечівника.

Сечівник має вигляд трубки і служить для виведення сечі назовні. У жінок довжина сечівника становить близько 3-3,5см і відкривається у присінок піхви. У чоловіків його довжина становить близько 18см і утворений трьома частинами: передміхуровою, перетинчастою та губчастою. Починається чоловічий сечівник від сечового міхура внутрішнім отвором і закінчується на верхівці головки статевого члена зовнішнім отвором.