Для цитирования:
Чучалин А.Г., Черняев А.Л. Бронхиолиты // РМЖ. 2003. №4. С. 156
НИИ пульмонологии МЗ РФ, Москва
С реди множества обструктивных воспалительных заболеваний легких бронхиолит занимает одно из ключевых мест (Черняев А.Л., Чучалин А.Г., 2002). Бронхиолит - это экссудативное и/или продуктивно-склеротическое воспаление бронхиол, приводящее к частичной или полной их непроходимости (Черняев А.Л., Самсонова М.В., 1998). В последние 10 лет интерес к бронхиолитам значительно возрос в основном в связи с внедрением в клиническую практику компьютерной томографии высокого разрешения (КТВР) - клинический прижизненный диагноз бронхиолита стал реальностью. Наибольшее внимание бронхиолитам стали уделять после публикации статьи G.R.Epler et al. (1985), заключения которой были основаны на анализе 2500 открытых биопсий легких, среди которых было обнаружено 67 наблюдений облитерирующего бронхиолита.
Цель настоящей публикации - познакомить широкий круг врачей с синдромным понятием бронхиолита, его этиологией, патогенезом, клинической и морфологической классификациями.
Анатомия бронхиол
Ветви бронхиального дерева, входящие в состав функциональной единицы легкого - дольки, носят название бронхиол. Бронхиолы имеют диаметр 2 и менее мм, они отличаются по строению от бронхов тем, что в их стенке отсутствуют хрящевые пластинки. Наибольшее число бронхиол с таким диаметром приходится на 9-17 генерации бронхов, хотя первые бронхиолы диаметром 2 мм появляются уже в 4-5 генерациях (Weibel T.R.,1963).
Как правило, бронхиолы лежат внутри долек и, хотя и лишены адвентиции как крупные бронхи, со всех сторон прикреплены к эластической ткани альвеол, что обеспечивает их растяжение по всей окружности и предотвращает спадение на вдохе. На одну дольку приходится от 3 до 7 терминальных бронхиол, общее же число бронхиол в легком человека достигает около 30000. В стенках бронхиол отсутствуют железы. Эпителиальная выстилка имеет меньшую толщину, чем в хрящевых бронхах, состоит из цилиндрических реснитчатых клеток и секреторных клеток, носящих название клеток Клара и характеризующихся высокой метаболической активностью. Под эпителием лежит тонкий слой собственной пластинки слизистой оболочки, затем мышечной и соединительнотканой оболочки, выполняющих опорную функцию. В стенках бронхиол имеется большое число тонкостенных сосудов, образующих на уровне респираторных бронхиол капиллярную сеть с тонкими сплетениями.
Классификации бронхиолитов
Клиническая классификация
Клиническая классификация бронхиолитов основана на этиологии заболевания (King T.E., 2000):
1. Постинфекционные - острые бронхиолиты, вызванные респираторно-синцитиальным вирусом, аденовирусом, вирусом парагриппа, Mycoplasma pneumoniaе. Такие бронхиолиты чаще возникают у детей.
2. Ингаляционные - вызванные газами (CO, SO 2 , NO 2 , O 3), парами кислот, органическими (зерновыми) и неорганическими пылями, курением, ингаляцией кокаина.
3. Лекарственно-индуцированные - пеницилламин, препараты, содержащие золото, амиодарон, цефалоспорины, интерферон, блеомицин.
4. Идиопатические:
а) сочетающиеся с другими заболеваниями - коллагеновые болезни, идиопатический легочный фиброз, респираторный дистресс-синдром взрослых, язвенный колит, аспирационная пневмония, радиационный альвеолит, злокачественные гистиоцитоз и лимфома, трансплантация органов и тканей (костного мозга, комплекса легкие-сердце);
б) не сочетающиеся с другими заболеваниями - криптогенный бронхиолит, криптогенная организованная пневмония, респираторный бронхиолит с интерстициальной болезнью легких;
5. Облитерирующий бронхиолит - ВИЧ-инфекция, вирус герпеса, цитомегаловирус, аспергилла, легионелла, пневмоциста, клебсиелла.
Патогистологическая классификация
С одной стороны, выделяют острые (экссудативные) и хронические (продуктивно-склеротические) бронхиолиты.
В развитии экссудативного бронхиолита основную роль играют вирусы, бактерии, ингаляция токсических газов. При этом основные морфологические изменения связаны с некрозом эпителия, отеком стенки бронха, инфильтрацией ее полиморфно-ядерными лейкоцитами (ПЯЛ) и небольшим числом лимфоцитов, которые превалируют при вирусном поражении. Клинические симптомы при таком бронхиолите появляются в первые 24 часа и могут сохраняться в течение 5 недель. К таким бронхиолитам относят псевдомембранозный или некротический, гранулематозный. Все острые бронхиолиты в последующем, как правило, трансформируются в хронические или происходит инволюция экссудативного воспаления.
Среди хронических бронхиолитов выделяют респираторный, фолликулярный и диффузный панбронхиолит.
С другой стороны, одной из наиболее широко применяемых в клинической практике патогистологических классификаций является разделение хронических бронхиолитов на пролиферативные и констриктивные (Colby T.V., 1998). К пролиферативным относят облитерирующий бронхиолит с организующейся пневмонией (ОБОП) и криптогенную организующуюся пневмонию. К констриктивным - респираторный бронхиолит (РБ), фолликулярный бронхиолит (ФБ), диффузный панбронхиолит (ДПБ), облитерирующий бронхиолит (ОБ). Морфологической основой пролиферативных бронхиолитов является продуктивное воспаление с повреждением эпителия, разрастанием в респираторных бронхиолах и альвеолах грануляционной, а затем соединительной ткани, образование телец Массона.
Патогистологические изменения при констриктивном бронхиолите связаны с продуктивно-склеротическим воспалением, приводящим к развитию фиброзной ткани между эпителиальной выстилкой и мышечной оболочкой бронхиол с последующим сужением просвета и повышением ригидности стенки (рис. 1г). В отдельных наблюдениях разрастание фиброзной ткани приводит к полному закрытию бронхиол.
Рис. 1. Варианты бронхиолитов (окраска гематоксилином и эозином):
а) острый некротический бронхиолит, х 100
б) облитерирующий бронхиолит с организующейся пневмонией, х 100,
в) облитерирующий бронхиолит, х 100;
г) констриктивный бронхиолит, х 100;
д) фолликулярный бронхиолит, х 40;
е) респираторный брохиолит, х 100.
Патогенез
Известно, что респираторные вирусы, бактерии, неорганические и токсические вещества имеют тропность к реснитчатым клеткам и клеткам Клара (Popper H.H. et al. 1986; Mc Donough K.A., Kress Y. 1995; Mistchenko A.S et al., 1998).
Вирусы, повреждая клетки эпителия в поздней фазе воспаления, вызывают его деструкцию, клеточную пролиферацию и лимфоидную инфильтрацию. Для бактериальной инфекции характерно развитие экссудативного воспаления с преобладанием ПЯЛ. Выброс эластаз их этих клеток вызывает повреждение эпителия и соединительнотканого матрикса. До сих пор неизвестно, какие факторы приводят к прогрессированию фиброза в стенке и закрытию просветов бронхиол. Имеются сведения о том, что в данном процессе играет роль накопление иммуноглобулинов G, A, M, фибронектина, фактора VII, X, фибриногена. В воспалительной реакции принимают участие ПЯЛ, эозинофилы, макрофаги, лимфоциты, тучные клетки (Peyrol S. et al., 1990). Матрикс телец Массона состоит из коллагена III типа, фибронектина, проколлагена I. В просветах части альвеол встречаются пенистые макрофаги.
Высокие концентрации кислотных газов вызывают некроз эпителиальных и спазм мышечных клеток (Popper Н.Н. et al. 1986). Эндогенные токсические вещества вначале повреждают эндотелиальные клетки, вызывая интерстициальный отек за счет увеличения проницаемости сосудов стенки бронхиол, а в последующем за счет гипоксии происходит повреждение эпителия и возникает интерстициальная пневмония и бронхиолит (Popper Н.Н., 2000).
В развитии бронхиолита большая роль принадлежит курению, особенно у молодых лиц.
Клинические проявления бронхиолитов
Постановка диагноза базируется на анамнезе, клинической картине, функции внешнего дыхания, анализе газового состава артериальной крови, также анализируется цитограмма бронхоальвеолярного смыва (БАС) для исключения другой патологии. Наиболее надежным методом диагностики является гистологическое исследование ткани легких при проведении открытой биопсии легкого (Авдеева О.Е. и соавт., 1998, King T.E., 2000).
В клинике бронхиолита преобладает прогрессирующая одышка. Сначала одышка развивается только при физической нагрузке, а в последующем она быстро прогрессирует. Второй основной симптом при этой патологии - непродуктивный кашель. На ранних этапах болезни могут также отмечаться сухие свистящие хрипы в нижних отделах, затем появляется «писк» на вдохе. Клиническая картина часто носит «застывший» характер. Иногда болезнь развивается как бы скачкообразно - периоды ухудшения состояния чередуются со стабилизацией симптомов. На поздних стадиях заболевания больные превращаются в «синих пыхтельщиков» (Burke C.M. et. al., 1984).
Рентгенологически легкие могут выглядеть неизмененными, иногда видна гипервоздушность, может встречаться слабовыраженная очагово-сетчатая диссеминация. Изменения при рентгенологическом исследовании обнаруживаются в легких в 50% наблюдений (Zompatory M. et al., 1997).
КТВР позволяет выявить изменения в легких в 90% случаев. При развитии перибронхиального воспаления и склероза, эндобронхиолярного разрастания грануляционной ткани стенки бронхиол утолщаются и могут быть видны при КТВР-исследовании. К прямым признакам бронхиолита относят мелкие разветвленные затемнения и центролобулярные узелки. Однако такие признаки можно обнаружить лишь в 10-20% наблюдений (Muller N., Muller R., 1995). Наиболее часто встречающиеся непрямые признаки - наличие бронхоэктазов и мозаичное снижение прозрачности на выдохе, при этом неизмененные бронхиолы более плотные, а пораженные участки - более прозрачные. Иногда есть признаки «псевдоматового стекла».
При бронхиолитах отсутствуют признаки дезорганизации и деструкции ткани легких, буллезная эмфизема, при пробах с бронходилататорами «воздушная ловушка» не исчезает.
При констриктивном бронхиолите наблюдается обструктивный тип нарушений функции внешнего дыхания: уплощение кривой «поток-объем», снижение скоростных потоковых показателей, повышение статических легочных объемов. Обструкция носит необратимый характер. При пролиферативном бронхиолите иногда имеют место умеренные признаки рестрикции. При анализе газового состави крови выявляют гипоксемию и гипокапнию.
В литературе приводятся противоречивые данные о содержании оксида азота (NO) в выдыхаемом воздухе. Так, Lok S. et al. (1997) не обнаружили изменений в концентрации NO при бронхиолите, тогда как Verleden G.M. et al. (1997) выявили увеличение концентрации NO почти в 2,5 раза.
Патогистологические формы бронхиолитов
Острый клеточный бронхиолит
Для этого типа бронхиолита характерна нейтрофильная и/или лимфоидная инфильтрация в эпителии и стенке бронхиолы, обозначаемая как пан- и мезобронхит (Есипова И.К., 1975; Есипова И.К., Алексеевских Ю.Г., 1994). В просветах бронхиол обнаруживают лейкоциты и клеточный детрит. Внутри этой группы бронхиолитов выделяют:
а) псевдомембранозный или некротический бронхиолит (ПМБ);
б) гранулематозный бронхиолит (ГБ).
Псевдомембранозный и острый некротический бронхиолит . В основе этого вида бронхиолита лежит некроз эпителия с поражением и без поражения базальной мембраны. В клеточном инфильтрате преобладают лейкоциты или лимфоциты или же их смесь (рис.1а). Лимфоциты, как правило, преобладают при вирусной инфекции.
При гриппе, парагриппе, при действии вируса герпеса возникает истинный псевдомембранозный фибрин, который в сочетании с детритом покрывает поверхность бронхиол. Кроме того, фибрин скапливается под базальной мембраной вокруг капилляров.
ПМБ в последующем трансформируется в хронический облитерирующий бронхит с закрытием просветов бронхиол. Кроме того, ПМБ развивается при вдыхании высоких концентраций SO 2 , NO 2 , O 3 (Wang B. et al., 1999, Adamson I.Y., et al., 1999). Такой же тип бронхиолита возникает при синдроме Мендельсона. При повреждении базальной мембраны бронхиол возможно развитие облитерирующего бронхиолита с организующейся пневмонией.
Гранулематозный бронхиолит - развитие туберкулезных и саркоидных гранулем в стенке бронхиол с захватом эпителия и формированием стеноза просвета на разных уровнях.
Облитерирующий бронхиолит
Облитерирующий бронхиолит возникает из острого, если некротический процесс захватывает всю стенку бронхиолы или имеются очаги некроза стенки, т.е. возникает пан- или мезобронхит (Есипова И.К., 1975, Popper Н.Н., 2000). Организация таких фокальных некрозов приводит к врастанию в просвет фиброзной ткани в виде полипов (рис. 1в). При этом в составе таких полипов имеются макрофаги (часто «пигментированные»), лимфоциты, фибробласты и миофибробласты.
Облитерирующий бронхиолит с организующейся пневмонией
Начинается с терминальных бронхиол, впоследствии переходит на респираторные бронхиолы, альвеолярные ходы и мешочки. Повреждение альвеол происходит в последнюю очередь, процесс никогда не начинается с межальвеолярных перегородок. Такой вариант бронхиолита характеризуется врастанием грануляционной ткани в бронхиолы и альвеолы (рис. 1б). В альвеолах появляются тельца Массона, в части альвеол скапливаются пенистые макрофаги, встречаются признаки интерстициального фиброза (фокально-узловая форма). В то же время архитектоника респираторной ткани довольно долго сохраняется. БООП может быть идиопатическим проявлением затяжной пневмонии, возникает при действии лекарств, при коллагеновых и аутоиммунных заболеваниях.
Респираторный бронхиолит
Считается, что РБ развивается у молодых людей - курильщиков не старше 35 лет, начавших курить в возрасте 7-9 лет (Niewhner D. et al., 1974). Морфологической основой РБ является врастающая в респираторные бронхиолы грануляционная ткань при отсутствии некроза эпителия и стенки (рис.1е). Во врастающей в просвет грануляционной ткани накапливаются «пигментированные» альвеолярные макрофаги.
Фолликулярный бронхиолит
Фолликулярный бронхиолит довольно часто развивается у детей (Kinane B.T. et al., 1996) и характеризуется гиперплазией лимфоидной ткани в стенках бронхиол вплоть до образования лимфоидных фолликулов (рис. 1д). Лимфоидная инфильтрация стенок бронхиол является основной причиной развития обструкции. По мнению S.A.Yousem et al.(1985), ФБ может являться составной частью других бронхиолитов.
Диффузный панбронхиолит
Диффузный панбронхиолит (ДПБ) - заболевание жителей тихоокеанского региона. Характеризуется развитием иммунной реакции, связанной с человеческим лейкоцитарным антигеном HLA-BW-54 или другими HLA-генами 6 хромосомы (Iwata M. et al., 1994, Sugiyama Y. et al., 1990). Бактериальная инфекция, как правило, имеет место у всех пациентов с таким бронхиолитом. При ДПБ неравномерно поражаются оба легких. Гистологически стенки бронхиол инфильтрированы лимфоцитами, плазматическими клетками, моноцитами/макрофагами.
Заключение
Этиология бронхиолитов крайне разнообразна. Клиническая картина, данные функции внешнего дыхания, КТВР, патогистологии различны при пролиферативных и констриктивных бронхиолитах. Патогистологически выделяют острые (экссудативные) и хронические (продуктивно-склеротические) варианты течения бронхиолита, которые могут существовать как в виде отдельных форм, так и в виде фаз одного процесса. Основой развития хронического бронхиолита является системный фиброз в зоне ацинуса.
1. Авдеева О.Е., Авдеев С.Н., Чучалин А.Г. Современные представления об облитерирующем бронхиолите / В кн.: А.Г.Чучалин. Хронические обструктивные болезни легких.- М.: ЗАО Бином, С.-Петербург: Невский диалект, 1998.- С.462-478.
2. Есипова И.К. Легкое в патологии.- Новосибирск: Наука, Сиб. Отд., 1975.-310с.
3. Есипова И.К., Алексеевских Ю.Г. Структурно-функциональные особенности крупных и мелких бронхов и различия возникающих в них воспалительных реакций. // Арх. патологии.- 1994, №4.- С.6-9.
4. Черняев А.Л., Самсонова М.В. Облитерирующий бронхиолит /В кн.: А.Г.Чучалин. Хронические обструктивные болезни легких.- М.: ЗАО Бином, С.-Петербург: Невский диалект, 1998.- С.381-384.
5. Черняев А.Л., Чучалин А.Г. Патологическая анатомия и классификация бронхиолитов // Пульмонология. -2002.- №2.- С.6-11.
6. Adamson I.Y., Vincent R., Bjarnason S.G. Cell injury and interstitial inflammation in rat lung after inhalation of ozone and urban particulates // Am. J. Respir. Cell Mol. Biol.- 1999.- Vol.20.- P.1067-1072.
7. Burke C.M., Theodore J., Dawking K.D. et al. Post transplantant obliterative bronchiolitis and other late lung sequelae in human heart-lung transplantation // Chest.- 1984.- V.86.- P.824-829.
8. Epler G.R., Colby T.V.,McDoud T.C., et al. Bronchiolitis obliteranss organizing pneumonia.- N.Engl.J.Med.-1985.-v 312 .- h.152-158.
9. Colby T.V. Bronchiolitis. Pathologic considerations.// Am. J. Clin. Pathol.- 1998.- Vol.109.- P.101-109.
10. Iwata M., Sato A., Colby T.V. Diffuse panbronchiolitis./ In: GR Epler (ed) Diseases of the bronchioles. Raven Press, New York, 1994.- pp. 153-179.
11. Kinane T.B., Mansell A.L., Zwerdling R.G., Lapey A., Shannon D.C. Follicular bronchiolitis in the pediatric population / In: GR Epler (ed) Diseases of the bronchioles. Raven Press, New York, 1994.- pp. 409-413.
12. King T.E.Y. Bronchiolitis // Interstitial Lung desease (ed. Oliveri D., de Bois R.M.) .-ER monograph 44.-2000.-v 5.-p.244-266.
13. Lok S.S., Adisesh A., Pickering C.A. et al. Nitric oxide (NO) in lung transplant recipient with bronchiolitis obliterans syndrome (BOS) // Eur. Respir.J.- 1997, V.10.- Suppl. 25.- A0246.
14. McDonough K.A., Kress Y. Cytotoxicity for lung epithelial cells is a virulence-associated phenotype of Mycobacterium tuberculosis // Infect. Immun.- 1995.- Vol.63.- P.4802-4811.
15. Mistchenko A.S., Robaldo J.F., Rosman F.C., Koch E.R., Kajon A.E. Fatal adenovirus infection associated with new genome type / J. Med. Virol.- 1998.- Vol.54.- P.233-236.
16. Muller N., Muller R. Diseases of the bronchioles: CT and histopathologic findings // Radiology.- 1995.- V.196.- P.3-12.
17. Niewhner D., Kleinerman J., Rice D Pathologic changes in peripheral airways of young cigarette smokers // N. Engl. J. Med.- 1974.- Vol.291.- P.755-758.
18. Peyrol S.,Cordier J.F.,Grimaund J.A. Intra-alveolar fibrosis of idiopathic
19. bronhiolitis obliterans - organizing pneumonia. Cell matrix patterns.- Am.J.Pathol. - 1990.-v.137. p.155-170.
20. Popper H.H. Bronchiolitis, an update // Virchows Arch.- 2000, v.437.- P.471-481.
21. Popper H.H., Juttner F.M., Pinter H. The gastric juice aspiration syndrome (Mendelson). Aspects in pathogenesis and .treatment in the pig // Virchows Arch.- 1986.- Vol.409.- P.105-117.
22. Sugiyama Y., Kudoh S., Maeda H., Suzaki H., Takaku F. Analysis of HLA antigens in patients with diffuse panbronchiolitis // Am. Rev. Respir. Dis. -1990.- Vol.141.-P.1459-1462
23. Verleden G.M., Rochete F., Van Raemdonck D. et al. Is there a role for measuring exhaled NO in in lung transplant recipients? // Eur. Respir. J.- 1997.- V.10.- Suppl.25.- A0245.
24. Wang B., Peng Z., Zhang X., Xu Y., Wang H., Allen G., Wang L., Xu X. Particulate matter, sulfur dioxide, and pulmonary function in never-smoking adults in Chongqing, China // Int. J.Occup. Environ. Health.- 1999.- Vol.5.- P.14-19.
25. Weibel T.R. Morphometry of lung .-Academic Press.- New-York.-1963.-258 p.
26. Yousem S.A., Colby T.V., Carrington C.B. Follicular bronchitis bronchiolitis // Hum. Pathol.- 1985.- Vol.16.- P.700-706.
27. Zompatory M., Poletti V., Rimoudi M. et al. Imaging of small airways diseases, with emphasis on high resolution computed tomography // Monalldy Arch. Chest Dis.- 1997.- V.52.- P.242-248.
Терминальные бронхиолы (ТБ) имеют почти такую же структуру, как и претерминальные бронхиолы , однако они меньше в диаметре и стенки их более тонкие (рис.1). Терминальная бронхиола разделяется на две или три респираторные бронхиолы (РБ) , в конечных сегментах которых появляются альвеолы (А) . Каждая респираторная бронхиола делится на два или три альвеолярных хода (АХ), с которыми вместе формирует легочный ацинус (ЛА). Множество альвеол открывается в альвеолярные ходы.
Слизистая оболочка бронхиолы состоит из однослойного кубического эпителия (Э) и очень тонкой собственной пластинки. В начальном отделе респираторной бронхиолы гладкие мышечные волокна (В) мышечной оболочки (МО) отделены друг от друга, так что мышечная оболочка уже не выглядит единственным пластом. Количество гладких мышечных пучков резко уменьшается к месту ветвления респираторной бронхиолы на альвеолярные ходы, в конечном счете оставаясь только в виде гладких мышечных колец (К) между альвеолами респираторных бронхиол и вокруг альвеолярных отверстий вдоль альвеолярных ходов. Гладкие мышечные кольца располагаются в шишковидных утолщениях на свободных краях альвеолярных перегородок (АЛ).
Сокращение гладкой мускулатуры альвеол и воздухопроводящих путей может вызвать серьезные астматические симптомы.
На рис. 1 показаны также места анастомозов системы легочной артерии (ЛА) с системой ветвей бронхиальной артерии (БА). Обе системы располагаются в адвентициальной оболочке (АО) бронхиол. Ветвь легочной артерии дает более мелкие сосуды, образующие затем обширную капиллярную сеть (Кап) вокруг альвеол респираторных бронхиол и альвеолярных ходов. Конечные ветви бронхиальной артерии (показаны стрелкой) впадают в эту сеть.
Эпителий (Э) претерминальных бронхиол (рис.2) представлен эпителиоцитами от низкопризматической до кубической формы с реснитчатыми клетками (РК) и клетками Клара (КК), располагающимися на базальной мембране (БМ). К концевому сегменту респираторной бронхиолы эпителий становится уплощенным в связи с появлением первых альвеол.
Реснитчатые клетки составляют основную часть клеток. Они имеют эллиптическое ядро с маленьким ядрышком, комплекс Гольджи, немного цистерн гранулярной эндоплазматической сети, лизосомы, крупные митохондрии и несколько остаточных телец. Реснитчатые клетки несут на апикальном конце несколько микроворсинок и киноцилий (К), колебания которых направлены в сторону внутрилегочных бронхов.
Клетки Клара (КК) - безреснитчатые клетки с выпуклым апикальным полюсом, удлиненным ядром, множеством крупных митохондрий, хорошо развитым комплексом Гольджи и подъядерной эргастоплазмой, содержащей множество свободных рибосом. В надъядерной цитоплазме располагается незначительное количество трубочек, а гранулярной эндоплазматической сети, окруженных электронно-плотными гранулами (Г), которые произошли из комплекса Гольджи и гладких эндоплазматических трубочек. Секреторные гранулы содержат смесь гликозаминогликанов и холестерина, которые, выделяясь на эпителиальную поверхность, образуют, вероятно, защитный слой.
Рис. 3. соответствует месту начала альвеолярного хода, обозначенного белой стрелкой на рис. 1. В терминальных и респираторных бронхиолах эпителий постепенно становится кубовидным, уменьшается количество реснитчатых клеток (РК) и увеличивается число клеток Клара (КК). В начальных отделах ходов или альвеол респираторных бронхиол эпителий становится однослойным плоским, образованный крайне плоскими альвеолярными клетками I типа (АК I) и кубовидными альвеолярными клетками II типа (АК II). Капиллярная сеть (Кап) располагается непосредственно под этим эпителиальным слоем.
Выступающая за пределы плоскости среза группа гладких мышечных клеток (МК) образует мышечное кольцо вокруг начала
Снаружи трахея и крупные бронхи покрыты рыхлым соединительнотканным футляром - адвентицией. Наружная оболочка (адвентиция) состоит из рыхлой соединительной гкани, содержащей в крупных бронхах жировые клетки. В ней проходят кровеносные лимфатические сосуды и нервы. Адвентиция нечетко отграничена от перибронхиальной соединительной ткани и вместе с последней обеспечивает возможность некоторого смещения бронхов по отношению к окружающим частям легких.
Далее по направлению внутрь идут фиброзно-хрящевой и частично мышечный слои, подслизистый слой и слизистая оболочка. В фиброзном слое кроме хрящевых полуколец имеется сеть эластических волокон. Фиброзно-хрящевая оболочка трахеи при помощи рыхлой соединительной ткани соединяется с соседними органами.
Передняя и боковые стенки трахеи и крупных бронхов образованы хрящами и расположенными между ними кольцевидными связками. Хрящевой скелет главных бронхов состоит из полуколец гиалинового хряща, которые по мере уменьшения диаметра бронхов уменьшаются в размерах и приобретают характер эластического хряща. Таким образом, из гиалинового хряща состоят только крупные и средние бронхи. Хрящи занимают 2/3 окружности, мембранозная часть - 1/3. Они образуют фиброзно-хрящевой остов, который обеспечивает сохранение просвета трахеи и бронхов.
Мышечные пучки сосредоточены в мембранозной части трахеи и главных бронхов. Различают поверхностный, или наружный, слой, состоящий из редких продольных волокон, и глубокий, или внутренний, представляющий собой сплошную тонкую оболочку, сформированную поперечными волокнами. Мышечные волокна располагаются не только между концами хряща, но и заходят в межкольцевые промежутки хрящевой части трахеи и в большей степени главных бронхов. Таким образом, в трахее пучки гладких мышц с поперечным и косым расположением находятся только в мембранозной части, т. е. мышечный слой как таковой отсутствует. В главных бронхах редкие группы гладких мышц имеются по всей окружности.
С уменьшением диаметра бронхов мышечный слой становится сильнее развитым, а волокна его идут в несколько косом направлении. Сокращение мышц вызывает не только с у -жение просвета бронхов, но и некоторое укорочение их, благодаря чему бронхи участвуют в выдохе за счет сокращения емкости дыхательных путей. Сокращение мышц позволяет сузить просвет бронхов на 1/4. При вдохе бронх удлиняется и расширяется. Мышцы достигают респираторных бронхиол 2-го порядка.
Кнутри от мышечного слоя находится подслизистый слой, состоящий из рыхлой соединительной ткани. В нем располагаются сосудистые и нервные образования, подслизистая лимфатическая сеть, лимфоидная ткань и значительная часть бронхиальных желез, которые относятся к трубчато-ацинозному типу со смешанной слизисто-серозной секрецией. Они состоят из концевых отделов и выводных протоков, которые открываются колбовидными расширениями на поверхности слизистой оболочки. Сравнительно большая длина протоков способствует длительному течению бронхитов при воспалительных процессах в железах. Атрофия желез может привести к высыханию слизистой оболочки и воспалительным изменениям.
Наибольшее число крупных желез имеется над бифуркацией трахеи и в области деления главных бронхов на долевые бронхи. У здорового человека в сутки выделяется до 100 мл секрета. На 95% он состоит из воды, а на 5% приходится равное количество белков, солей, липидов и неорганических веществ. В секрете преобладают муцины (высокомолекулярные гликопротеины). К настоящему времени насчитывается 14 видов гликопротеинов, 8 из которых содержатся в респираторной системе.
Слизистая оболочка бронхов
Слизистая оболочка состоит из покровного эпителия, базальной мембраны, собственной пластинки слизистой оболочки и мышечной пластинки слизистой оболочки.
Бронхиальный эпителий содержит высокие и низкие базальные клетки, каждая из которых прикреплена к базальной мембране. Толщина базальной мембраны колеблется от 3,7 до 10,6 мкм. Эпителий трахеи и крупных бронхов многорядный, цилиндрический, мерцательный. Толщина эпителия на уровне сегментарных бронхов составляет от 37 до 47 мкм. В его составе различают 4 основных типа клбток: реснитчатые, бокаловидные, промежуточные и базальные. Кроме того, встречаются серозные, щеточные, клетки Клара и Кульчицкого.
Реснитчатые клетки преобладают на свободной поверхности эпителиального пласта (Романова Л.К., 1984). Они имеют неправильную призматическую форму и овальное пузырьковидное ядро, расположенное в средней части клетки. Электроннооптическая плотность цитоплазмы невелика. Митохондрий немного, эндоплазматический гранулярный ретикулум развит слабо. Каждая клетка несет на своей поверхности короткие микроворсинки и около 200 мерцательных ресничек толщиной 0,3 мкм и длиной около 6 мкм. У человека плотность расположения ресничек составляет 6 мкм 2 .
Между соседними клетками образуются пространства; между собой клетки соединяются с помощью пальцеобразных выростов цитоплазмы и десмосом.
Популяция реснитчатых клеток по степени дифференцировки их апикальной поверхности подразделяется на следующие группы:
- Клетки, находящиеся в фазе формирования базальных телец и аксонем. Реснички в это время на апикальной поверхности отсутствуют. В этот период происходит накопление центриолей, которые перемещаются к апикальной поверхности клеток, и формирование базальных телец, из которых начинают образовываться аксонемы ресничек.
- Клетки, находящиеся в фазе умеренно выраженного цилиогенеза и роста ресничек. На апикальной поверхности таких клеток появляется небольшое количество ресничек, длина которых составляет 1/2-2/3 от длины ресничек дифференцированных клеток. В этой фазе на апикальной поверхности преобладают микроворсинки.
- Клетки, находящиеся в фазе активного цилиогенеза и роста ресничек. Апикальная по-верхность таких клеток уже почти целиком покрыта ресничками, размеры которых соответствуют размерам ресничек клеток, находящихся в предшествующей фазе цилиогенеза.
- Клетки, находящиеся в фазе завершенного цилиогенеза и роста ресничек. Апикальная поверхность таких клеток целиком покрыта густо расположенными длинными ресничками. На электронограммах видно, что реснички рядом расположенных клеток ориентированы в одном направлении и изогнуты. Это является выражением мукоцилиарного транспорта.
Все эти группы клеток хорошо различимы на фотографиях, полученных с помощью световой электронной микроскопии (СЭМ).
Реснички прикреплены к базальным тельцам, находящимся в апикальной части клетки. Аксонема реснички образована микротрубочками, из которых 9 пар (дуплеты) расположены по периферии, а 2 единичных (синглеты) - в центре. Дуплеты и синглеты соединены некси-новыми фибриллами. На каждом из дуплетов с одной стороны имеются 2 короткие «ручки», в которых содержится АТФ-аза, участвующая в освобождении энергии АТФ. Благодаря такой структуре реснички ритмично колеблются с частотой 16-17 в направлении носоглотки.
Они перемещают слизистую пленку, покрывающую эпителий, со скоростью около 6 мм/мин, обеспечивая тем самым непрерывную дренажную функцию бронха.
Реснитчатые эпителиоциты, по мнению большинства исследователей, находятся на стадии конечной дифференцировки и не способны к делению митозом. Согласно современной концепции, базальные клетки являются предшественниками промежуточных клеток, которые могут дифференцироваться в реснитчатые клетки.
Бокаловидные клетки, как и реснитчатые, достигают свободной поверхности эпителиального пласта. В мембранозной части трахеи и крупных бронхов на долю реснитчатых клеток приходится до 70-80%, а на долю бокаловидных - не более 20-30%. В тех местах, где по периметру трахеи и бронхов имеются хрящевые полукольца, обнаруживаются зоны с разным соотношением реснитчатых и бокаловидных клеток:
- с преобладанием реснитчатых клеток;
- с почти равным соотношением реснитчатых и секреторных клеток;
- с преобладанием секреторных клеток;
- с полным или почти полным отсутствием реснитчатых клеток («безреснитчатые»).
Бокаловидные клетки являются одноклеточными железами мерокринового типа, выделяющими слизистый секрет. Форма клетки и расположение ядра зависят от фазы секреции и заполнения надъядерной части гранулами слизи, которые сливаются в более крупные гранулы и характеризуются малой электронной плотностью. Бокаловидные клетки имеют удлиненную форму, которая во время накопления секрета принимает вид бокала с основанием, расположенным на базальной мембране и интимно связанным с ней. Широкий конец клетки куполообразно выступает на свободной поверхности и снабжен микроворсинками. Цитоплазма электронноплотная, ядро округлое, эндоплазматическая сеть шероховатого типа, хорошо развита.
Бокаловидные клетки распределены неравномерно. При сканирующей электронной микроскопии было выявлено, что различные зоны эпителиального пласта содержат неоднородные участки, состоящие либо только из реснитчатых эпителиоцитов, либо только из секреторных клеток. Однако сплошные скопления бокаловидных клеток сравнительно немногочисленны. По периметру на срезе сегментарного бронха здорового человека имеются участки, где соотношение реснитчатых эпителиоцитов и бокаловидных клеток составляет 4:1-7:1, а в других областях это соотношение равно 1:1.
Число бокаловидных клеток уменьшается в бронхах дистально. В бронхиолах бокаловидные клетки замещаются клетками Клара, участвующими в выработке серозных компонентов слизи и альвеолярной гипофазы.
В мелких бронхах и бронхиолах бокаловидные клетки в норме отсутствуют, но могут появляться при патологии.
В 1986 г. чешские ученые изучали реакцию эпителия воздухоносных путей кроликов на пероральное введение различных муколитических веществ. Оказалось, что клетками-мишенями действия муколитиков служат бокаловидные клетки. После выведения слизи бокаловидные клетки, как правило, дегенерируют и постепенно удаляются из эпителия. Степень повреждения бокаловидных клеток зависит от введенного вещества: наибольший раздражающий эффект дает ласольван. После введения бронхолизина и бромгексина происходит массивная дифференцировка новых бокаловидных клеток в эпителии воздухоносных путей, следствием чего является гиперплазия бокаловидных клеток.
Базальные и промежуточные клетки расположены в глубине эпителиального пласта и не достигают свободной поверхности. Это наименее дифференцированные клеточные формы, за счет которых в основном осуществляется физиологическая регенерация. Форма промежуточных клеток удлиненная, базальных - неправильно-кубическая. У тех и других - округлое, богатое ДНК ядро и небольшое количество цитоплазмы, имеющей большую плотность в базальных клетках.
Базальные клетки способны давать начало как реснитчатым, так и бокаловидным клеткам.
Секреторные и реснитчатые клетки объединяются под названием «мукоцилиарный аппарат».
Процесс передвижения слизи в воздухоносных путях легких называется мукоцилиарным клиренсом. Функциональная эффективность МЦК зависит от частоты и синхронности движения ресничек мерцательного эпителия, а также, что очень важно, от характеристики и реологических свойств слизи, т. е. от нормальной секреторной способности бокаловидных клеток.
Серозные клетки немногочисленны, достигают свободной поверхности эпителия и отличаются мелкими электронноплотными гранулами белкового секрета. Цитоплазма также электронноплотная. Хорошо развиты митохондрии и шероховатый ретикулум. Ядро округлое, обычно находится в средней части клетки.
Секреторные клетки, или клетки Клара, наиболее многочисленны в мелких бронхах и бронхиолах. Они, как и серозные, содержат мелкие электронноплотные гранулы, но отличаются малой электронной плотностью цитоплазмы и преобладанием гладкого, эндоплаз-матического ретикулума. Округлое ядро находится в средней части клетки. Клетки Клара участвуют в образовании фосфолипидов и, возможно, в выработке сурфактанта. В условиях повышенного раздражения они, по-видимому, могут превращаться в бокаловидные клетки.
Щеточные клетки несут на свободной поверхности микроворсинки, но лишены ресничек. Цитоплазма их малой электронной плотности, ядро овальное, пузырьковидное. В руководстве Хэма А. и Кормака Д. (1982) они рассматриваются как бокаловидные клетки, выделившие свой секрет. Им приписывается множество функций: абсорбционная, сократительная, секреторная, хеморецепторная. Однако в воздухоносных путях человека они практически не исследованы.
Клетки Кульчицкого встречаются на всем протяжении бронхиального дерева в основании эпителиального пласта, отличаясь от базальных малой электронной плотностью цитоплазмы и наличием мелких гранул, которые выявляются под электронным микроскопом и под световым при импрегнации серебром. Их относят к нейросекреторным клеткам APUD - системы.
Под эпителием находится базальная мембрана, которая состоит из коллагеновых и неколлагеновых гликопротеидов; она обеспечивает поддержку и прикрепление эпителия, участвует в метаболизме и иммунологических реакциях. Состояние базальной мембраны и подлежащей соединительной ткани обусловливает структуру и функцию эпителия. Собственной пластинкой называют слой рыхлой соединительной ткани между базальной мембраной и мышечным слоем. В ней находятся фибробласты, коллагеновые и эластические волокна. В собственной пластинке имеются кровеносные и лимфатические сосуды. Капилляры достигают базальной мембраны, но не проникают в нее.
В слизистой оболочке трахеи и бронхов, преимущественно в собственной пластинке и возле желез, в подслизистой постоянно присутствуют свободные клетки, которые могут проникать через эпителий в просвет. Среди них преобладают лимфоциты, реже встречаются плазматические клетки, гистиоциты, тучные клетки (лаброциты), нейтрофильные и эозинофильные лейкоциты. Постоянное нахождение лимфоидных клеток в слизистой оболочке бронхов обозначается специальным термином «бронхоассоциированная лимфоидная ткань» (БАЛТ) и рассматривается в качестве иммунологической защитной реакции на антигены, проникающие с воздухом в дыхательные пути.
Внутрилегочные бронхи ветвятся 10 или 11 раз, постепенно теряя свои хрящевые пластинки и становясь претерминальными бронхиолами (Бр) . Эти бронхиолы, имеющие диаметр 0,3 мм и больше, проникают в легочную дольку и делятся 3 или 4 раза, образуя терминальные и респираторные бронхиолы, гистологическое строение которых слабо отличается друг от друга.
Стенка претерминальной бронхиолы имеет следующие слои (рис.1):
слизистая оболочка (СО) выстлана однослойным реснитчатым эпителием (РЭ) с клетками Клара (КК) и нейроэпителиальными тельцами (НЭТ). Эпителий лежит на очень тонкой собственной пластинке (СП). В бронхиолах уже нет никаких желез. В собственной пластинке сконцентрированы прочные продольно ориентированные эластические волокна;
мышечная оболочка (МО) - слой спирально расположенных гладкомышечных волокон, которые сопровождают ветвления бронхиол;
адвентициальная оболочка (АО) - тонкий слой рыхлой соединительной ткани, окружающий мелкие артериолы (Арт) - ветви бронхиальной артерии (БА). Кровь из мелких артериол попадает в капиллярную сеть и затем собирается бронхиальной веной (БВ). Адвентициальная оболочка объединяет бронхиолу с ветвью легочной артерии (ЛА). В ее соединительной ткани можно обнаружить скопления лимфоцитов (Л), а также нервные волокна и лимфатические сосуды.
Из-за посмертного сокращения гладких мышц бронхиол слизистая оболочка образует на гистологическом срезе продольные складки. Чтобы показать бронхиолярное деление, часть бронхиальной стенки на рисунке удалена. Белой стрелкой обозначены структуры, которые показаны под большим увеличением на рис. 2.
На рис. 2 одновременно показаны очертания и поверхностный вид бронхиолярной бифуркации со срезом эпителия (Э) и нейроэпителиального тельца (НЭТ).
Бронхиолярный эпителий - это однослойный призматический или кубический эпителий, лежащий на базальной мембране (БМ). Он образован реснитчатыми клетками и клетками Клара.
Реснитчатые клетки (РК) количественно преобладают в эпителии бронхиол. Они несут на апикальном полюсе микроворсинки и киноцилии (К).
Клетки Клара (КК) располагаются в основном вокруг нейроэпителиальных телец, которые чаще встречаются около бронхиолярных бифуркаций. Клетки Клара содержат секреторные гранулы (Г).
Нейроэпителиальное тельце (рис.3) состоит из столбчатых эндокринных клеток с четко обозначенным ядром, хорошо развитым комплексом Гольджи, множеством коротких цистерн шероховатого эндоплазматического ретикулума, несколькими лизосомами, слабо вытянуты ми митохондриями, большим количеством свободных рибосом. Секреторные гранулы (СГ), диаметром около 100-300 нм, с содержимым различной плотности, преобладают в базальном полюсе клетки. На апикальной плазмолемме имеется небольшое число коротких микроворсинок, а в области базальной плазмолеммы часто наблюдается контакт с холинергическими нервными окончаниями (НО), заполненными светлыми синаптическими везикулами (СВ). Существует мнение, что возбуждение клеток нейроэпителиальных телец вызывает выделение катехоламинов и/или полипептидных гормонов в кровь, которые затем действуют на гладкую мускулатуру стенок воздухопроводящих путей.
Основу стенки крупных бронхов, например, долевых и сегментарных составляют хрящевые кольца – это плотная основа не позволяет стенке сокращаться и поддерживает просвет бронхов всегда открытым, что обеспечивает свободное движение воздуха и при вдохе и при выдохе. По мере уменьшения диаметра бронха количество хрящевой ткани уменьшается, а появляется гладкая мышечная ткань. В мелких бронхах уже больше мышечной ткани, в конечных бронхиол хрящевая ткань полностью отсутствует и основу их стенки составляет гладкая мышечная ткань, поэтому на уровне бронхиол возможен спазм, что бывает при приступе бронхиальной астмы. В респираторных бронхах, в альвеолярных ходах, мешочках стенка образована одним слоем плоских эпителиальных клеток. Стенка альвеол образована также слоем плоского эпителия, клетки которых называются пневмоциты.
Трахея
Правый главный бронх левый главный бронх
Долевые бронхи 2 порядка.
Сегментарные бронхи 3 порядка.
Дольковые бронхи 23 порядка.
Конечные бронхиолы.
Респираторные бронхиолы.
Альвеолярные ходы.
Альвеолярные мешочки.
Альвеолы.
Строение легких.
Легкие представляют собой парные паренхиматозные органы, расположенные в грудной полости. Они имеют конусообразную форму. На легком выделяют верхушку (над ключицей на 1,5-2 см.) и выделяют основание, которое лежит на диафрагме. Легкое имеет три поверхности: наружную или реберную; нижнюю – диафрагмальную; средостенную-медиастильную или медиальную.
На медиальной поверхности расположены ворота.
Сделайте вывод об особенностях сосудистого русла легких:
Все структуры расположенные в области ворот легких образуют корень легкого. Воспаление этих структур оценивается как прикорневая пневмония, в отличие от очаговой пневмонии, когда воспаляются стенки альвеол.
Каждое легкое делится на части, они называются долями. Правое легкое делится на три доли, а левое на две. Доли отдельно отделены друг от друга глубокими бороздами. В бороздах расположены перегородки из соединительной ткани.
Выполните схематичный рисунок. «Наружное строение легкого».
Доли делятся на сегмента. В каждом легком десять сегментов. Сегменты делятся на дольки, которых в каждом легком около тысячи. Между собой и сегменты и дольки отделены соединительной тканью. Соединительная ткань легких, которая образует перегородки между долями, сегментами и дольками называются интерстициальный и межуточной тканью легкого . Воспаление этой ткани также расценивается как интерстициальная пневмония.
Легкое снаружи покрыто серозной оболочкой, которая называется плевра. Как все серозные оболочки она состоит из двух листков: внутреннего висцерального, который плотно прилежит к легочной ткани, и наружного париетального (пристеночный), который прилежит к внутренней поверхности легких. Между листков замкнутое пространство – это плевральная полость , она заполнена небольшим количеством серозной жидкости. Воспаление плевры называется плеврит . При плеврите в полости образуется большое количество жидкости серозной или гнойной, жидкость сдавливает легкое и оно выключается из дыхания. Помощь при такой патологии можно оказать, проведя плевральную пункцию (прокол). Нарушение целостности плевры и попадание в плевральную полость атмосферного воздуха пневмоторакс. Попадание в плевральную полость крови называется гемоторакс.