Курсовая работа: Структурно-функціональні особливості легень у людини на етапах онтогенезу
Курсовая работа: Структурно-функціональні особливості легень у людини на етапах онтогенезу
Структурно-функціональн особливості легень у людини на етапах онтогенезу
Вступ
Актуальність роботи полягає в тому, що ми, спираючись на порівняльний та еволюційний підхід до питання будови та функції органів дихальної системи (і особливо легень), прагнули дати максимально чіткі вікові характеристики будови і функц дихальної системи. Людина досягла найвищого ступеня складності у будов дихальної системи. Тому важливим є детально висвітлити особливості будови легень людини і їх функціонування на всіх етапах онтогенезу.
Леген розвиваються з похідних двох зародкових листків: ектодерми і мезодерми. Непарний ентодермальний зачаток епітеліального характеру виникає в ділянц передньої кишки. Він виявляється вже у ембріона завдовжки 3 мм. У 4-міліметрового зародка (біля 3 тижнів) від каудального кінця зачатка відходять дві нирки, що формують в подальшому два головні бронхи. Потім, деревовидно розгалужуючись, зачаток проникає в целомічну частину тіла. Тут він «одягається» по перифер сомато-плевральною мезенхімою. До кінця першого місяця зачаток леген представлений рихлим мезенхімним синцитієм, усередині якого знаходяться епітеліальні тяжі, що галузяться, і трубки. Через 5 тижнів починається поділ органу на долі.
У розвитку легень в даний час виділяють три основні періоди, або стадії: 1) залозисту, протягом якої розвиваються повітряносні шляхи; 2) каналікулярну, коли формуються респіраторні бронхіоли; 3) альвеолярну, коли утворюються альвеолярні ходи і альвеоли.
Метою дослідження було встановлення шляхів онтогенетичного розвитку легень у людини, детальне вивчення їх морфологічної, цитологічної та анатомічної будови, дослідження їх функціонування.
Для виконання дослідження було поставлено такі завдання:
- на основі даних макро-, мікро морфологічного і гістохімічного вивчення розглянути питання ембріогенезу легень, періодизацію їх формування;
- визначити основні етапи розвитку легень у людини в постнатальному періоді і їх функціональні зміни;
- дати характеристику стану легень на пізніх етапах онтогенезу.
Наукова новизна дослідження полягає в тому, що було взаємозв'язано проведено аналіз ембріогенезу, будови і функцій легень у людини на всіх етапах онтогенезу.
Практичне значення роботи полягає в тому, що проведене дослідження може бути використане у роботі вчителів, при викладанні у школі теми «Дихальна система людини», а також у вищих навчальних закладах, що вивчають «Анатомію людини», «Гістологію», «Педіатрію».
1. Огляд літератури
1.1 Анатомічна будова легень людини
Дихання – необхідний для життя процес постійного обміну газами між організмом і навколишнім середовищем. Дихання забезпечує постійне надходження в організм кисню, необхідного для здійснення окислювальних процесів, що є основним джерелом енергії. Без доступу кисню життя може продовжуватися лише декілька хвилин. При окислювальних процесах утворюється вуглекислий газ, який повинен бути видалений з організму [15].
Дихальна система людини складається з тканин і органів, що забезпечують легеневу вентиляцію і легеневий подих. До повітряносних шляхів відносяться: ніс, порожнина носа, носоглотка, гортань, трахея, бронхи і бронхіоли. Леген складаються з бронхіол і альвеолярних мішечків, а також з артерій, капілярів вен легеневого кола кровообігу. До елементів кістково-м'язової системи, зв'язаним з подихом, відносяться ребра, міжреберні м'язи, діафрагма і допоміжн дихальні м'язи [8, 13].
Транспорт газів і інших необхідних організму речовин здійснюється за допомогою кровоносно системи, а дихальна система забезпечує надходження в організм кисню і видалення вуглекислого газу; тобто функція дихальної системи зводиться лише до того, щоб постачати в кров достатньою кількістю кисню і видаляти з неї вуглекислий газ.
У поняття дихання включають наступні процеси [1, 11,! 4]:
1) зовнішнє дихання – обмін газів між зовнішнім середовищем і легенями – легенева вентиляція;
2) легеневе дихання – обмін газів в легенях між альвеолярним повітрям і кров'ю капілярів;
3) транспорт газів кров'ю, перенесення кисню від легенів до тканин і вуглекислого газу з тканин в легені;
4) обмін газів в тканинах;
5) внутрішнє, або тканинне, дихання – біологічні процеси, що відбуваються в мітохондріях клітин. Цей етап дихання є предметом розгляду у курсі біохімії. Порушення будь-якого з цих процесів створює небезпеку для життя людини.
Бронхи це кінцева система повітряносних шляхів, що розгалужуються від трахеї до легеневих бронхіол, утворюючи бронхіальне дерево. Правий та лівий головн бронхи розходяться від трахеї під кутом ~70° і прямують до воріт відповідно легені. Правий головний бронх коротший та ширший за лівий, вертикальніше спрямований і є немов би продовженням трахеї. Над правим головним бронхом проходить непарна вена, а над лівим – дуга аорти. Стінки головних бронхів за будовою подібні до стінки трахеї. Її основу складають півколові хрящі, незамкнені ззаду. У воротах легень головні бронхи розгалужуються на бронхи меншого діаметру, відповідно до часток та сегментів легень – часткові та сегментарні бронхи. Справа розрізняють верхній частковий, стовбуровий, середній частковий і нижній частковий бронхи; зліва – верхній і нижній часткові бронхи. Їх відповідно поділяють на сегментарні та субсегментарні. З подальшими дихотомічними поділами гілок сегментарних бронхів, які змінюються від 8 до 25 разів залежно від локалізації та індивідуальних особливостей розгалуження бронхіального дерева. У їхній стінці поступово зменшується, а потім і зника хрящ, який замінюється перетинкою з еластичних та м’язових волокон. Слизова оболонка бронхів вкрита війчастим епітелієм. Підслизовий прошарок містить бронхіальні залози [1, 2, 6,14].
Бронхи закінчуються бронхіолами, що переходять у термінальні бронхіоли, а останні – у дихальні бронхіоли, на стінках яких є окремі легеневі пухирці – альвеоли. Дихальні бронхіоли продовжуються в альвеолярні ходи, які закінчуються сліпими розширеними кінцями – альвеолярними мішечками або альвеолами. До респіраторно зони дихальної системи входять усі структурні елементи – від дихальних бронхіол до альвеол [11, 14].
Епітеліальний покрив слизової оболонки бронхів складається з псевдобагатошарового призматичного війчастого епітелію, який на рівні субсегментарних бронхів поступово переходить у циліндричний війчастий епітелій, а на рівні термінальних бронхіол – в одношаровий кубічний війчастий епітелій. Дихальні бронхіоли вкрит кубічними клітинами епітелію без війок, альвеоли – шаром альвеолярного епітелію, розташованого на базальній мембрані [3, 11, 22].
Легені – масивний орган, до складу якого входять права та ліва легені. Вони заповнюють майже всю грудну порожнину (4/5 її об’єму), мають форму конуса, який основою прилягає до діаграми, а верхівкою виходить за межі ребер і виступає на 20–30 мм вище від ключиці. Між верхівкою і основою лежить тіло легень. Поверхня, що приляга до ребер і має на собі відбиток, називається реберною.
Нижня частина легені (основа), що прилягає до діафрагми, називається діафрагмальною, а частина легені, обернена в бік однойменної поверхні, протилежної легені, – медіальною поверхнею. Медіальна поверхня називається ще середостінною (обернена до органів середостіння) [3, 27].
Права легеня більша за ліву, двома площинами (горизонтальною й косою) вона ділиться на три частки: верхню, середню й нижню. Ліва легеня менша за розмірами, ділиться вона косо на дві частки: верхню і нижню. Частки в свою чергу поділяються на бронхолегеневі сегменти. У правій легені виділяють 11 сегментів, у лівій – 10. До кожного сегмента входять сегментарний бронх і відповідна гілочка легеневої артерії. На медіальній поверхні лівої легені є серцева ямка, а на передньому краї – серцева вирізка (Додаток 1) [1, 14, 27].
Маса легень 0,5–0,6 кг, колір у них сірувато-рожевий. На середостінній артерія й нерви, що іннервують легені та бронхи, а виходять дві легеневі вени та легенев лімфатичні судини, зв’язані сполучною тканиною. Ці елементи утворюють корінь легені, яким вона фіксується в грудній порожнині.
Легенева часточка є структурною одиницею легень (приблизно 8 часточок в одному сегменті), яка має форму неправильної піраміди, основою оберненою до зовнішньо поверхні легень, а верхівкою – до внутрішньої. Часточки відділені одна від одної сполучною тканиною.
Функціональною одиницею легеневої часточки є ацинус. До складу легеневої часточки входить 16–18 ацинусів. Ацинус побудований із трьох частин:
1) альвеолярних бронхіол (І, ІІ, ІІІ порядків);
2) альвеолярних ходів (або проток);
3) альвеолярних мішечків. [13, 15]
Альвеолярн бронхіоли І порядку утворюються у результаті дихотомічного поділу термінальних бронхіол. Вони мають таку ж довжину і діаметр, а також будову стінки, як термінальні бронхіоли, але епітелій їх не має війчастих клітин. Основною відмінною рисою цих бронхіол є наявність у стінці маленьких комірок – альвеол. Альвеолярні бронхіоли ІІ порядку мають меншу довжину, а кількість альвеол у х стінці зростає. Альвеолярні бронхіоли ІІІ порядку ще коротші – до 500 мкм і мають ще більше альвеол. Альвеолярні (респіраторні) ходи мають діаметр у два рази більший, ніж альвеолярні бронхіоли, і велику кількість альвеол, між якими лишаються невеликі проміжки власної стінки альвеолярної протоки. Альвеолярн мішечки побудовані з кількох альвеол, розташованих одна біля одної.
Альвеола легені – це відкритий пухирець, заповнена повітрям комірка через тонку стінку якої відбувається газообмін. Загальна кількість альвеол в одній леген дорослого – 300 – 400 мільйонів. Максимальна поверхня усіх альвеол у дорослого під час вдихання повітря досягає 100 м2
Внутрішня поверхня альвеол покрита поверхнево-активною речовиною – сурфактантом (Додаток 6). Вважають, що сурфактант є продуктом секреції гранулярних клітин до його складу входять фосфоліпіди, білки та глікопротеїди. Прийнято вважати, що загальна поверхня альвеол (коливається в межах 40–120 мл), через яку здійснюється газообмін, залежить від ваги тіла. З віком відзначається зменшення площі поверхні альвеол [7].
1.2 Функції дихальної системи
Газообмін у легенях відбувається між повітрям альвеол і кров’ю, яка їх обмиває. У свою чергу при диханні повітря альвеол повинне обмінюватися із зовнішнім повітрям. Але якими б глибокими не були дихальні рухи, повного обміну альвеолярного повітря на атмосферне ніколи не буває. Прийнято визначати показники, що характеризують зовнішнє дихання, – статистичн динамічні. Більшість із них багато в чому залежить від о’єму грудно порожнини і рухомості грудної клітки. До статистичних належать так показники.
1. Дихальний обсяг (ДО) – кількість повітря, що надходить у легені за один спокійний вдих (500 мл.).
2. Резервний об’єм вдиху (РОвд) – максимальна кількість повітря, яку людина може вдихнути після нормального вдиху (2500 мл.).
3. Резервний обсяг видиху (РОвид) максимальна кількість повітря, яку людина може видихнути після спокійного видиху (1000 мл.).
4. Життєва ємкість легень (ЖЄЛ) – найбільша кількість повітря, яке людина може видихнути після максимального глибокого вдиху. Цей сумарний показник легко визначити, знаючи попередні величини: ЖЄЛ=ДО+РОвд+РОвид.
ЖЄЛ залежить від віку, статі, росту, маси тіла фізичного розвитку людини.
5. Залишковий обсяг (ЗО; 1000 мл.) повітря, яке залишається після максимально глибокого видиху.
6. Загальна ємкість легенів (ЗЄЛ) кількість повітря, яке міститься на висоті максимуму вдиху: ЗЄЛ=ЖЄЛ+ЗО.
7. Обсяг дихальних шляхів (» мертвий простір», МП) дорівню в середньому 150 мл.
8. Функціональна залишкова ємкість (ФЗЄ) – кількість повітря, яка залишається в легенях у кінці видиху: ФЗЄ= РОвид+ЗО.
Вентиляція легень залежить від співвідношення обновлюваного за кожний дихальний цикл об’єму повітря і об’єму повітря, що міститься в легенях. Так, якщо при спокійному диханні в легені надходить близько 500 мл повітря, то цей об’єм додається до ЗО і РОвид, який дорівнює близько 2000 мл. Але частина повітря, що вдихається, не доходить до альвеол і залишається в дихальних шляхах.
У зв’язку з наявністю МП альвеолярна вентиляція відрізняється від легеневої: із 500 мл повітря до альвеол не доходить 150 мл. Тобто за кожний дихальний цикл до альвеол надходить близько 350 мл повітря, що складає приблизно 1/7 всього повітря, що міститься в альвеолах. Природно, що чим глибше дихання, тим нтенсивніша альвеолярна вентиляція, оскільки з одного боку, при глибокому видиху в легенях залишається менше повітря. А з другого – при форсованому диханні істотно збільшується ДО.
Для характеристики дихання людини визначають ще ряд динамічних показників, що дають уявлення про дихання за певний час (частіше за 1 хв). До них належать такі.
1. Частота дихальних рухів (ЧДР).
2. Хвилинний об’єм дихання (ХОД) – кількість повітря, що надходить у легені за 1 хв: ХОД=ДО∙ЧДР.
3. Альвеолярна вентиляція (АВ) характеризує вентиляцію альвеол: АВ=(ДО-МП)∙ЧДР.
4. Максимальна вентиляція легень (МВЛ) – кількість повітря, яке людина вдихає і видихає при максимальній глибині і частоті дихання.
5. Резерв дихання – різниця між МВЛ і ХОД.
6. Коефіцієнт легеневої вентиляції (КЛВ) – та частина повітря, яка обмінюється в легенях під час кожного вдиху: КВЛ=(ДО – МП): ФЗЄ.
7. Коефіцієнт альвеолярна вентиляція/легеневий кровотік: АВ: ЛК=4 л: 5 л =0,8.
Крім дихальної, легені виконують багато інших функцій: метаболічну, терморегулівну, всмоктувальну, гемокоагуляційну, секреторну, очисну і бар’єрну
Найвагоміша роль легень полягає у метаболізмі жирів. Більшість ліпідів використовується для синтезу поверхнево-активних речовин сурфактанту, а також простогландинів. Близько 13 – 19% жирних кислот, як надходять у легені, використовуються для бета-окислення і вивільнення енергії, необхідно для біосинтезу сурфактант. без якого неможливе функціонування альвеол.
Здійснення терморегулівної функції легень відбувається за рахунок екзотермічних процесів окислення і зміни капілярного кровотоку.
Всмоктувальна функція легень реалізується завдяки високій проникності біологічних мембран аерогематичного бар’єру для жиро- і водорозчинних речовин з низькою молекулярною масою. Так, відбувається всмоктування в кров випарів йоду, фосфору, ртуті, хлороформу, ефіру тощо.
Легені беруть активну участь у тромбопластиноутворенні, метаболізмі гепарину, протромбіну, плазміногену, синантрину. Остання речовина запобігає внутрішньо судинному згортанні крові.
Надзвичайно важливі секреторна, очисна і бар’єрна функції дихальної системи, які реалізуються переважно мукоциліарним апаратом бронхіального дерева. Секреторна функція здійснюється залозами секреторними клітинами трахеї і бронхів. Серозно-мукозний секрет, об’єм якого в нормі становить 300–400 мл на добу і значно збільшується при патології, зволожує і захищає поверхню дихальних шляхів, зменшує втрату води при випаровуванні. Очисна і бар’єрна функції реалізуються за рахунок очищення вдихуваного повітря й елімінації сторонніх частинок мукоциліарним апаратом, судинно-лімфатичного механізму очищення і нейтралізації багатьох біологічно активних речовин у малому колі кровообігу. Легені – важливий орган антипротеїнового захисту організму. Синтезованим альфа-1-інгібітором протеїнах нейтралізуються протеолітичні ензим екзо- й ендогенного походження.
В анатомії та гістології застосовують різні методи дослідження. Найважливішими такі [3]:
1. Мікроскопія;
2. Соматоскопія;
3. Препарування;
4. Метод мацерації;
5. Ін'єкційний метод;
6. Просвітлення;
7. Корозійний метод;
8. Рентгеноскопія рентгенографія органів і частин тіла;
