22.2: Viungo na Miundo ya Mfumo wa Kupumua

Malengo ya kujifunza

Mwishoni mwa sehemu hii, utaweza:

• Andika orodha ya miundo inayounda mfumo wa kupumua
• Eleza jinsi mfumo wa kupumua unavyofanya oksijeni na CO ₂
• Linganisha na kulinganisha kazi za njia ya kupumua ya juu na njia ya kupumua ya chini

Viungo vikuu vya mfumo wa kupumua hufanya kazi hasa kutoa oksijeni kwa tishu za mwili kwa kupumua kwa seli, kuondoa bidhaa taka dioksidi kaboni, na kusaidia kudumisha usawa wa asidi-msingi. Sehemu ya mfumo wa kupumua pia hutumiwa kwa kazi zisizo muhimu, kama vile kuhisi harufu, uzalishaji wa hotuba, na kwa kuimarisha, kama vile wakati wa kujifungua au kukohoa (Kielelezo 22.2).

Kielelezo 22.2 Miundo Makuu ya kupumua Miundo mikubwa ya kupumua hupunguza cavity ya pua kwa shida.

Kazi, mfumo wa kupumua unaweza kugawanywa katika eneo la uendeshaji na eneo la kupumua. Eneo la uendeshaji wa mfumo wa kupumua linajumuisha viungo na miundo isiyohusika moja kwa moja katika kubadilishana gesi. Kubadilishana gesi hutokea katika eneo la kupumua.

Kufanya Eneo

Kazi kuu za eneo la uendeshaji ni kutoa njia ya hewa inayoingia na inayoondoka, kuondoa uchafu na vimelea kutoka hewa inayoingia, na joto na humidify hewa inayoingia. Miundo kadhaa ndani ya eneo la uendeshaji hufanya kazi nyingine pia. Epithelium ya vifungu vya pua, kwa mfano, ni muhimu kwa kuhisi harufu, na epithelium ya bronchial ambayo mistari ya mapafu inaweza metabolize baadhi ya kansa za hewa.

Pua na Miundo yake iliyo karibu

Mlango mkubwa na kuondoka kwa mfumo wa kupumua ni kupitia pua. Wakati wa kujadili pua, ni muhimu kugawanya katika sehemu mbili kuu: pua ya nje, na cavity ya pua au pua ya ndani.

Pua ya nje ina miundo ya uso na mifupa ambayo husababisha kuonekana nje ya pua na kuchangia kazi zake nyingi (Mchoro 22.3). Mzizi ni kanda ya pua iliyo kati ya nyusi. Daraja ni sehemu ya pua inayounganisha mizizi kwa pua zote. Nasi ya dorsum ni urefu wa pua. Kilele ni ncha ya pua. Kwenye upande wowote wa kilele, puani huundwa na alae (umoja = ala). Ala ni muundo wa cartilaginous ambao huunda upande wa nyuma wa kila naris (wingi = nares), au ufunguzi wa pua. Philtrum ni uso wa concave unaounganisha kilele cha pua hadi mdomo wa juu.

Kielelezo 22.3 Pua Mfano huu unaonyesha vipengele vya pua ya nje (juu) na vipengele vya mifupa ya pua (chini).

Chini ya ngozi nyembamba ya pua ni sifa zake za mifupa (angalia Mchoro 22.3, mfano wa chini). Wakati mizizi na daraja la pua linajumuisha mfupa, sehemu inayoendelea ya pua inajumuisha kamba. Matokeo yake, wakati wa kuangalia fuvu, pua haipo. Mfupa wa pua ni moja ya mifupa mawili yaliyo chini ya mizizi na daraja la pua. Mfupa wa pua unaelezea vizuri na mfupa wa mbele na baadaye na mifupa ya maxillary. Cartilage ya septal ni rahisi ya hyaline cartilage iliyounganishwa na mfupa wa pua, na kutengeneza nasi ya dorsum. Cartilage ya alar ina kilele cha pua; inazunguka naris.

Nares hufungua ndani ya cavity ya pua, ambayo imetenganishwa katika sehemu za kushoto na za kulia na septum ya pua (Mchoro 22.4). Pua septamu sumu anteriorly sehemu ya cartilage septal (sehemu rahisi unaweza kugusa vidole) na posteriorly perpendicular sahani ya mfupa ethmoid (fuvu mfupa iko tu nyuma ya mifupa ya pua) na nyembamba vomer mifupa (jina lake linamaanisha sura yake ya kulima). Kila ukuta wa mviringo wa cavity ya pua una makadirio matatu ya bony, inayoitwa conchae bora, katikati, na duni ya pua. Conchae duni ni mifupa tofauti, wakati conchae bora na ya kati ni sehemu ya mfupa wa ethmoid. Conchae hutumikia kuongeza eneo la uso wa cavity ya pua na kuharibu mtiririko wa hewa unapoingia pua, na kusababisha hewa kuinama pamoja na epithelium, ambako husafishwa na kuwaka. Conchae na meatuses pia huhifadhi maji na kuzuia maji mwilini ya epithelium ya pua kwa kunyakua maji wakati wa kutolea nje. Ghorofa ya cavity ya pua inajumuisha palate. Palate ngumu katika kanda ya anterior ya cavity ya pua inajumuisha mfupa. Palate laini katika sehemu ya nyuma ya cavity ya pua ina tishu za misuli. Air hutoka kwenye cavities ya pua kupitia nares ya ndani na huenda kwenye pharynx.

Kielelezo 22.4 Upper Airway

Mifupa kadhaa ambayo husaidia kuunda kuta za cavity ya pua ina nafasi zenye hewa zinazoitwa sinuses za paranasal, ambazo hutumikia joto na humidify hewa inayoingia. Sinuses zimewekwa na mucosa. Kila sinus paranasal inaitwa kwa mfupa wake unaohusishwa: sinus ya mbele, sinus maxillary, sinus sphenoidal, na sinus ethmoidal. Sinuses huzalisha kamasi na kupunguza uzito wa fuvu.

Nares na sehemu ya anterior ya cavity pua ni lined na kiwamboute, zenye tezi sebaceous na follicles nywele ambayo kutumika kuzuia kifungu cha uchafu kubwa, kama vile uchafu, kupitia cavity pua. Epithelium yenye ufanisi inayotumiwa kuchunguza harufu hupatikana zaidi katika cavity ya pua.

Conchae, meatuses, na sinuses paranasal ni lined na epithelium kupumua linajumuisha pseudostratified ciliated columnar epithelium (Kielelezo 22.5). Epithelium ina seli za goblet, mojawapo ya seli za epithelial maalumu, za columnar zinazozalisha kamasi kwa mtego wa uchafu. Cilia ya epithelium ya kupumua husaidia kuondoa kamasi na uchafu kutoka kwenye cavity ya pua na mwendo wa kupiga mara kwa mara, vifaa vinavyojitokeza kuelekea koo ili kumeza. Kushangaza, hewa baridi hupunguza harakati za cilia, na kusababisha mkusanyiko wa kamasi ambayo inaweza kusababisha pua ya kukimbia wakati wa hali ya hewa ya baridi. Epithelium hii yenye unyevu hufanya kazi kwa joto na humidify hewa inayoingia. Capillaries iko chini ya epithelium ya pua hupunguza hewa kwa convection. Seli za serous na kamasi zinazozalisha pia hutoa enzyme ya lysozyme na protini inayoitwa defensins, ambayo ina mali ya antibacterial. Siri za kinga ambazo hupiga tishu zinazojumuisha kina kwa epithelium ya kupumua hutoa ulinzi wa ziada.

Kielelezo 22.5 Pseudostratified Ciliated Columnar Epithelium kupumua epithelium ni pseudostratified ciliated colum Vidonda vya seromucous hutoa kamasi ya kulainisha. KM × 680. (Micrograph zinazotolewa na Regents ya Chuo Kikuu cha Michigan Medical School © 2012)

Kiungo cha Maingiliano

View Chuo Kikuu cha Michigan WebScope kuchunguza sampuli tishu kwa undani zaidi.

Pharynx

Pharynx ni tube inayotengenezwa na misuli ya mifupa na imefungwa na utando wa mucous unaoendelea na ule wa cavities ya pua (angalia Mchoro 22.4). Pharynx imegawanywa katika mikoa mitatu kuu: nasopharynx, oropharynx, na laryngopharynx (Mchoro 22.6).

Kielelezo 22.6 Mgawanyiko wa Pharynx Pharynx imegawanywa katika mikoa mitatu: nasopharynx, oropharynx, na laryngopharynx.

Nasopharynx inakabiliwa na conchae ya cavity ya pua, na hutumikia tu kama barabara ya hewa. Juu ya nasopharynx ni tonsils ya pharyngeal. Tonsil ya pharyngeal, pia inaitwa adenoid, ni jumla ya tishu za lymphoid reticular sawa na node ya lymph ambayo iko katika sehemu bora ya nasopharynx. Kazi ya tonsil ya pharyngeal haijulikani vizuri, lakini ina ugavi mkubwa wa lymphocytes na inafunikwa na epithelium iliyosaidiwa ambayo hupiga mitego na kuharibu vimelea vinavyoingia wakati wa kuvuta pumzi. Tonsils ya pharyngeal ni kubwa kwa watoto, lakini kwa kushangaza, huwa na kurudi na umri na inaweza hata kutoweka. Uvula ni muundo mdogo wa bulbous, umbo la machozi ulio kwenye kilele cha palate laini. Wote uvula na kaakaa laini huenda kama pendulum wakati wa kumeza, kugeuka juu ili kufunga nasopharynx ili kuzuia vifaa vya kuingizwa kuingia kwenye cavity ya pua. Kwa kuongeza, zilizopo za ukaguzi (Eustachian) zinazounganisha kwenye kila cavity ya sikio la kati hufunguliwa ndani ya nasopharynx. Uunganisho huu ni kwa nini baridi mara nyingi husababisha maambukizi ya sikio.

Oropharynx ni njia ya hewa na chakula. Oropharynx imepakana sana na nasopharynx na anteriorly na cavity mdomo. Fauces ni ufunguzi katika uhusiano kati ya cavity mdomo na oropharynx. Kama nasopharynx inakuwa oropharynx, epithelium inabadilika kutoka epithelium ya pseudostratified ciliated columnar kwa stratified squamous epit Oropharynx ina seti mbili tofauti za tonsils, tonsils ya palatine na lingual. Tonsil ya palatine ni moja ya miundo miwili iko baadaye katika oropharynx katika eneo la fauces. Tonsil ya lingual iko chini ya ulimi. Sawa na tonsil ya pharyngeal, tonsils ya palatine na lingual hujumuisha tishu za lymphoid, na mtego na kuharibu vimelea vinavyoingia mwili kwa njia ya cavities ya mdomo au pua.

Laryngopharynx ni duni kwa oropharynx na posterior kwa larynx. Inaendelea njia ya nyenzo zilizoingizwa na hewa mpaka mwisho wake wa chini, ambapo mifumo ya utumbo na kupumua hutofautiana. Epithelium ya squamous iliyokatwa ya oropharynx inaendelea na laryngopharynx. Anteriorly, laryngopharynx inafungua ndani ya larynx, wakati baada ya hapo, inaingia kwenye mimba.

Larynx

Larynx ni muundo wa cartilaginous duni kwa laryngopharynx inayounganisha pharynx kwa trachea na husaidia kudhibiti kiasi cha hewa kinachoingia na kuacha mapafu (Mchoro 22.7). Muundo wa larynx huundwa na vipande kadhaa vya cartilage. Vipande vitatu vikubwa vya cartilage - cartilage ya tezi (anterior), epiglottis (bora), na cricoid cartilage (duni) -kuunda muundo mkuu wa larynx. Cartilage ya tezi ni kipande kikubwa cha cartilage ambacho hufanya larynx. Cartilage ya tezi ina umaarufu wa laryngeal, au “apple ya Adamu,” ambayo huelekea kuwa maarufu zaidi kwa wanaume. Cartilage nyembamba ya cricoid huunda pete, na mkoa mkubwa wa posterior na mkoa mwembamba wa anterior. Tatu ndogo, paired cartilages-arytenoids, corniculates, na cuneiform-ambatanisha na epiglottis na kamba mijadala na misuli ambayo kusaidia hoja kamba mijadala kuzalisha hotuba.

Kielelezo 22.7 Larynx Larynx inaenea kutoka laryngopharynx na mfupa wa hyoid kwa trachea.

Epiglottis, iliyounganishwa na cartilage ya tezi, ni kipande cha kubadilika sana cha cartilage ya elastic ambayo inashughulikia ufunguzi wa trachea (angalia Mchoro 22.4). Wakati wa “kufungwa” nafasi, mwisho usiounganishwa wa epiglottis hutegemea glottis. The glottis inajumuisha folda za nguo, kamba za kweli za sauti, na nafasi kati ya folda hizi (Mchoro 22.8). Kipande cha ngozi, au kamba ya sauti ya uongo, ni moja ya jozi ya sehemu zilizopigwa za membrane ya mucous. Kamba ya kweli ya sauti ni mojawapo ya nyundo nyeupe, za membranous zilizounganishwa na misuli kwenye vidonda vya tezi na arytenoid ya larynx kwenye kando zao za nje. Mipaka ya ndani ya kamba za kweli za sauti ni bure, kuruhusu oscillation kuzalisha sauti. Ukubwa wa makundi ya membranous ya kamba za kweli za sauti hutofautiana kati ya watu binafsi, huzalisha sauti na safu tofauti za lami. Folds katika wanaume huwa kubwa zaidi kuliko wale wa wanawake, ambayo huunda sauti ya kina. Tendo la kumeza husababisha pharynx na larynx kuinua juu, kuruhusu pharynx kupanua na epiglottis ya larynx kugeuka chini, kufunga ufunguzi kwa trachea. Harakati hizi zinazalisha eneo kubwa la chakula kupitisha, huku kuzuia chakula na vinywaji kuingia kwenye trachea.

Kielelezo 22.8 Kamba za sauti Kamba za kweli za sauti na makundi ya vestibuli ya larynx hutazamwa chini kutoka kwa laryngopharynx.

Kuendelea na laryngopharynx, sehemu bora ya zoloto lined na stratified squamous epithelium, mpito katika pseudostratified ciliated ciliated columnar epithelium ambayo ina seli goblet. Sawa na cavity ya pua na nasopharynx, epithelium hii maalumu hutoa kamasi kwa mtego uchafu na vimelea wanapoingia kwenye trachea. Cilia hupiga kamasi juu kuelekea laryngopharynx, ambapo inaweza kumeza chini ya mimba.

Trachea

Trachea (windpipe) hutoka kwenye larynx kuelekea mapafu (Mchoro 22.9a). Trachea huundwa na vipande 16 hadi 20 vilivyowekwa, C-umbo la cartilage ya hyaline ambavyo vinaunganishwa na tishu zinazojumuisha. Misuli ya trachealis na tishu zinazojumuisha pamoja huunda utando wa fibroelastic, membrane rahisi ambayo inafunga uso wa nyuma wa trachea, kuunganisha cartilages ya umbo la C. Utando wa fibroelastic inaruhusu trachea kunyoosha na kupanua kidogo wakati wa kuvuta pumzi na kutolea nje, wakati pete za cartilage hutoa msaada wa miundo na kuzuia trachea kuanguka. Aidha, misuli ya trachealis inaweza kuambukizwa kulazimisha hewa kupitia trachea wakati wa kutolea nje. Trachea imefungwa na epithelium ya pseudostratified ciliated columnar, ambayo inaendelea na larynx. Mto huo unapakana na trachea posteriorly.

Kielelezo 22.9 Trachea (a) Tube ya tracheal inaundwa na vipande vilivyowekwa, C-umbo la cartilage ya hyaline. (b) safu inayoonekana katika sehemu hii ya msalaba wa tishu za ukuta wa tracheal kati ya cartilage ya hyaline na lumen ya trachea ni mucosa, ambayo inajumuisha epithelium ya ciliated ciliated ya safu ambayo ina seli za goblet. M × 1220. (Micrograph zinazotolewa na Regents ya Chuo Kikuu cha Michigan Medical School © 2012)

mti wa bronchial

Matawi ya trachea ndani ya bronchi ya msingi ya kulia na ya kushoto kwenye carina. Hizi bronchi pia zimewekwa na epithelium ya ciliated ciliated ciliated yenye seli za goblet zinazozalisha kamasi (Kielelezo 22.9 b). Carina ni muundo uliofufuliwa ambao una tishu maalumu za neva ambazo huchochea kikohozi cha vurugu ikiwa mwili wa kigeni, kama vile chakula, umepo. Mapambo ya cartilage, sawa na yale ya trachea, husaidia muundo wa bronchi na kuzuia kuanguka kwao. Bronchi ya msingi huingia kwenye mapafu kwenye hilum, mkoa wa concave ambapo mishipa ya damu, vyombo vya lymphatic, na mishipa pia huingia kwenye mapafu. Bronchi inaendelea kuwa tawi ndani ya mti wa bronchial. Mti wa bronchial (au mti wa kupumua) ni neno la pamoja linalotumiwa kwa bronchi hizi nyingi za matawi. Kazi kuu ya bronchi, kama miundo mingine ya ukanda, ni kutoa njia ya hewa ili kuingia ndani na nje ya kila mapafu. Aidha, membrane ya mucous mitego uchafu na vimelea.

Matawi ya bronchiole kutoka bronchi ya juu. Bronchioles, ambayo ni karibu 1 mm kwa kipenyo, tawi zaidi mpaka wawe bronchioles ndogo ya terminal, ambayo husababisha miundo ya kubadilishana gesi. Kuna zaidi ya 1000 ya bronchioles ya terminal katika kila mapafu. Ukuta wa misuli ya bronchioles hauna cartilage kama yale ya bronchi. Ukuta huu wa misuli unaweza kubadilisha ukubwa wa neli ili kuongeza au kupungua kwa hewa kupitia tube.

Eneo la kupumua

Tofauti na eneo la uendeshaji, eneo la kupumua linajumuisha miundo inayohusika moja kwa moja katika kubadilishana gesi. Eneo la kupumua huanza ambapo bronchioles ya terminal hujiunga na bronchiole ya kupumua, aina ndogo ya bronchiole (Mchoro 22.10), ambayo husababisha duct ya alveolar, ikifungua kwenye nguzo ya alveoli.

Kielelezo 22.10 Eneo la kupumua Bronchioles husababisha sac za alveolar katika eneo la kupumua, ambapo kubadilishana gesi hutokea.

Alveoli

Duct ya alveolar ni tube inayojumuisha misuli ya laini na tishu zinazojumuisha, ambazo hufungua kwenye kikundi cha alveoli. Alveolus ni mojawapo ya sac ndogo, kama zabibu ambazo zimeunganishwa na ducts za alveolar.

Kifuko cha alveolar ni kikundi cha alveoli nyingi ambazo zinawajibika kwa kubadilishana gesi. Alveolus ni takriban 200 μm kipenyo na kuta za elastic ambazo zinawezesha alveolus kunyoosha wakati wa ulaji wa hewa, ambayo huongeza sana eneo la uso linalopatikana kwa kubadilishana gesi. Alveoli huunganishwa na majirani zao na pores ya alveolar, ambayo husaidia kudumisha shinikizo la hewa sawa katika alveoli na mapafu (Mchoro 22.11).

Kielelezo 22.11 Miundo ya Eneo la Kupumua (a) Alveolus ni wajibu wa kubadilishana gesi. (b) Micrograph inaonyesha miundo ya alveolar ndani ya tishu za mapafu. KM × 178. (Micrograph zinazotolewa na Regents ya Chuo Kikuu cha Michigan Medical School © 2012)

Ukuta wa alveolar una aina tatu za seli kuu: aina ya seli za alveolar, aina ya II ya seli za alveolar, na macrophages ya alveolar. Aina ya I ya alveolar kiini ni seli ya epithelial ya squamous ya alveoli, ambayo hufanya hadi asilimia 97 ya eneo la uso wa alveolar. Seli hizi ni karibu 25 nm nene na zinaweza kupunguzwa kwa gesi. Aina ya II ya alveolar kiini inaingizwa kati ya seli za aina ya I na huficha surfactant ya pulmona, dutu linajumuisha phospholipids na protini ambazo hupunguza mvutano wa uso wa alveoli. Kutembea karibu na ukuta wa alveolar ni macrophage ya alveolar, seli ya phagocytic ya mfumo wa kinga ambayo huondoa uchafu na vimelea ambavyo vimefikia alveoli.

Epithelium rahisi ya squamous iliyoundwa na aina ya seli za alveolar inaunganishwa na membrane nyembamba, elastic basement membrane. Epithelium hii ni nyembamba sana na inapakana na utando wa endothelial wa capillaries. Kuchukuliwa pamoja, alveoli na utando wa capillary huunda utando wa kupumua ambao ni takriban 0.5 μm (micrometers) nene. Mbinu ya kupumua inaruhusu gesi kuvuka kwa kutenganishwa rahisi, kuruhusu oksijeni kuchukuliwa na damu kwa usafiri na CO ₂ kutolewa ndani ya hewa ya alveoli.

Magonjwa ya...

Mfumo wa kupumua: Pumu

Pumu ni hali ya kawaida inayoathiri mapafu kwa watu wazima na watoto. Takriban asilimia 8.2 ya watu wazima (milioni 18.7) na asilimia 9.4 ya watoto (milioni 7) nchini Marekani wanakabiliwa na pumu. Aidha, pumu ni sababu ya mara kwa mara ya hospitali kwa watoto.

Pumu ni ugonjwa sugu unaojulikana na kuvimba na edema ya njia ya hewa, na bronchospasms (yaani, kikwazo cha bronchioles), ambayo inaweza kuzuia hewa kuingia kwenye mapafu. Aidha, secretion nyingi za kamasi zinaweza kutokea, ambayo inachangia zaidi kuingizwa kwa njia ya hewa (Kielelezo 22.12). Seli za mfumo wa kinga, kama vile eosinofili na seli za mononuclear, zinaweza pia kushiriki katika kuingilia kuta za bronchi na bronchioles.

Bronchospasms hutokea mara kwa mara na kusababisha “mashambulizi ya pumu.” Mashambulizi yanaweza kusababishwa na mambo ya mazingira kama vile vumbi, poleni, nywele za wanyama, au dander, mabadiliko ya hali ya hewa, ukungu, moshi wa tumbaku, na maambukizi ya kupumua, au kwa zoezi na dhiki.

Kielelezo 22.12 Kawaida na bronchial Pumu Tissue (a) Kawaida mapafu tishu haina sifa za tishu mapafu wakati (b) mashambulizi ya pumu, ambayo ni pamoja na mucosa thickened, kuongezeka kamasi kuzalisha seli goblet, na eosinofili huingia.

Dalili za mashambulizi ya pumu huhusisha kukohoa, kupumua kwa pumzi, magurudumu, na kifua cha kifua. Dalili za mashambulizi makali ya pumu ambayo yanahitaji matibabu ya haraka ingekuwa ni pamoja na ugumu wa kupumua unaosababisha midomo ya bluu (cyanotic) au uso, kuchanganyikiwa, usingizi, mapigo ya haraka, jasho, na wasiwasi mkali. Ukali wa hali hiyo, mzunguko wa mashambulizi, na kuchochea kutambuliwa huathiri aina ya dawa ambazo mtu anaweza kuhitaji. Matibabu ya muda mrefu hutumiwa kwa wale walio na pumu kali zaidi. Dawa za muda mfupi, za haraka-kaimu zinazotumika kutibu mashambulizi ya pumu huwa zinasimamiwa kupitia inhaler. Kwa watoto wadogo au watu ambao wana shida kutumia inhaler, dawa za pumu zinaweza kutumiwa kupitia nebulizer.

Mara nyingi, sababu ya msingi ya hali haijulikani. Hata hivyo, utafiti wa hivi karibuni umeonyesha kuwa virusi fulani, kama vile rhinovirus ya binadamu C (HRVC), na bakteria Mycoplasma pneumoniae na Klamidia pneumoniae ambazo huambukizwa katika utoto au utotoni, zinaweza kuchangia maendeleo ya matukio mengi ya pumu.

Kiungo cha Maingiliano

Tembelea tovuti hii ili ujifunze zaidi kuhusu kinachotokea wakati wa mashambulizi ya pumu. Je! Mabadiliko matatu yanayotokea ndani ya hewa wakati wa mashambulizi ya pumu ni nini?