HC27: Macro- en microanatomie ademhalingsstelsel

Algemene informatie

• Welke onderwerpen worden behandeld in het hoorcollege?
  • In dit college wordt de anatomie en embryonale ontwikkeling van het ademhalingsstelsel uitgebreid besproken
• Welke onderwerpen worden besproken die niet worden behandeld in de literatuur?
  • Alle onderwerpen in dit college worden ook behandeld in de literatuur
• Welke recente ontwikkelingen in het vakgebied worden besproken?
  • Er zijn geen recente ontwikkelingen besproken
• Welke opmerkingen worden er tijdens het college gedaan door de docent met betrekking tot het tentamen?
  • Er zijn geen opmerkingen over het tentamen gemaakt
• Welke vragen worden behandeld die gesteld kunnen worden op het tentamen?
  • Er zijn geen mogelijke vragen behandeld

Embryonale ontwikkeling

Ontstaan van het diafragma:

De long ontstaat uit de voordarm in het embryo. Deze is verbonden met de dooierzak. De binnenkant van de voordarm bestaat uit endoderm. De voordarm wordt geflankeerd door de intra-embryonale coeloomholte. In de intra-embryonale coeloomholte bevinden zich 3 holtes:

• Pericardiale holte
• 2 pericard-peritoneale kanalen
• Peritoneale holte

Deze holtes gaan met elkaar fuseren:

• Fusie tussen de pleuropericardiale membranen en het mediane mesenchym scheidt de pleuraholten van de pericardholte
• Fusie tussen de pleuropericardiale membranen met het mesenchym voor de oesophagus wordt het mediastinum en scheidt de pleuraholten van elkaar
• Fusie van de pleurperitoneale membranen met het dorsale mesenterium van de oesophagus en het septum transversum scheidt de pleuraholten van de peritoneale holte
  • Samen met het ingroeiende spierweefsel uit de lichaamswand wordt deze structuur het diafragma genoemd
    • Als het diafragma niet goed is aangelegd, kan er een opening tussen de thoraxholte en het abdomen ontstaan → er bevindt zich een stuk darm in de thoraxholte: een congenitale diafragmatische hernia

Vertakking van de voordarm:

De voordarm begint zich tijdens de 4e week van de zwangerschap te splitsen. De voordarm gaat zich vertakken, waardoor uiteindelijk de longen ontstaan. 

Tijdens het vertakking groeit de voordarm tegen de wand van de intra-embryonale coeloomholte aan, waardoor de pleura ontstaan:

• De binnenkant van de holte wordt het viscerale pleura wordt
• De buitenkant van de holte wordt het pariëtale pleura 

In de 24e week worden voor het eerst alveoli (longblaasjes) en sulfactans geproduceerd. Dit markeert het moment waarop de longen opengehouden kunnen worden. Na de geboorte blijven de longblaasjes groeien, tot ongeveer 2-jarige leeftijd.

Verdeling van de thorax

De thorax kan op basis van structuur in twee delen onderverdeeld worden:

• Benig deel
  • Wervelkolom
  • Ribben
  • Sternum
• Musculair deel 
  • Intercostaalspieren
    • Leveren een belangrijke bijdrage aan het ademhalingsstelsel

De thorax kan ook op een andere manier verdeeld worden:

• Onderbegrenzing: het diafragma
  • Omvat de onderste apertura (opening):
    • Aorta
    • Vena cava inferior
    • Oesophagus
    • Zenuwen
• Bovenbegrenzing
  • Omvat de bovenste apertura:
    • Arteriën
    • Venen
    • Trachea
    • Oesophagus
• Interne onderverdeling
  • Mediastinum
    • Bevat de pericardiale holte
  • Twee pleuraholtes

Pleuraholtes

In de pleuraholtes bevinden zich twee belangrijke vliezen:

• Pariëtale pleura: grenst aan de thoraxwand
  • Heet ook wel het borstvlies
• Viscerale pleura: grenst aan de long zelf
  • Heet ook wel het longvlies

Beide vliezen zijn bij de hilus verbonden. Tussen deze twee vliezen bevindt zich de pleuraruimte. Deze wordt gevuld door pleuravocht. In de pleuraholte zijn twee gedeeltes waar geen long zit: 

• Ventraal voor het hart
• Recessus costodiafragmatica

De pleuraholte is dus groter dan de long.

De longhilus

De longhilus bevat de bloedvaten naar de long toe:

• Primaire bronchis (achterin)
• Arteria pulmonalis (bovenin)
  • Komt uit het rechterventrikel
  • Zuurstofarm bloed

• Vena pulmonalis (voorin)
• Arteria bronchialis
  • Komt uit de aorta
  • Voorziet de bronchi van zuurstofrijk bloed
• Vena azygos (rechts)
• Aortaboog (links)

Naast bloedvaten zijn er ook zenuwen aanwezig:

• Nervus phrenicus (voorin)
  • Innerveert het diafragma
• Nervus vagus (achterin)
  • Geeft takken intercostaal, maar ook in het abdomen af

Een pulmonaal ligament heet ook wel een "pleural sleeve". Dit is een plooi ontstaan doordat de twee pleuravliezen bij elkaar komen.

De longen

In het menselijk lichaam zijn er twee longen aanwezig:

• Rechterlong
  • 3 kwabben
  • Fissura oblique en fissura horizontalis
• Linkerlong
  • 2 kwabben
  • Alleen fissura oblique

Centraal liggen de bronchi en bloedvaten. De alveoli (longblaasjes) zijn perifeer gelegen.

Beide longen hebben 10 segmenten, die door septa (bindweefselschotten) volledig van elkaar zijn gescheiden. Er zijn geen bronchiën of alveoli die hier doorheen lopen → een segment is de kleinste recesseerbare unit. Omdat de linkerlong iets kleiner is, zijn de bindweefselschotten van een aantal segmenten niet compleet. Hierdoor zijn er klinisch gezien aan de linkerkant 8 segmenten.

Luchtstroom

Het ademhalingsstelsel bestaat uit twee delen:

• Geleidend deel
  1. Mond/neus
  2. Trachea
  3. Hoofdbronchus
     • • Alle structuren na de hoofdbronchus zijn in de longen gelegen
  4. 5 lobaire bronchiën
     • • 2 aan de linkerkant
       • 3 aan de rechterkant
  5. 20 segmentale bronchiën
     • • 10 per longhelft
  6. Terminale bronchiën
  7. Terminale bronchioli
• Respiratoir deel
  1. Respiratoire bronchioli
  2. Ductuli alveolares (alveolaire buizen)
  3. Sacculi alveolaires (alveolaire zakken)
  4. Alveoli (longblaasjes)

Trachea

De trachea (luchtpijp) loopt vanaf de larynx tot de bifurcatie. Hij is 10 cm lang en 2,5 diameter breed. De trachea heeft een specifieke positie:

• Door de hals en het mediastinum
• Ventraal van de oesophagus
• Achter/naast de aortaboog

De trachea bevat kraakbeenringen.

De wandopbouw van de trachea lijkt veel op die van de darm. De trachea bestaat uit 4 lagen:

1. Mucosa (binnenlaag)
   • Meerrijig cilindrisch trilhaarepitheel
     • 30% trilhaarcellen
       • "Ciliary escalator": trilharen transporteren ongewenste stofjes omhoog
     • 30% slijmbekercellen die een plaklaag vormen
       • Hier plakken ongewenste stoffen aan vast
     • 30% basale cellen die de laag vernieuwen
       • Dit zijn dus een soort stamcellen
       • Geproduceerde vervangcellen maken meerlagig, niet meerrijig, epitheel → bevat geen trilhaarcellen → kan geen stofjes afvoeren
     • 8% enteroendocriene cellen
     • 2% borstelcellen die als sensor functioneren
   • Lamina propria
     • Bindweefsel met BALT
       • BALT = bronchus associated lymphatic tissue: bevat lymfecellen die ontstekingscellen kunnen produceren
     • Elastische vezels
2. Submucosa
   • Losmazig bindweefsel
     • Lijkt op de lamina propria
     • Bevat sereuze en muceuze klieren
   • Servicelaag voor mucosa
     • Bloedvaten
     • Zenuwen
     • Lymfevaten
   • Submucoseale klieren
     • Seromuceus (water en slijm)
     • Liggen met name aan de dorsale kant
3. Kraakbeenlaag
   • C-vormig kraakbeen
   • Van oorsprong was deze laag een spierlaag → dorsaal ligt de musculus trachealis
     • Glad spierweefsel
     • Fibro-elastisch weefsel
4. Adventitia (buitenlaag)

Bronchi

In tegenstelling tot de trachea bestaan de bronchi volledig uit kraakbeenplaten (i.p.v. ringen). De wand van een bronchus bestaat uit verschillende onderdelen:

• Mucosa
  • Cilindrische epitheelcellen die gaandeweg minder hoog worden
  • Lamina propria die gaandeweg dunner wordt
  • Basaalmembraan
• Submucosa
  • Kraakbenige laag van platen i.p.v. ringen
  • De submucosa wordt samen met de muscularis ook wel de "tunica musculo-cartilaginea" genoemd → zijn moeilijk van elkaar te onderscheiden
• Muscularis
  • Circulair glad spierweefsel
  • Reguleert de diameter
• Adventitia

De arteriën lopen altijd met de vertakking van de bronchi, tot aan de alveoli, mee.

Bronchiolen

Bronchiolen voorzien de longen van zuurstof en bevatten geen kraakbeen. Ook de bronchiolen hebben een kenmerkende opbouw:

• Diameter < 1 mm
• Geen kraakbeen
• Geen submucoseale klieren
• Relatief dikke muscularis laag
  • Om het kraakbeen te vervangen
• In de lamina propria liggen elastische vezels
  • Bepalen de compliantie van de longen

Er zijn 3 soorten bronchiolen:

• Bronchioli
  • Meerrijig, cilindrisch trilhaarepitheel
  • Slijmbeker-, EE-, basale- en sensor-cellen

• Terminale bronchiolen
  • Laatste stuk van het geleidende deel van de long
  • Eenlagig cilindrisch trilhaarepitheel
  • Enkele EE- en sensorcellen
  • Hebben i.p.v. slijmbekercellen clara cellen
    • Hebben surfactante eigenschappen
    • Ondersteunen de functie van de ontstekingscellen
    • Produceren eiwitten
    • Produceren oppervlakte-actieve stoffen (lipoproteïnen)
• Respiratoire bronchiolen
  • Eenlagig kubisch (trilhaar)epitheel
    • Proximaal is er er meer trilhaarepitheel dan clara cellen
    • Distaal zijn er veel meer clara cellen dan trilhaarepitheel
  • Gaswisseling

Alveolaire structuren

Er zijn 3 verschillende soorten alveolaire structuren, die allemaal met elkaar verbonden worden:

• Ductuli alveolares
  • Grootste deel van de wand bestaat uit openingen naar sacculi alveolares en alveoli → hierdoor vindt gaswisseling plaats
• Sacculi alveolares
  • Een ruimte omringt door clusters alveoli
• Alveoli
  • Dunwandige longblaasjes (de diameter is 0,2 mm)
  • Worden omgeven door een dicht capillair netwerk
  • Epitheel bestaat uit 2 soorten cellen
  • Type 1 cellen
    • Vormen 95% van het epitheeloppervlak
    • Extreem plat en dun → nemen veel ruimte in
    • Delen niet → geen mitose
  • Type 2 cellen
    • Vormen 5% van het epitheeloppervlak
      • Het totale aantal is wel gelijk aan dat van type 1 cellen, maar type 2 cellen nemen minder ruimte in
      • Zitten op de hoekpunten van de alveoli
    • Bol en kubisch
    • Delen wel → produceren zowel type 1 als type 2 cellen
    • Zijn secretoir: produceren in hun laminaire lichaampjes surfactans
      • Houdt de grote en kleine ruimtes open

Alveolaire septum:

De werkelijke gaswisseling vindt dus plaats in de alveoli. Alveoli zijn door haarvaten omgeven. De plek waar de alveoli aan haarvaten grenzen heet het alveolaire septum. Hier is een dunne laag bindweefsel aanwezig. Het alveolaire septum bestaat uit dunne en dikke componenten:

• Dunne componenten
  • Alveolaire + basaalmembraan
  • Endotheel + basaalmembraan
• Dikke componenten
  • Bindweefsel
  • Elastine vezels
  • Macrofagen
  • Fibroblasen

Bloedvoorziening

Er zijn 4 grote vaten in de longen aanwezig:

• Arteria bronchialis
  • Vervoert zuurstofrijk bloed vanuit de aorta de longen in
  • Is ongeveer 10x zo klein als de arteria pulmonalis
• Vena bronchialis
  • Vervoert zuurstofarm bloed vanuit de arteria bronchialis naar het rechteratrium
  • Is niet aanwezig in de periferie van de long
• Arteria pulmonalis
  • Zit vast aan het rechterventrikel
  • Vervoert zuurstofarm bloed naar de longen toe
• Vena pulmonalis
  • Vervoert zuurstofrijk bloed terug naar het linkeratrium

De arteriën en venen kunnen niet de hele tijd langs elkaar de bronchusboom blijven lopen. Dit omdat de wand op een gegeven moment heel dun wordt, waardoor het bloed vanuit de venen naar de arteriën zou kunnen diffunderen. Het bloed zou dan weer teruggaan naar de longen. Om deze reden blijven de kleine arteriën met de bronchusboom meelopen, terwijl de kleine venen een andere route, door het bindweefselschot, nemen.

Het bronchiale systeem is verbonden met het pulmonale systeem. Omdat de vena bronchialis niet in de periferi van de longen aanwezig is, wordt het bloed vanuit de arteria bronchialis vervoert naar de vena pulmonalis. Hierdoor stroomt er een beetje zuurstofarm bloed door het pulmonale systeem.  Dit heeft geen nadelige gevolgen.