Anatomia di Trachea, Bronchi e Polmoni

Trachea

La trachea è un organo cavo, in continuità superiormente con la laringe, inferiormente nei due bronchi principali.

La struttura microscopica della trachea e dei bronchi principali e extrapolmonari è uguale.

La trachea posteriormente è in rapporto con l’esofago, quindi la parete posteriore della trachea è MOBILE perché deve fare spazio al bolo quando passa nell’esofago. Si parla di PARS MEMBRANACEA della TRACHEA.

Osservando la trachea in sezione trasversale si possono osservare le sue tonache. Le tonache sono 3; dall’esterno verso il lume troviamo:

  • TONACA FIBROSA caratterizzata da semianelli cartilaginei, cioè anelli incompleti a forma di C aperta posteriormente. Tra i vari anelli è presente tessuto connettivo che possono formare i legamenti interanulari . Sempre come tonaca fibrosa, nella parte posteriore della trachea, non ci sono legamenti intercartilaginei, ma c’è muscolatura liscia posta per lo più trasversalmente che va a costituire il muscolo tracheale. Alcuni fasci, però, sono disposti longitudinalmente soprattutto all’esterno e vanno a fondersi con il tratto muscolare longitudinale dell’esofago formando il muscolo tracheo-esofageo. Questa porzione del muscolo costituisce la pars membranacea della trachea.

Questa struttura la troviamo anche nei bronchi extrapolmonari.

  • TONACA SOTTILE DI SOTTOMUCOSA: è la prima volta in cui la incontriamo oggi. Dalla trachea in giù infatti compare la sottomucosa. La sottomucosa è più abbondante a livello della pars membranacea. Contiene i corpi ghiandolari delle ghiandole siero-mucose. Qui la sottomucosa è più abbondante perché questa è la parte che si deve spostare quando il bolo attraversa l’esofago, qui serve più mobilità e sono proprio le sottomucose con il connettivo lasso a svolgere queste funzioni.
  • TONACA MUCOSA RESPIRATORIA.
    Nell’apparato respiratorio la mucosa respiratoria tappezza gran parte delle vie aeree perché quelle funzioni di purificazione, umidificazione e riscaldamento vengono svolte lungo quasi tutto l’albero respiratorio.

 

Bronchi e Polmoni

I polmoni possiedono una sorta di organizzazione gerarchica. Abbiamo due polmoni, ogni polmone è formato da lobi, tre a destra e due a sinistra ed in ogni lobo ci sono dei segmenti per un totale di dieci segmenti per polmone. All’interno dei segmenti si distinguono poi i lobuli, aree prismatiche tridimensionali, riconoscibili in superficie perché sono delimitati da zone più scure che sono residui antracotici . Questi residui sono depositi di polvere nel connettivo che delimita i lobuli. All’interno dei lobuli vedremo gli acini che sono fatti da bronchioli e in gran parte da alveoli.

Questa è l’organizzazione gerarchica del polmone.

Abbiamo detto che i bronchi extrapolmonari hanno la stessa struttura della trachea. Dopo che i bronchi entrano nell’ilo avremo 3 bronchi lobari a destra, 2 bronchi lobari a sinistra e dai bronchi lobari nascono i bronchi segmentali. Dai bronchi segmentali nascono i bronchi interlobulari che percorrono lo spazio tra un lobulo e l’altro e poi da questi nasceranno i bronchi intralobulari. (si potrebbe fare un parallelismo tra i dotti delle ghiandole salivari e la ramificazione dei polmoni).

 

Esiste un tipo di divisione dei bronchi monopodico e un tipo dicotomico.

Divisione monopodica: da un bronco principale si distacca una collaterale. Quindi il bronco non perde la propria individualità; inoltre la collaterale si divide a sua volta con lo stesso sistema monopodico. Si formano canali più piccoli con un angolo diverso. Questo consente di attuare una broncoscopia, ovvero di introdurre un broncoscopio nel bronco, di percorrerlo, di prendere un altro ramo e percorrere tutto questo. Questa divisione di tipo monopodico è presente per tutto il bronco fino al bronco intralobulare.

Divisione dicotomica: non è tipica dei bronchi, ma del bronchiolo. Si verifica quando un bronchiolo perde la sua individualità, si divide dando altri due rami a Y. La troveremo a partire dagli acini.

Quindi prima degli acini abbiamo divisione monopodica, dagli acini in poi c’è divisione dicotomica.

 

Allora dobbiamo fare una grossa distinzione, per la struttura microscopica, tra bronchi extralobulari e bronchioli intralobulari.

Si parla di Bronchiolo quando questa struttura non ha più placchette cartilaginee ed entra in un lobulo.

 

I Bronchi Extralobulari

Hanno per tutta la loro lunghezza la stessa struttura benchè diminuiscano di diametro. Quando si entra nel lobulo non si parla più di bronco, ma di bronchiolo perché perde le placchette cartilaginee. Lo si vede bene dalle immagini sopra.

Struttura microscopica del bronchi extralobulari:
Ci sono 4 tonache. Partendo dall’interno troviamo:

  • lume delimitato da mucosa con solito epitelio respiratorio e tonaca propria;
  • siamo entrati nel polmone, dai bronchi extrapolmonari siamo andati dentro il polmone, il muscolo tracheale va a disporsi sotto la mucosa andando a circondare tutto il lume e la mucosa. Il muscolo viene a trovarsi tutt’intorno e non più solo nella parte posteriore, la sua posizione ricorda la muscolaris mucosae.
    A questo livello le fibrocellule muscolari sono disposte circolarmente in modo che contraendosi si possa davvero restringere il lume
  • tonaca sottomucosa ricca dei corpi ghiandolari che abbiamo visto;
  • all’esterno c’è una tonaca fibrosa con connettivo e placchette cartilaginee, non più semianelli, che vanno a disporsi tutt’intorno la circonferenza del bronco.

Quindi quando la muscolatura si contrae, il lume si restringe, le placchette si avvicinano, cozzano tra di loro e quindi il lume non si potrà mai chiudere più di tanto, non ci sarà mai una chiusura completa. Quindi è proprio questa cartilagine che contribuisce a mantenere pervio il lume delle vie respiratorie.

La stimolazione parasimpatica determina vasocostrizione dei bronchi.

 

Bronchiolo,alveolo,polmoneBronchioli Intralobulari

Entriamo ora nel lobulo e succede che viene eliminato tutto ciò che sta all’esterno della tonaca muscolare, ovvero spariscono la sottomucosa e le placchette di cartilagine.

A livello de bronchioli intralobulari avremo solo la tonaca mucosa, la tonaca muscolare e un po’ di connettivo avventiziale che collega bronchiolo con il parenchima circostante.

Se avviene una contrazione a questo livello il lume non si chiude tutto perché le fibrocellule muscolari liscie assumono un andamento non più circolare, ma a spirale allungata (sono disposte quasi longitudinalmente, ma con andamento a spirale).

Quando si contraggono accorciano anche il bronchiolo impedendo una chiusura completa del lume. Nonostante tutto è a questo livello che gli attacchi di asma comportano difficoltà respiratorie, poichè non fanno passare l’aria.

Man mano si procede verso gli alveoli, l’epitelio della mucosa respiratoria tende a diventare semplice, non più pseudostratificato, ma monostratificato e da colonnare prismatico diventa cilindrico cubico e poi cubico, quindi riduce lo spessore.

 

Lobulo Polmonare

È una formazione prismatica delimitata ampiamente da connettivo, si vedono bene in superficie e sono percorsi assialmente da un bronchiolo lobulare che nasce da un piccolo bronco extralobulare o interlobulare.

Dal bronchiolo lobulare si dipartono, ancora con divisioni monopodiche, da 3 a 5 bronchioli terminali. A livello dei bronchioli terminali non ci sono più le cellule caliciformi mucipare, perché qui il muco non deve essere più prodotto perché rischierebbe di andare a ostruire il lume di questi piccoli bronchioli. Ci sono però le cellule cigliate che spariscono alla fine del bronchiolo terminale. Queste cellule cigliate devono spostare l’eventuale muco che dovesse arrivare lì.

Tutto ciò che sta a valle di un bronchiolo terminale andrà a costituire l’acino polmonare.

Quindi da 3 a 5 bronchioli terminali si avranno da 3 a 5 acini.

 

Acino

Ad un certo punto il bronchiolo terminale origina, per divisione dicotomica, dei bronchioli respiratori e nella loro parete si aprono degli alveoli.

Fino al bronchiolo terminale viene trasportata aria, a partire dal bronchiolo respiratorio cominciano ad avvenire gli scambi gassosi, quindi non si parla più di vie, ma di zone dove avviene la respirazione.

Scambi gassosi,ossigeno,anidride carbonica,capillari

Ci possono essere vari ordini di bronchioli respiratori: primo, secondo, terzo fino al quarto ordine (sempre con divisione di tipo dicotomico).

I bronchioli respiratori si continuano poi nei canali alveolari, cioè canali delimitati esclusivamente da alveoli. I canali alveolari possono arrivare fino a 5 ordini.

 

Alveolo

L’alveolo è una sfera cava con un orifizio. Il limite dell’apertura è detto colletto, da cui entra l’aria. L’ideale è che l’alveolo rimanga il più sferico possibile perché in questo modo occupa la massima superficie con il minimo volume.

Questi alveoli mettendosi uno di fianco all’altro vengo in contatto mediante un setto interalveolare e vanno a costituire la parete del canale dotto-alveolare nella sua tridimensionalità. Il fondo del dotto è il sacco alveolare.

Nei setti interalveolari sono presenti i pori di Kohn che consentono all’aria di avere la stessa pressione tra un alveolo e l’altro in modo che non ci sia pressione maggiore in alveolo rispetto quello adiacente perchè rischierebbe di scoppiare. Quindi grazie ai pori di Kohn si raggiunge l’equilibrio di pressione dell’aria all’interno degli alveoli.

È importante che ci siano i setti interalveolari perché a livello dei setti e anche tutt’attorno ci sono i capillari per lo scambio di ossigeno. Se questi setti dovessero rompersi andrebbe persa una grande superficie di polmone dedicata allo scambio di ossigeno e si arriverebbe a quella condizione che è  l’ enfisema dove c’è anche una grossa fibrosi del polmone.

Vediamo come è fatta la parete di un alveolo: è rivestito da un epitelio, costituito per lo più da cellule appiattite all’interno delle quali c’è la loro membrana basale, fibre collagene, fibre reticolari. Queste fibre sono caratterizzate da inestensibilità e formano una maglia che impedisce l’eccessiva distensione dell’alveolo. Ci sono poi fibre elastiche molto abbondanti che sono responsabili della retrazione elastica del polmone dopo l’inspirazione.

Sappiamo che l’inspirazione è per lo più un fenomeno passivo dovuto alla retrazione elastica del polmone e le fibre elastiche sono proprio contenute qui intorno alla parete dell’alveolo.

In caso di pneumotorace il polmone collassa spontaneamente perché manca la tensione della pressione negativa che c’è nella cavità pleurica. Se entra aria nel liquido pleurico, la componente elastica del polmone lo fa collassate.

Ci sono anche fibrocellule muscolari lisce. A livello degli alveoli, le fibrocellule muscolari lisce, che derivano da quella tonaca muscolare che abbiamo visto prima, si vanno a dispore attorno al colletto con andamento sinuoso da un alveolo all’altro. Contraendosi possono andare a ridurre l’apertura dell’alveolo. È importante che queste fibrocellule non siano nella parete dell’alveolo perché implicherebbero passaggio di ossigeno.

 

Vascolarizzazione del Polmone

L’arteria polmonare trasporta il sangue da ossigenare, quindi sangue non ossigenato. L’arteria polmonare viaggia e si ramifica esattamente come i bronchi, quindi segue in modo pedissequo la divisione dei bronchi (il bronco si divide, l’arteria si divide) e non dà rami capillari se non intorno agli alveoli a livello del bronchiolo respiratorio e dei canali alveolari. Siccome è un sangue non ossigenato non deve capillarizzarsi prima, ma si capillarizza solo dove avviene lo scambio di ossigeno, cioè attorno agli alveoli.

Questa costituisce la circolazione funzionale del polmone. Le maglie di queste reti capillari sono fittissime tant’è che lo spazio tra un capillare e l’altro è più piccolo del diametro di un capillare, quindi gli alveoli sono completamente circondati da questi capillari.

Il sangue poi viene drenato dalle vene polmonari che viaggiano alla periferia del lobulo e non viaggia all’interno del lobulo insieme all’arteria e al bronchiolo. Solo a livello extralobulare le vene tornano a viaggiare insieme all’arteria e al bronco.

Vi è poi una circolazione nutritizia . Il ramo dell’arteria bronchiale dà reti capillari lungo tutto il suo decorso perché deve andare a nutrire le pareti dei bronchi e dei bronchioli e tutte le strutture del polmone. Ma questa rete capillare drena per lo più a livello della vena polmonare, quindi queste vene polmonari trasportano un sangue misto. È chiaro che la quantità di sangue ossigenato è vastissima rispetto la quantità di sangue non ossigenato.

A livello dell’ilo del polmone abbiamo una triade (come a livello del fegato) formata da:

  • Bronco
  • Arteria polmonare: entra e segue il bronco per tutte le sue ramificazioni fino ai bronchioli respiratori. Quando arriva agli alveoli e ai canali alveolari dà dei rami che formano la rete capillare sulla parete degli alveoli.
  • Vene polmonari: escono due a destra e due a sinistra seguono l’arteria e il bronco fino ai bronchi extralobulari. Quando il bronco entra nel lobulo, solo l’arteria lo segue perché le vene si portano tra i lobuli a raccogliere il sangue di ritorno dai capillari che si sviluppano sulla parete degli alveoli.

La triade si ha quindi fino ai bronchi extralobulari.

La rete capillare sulla parete degli alveoli sta sulla membrana basale con le fibre reticolari ed elastiche, all’esterno dell’alveolo. Sta nei setti degli alveoli e quindi ogni capillare può prendere aria da tutti gli alveoli che gli stanno intorno.

I capillari sulla superficie degli alveoli sono così sottili che si dice che i globuli rossi possano procedere sono in fila indiana, uno davanti all’altro. Quindi ogni globulo rosso viene esposto alla “ventilazione” singolarmente.

 

Tipi cellulari che rivestono gli alveoli

A livello dell’alveolo abbiamo fondamentalmente 3 tipi cellulari:

  • Pneumocita di I tipo _ sono cellule estremamente appiattite e tutto il loro citoplasma va a tappezzare gran parte della parete dell’alveolo. I pneumociti di I tipo rivestono più del 90% della superficie dell’alveolo, benché siano meno numerosi dei pneumociti di II tipo. Un tempo erano chiamati placche anucleate perché non veniva individuato il nucleo. Servono per gli scambi respiratori. I capillari sono ad endotelio continuo. Tra l’endotelio e l’epitelio di pneumociti c’è la membrana basale che è comune alle due strutture: serve sia all’endotelio che all’epitelio. Nella membrana basale ci sono le fibre elastiche e collagene. I gas e i liquidi passano tra queste fibre. Ci sono numerose caveole, ma si ritiene che i gas passino attraverso le membrane liposolubili delle cellule.
  • Pneumocita di II tipo _ Hanno una forma più globosa, sono molto più piccoli e non sono espansi. Producono la componente fosfolipidica del surfattante. I fosfolipidi abbassano la pressione superficiale facendo sì che l’alveolo abbia quanto più possibile una forma sferica. Ha qualche micro-villosità in superficie, sporge nella cavità e ha figure mieliniche interpretate come lipidi che poi vengono espulse dalla cellula. possono anche dare origine a pneumoniti di tipo I. La loro caratteristica morfologica più importante è che presentano dei granuli, dei corpi multilamellari. Questi corpi contengono il precursore di natura fosfolipidica del surfattante.
  • Macrofagi alveolari o cellule della polvere. All’interno si individuano lisosomi che hanno inglobato residui. Il sistema di purificazione dell’aria non sempre è efficiente al 100%, infatti ci sono molecole talmente piccole che possono arrivare fino a livello alveolare.
    Queste cellule della polvere derivano dal sangue, sono monoliti macrofagi, e viaggiano all’interno della superficie dell’alveolo fagocitando le particelle presenti nel surfattante inglobandole.
    A questo punto possono percorrere due vie:

    • possono essere espettorati ,cioè possono continuare a viaggiare nel lume dell’alveolo e risalire verso bronchiolo respiratorio, bronchiolo terminale ed essere inglobati nel muco nelle vie respiratorie,
    • possono entrare nell’interstizio, andare nel connettivo, cercare i vasi linfatici e quindi rientrare nel circolo per essere eliminati.

 

Se analizziamo nel dettaglio la barriera aria-sangue. Si vedono i pneumociti di I tipo, membrana basale fusa e cellule epiteliali. Ci sono poi una serie di caveole, vescicole di pinocitosi, esocitosi o transcitosi. Queste vescicole specialmente sul lato dell’endotelio hanno anche dei grani in superficie nei quali è contenuto l’enzima angiotensina convertente (conversione avviene a livello dei capillari polmonari).

Tra le cellule interstiziali abbiamo i fibroblasti responsabili della deposizione di quelle fibre collagene reticolari ed elastiche viste prima. Lo scambio di ossigeno, lo scambio barriera-sangue avverrà dove questi tratti sono più sottili.

Il surfattante è un tensioattivo. La componente fosfolipidica insieme alla componente di natura peptidica che deriva dalle Cellule del Clara, produce il surfattante.

Questo tensioattivo è costituito da due fasi:

  • una fase acquosa inferiore;
  • una fase fosfolipidica superficiale;

I fosfolipidi riducono la tensione superficiale del liquido in modo che, qualora le pareti di un alveolo dovessero venire l’una in contatto dell’altra, queste non rimangano attaccate.

Esempio: se tra sottobicchiere e bicchiere c’è una goccia d’acqua, tirando su il bicchiere si tira su anche il sottobicchiere perché a causa della tensione superficiale l’acqua forma una sorta di colla tra le due superfici.

È quello che accadrebbe a questo livello se non ci fosse il tensioattivo. Il surfattante, quindi, riduce la tensione superficiale in modo che queste strutture non collassino e non rimangano adese.

Questo spiega perché le cellule del Clara siano abbondanti nei bronchioli terminali e respiratori, perché devono contribuire a costituire il surfattante.

Inoltre le caratteristiche dell’epitelio cambiano man mano che si va verso l’alveolo, nel senso che le cellule colonnari diventano cellule cubiche e poi cellule appiattite.

 

Circolazione Polmonare

Il sangue dell’arteria polmonare può prendere due vie:

  • via dei capillari per l’ossigenazione;
  • percorso venoso con la vena polmonare.

Esistono anche anastomosi artero-venose senza passare per la rete capillare, per esempio tra l’arteria polmonare e la vena polmonare.

La circolazione nutritizia è costituita dall’arteria bronchiale che arriva poi ai vari bronchioli. Le vene bronchiali scaricano per lo più nelle vene polmonari tranne che vicino l’ilo perché ci sono vene bronchiali che vanno poi nella azygos.

Esistono anche anastomosi arteriose tra l’arteria bronchiale e l’arteria polmonare.

 

Drenaggio Linfatico

Le aree poligonali che vediamo sulla superficie del polmone diventano nerastre sul contorno con l’età perché ci sono residui antracotici.

Nel connettivo sottopleurico nascono i linfatici e poi si dirigono verso le arteria polmonare o le vene polmonari o i bronchi. Quindi i linfatici si dispongono intorno ai distretti di vascolarizzazione e di areazione. Si possono trovare nel parenchima polmonare lungo le formazioni dei linfonodi. I vasi linfatici non ci sono in corrispondenza dei bronchioli respiratori e dei canali alveolari. Cominciano a comparire nei bronchioli terminali. I vasi linfatici comunicano con quelli che arrivano dalla pleura e mettono capo ad una serie di linfonodi polmonari, che a loro volta mettono capo a linfonodi a livello della biforcazione tracheale (linfonodi paratracheali e tracheo-bronchiali).

 

Innervazione

Il parasimpatico a un’azione bronco-costrittrice, mentre il simpatico bronco-dilatatrice.