مواضيع المحاضرة: power point
background image


background image

 

 

RESPIRATORY SYSTEM

 

Lecture 1                      

 

Dr. Mareb. H. Ahmad   

/  

                   Histology Department/ Faculty of Medicine/   

 


background image

 

       The principle function

 

Exchange  of  gases  (oxygen  and  carbon 

dioxide)  between  air  in  alveoli  of  the  lung  & 

blood in the capillaries. 

  


background image

   It includes:

 

 

 

   

a- 

The lungs: the 

site for gas exchange. 

   

b

-  A  system  of

  tubes

:   

links  the  lungs 

with the external environment. 

   

c

-  A 

ventilation  mechanism 

which  is 

important  for  the  movement  of  air  through 

the  conducting  and  respiratory  parts  of  the 

lungs.  

    

It consists of the thoracic cage, intercostals 

muscles,  diaphragm,  and  elastic  as  well  as 

collagen components of the lungs. 

 


background image

Respiratory system

 

Conducting part

 

Respiratory part

 


background image

Conducting part

 

(upper respiratory tract):

 

by which air pass from the atmosphere to the lung 

 

It consists of  

The nasal cavity  

The pharynx  

The larynx  

The trachea  

Bronchi  

Terminal bronchioles 


background image

Respiratory part

 

(lower respiratory system): 

 

where gaseous  

 exchange took place 

It consists of  

Respiratory bronchioles    

Alveolar ducts  

Alveolar sacs  

Alveoli.  


background image

Conducting part

 

                 Has general structural characteristics : 

Epithelium

: mostly pseudo stratified columnar ciliated 

epithelium with abundant goblet cells (respiratory 

epithelium). 
 

Lamina propria

: This is the loose C.T, rich vascular supply, 

abundant elastic fibers and seromucous glands. 
 

Supportive layer

 that keep the airway patent and protect it 

from collapse. 

  
     It may be 

bone & cartilage

 (nasal cavity), 

cartilage

 

(trachea & bronchi) or 

smooth muscle

 (bronchioles) 


background image

 
1-  Conducts air to and from the lungs 
2-  Conditions the inspired air by:
 

  - Cleaning: the mucous secreted by 

goblet

 cells entraps 

the  dust  &  then  moves  toward  the  mouth  by  the  ciliary 
activity which is facilitated by serous secretion from the 
seromucous glands in lamina propria. 

- Moisturing: by the 

seromucous

 secretion covering the surface. 

      - Warming: by the rich 

blood vessels

 in the lamina propria. 

    3- specialized structures that are  involved in the perception of 
           smell & flavor (Olfactory mucosa) & the production of sound 
           (Larynx). 
 

The conducting portion serves two functions: 


background image

Respiratory epithelium:

 

 

 

Most of the conducting portion is lined 

by 

pseudostratified  columnar  ciliated

 

epithelium with many 

goblet

 cells. 

  

Typical respiratory epithelium consists 

of 

5

 cell types as seen in the EM: 

10 


background image

1- Ciliated columnar cells

 

 

The most 

abundant

 type 

 

Each  cell  has 

200-300  cilia

  on  its  apical 

surface. 

 

There  are  numerous 

mitochondria

  beneath 

the  cilia  to  supply  ATP  necessary  for  ciliary 

movement. 

11 


background image

2-Goblet cells

 

 
 
 

The next abundant cells. 

The 

apical  portion

  is  wide  and  contains 

mucinogen granules. 

They  have 

narrow  basal

  part  that  contains  the 

nucleus and organelles. 

They  secrete 

mucous

  that  covers  the  epithelial 

surface,  traps  particulate  matter  and  absorbs 

water soluble gases. 

12 


background image

3- Brush cells:

 

 

 Columnar  cells  that  have 

numerous

 

microvilli

 on their apical surface. 

 

 They  have  afferent 

nerve

  endings  on  their 

basal surfaces. 
 

 They  are  considered  to  be 

sensory 

receptors

13 


background image

4- Basal cells:

 

 

Small  rounded  cells  that  lie  on  the  basal 

lamina. 

 

They  are 

short

  and  do 

not

  reach  the 

luminal surface. 

 

They are considered as 

stem

 cells for other 

cell types. 

14 


background image

5- Endocrine cells:

 

Similar to basal cells.  

 

They  have  small  dense 

granules

  in  the 

basal

 

cytoplasm. 

 

They  belong  to 

DNES

  (Diffuse  Neuro-Endocrine 

System). 

 

They  secrete  amine  and  peptide  hormones  (e.g. 

serotonin) 

 

 

 

15 


background image

 
 
 
 
 
 
 
 
 

A smoker’s respiratory epithelium has : 

       

 

16 


background image

NASAL CAVITIES

 

 

The nose is covered 

externally

 by 

skin

 with some large 

sebaceous glands. 

 

The cavity of the nose is divided by a midline septum 

into right and left nasal cavities. 

 

Each communicates anteriorly with the exterior by 

anterior naris (nostril)

 and 

posteriorly

 with the 

nasopharynx

 

The wall of each nasal cavity has a rigid wall of hyaline 

cartilage and bone. 

17 


background image

Structure of the Nose

 

18 


background image

       Each nasal cavity is divided into:

 

              

1-

 

Vestibule 

 The most anterior and dilated portion of the nasal 

cavity. 

 The nostrils are lined with 

keratinized stratified 

squamous

 epithelium that covers a part of the 

vestibule. 

 Deeper it is changed to 

nonkeratinized 

epithelium 

then 

respiratory

 epithelium before entering the nasal 

fossae.   

 It contains numerous sebaceous and sweat glands, 

and thick short hair 

(vibrissae)

 that filter out large 

particles from the inspired air.  

19 


background image

 
 

Three

 bony projections known as 

conchae

 extend from each 

lateral wall.  
 

The middle & inferior conchae, the floor of the nasal fossae 

and  most  of  the  nasal  septum  are  covered  by  respiratory 

epithelium and are 

called respiratory area

.

  

 

              

 

The  superior  conchae,  roof  of  the  nasal  fossae  and  upper 

part  of  the  nasal  septum  are  covered  by  olfactory 

epithelium. This part is 

called olfactory area

.  

2- Nasal fossae 

20 


background image

Olfactory epithelium

 

The olfactory chemoreceptors are present 

in the olfactory epithelium covering the 

olfactory area. 
 
 

This is a 

pseudostratified

 columnar 

epithelium composed of 

3

 types of cells.  

 

21 


background image

supporting cells:

-

1

                

 

They are tall cells with apically located nuclei. 

The apex of the cell is broad and the base is 

narrow. 

The cell has 

microvilli

 on its apical surface. 

It contains a 

yellow

 pigment similar to 

lipofuschin

 pigment. 

22 


background image

Basal cells

-

2

 

 

They are 

short

 and rounded, located at the 

basal

 region of the 

epithelium. 

They may act as 

undifferentiated

 stem cells or supporting cells  

23 


background image

-They are 

bipolar

 nerve cells. 

 
-Their nuclei lie below the level of nuclei of the supporting. 
 
-The apical portion is a modified dendrite that ends at the surface of the 

epithelium in a bulb 

(the olfactory vesicle). 

 

-This  vesicle  gives  rise  to  several  long 

immotile  cilia

  (6-8)  that  act  as 

receptors. 

 
-The  afferent  axons  of  these  bipolar  neurons  unite  &  pass  through  the 

cribriform plate of the ethmoid bone forming 

olfactory nerve

  

 
-The cilia & the microvilli are submerged in a fluid layer consisting mainly 

of 

serous

 secretion of glands in the lamina propria called 

Bowman's glands

 

Olfactory cells

-

3

 

 

24 


background image

Functions of Bowman’s 

glands

 

1- 

Clear the surface of the olfactory epithelium

 

2- Serve as a solvent  
 
for  
odoriferous substances. 

25 


background image

3- Para nasal sinuses

 

 

 
 

They are blind cavities 
in the frontal, 
maxillary, ethmoid 
 and  
Sphenoid bones.

  

 
Reduce weight of skull 
Resonating chamber – 
modifies voice 

26 


background image

They  are  lined  by  thin 

respiratory  epithelium,  with 

few goblet cells

 

The  lamina  propria  contains  few 

small  mucous 

glands

 . 

 

They  are  connected  with  the  nasal  cavity  by 

small 

openings

 . 

27 


background image

PHARYNX

 

 

It can be divided into 

 3 regions: 
 

Nasopharynx

, lined by 

respiratory epithelium

 

Oropharynx  and  laryngeal  region

  are  lined  by 

stratified squamous epithelium

.  

Lymphocytes  frequently  accumulate  beneath  the 

epithelium  of  the  pharynx.Accumulations  of 

lymphoid tissues surrounding the openings of the 

digestive  and  respiratory  passages  form  the 

tonsils

 

  

28 


background image

 

 

 

 

 

 

It is an 

irregular

 tube 

  

Most  of  the  larynx  is 

covered  by 

respiratory

 

epithelium 

except

  parts 

of  epiglottis  and  the 

true vocal cords. 

 

The  lamina  propria  of 

the 

larynx 

contains 

seromucous

  glands  and 

plates

 of 

cartilage

.  

LARYNX

 

29 


background image

LARYNX

 

 

 

Large 

hyaline

cartilages (thyroid, cricoid and most 

of arytenoids). 

 

 Smaller 

elastic

 cartilages (epiglottis, cuneiform, 

corniculate and the tips of arytenoids). 

                          

 These  cartilages  are  bound  together  by 

ligaments

 and the intrinsic 

muscles

 of the larynx 

 

30 


background image

 

The larynx includes the epiglottis which is a valve like structure 

preventing food from entering the respiratory passages. 

 has  two  surfaces, 

lingual

  (superior)  and  laryngeal 

(inferior). 

 

The lingual surface and the apical portion of the laryngeal 

surface  are  covered  with 

non  keratinized  stratified 

squamous epithelium. 

 

The  rest  of  laryngeal  surface  is  covered  by 

respiratory 

epithelium. 

 

It is supported by elastic cartilage

 

31 


background image

Below the epiglottis the mucosa forms two pairs of folds  

The upper pair 

(False vocal cords)

 covered by 

respiratory

 

epithelium. 

The  lower  pair 

(True  vocal  cords)

  covered  by 

stratified

 

squamous

 epithelium.   

 

Function   

Maintaining the airway open 
The larynx is the organ of phonation 
           

  

LARYNX

 

32 


background image

 

 

 

 

 

Lecture 2                         

Dr. Mareb. H. Ahmad

 

 

 

 

 

 

 

 

The trachea is  

a rigid tube about  

10cm long. 

 

It extends from the  

larynx to the upper  

part of the thorax . 

 

The wall is supported by 16-20 

C shaped rings of 

hyaline cartilage

 joined at the free ends by bands 

of dense connective  

TRACHEA

 

33 


background image

The wall of the trachea consists of 

4

 layers. 

1-Mucosa                                 2-Submucosa 
3-supportive layer                   4-Adventitia 

 

34 


background image

1-Mucosa

 

A-Epithelium

:  respiratory  epithelium 

resting on a thick basal lamina. 
 

B-  Lamina

 

propria

:  of  loose  connective 

tissue rich in elastic and reticular fibers  
 

C-Elastic  membrane

:  separates  the 

lamina propria from submucosa  

35 


background image

Submucosa

 

   
 
 
 
                   2- 

Loose connective tissue laye containing 
1- Numerous seromucous glands  
2- Lymph follicles. 

36 


background image

  

 

 

 

 

3-Supportive layer(cartilage and muscle)  

 

It  is  the 

outer

  part  which  contains  the  C-shaped 

hyaline 

cartilage

 . 

 

The  gap  between  the  two  ends  of  the  C-shaped 

cartilage  is  completed  by  bundles  of 

smooth

 

muscle

 fibers (trachialis muscle).  

 

Contraction  of  trachealis  muscle  in  the  cough 

reflex, leads to ?????????? 

 

37 


background image

                                                 

 

 

 

                  4.  Adventitia

: 

 thin  connective  tissue  layer  that 

surrounds the trachea. 

38 


background image

THE BRONCHIAL TREE

 

 

The trachea divides into 2 primary 

bronchi

 that enter the 

lungs  at  the  hilum  with  arteries,  veins,  lymphatics  and 

nerves (vagus and sympathetic). 

 

In the lung, the primary bronchus divides into 

secondary 

(lobar) bronchi

, each enter a lobe, 3 in the right lung and 

2 in the left one. 

 

These  lobar  bronchi  divide  repeatedly  giving  rise  to 

smaller bronchi and then 

bronchioles

 

Each  bronchiole  enters  a  pulmonary  lobule  where  it 

branches to 5-7 

terminal bronchioles

 

39 


background image

BRONCHI

 

 

 

The 

extrapulmonary

  primary  bronchi  have  the  same 

structure of the trachea. 

The 

intrapulmonary

 bronchi  have some differences: 

The epithelium is pseudostratified columnar ciliated but with 

fewer

 goblet cells. 

 

A layer of smooth muscle fibers spirally arranged. 

 

The  C-shaped  cartilage  is  replaced  by 

irregular

  cartilage 

plates that encircle the whole lumen.  

These cartilage plates become 

discontinuous

 and smaller as 

bronchi decrease in diameter. 

The 

seromucous

  glands  &  lymph 

follicles

  are  present  in-

between the cartilage plates. 

 

The submucosa layer becomes indistinct. 

40 


background image

 

 
 
 
 

Foreign particles 

are more likely to lodge in the 

??????????primary bronchus

41 


background image

BRONCHIOLES

 

It is a conducting tube of 5mm diameter or less.  

         Their wall consists of: 

 

Mucosa 

   -

Epithelium

  is  simple  columnar  ciliated, 

decreases

  to  simple 

cuboidal partially ciliated in terminal bronchioles. 

 

   -

Goblet

 cells gradually 

disappear

,  

and are replaced in  

terminal bronchioles  
with 

Clara cells. 

     

42 


background image

43 


background image

    

Clara 

cells 

 

  

                    
            

have no cilia and contain      

secretory granules in their apices.  

 

        

They secrete proteins that 

protect bronchiolar epithelium 

against oxidative pollutants and 

inflammation. 

  

         They may produce surfactant-

like material that reduces the 

surface tension keeping the 

bronchioles open  

    

44 


background image

Lamina propria:

 

contains many elastic fibers

Muscle layer; 

is well developed and spirally 

arranged around the lumen

.

  

Outer connective tissue layer

; 

has no 

glands, no cartilage and no lymph follicles. 

 
 

45 


background image

Lecture3                      

Dr. Mareb. H. Ahmad

 

 THE RESPIRATORY PORTION 

 

46 


background image

 THE RESPIRATORY PORTION

 

 

Each  terminal  bronchiole  subdivides 

into 

two 

or 

more 

respiratory 

bronchioles,  then  into  alveolar  ducts, 

alveolar sacs and alveoli. 

Gaseous  exchange  occurs  from  the 

respiratory bronchioles to alveoli. 

47 


background image

1-Respiratory bronchiole

 

-They are regions of transition between the conducting and 

respiratory portions. 

 
-The respiratory bronchiole is structurally 

similar

 to terminal 

bronchiole 

except

  that  its  wall  is  interrupted  by 

numerous alveoli. 

 
-The epithelium between the openings of alveoli is formed of 

ciliated cuboidal cells and Clara cells

 
 -In the distal portions, the epithelium is 

simple cubical non-

ciliated

 . 

 
 -Smooth  muscle  and  elastic  connective  tissue  support  the 

wall of respiratory bronchiole.  

48 


background image

2- Alveolar ducts and 

alveolar sacs:

 

When the wall of the respiratory bronchiole becomes 

formed 

only

 of the opening of the alveoli, the thin walled 

tube is termed 

alveolar duct

 

Alveolar duct opens into a common chamber (atrium) 

which communicates with two or more alveolar sacs. 

 

Alveolar duct, alveolar sacs and alveoli are lined by very 

thin squamous alveolar cells. 

 

Their walls are supported by a matrix rich in 

elastic

 and 

collagen

 fibers. 

49 


background image

3- Alveoli:

 

-They are sac like evaginations of respiratory 

bronchioles, alveolar ducts & sacs containing air 

where gas exchange occurs. 
 
 

 

-They are responsible for the spongy structure of 

the lung. 
 

-They resemble small pockets open on one side. 

 

50 


background image

-The  structure  of  the  alveolar  wall  is  specialized 

for facilitating diffusion between air in the lumen of 

the  alveoli  and  blood  in  the  very  rich  capillary 

network in their walls. 

 

300 

million air sacs (alveoli). 

Large surface area  available for gas 

exchange exceeds (140 m

2

). 

 
 

 

51 


background image

52 


background image

 

-Generally,  each  wall  lies  between  neighboring 

alveoli,  and  so  it  is  termed,  interalveolar 

septum. 

 
-The  alveoli  are  lined  by  two  types  of cells  called 

pneumocytes or alveolar cells. 

 
-The  surface  of  pneumocytes  is  covered  by  fluid 

called  surfactant,  secreted  by  type  II 

pneumocyte. 

53 


background image

54 


background image

Lining epithelium of respiratory portion 

 

(the alveolar epithelium)

 

Type I pneumocyte

 

 

(simple squamous cell)

 

 

It lines 97% of the alveolar surface. 

 

The cell organelles are grouped around the nucleus. 

 

The cytoplasm in the thin portions is free of organelles, but 
contains numerous pinocytotic vesicles. 

 

It is responsible for gas exghange (O2 and CO2) between the 
air in the alveoli and blood in the capillaries. 

 

55 


background image

Type II pneumocyte 

(secretory cell)

 

 

-

It is found between type I cells especially at the angles of 

alveoli. 

-It covers only 3% of alveolar surface. 

 

-It is a cuboidal cell with foamy cytoplasm. It rests on the 
basement membrane and has tight and desmosomal 
junctions with type I cells. 

 

-It resembles a typical secretory cell. By E/M it shows, 
abundant RER, well developed Golgi, mitochondria and 
irregular microvilli on their free surface. 

            

56 


background image

Type II pneumocyte 

     

The cytoplasm contains characteristic vesicles called lamellar 

bodies that are responsible for the foamy appearance of the 

cytoplasm by L/M. 

 

 

57 


background image

      

These 

lamellar

 bodies contain parallel lamellae formed of 

phospholipids, glycosaminoglycans and proteins. They give rise 
to a material called 

surfactant

 that spread over the surface of 

alveoli. 

 

       The surfactant is continuously removed by ??  

58 


background image

Function of surfactant

 

 

Lowers the alveolar surface tension, thus preventing 

them from collapse during expiration. 

 

 

Facilities inflation of alveoli in inspiration. 

  

 

Surfactant has some bactericidal effect, so it prevents 

bacterial invasion and clean the alveolar surface.  

 

Type II alveolar cells act as stem cells, they divide and 

form the two types of cells lining the alveoli. 

 

 

59 


background image

Respiratory distress syndrome

 

 

RDS was previously called hyaline membrane disease. 

 

In fetal development, surfactant appears in the last weeks of 

pregnancy . 

 

In infants born prematurely due to insuffient production of 

surfactant there is respiratory distress due to difficulty in 

expanding the alveoli. 

 

Surfactant synthesis can be induced by administration of 

glucocorticoids 

60 


background image

Interalveolar septum

 

-

The septum between adjacent alveolar cavities consists of 

two thin squamous epithelial layers 

(pneumocyte type I),

 

between which lie the interstitium. 
 

-The interstitium consists of blood capillaries and matrix of 

connective tissue.  
 

 

 

61 


background image

-The 

elastic

 fibers  

  permit expansion  

  recoil of alveolar wall. 

-The connective tissue of the interstitium includes:- 

=Fibers (elastic  and reticular fibers) 

                           

62 


background image

 

1- The endothelial cells of the capillaries. 

 

-

They are extremely 

thin

 

-

They are continuous and 

not

 fenestrated. 

 

-

The cell organelles are grouped around the nucleus. 

 

-

The rest of the cell is very thin to increase the efficiency of 

gas exchange. It contains numerous 

pinocytotic

 

vesicles

 

-

The  endothelium  of  pulmonary  capillaries  has  some 

metabolic  functions  as  break  down  of  serotonin  and 

conversion

 of angiotensin I to angiotensin II.  

The cells present in the interstitium 

include: 

63 


background image

Schematic drawing of the alveolar wall: 

Entrance to the alveolus 

Elastic fiber in cross-section 

Type I. pneumocyte 

Type II. pneumocyte 

Alveolar macrophage 

capillaries 

64 


background image

 

They are derived from 

monocytes

 

They are found in the interstitium of the alveolar septum 

and on the surface of the alveoli. 
 

Their cytoplasm contains 

phagocytosed

 material like 

carbon or dust. 
 

In 

congestive heart failure

, the cells contain iron pigment 

from phagocytosed RBCS and are called 

heart failure cells

 

 

2- Alveolar macrophages. 

(Dust cells). 

65 


background image

     -They synthesize  

   - collagen type I

 

   - collagen type III

  

    - elastic

 fibers & 

glycosaminoglycans

. 

 

3- Fibroblasts 

66 


background image

 
-They are bound to the basement membrane of 

the alveolar epithelium. 

    -They contain 

actin

 & 

myosin

 filaments. 

 
In addition
, the interalveolar septum contains 

mast

 cells and 

leukocytes

 

 

4- Contractile interstitial cells 

 

67 


background image

•The interalveolar septum may contain one or more 

pores(8-12um in diameter) connecting neighboring 

alveoli. 

 

 

•They may equalize pressure in the alveoli and form 

collateral ventilation.

.

  

Alveolar pores (of Khon): 

68 


background image

Blood - air barrier

 

 

-

Air in the alveoli is separated from blood in capillaries 

by: 
 

1- The 

surfactant

 layer on the alveolar surface 

2- The 

cytoplasm

 of the alveolar cells (type I). 

3- The 

fused basal laminae

 of type I cell and endothelial 

cells of the capillary. 

4- The 

cytoplasm

 of the 

endothelial

 cells. 

 
  

69 


background image

70 


background image

 

 

 

 

The lung has 

two

 types  

  of blood supply: 

 
 

1-Nutrient (bronchial) vessels

Bronchial arteries from aorta  
Bronchial veins carry the blood from lung to azygous vein. 

2-Functional (pulmonary) vessels

 

Pulmonary arteries carry unoxygenated blood from right ventricle to the 

lung capillaries for oxygenation 

Pulmonary circulation

 

 

71 


background image

72 


background image

Pleura

 

It is the 

serous

 membrane covering the lung. 

 

It consists of 

two

 layers; 

parietal

 and 

visceral

 which are 

continuous in the hilum. 
 

cavity

 is present between the two layers and contains 

fluid that acts as a lubricating agent . 

 

Both  membranes  are  composed  of

  mesothelial  cells 

resting on a fine connective tissue layer. 

73 


background image

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Defense mechanism in the 
respiratory system:

 

 

The respiratory system has a large surface area 

that is exposed to both blood and the external 

environment so it is very susceptible to invasion 

by bacteria and other non-infective agents 
 

particles larger then (10 µm.) in the air are 

trapped by hair in the nose 
 

particles of (2-10 µm.) are trapped by the 

mucous covering the respiratory epithelium 

74 


background image

The 

sneezing reflex 

clears the nasal passages. 

 

Cough reflex 

can eliminates particles entering the 

respiratory tract. 
 

Smaller particles in the air or even bacteria are 

removed by 

alveolar macrophages

 

BALT 

(Bronchus associated lymphatic tissue): 

bronchi contain abundant lymphatic tissue mainly 

in the form of lymphatic nodules. 

 

75 


background image

If there is the will, 

 

there’s the way. 

Have a nice day! 




رفعت المحاضرة من قبل: ابراهيم ضياء الليلة
المشاهدات: لقد قام 69 عضواً و 428 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل