background image

Histology  2016-2017 
Department of Anatomy &Histology:                             

Dr.Rajaa Ali

 

*********************************************************** 

Respiratory System I 

Chapter Outline:

 

Overview of Respiratory System: 

Nasal Cavity:

 

  Vestibule of the Nasal Cavity.  
  Respiratory Region of the Nasal Cavity . 
  Olfactory Region of the Nasal Cavity . 
  Paranasal Sinuses 

.

 

Pharynx. 

 

Larynx. 

 

Trachea .

 

  Mucosa. 
  Submucosa. 
  Fibrocartiligenous coat. 
  Advantitia. 

Bronchi. 

 

Bronchioles. 

 

Bronchiolar Structure . 

Aleveoli. 

.

 

Blood  Supply 

.

 

Lymphatic Vessels 

.

 

Nerves 

.

 

Pleura 

Learning Objectives: 

After studying this chapter, you should be 
able to: 

  Locate and describe the organs of the respiratory system. 

  Describe the functions of the respiratory structures. 

Overveiw of Respiratory System: 

● T e structures which are responsible for the inhalation of air, exchange 
of  gases  between  the  air  and  blood  and  exhalation  of  carbon  dioxide 
constitute the respiratory system. 


background image

● Apart from respiration, this system is also responsible for olfaction and 
sound production. 

● T e respiratory system consists of two parts—a conducting part (which 
carries air) and a respiratory part (where gas exchange takes place). 

●  T  e  conducting  part  consists  of  nasal  cavity,  paranasal  sinuses, 
nasopharynx,  larynx,  trachea,  bronchi,  bronchioles  and  terminal 
bronchioles . 

● T e respiratory part consists of respiratory bronchioles, alveolar ducts, 
alveolar 

sacs 

and  

alveoli.  
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

GENERAL STRUCTURE OF THE CONDUCTING PORTION OF 
THE RESPIRATORY TRACT 

In general, the respiratory tract is made of four coats (Fig. ), namely: 
1. Mucosa 
It includes the epithelial lining and the underlying lamina propria. The 
epithelium is usually pseudostratifi ed ciliated columnar epithelium with 
goblet cells. 
 


background image

2. Submucosa 
It is a layer of loose connective tissue containing mixed glands. 
3. Cartilage layer 
This layer is mostly formed by hyaline cartilage plus smooth muscle. 
4. Adventitia 
It is a layer of fi broelastic connective tissue merging with the surrounding 
tissue. 

 

STRUCTURAL CHANGES IN THE CONDUCTING PORTION OF 
THE 

RESPIRATORY 

TRACT 

(FROM 

LARYNX 

TO 

BRONCHIOLE) 

  The  epithelium  gradually  decreases  in  thickness  (from 

pseudostratified columnar ciliated to simple cuboidal ciliated). 

  Goblet  cells  in  the  epithelium  gradually  reduce  in  number  and 

completely disappear in the bronchiole. 

  Similarly,  glands  in  the  submucosa  gradually  decrease  and 

completely disappear distally (no glands in the bronchioles). 

  Elastic fibres gradually increase in amount. 
  The cartilage gradually reduces and disappear distally (no cartilage 

in the bronchioles). 


background image

  Smooth muscle fi bres relatively increase. 

Nasal Cavity: 

STRUCTURAL CHANGES IN THE CONDUCTING PORTION OF 
THE RESPIRATORY TRACT
 (FROM LARYNX TO BRONCHIOLE)

 

  The epithelium gradually decreases in thickness (from pseudostratifi 

ed columnar ciliated to simple cuboidal ciliated). 

  Goblet  cells  in  the  epithelium  gradually  reduce  in  number  and 

completely disappear in the bronchiole. 

  Similarly,  glands  in  the  submucosa  gradually  decrease  and 

completely disappear distally (no glands in the bronchioles). 

  Elastic fi bres gradually increase in amount. 
  The cartilage gradually reduces and disappear distally (no cartilage 

in the bronchioles). 

  Smooth muscle fi bres relatively increase. 

 

Olfactory Region of the Nasal Cavity 

  The olfactory region is located on part of the dome of each nasal 

cavity is lined with a specialized olfactory mucosa.In living tissue, 

this  mucosa  is  distinguished  by  its  slight  yellowish  brown  color 

caused by pigment in the olfactory epithelium  and the associated 

olfactory glands

  The lamina propria of the olfactory mucosa is directly contiguous 

with  the  periosteum  of  the  underlying  bone.  The  olfactory 

epithelium contains very different cell types fig. Also, it lacks goblet 

cells. 


background image

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fig.3 :olfactory mucosa 

The olfactory epithelium is composed of the following cell types: 

• Olfactory receptor cells are bipolar neurons that span the thickness of 
the epithelium and enter the central nervous system. 

• Supporting or sustentacular cells are columnar cells that are similar to 
neuroglia  cells  and  provide  mechanical  and  metabolic  support  to  the 
olfactory receptor cells. 

• Basal cells are stem cells from which new olfactory receptor cells and 
supporting cells  differentiate. 

•  Brush  cells  are  the  same  cell  type  that  occurs  in  the  respiratory 
epithelium. 

Brush  cells  are  columnar  cells  specialized  for  transduction  of  general 
sensation. 

  The olfactory glands (Bowman’s glands), a characteristic feature 

of  the  mucosa,  are  branched  tubuloalveolar  serous  glands  that 

deliver  their  proteinaceous  secretions  via  ducts  onto  the  olfactory 

surface. 


background image

  The  serous  secretion  of  the  olfactory  glands  serves  as  a  trap  and 

solvent for odoriferous substances. 

  The identifying feature of the olfactory region of the nasal mucosa 

in a histologic preparation is the presence of the olfactory nerves in 

combination with olfactory glands in the lamina propria. 

Respiratory region 

  It occupies the rest of the area of the nasal cavity. It is covered by 

respiratory mucosa which  is  pink  in  colour  and  less  thick 
compared to olfactory mucosa.  

  The  respiratory  mucosa  is  firmly  adherent  to  the  underlying 

periosteum or perichondrium. 

  Respiratory  mucosa  consists  of  respiratory  epithelium 

(pseudostratifi ed ciliated columnar epithelium with goblet cells.  

 

 Fig.4:respiratory 

mucosa 

  The respiratory epithelium is made of five cell types (Fig.4. These 

are: 

(a) Ciliated cells—columnar cells with cilia on their free surfaces, the most 

abundant cell type, cilia beat towards the pharynx. 

(b) Goblet cells—fl ask-shaped mucus secreting cells. 


background image

(c) Brush cells—columnar cells with microvilli on their free surfaces (may 

have sensory function). 

(d) Basal cells—small pyramidal cells, do not reach the surface, give rise 

to other cell types. 

(e)  Granule  cells—small  round  cells  with  many  cytoplasmic  granules 

(form part of the APUD cell series). 

The main function of the respiratory mucosa is conditioning of air, i.e. 

the inspired air is: 

o

  cleaned by the sticky mucus of dust particles,

 

o

  warmed by the vascular plexus in the lamina propria, and 

o

  moistened by the secretory fl uid provided by the glands.

 

 


background image

Histology   2016-2017 
Department of Anatomy &Histology:                             

Dr.Rajaa Ali

 

*********************************************************** 

Respiratory System II 

PARANASAL SINUSES 

●  Paranasal  sinuses  are  air-filled  spaces  in  the  bones  around  the  nasal 

cavity. 

● There are our pairs o paranasal sinuses—frontal, sphenoidal , ethmoidal 

and maxillary; they are present in the bones with the corresponding names. 

● They open into the nasal cavity. 

● They are lined by the respiratory mucosa. 

PHARYNX 

GENERAL FEATURES

 

  Pharynx is a fibromuscular tube extending from the base of the skull 

to  the  level  of  the  sixth  cervical  vertebra  where  it  becomes 

continuous with the oesophagus. 

  It  lies  behind  the  nasal  cavity  (nasopharynx),  oral  cavity 

(oropharynx) and larynx (laryngopharynx). 

STRUCTURE

 

Pharynx is composed of the following four coats: 

1. Mucosa

 

  This  comprises  epithelium  and  lamina  propria.  The  epithelium  is 

pseudostratifi  ed  ciliated  columnar  type  in  the  nasopharynx  and 

stratified squamous type in the oropharynx and laryngopharynx. 

  Aggregation  of  lymphatic  nodules  in  the  lamina  propria  of  the 

posterior  wall  and  around  the  opening of  the  auditory  tube  in  the 


background image

nasopharynx  results  in  the  formation  of  pharyngeal  and  tubal 

tonsils, respectively.  

  The palatine tonsil present in the lateral wall of the oropharynx and 

the lingual tonsil in the pharyngeal part of tongue, are already dealt 

with under lymphatic system. 

2. Submucosa

 

It is formed by loose areolar connective tissue (pharyngobasilar fascia). 

3. Muscle coat

 

  This  layer  is  formed  by  skeletal  muscle  arranged  into  inner 

longitudinal and outer circular layers.  

  The circular layer is formed by the constrictors of pharynx. 

4. Adventitia

 

It is formed by fibroelastic connective tissue (buccopharyngeal fascia). 

LARYNX 

● The larynx connects the oropharynx and the trachea. It is the component 

of the conductive part of the respiratory system, and it is also responsible 

or sound production. 

●  The  interior  of  the  larynx  has  two  olds—vestibular  and  vocal  olds—

projecting into the lumen (Fig.1). 

● The vestibular old ( alse vocal cord) is lined by respiratory epithelium. 

Underneath  the  epithelium,  in  the  lamina  propria,  there  are  numerous 

serous and mucous glands; the ducts o these glands open into the luminal 

surface of the larynx. 


background image

●  The  vocal  old  (true  vocal  cord)  is  lined  by  stratifed  squamous  non-

keratinised  epithelium  which  provides  protection  from  physical  injury 

during its movement.  

  The  remaining  parts  of  the  interior of  the  larynx are  lined  by the 

respiratory mucosa. 

● Underneath the lamina propria  , laryngeal cartilages are present.  

•  These  are  thyroid,  cricoid,  epiglottis,  corniculate  and  cuneiform 

cartilages;  they  are  present  in  the  wall  o  the  larynx  and  form  its 

skeletal framework.  

•  The  thyroid,  cricoid  and  most  of  arytenoid  consist  of  hyaline 

cartilage . 

•  whereas  the  epiglottis,  corniculate  and  cuneiform  are  elastic 

cartilage. 

  

Fig.1: histological section through the larynax 

 

 


background image

The cartilages are either hyaline or elastic in nature. These are:

  

Hyaline cartilages

 

  Thyroid (unpaired) 
  Cricoid (unpaired) 
  Arytenoid (paired) 

Elastic cartilages

 

  Epiglottis (unpaired) 
  Cuneiform (paired) 
  Corniculate (paired) 

Epiglottis (Fig.) 

● The epiglottis has upper and lower ends, anterior and posterior surfaces 

and two lateral borders (fig.2 ) 

 

 

Fig. 2 : epiglottis 

●The lingual surface (or anterior surface) and upper part of the laryngeal 

surface  (or  posterior  surface)  are  covered  by  stratified  squamous  non-

keratinised epithelium, and the rest of the laryngeal surface is covered by 

respiratory epithelium.  


background image

  The  upper  part  of  the  laryngeal  surface,  where  the  epithelium  is 

stratified  squamous  non-keratinised,  shows  the  presence  of  some 

taste buds. 

● Lamina propria consists of connective tissue with numerous serous and 

mucous glands (fig. 3 ). 

● Elastic cartilage is present underneath the lamina propria and provides 

the skeletal framework to the epiglottis. 

 

 

Fig .3   : histological section through the epiglottis 

TRACHEA (Fig. 4 ,5 ,6 ) 

● The luminal surface of the trachea is lined by respiratory epithelium. 

● Lamina propria is present underneath the epithelium. 


background image

● underneath the lamina propria, there is the submucosa with serous and 

mucous glands; the ducts of these glands open on the luminal surface of 

the epithelium. 

● Beneath the submucosa, there is ‘C’-shaped hyaline cartilage. The ends 

of the ‘C’-shaped cartilage are on the posterior aspect of the trachea. The 

two ends of these cartilages are joined by smooth muscle called trachealis 

(Fig.4). 

 

 

Fig. 4  : transfere section through the trachae 


background image

 

Fig. 5  : histological  section through the trachae 

 

 

Fig. 6 : histological  section through the trachea  

 


background image

  Trachea divides into principal bronchi in the thorax at the level 

of T4 

  Each principal bronchus enters the lung at the hilum. 
  The structure of principal bronchus is similar to that of trachea. 

Primary or Principal Bronchus 

The primary bronchus is similar to the trachea with a few differences 

which are as follows: 

● The cells o respiratory epithelium are shorter and have less number 

of goblet cells. 

● Between the lamina propria and the submucosa, there are bundles of 

spirally arranged smooth muscle, completely encircling the bronchus. 

● Glands  in submucosa  are  less  in number  compared  to those  in the 

submucosa of trachea. 

● Cartilaginous rings completely encircle the bronchus. 

 


background image

Histology   2016-2017 
Department of Anatomy &Histology:                             

Dr.Rajaa Ali

 

*********************************************************** 

Respiratory System III 

Lung: 

  Lungs are the principal organs of respiration, situated in the thoracic 

cavity one on either side of the mediastinum. 

   Each lung is conical in shape and is covered with visceral pleura. 

   It  contains  the  terminal  parts  of  the  bronchial  tree,  namely, 

intrapulmonary  bronchus,  bronchiole,  respiratory  bronchiole  and 

lung  parenchyma  (alveolar  ducts  and  alveoli)  along  with  blood 

vessels. 

Intrapulmonary bronchus (secondary and tertiary bronchi

   In the lung each principal bronchus divides into secondary or lobar 

bronchi which in turn divide into tertiary or segmental bronchi 

Secondary and Tertiary Bronchi  

They are similar to the primary bronchus except for the following: 

  ● The number of goblet cells is further reduced in the epithelium. 

  ● The number of glands in the submucosa is also reduced. 

  ● The cartilage is present as irregular plates. 


background image

 

Mucosa 

– It consists of epithelium and lamina propria. 

–  The  epithelium  is  pseudostratified  ciliated  columnar  variety  with  few 

goblet cells. 

– The lamina propria is rich in elastic fibres (longitudinally oriented). 

–  Mucosa  is  thrown  into  folds  by  the  contraction  of  underlying  smooth 

muscle. 

(b) Smooth muscle layer 

–  This  layer  consists  of  spirally  running  criss-cross  bundles  of  smooth 

muscle. Thus, in section the muscle layer appears to be discontinuous. 

(c) Submucosa 

– It contains few seromucous glands. 

(d) Cartilage layer and adventitia 

In contrast to C-shaped cartilage present in the trachea, the intrapulmonary 

bronchus contains isolated plates of hyaline cartilage. 


background image

Bronchiole 

   Bronchioles are formed by repeated division of the tertiary bronchi. 

Each bronchiole enters a pulmonary lobule, where it divides to form 

5 to 7 terminal bronchioles. 

   The diameter of the terminal bronchiole is less than 1 mm. 

   Bronchioles  are  characterised  by  the  presence  of  the  following 

features : 

  Simple columnar or cuboidal ciliated epithelial lining with no goblet 

cells. Here goblet cells are replaced by Clara cells which secrete a 

glycoprotein  that  protects  the  bronchiolar  lining  against  oxidative 

pollutants and inflammation. 

  –  Thick  smooth  muscle  layers  (under  the  control  of  vagus  and 

sympathetic 

nerves). 

Stimulation 

of 

vagus 

causes 

bronchoconstriction.  Stimulation  of  sympathetic  nerve  causes 

bronchodilation. 

  – Many elastic fibres 

  – No glands 

  – No cartilage 


background image

 

 


background image

 

In  the  epithelium  of  the  terminal  bronchiole,  dome-shaped  cells  called 

Clara cells 

are  also  present    ,

  

whose  function  is  not  known.  They  may 

provide some protection against inhaled toxins and   carcinogens. 

Respiratory Bronchiole  

● The respiratory bronchiole is lined by simple cuboidal epithelium; these 

cells lack cilia. 

● Goblet cells are absent. 

● Epithelium is interrupted by alveoli, and at the opening of the alveoli the 

epithelium changes to simple squamous epithelium. 

● The smooth muscle forms a ring around the opening of the alveoli. 


background image

 

Alveolar Duct  

●  The  wall  of  the  alveolar  duct  consists  of  alveoli,  lined  by  simple 

squamous epithelium. 

● Underneath the epithelium, smooth muscles form rings at the opening 

of the alveolar sacs and alveoli ,which are seen as a small bulge, in the 

wall in between two adjacent alveoli. 

● Smooth muscles disappear in the terminal parts of alveolar ducts. 

Alveolar Sac and Alveoli 

● The alveolar duct opens into dead end sacs, the alveolar sacs, which 
have openings of the alveoli.  

● Alveoli increase the surface area for the gaseous exchange. Alveoli 
are  surrounded  by  a  network  of  capillaries  .The  gaseous  exchange 
occurs  between  the  air  present  in  the  alveoli  and  the  blood  in  the 

capillaries across their walls (see ‘Interalveolar Septum’).

  

● Alveoli are thin-walled outpouchings  , lined by a single layer of cells; 
these cells are of two types: 

 type I and type II cells, also called pneumocytes or alveolar cells.  

Alveoli are separated by interalveolar septum which lies between thin 

squamous epithelial linings of two neighbouring alveoli. 


background image

   The  interalveolar  septum  contains  a  network  of  capillaries 

supported  by  reticular  and  elastic  fibres  ,  and  occasionally 

fibroblasts, mast  cells and macrophages.  The septum  may contain 

pores (alveolar pores of Kohn) which help in passage of air from one 

alveolus to another, thus equalizing the pressure in the alveoli. 

   The elastic fibres enable the alveoli to expand during inspiration and 

passively contract during expiration. 

  The  reticular  fibres  support  and  prevent  overdistension  of  the 

alveoli. 

   Capillaries  present  in  the  interalveolar  septum  are  lined  by 

continuous endothelium, the cytoplasm of which contains numerous 

pinocytotic vesicles. The organelles are grouped around the nucleus 

to make the rest of the area extremely thin allowing better exchange 

of gases. 

  Alveolar macrophages (dust cells) are derived from monocytes and 

are a part of mononuclear phagocytic system. 

  The  cytoplasm  of  macrophages  contain  phagocytosed  inhaled 

carbon  and  dust  particles  which  are  passed  on  to  them  from 

pneumocyte I  through  pinocytotic  vesicles.  The  alveolar 

macrophages  sometimes  migrate  from  septum  to  alveolar  surface 

(having  come,  cannot  go  back  to  septum)  and  are  carried  to  the 

pharynx through sputum and their characteristics is of diagnostic 

importance

  The lining epithelium of the alveolus is made of two types of cells, 

viz.

  (a) Type I pneumocytes/squamous epithelial cells 


background image

  – Extremely thin squamous cells (25 nm thick). 

  – Cover 97% of alveolar surface. 

  –  Contain  abundant  pinocytic  vesicles  which  play  a  role  in 

absorption  of  surfactant  and  removal  of  particulate  contaminants 

from the surface. 

  – Form part of the blood-air barrier

(b) Type II pneumocytes/great alveolar cells/septal cells 

  – Roughly cuboidal in shape, found in groups of 2 or 3 cells between 

type I pneumocytes. 

  – Cover 3% of alveolar surface. 

  – Bear microvilli on their free surfaces. 

  – Contain foamy vacuolated cytoplasm due to presence of lamellated 

bodies. 

  – These lamellated bodies contain a complex lipoprotein which on 

release  spreads  over  the  alveolar  surface  forming  pulmonary 

surfactant that lowers the surface tension and prevents the alveoli 

from  collapsing  during  expiration.  The  surfactant  also  has 

bactericidal properties.  The  surfactant  layer  is  constantly  being 

renewed. 

  It  is  removed  from  the  surface  by type I pneumocytes and 

macrophages. 

  Air–Blood Barrier 

The oxygen molecule present in the alveolus diffuses across the 
epithelial cells lining the alveolus, the used basement membrane of the 
alveolus and capillary, the endothelial cells of the capillary and finally 
into the red blood cell .

  


background image

PULMONARY CIRCULATION

 

● Lungs have dual blood supply through bronchial and pulmonary 
vessels.

  

● Bronchial vessels supply the conducting part of the lungs and 
pulmonary vessels supply the respiratory part.

  

● The blood vessels accompany the airways; they are present in the 
connective tissue that is present around the airways.

  

● At the level of the alveolar ducts, arterioles divide and form a 
capillary network around alveoli. These capillary networks are present 
in the interalveolar septum.

  

LYMPHATIC CIRCULATION

 

● Lymphatic vessels accompany the blood vessels.

  

● No lymphatic vessels are present in the alveolar sac and 

interalveolar septa.

  

PLEURA

 

● Pleura is a serous sac which covers the lungs.

  

● It consists of visceral and parietal layers. Between the two layers is a 
potential space known as pleural cavity which contains pleural fluid.

  

● The visceral layer lines the lungs and the parietal layer lines the 
interior of the thoracic cavity.

  

● Histologically, pleura consists of mesothelium (simple squamous 
epithelium) overlying a thin layer of vascular connective tissue.

  

Clinical Correlates 

Emphysema 

● It is characterised by abnormal permanent dilatation of airways distal to 

the terminal bronchiole. Dilatations occur due to destruction of the walls 

of the airways. Cigarette smoking and air pollution are the causative 

actors. 

 


background image

Bronchiectasis 

● It is characterised by permanent dilatation o the bronchi and 

bronchioles due to damage to the muscles and elastic tissue. 

Bronchial Asthma 

● It occurs due to increased responsiveness o the airway to the allergen. 

The diameter of the airway is reduced due to contraction of the smooth 

muscles present in the airway. 

Pulmonary Oedema 

● It refers to accumulation of fluid within the lung parenchyma and air 

spaces of the lungs. The fluid entering the alveoli of the lungs prevents 

gaseous exchange. Pulmonary oedema is seen in left ventricular failure 

(it can occur in several other conditions also) when the left ventricle ails 

to empty completely. As a result backpressure develops in the left atrium, 

pulmonary veins and capillaries. Due to increase in capillary hydrostatic 

pressure, the fluid moves from the capillaries into the alveolar spaces.

 

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Ahmed monther Aljial
المشاهدات: لقد قام 6 أعضاء و 143 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