background image

The Respiratory System                                                        د.رند عبد اللطيف

                                                                                                                  Lecture 1 

 

1

 

 

 

The Respiratory System

 

          Is  the  complex  of  organs  and  tissues  which  are  necessary  to  exchange 

blood  carbon  dioxide  (CO

2

)  with  air  oxygen  (O

2

).  It  consists  typically  of 

pharynx, larynx, bronchi, lungs and diaphragm. 

1. Conducting portion (upper respiratory tract): formed of a series of transport 

passages by which air pass from the atmosphere to the lung. It consist of  (nasal 

cavity,  nasopharynx,  larynx,  trachea,  bronchi,  bronchioles  &  terminal 

bronchioles). 

2. Respiratory  portion  (lower  respiratory  system):  which  is  responsible  for 

gaseous exchange consist of (respiratory bronchioles, alveolar ducts & alveoli). 

The  alveoli  are  specialized  sac  like  structures  forming  the  greater  part  of  the 

lung &  they  are the  main  sites  for  exchange  of  O2 &  CO2  between    the  air  &  

the blood. 

 

 

 


background image

The Respiratory System                                                        د.رند عبد اللطيف

                                                                                                                  Lecture 1 

 

2

 

The conducting  portion of the respiratory system has many functions: 

1.  It  is  a  system  of  channels  through  which  air  will  reach  the  lungs  and  to 

ensure  adequate  &  continuous  supply  of  air  to    both  lungs  a  combination  of 

cartilages,  elastic  fibers,  collagen  fibers  &  smooth  muscle  fibers  provides  the 

conducting  part  with  rigid  structural  support  and  with  the  necessary  flexibility 

and extendibility. 

2.  While  passing  through  the  conducting  part  the  air  will  be  cleaned  (by 

removal  of  foreign  particles),  moistened  &  warmed,  to  carry  out  these 

functions,  the  mucosa  of  the  conducting  part  is  lined  with  a  specialized 

epithelium  called respiratory epithelium. 

3.  In  addition  the  proximal  part  of  the  respiratory  tract  has    a  specialized 

structures  that  are  involved  in  the  perception  of  smell  &  flavor  (Olfactory 

mucosa) & the production  of sound (Larynx). 

Cartilages in the respiratory system: 

Cartilages  are  mainly  hyaline  in  type,  they  have  various  forms  ranging  from 

small  plaques  in  the  bronchi  to  irregular  rings  &  in  the  trachea  C-shaped 

cartilages.  The  cartilages  generally  produce  support    to  the  wall  of  the 

conducting part to prevent collapse of the lumen during expiration &  to ensure 

continuous  air entry to the lungs. 

Elasic fibers in the respiratory system: 

found  in  both  conducting  and  respiratory  parts  to  provide  these  areas  with 

flexibility  and  to  allow  them  to  return  to  their  original  shape  after 

inspiration.The  concentration  of  elastic  fibers  is  inversely  proportionate  to  the 

diameter of the conducting tubule (ie. the smallest bronchioles have the highest 

amount  of elastic fibers in their lamina propria). 


background image

The Respiratory System                                                        د.رند عبد اللطيف

                                                                                                                  Lecture 1 

 

3

 

Smooth muscles in the respiratory system:  

bundles  of  smooth  muscles  encircle  the  tube  from  the  trachea  to  the  alveolar 

ducts.  Contraction  of  those  smooth  muscles  reduces  the  diameter  of  the 

conducting  tubules to regulate the air flow during  inspiration  and expiration. 

The  conducting  part  of  the  respiratory  system  gradually  undergoes  transition 

into  the  respiratory  part.  The  ciliated  epithelium,  goblet  cells  &  cartilages 

will  gradually  decrease  in  the  wall  of  the  system  while  the  content  of  smooth 

muscles & elastic fibers gradually increase. 

Respiratory Epithelium: 

         

 

Most  of  the  conducting  portion  of  the  respiratory  system  is  lined  with 

pseudostratified  ciliated  columnar  epithelium  that  contains  large  number  of 

mucous  secreting  cells  called  goblet  cells.  As  the  bronchi  subdivide  into 

bronchioles some structural changes occure are

  pseudostratified  epithelium  will  change  to  simple  columnar  epithelium 

which  is  further  reduced  to  simple  cuboidal  epithelium  in  the  terminal 

bronchioles.  


background image

The Respiratory System                                                        د.رند عبد اللطيف

                                                                                                                  Lecture 1 

 

4

 

  goblet  cells  gradually  decrease  in  number  in  the  smaller  bronchi  &  are 

completely  absent from the epithelium in the terminal  bronchioles. 

   ciliated  cells  still  present  in  the  terminal  bronchioles  without  the  goblet 

cells    in  order    to  prevent  accumulation    of  mucous  in  the  respiratory 

portion of  the  system  because the  cilia  help  to move  this  mucous  upward 

toward the mouth  where it is either swallowed or expectorated.  

Typical respiratory epithelium:  consists of five cell types: 

1.  Ciliated  columnar  cells:  most  numerous  type  of  cells,  each  cell  has  about 

300  cilia  in  its  apical  surface,  sometimes  defective  functioning  of  the  cilia 

is  present  leading  to  immotile  cilia  syndrome  (due  to  deficiency  of  the 

protein  Dynein)  this  will  lead  to  increased  incidence  of  respiratory 

infections.  Ciliated  columnar  cells  become  shorter  with  successive 

branching  of  the  bronchial  tree  until  they  become  cuboidal  in  the  most 

peripheral branches. 

2.  Mucous  secreting  goblet  cells:  the  second  most  numerous  type  of  cells, 

they are scattered in between the ciliated columnar  cells, their cytoplasm is 

filled  with  mucous  droplets  and  their  number  gradually  decrease  until  they 

are  absent  in  the  terminal  bronchioles,  they  increase  in  some  chronic 

respiratory diseases.  

3.  Basal  cells:    small  rounded  cells  lie  on  the  basement  membrane,  they  are 

not  in  contact  with  the  lumen,  and  they  form  stem  cells  from  which  other 

cell types develop. 

4.  Brush  cells:  columnar  cells  with  many  microvilli  on  their  apical  surface, 

they have afferent nerve endings on their basal surface & are considered to 

be sensory receptors. 


background image

The Respiratory System                                                        د.رند عبد اللطيف

                                                                                                                  Lecture 1 

 

5

 

5.  Neuroendocrine  cells:  small  rounded  cells  with  dark  nuclei  &  cytoplasm 

filled with  endocrine granules  that regulate  the interaction  between  mucous 

and serous secretory functions of the system. 

In  smokers  the  proportion  of  ciliated  cells  to  goblet  cells  is  altered  so  greater 

number  of  goblet  cells  are  found  to  aid  in  clearing  the  increased  amount  of 

particulates  &  gaseous  pollutants  in  their  respiratory  epithelium,  while  the 

reduction  in  ciliated  cells  caused  by  excessive  intake  of  CO  resulting    in 

decreased  movement  of  the  mucous  layer  leading  to  congestion  of  the 

smoker’s airways. 

   Nasal Cavity: 

The  Nasal  cavity  is  divided  into  three  structurally  and  functionally  different 

parts. 

1. Vestibule:  is  the  most  anterior  dilated  part  of  the  nasal  cavity    forming    the 

first  ~1.5  cm  of  the  conductive  portion  following  the  nostrils  which  are  lined 

with  a  keratinized  stratified  squamous  epithelium,  numerous  sebaceous  glands 

&  thick  short  hairs,  within  the  vestibule  the  epithelium  loses  its  keratinization 

and undergoes gradual transition into typical respiratory epithelium. 

2. Respiratory  region:  at  the  transition  from  the  vestibule  to  the  respiratory 

region  of  the  nasal  cavity  the  epithelium  becomes  first  non  keratinized 

stratified  squamous  and  then pseudostratified  ciliated  columnar  with  goblet 

cells  (respiratory  epithelium).  The  surface  of  the  lateral  parts  of  the  nasal 

cavity  is  thrown  into  folds  by  bony  projections  called  conchae.  These  folds 

increase the surface area of the nasal cavity and they create a turbulence in the 

stream  of    the  passing  air,  both  functions  will  facilitate  the  conditioning 

(warming,  moistening  and  filtration)  of  the  air.  The  lamina  propria  contains 

mucous  and  serous  glands  which  supplement  the  secretions  of  the  goblet  cells 


background image

The Respiratory System                                                        د.رند عبد اللطيف

                                                                                                                  Lecture 1 

 

6

 

with    a  large  venous  plexuses  known  as  swell  bodies,  they  are  important  for 

conditioning  of  air  thus    abnormal  enlargement  of  swell  bodies  with  blood 

occurs  in  allergic  reaction  &  inflammation  so  they  restrict  air  flow  to  the  air 

passages. 

3. Olfactory  region  formed  by  tissues  on  the  superior  concha  and  the  nasal 

septum  of  the  nasal  cavity,  it  is  lined  with  a  special  type  of  epithelium  called 

Olfactory mucosa. 

Olfactory mucosa: 

 

Is a special type of mucosa, located in the roof of the nasal cavity & extend for 

a  short  distance  down  the  septum  and  lateral  wall  it  is  responsible  for  the 

sensation  of  smell  &  the  more  sophisticated  epithelium  aspect  of  taste.  The 

Olfactory mucosa  has  a  pseudostratified  columnar  epithelium  that  is  composed 

of three types of cells which are: 

1.  Basal cells: are small cone shape cells rest on the basement membrane not 

in  contact  with  the  lumen  their  nuclei  are  close  to  the  basement  membrane, 

these  cells  are  regarded  as  the  stem  cells  from  which  new  olfactory  cells  can 

develop. 


background image

The Respiratory System                                                        د.رند عبد اللطيف

                                                                                                                  Lecture 1 

 

7

 

2.  Sustentacular  cells  (supporting  cells):    are  tall  cells  their    nuclei  are 

closest  to  the  lumen  &  they  have  a  narrow  base  in  contact  with  the  basement 

membrane  &  microvilli  on  their  free  surface,  they    give  mechanical  & 

metabolic  support to the basal & olfactory cells. 

3.  Olfactory receptor cells: are bipolar neurons found  in between the basal 

& sustentacular  cells  they have  a  central bulge  contain  the nucleus  &  from  the 

cell extend 2 processes: 

a)  Dendritic  process:  extend  to  the  surface  epithelium  where  its  tip 

expand  into  a  club-shaped  prominence  called  Olfactory  vesicle  which 

bears  cilia  that  protrude  into  the  nasal  cavity    these  cilia  are  sensitive 

to odorous substances. 

b)  Proximal  process:  very  narrow  &  pass  between  the  basal  & 

sustentacular  cells  to  penetrate  the  basement  membrane  &  join  the 

other  proximal  processes  of  other  cells  to  form    what  is  called  fila 

olfactoria  which  will  then  form  a  synaptic  connection  with  the 

olfactory bulb to form the first cranial nerve (Olfactory nerve). 

 

Beneath  the  epithelium  of  the  olfactory  mucosa  the  connective  tissue  of  the 

lamina  propria  contain  small  serous  glands  called  Bowman's  glands  their 

secretion  may  act  as  a  solvent  for  the  odorous  substances,  this  connective 

tissue is highly  vascular and contain the fila olfactoria.   


background image

The Respiratory System                                                        د.رند عبد اللطيف

                                                                                                                  Lecture 1 

 

8

 

 

Pharynx: 

The  pharynx  connects  the  nasal  cavity  with  the  larynx.  Depending  on  the 

extent  of  abrasive  forces  on  the  epithelium,  the  pharynx  is  either  lined  with 

respiratory  epithelium  (nasopharynx)  or  with  a  stratified  squamous  epithelium 

(oropharynx)  which  also  covers  the  surfaces  of  the  oral  cavity  and  the 

oesophagus.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

 

 

Larynx: 

The  larynx  connects  the  pharynx  and  trachea.  The  vocal  folds  of  the  larynx 

control airflow and allow the production of sound. The vocal folds are lined by 

stratified  squamous  epithelium  and  contain  the  muscle  (striated,  skeletal)  and 

ligaments needed to control the tension of the vocal folds.  

 




رفعت المحاضرة من قبل: Deaa Al-deen El-taee
المشاهدات: لقد قام 13 عضواً و 175 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