肺组织正常生理特征
人体直接与外环境持续进行物质交换且表面积最大的系统就是呼吸系统。成人每天一般约吸入空气2000 L,才能满足机体代谢对气体交换的需要。因此呼吸系统最易遭遇环境空气中有害因子如微生物、尘埃、毒性气体等的侵袭。同时,肺又是体内血流量最丰富的器官之一,同时也是重要的免疫器官,其他器官乃至全身性疾病也最易损伤或累及呼吸系统。
呼吸系统主要由肺组织构成,包括气管、支气管、细支气管、肺的气体交换单位以及肺血管。气管由环状软骨开始,经颈部和上纵隔在正中面下行,长11~13 cm,宽1.5~2.0 cm,进入胸腔后在第五或第六胸椎水平分成两个主支气管。支气管是指其管壁上有软骨的气道。支气管远端的气道,即管壁上无软骨的细支气管,被称为膜性细支气管,或简称为细支气管。另外,气管还有一个重要的特征是,尽管下一级细支气管的直径均小于其上一级,但总的横切面积却随着分级的不断增加而增加。正是这种总横截面积增加,尤其是外周变化极快,使得气流在外周气道所遇的阻力很小。细支气管黏膜缺乏支气管黏膜特征性的、分泌黏液成分的黏膜下腺体。
肺组织由肺实质与肺间质组成,肺实质为肺部具有气体交换功能的含气间隔及结构,包括肺泡和肺泡壁,肺泡内含大量空气,X线表现为均匀一致的透光区。肺间质是支气管和血管周围、肺泡囊间隔及脏层胸膜下由结缔组织所组成的支架和间隔。肺的各解剖结构的投影在X线上表现为肺野、肺门及肺纹理。
细支气管的平滑肌呈最短线状排列,这种排列使得一些更为细小的细支气管的肌层不完整。在大多数的细支气管中,有一些单个核的炎性细胞,但如果这些细胞呈中等度的聚集或存在任何数量的中性粒细胞时都应当认为是异常的。在肌层之外,动脉和细支气管共同享有一外膜。而在此之外是一疏松的结缔组织,成为肺间质部分。在最小的细支气管,环绕的结缔组织呈进行性稀少。
最远端的纯传导性细支气管,其壁上无肺泡,称为终末细支气管。终末细支气管的远侧是肺的气体交换单位——腺泡。腺泡也是肺部病理改变的基本单位,其直径约为6 mm。按顺序,腺泡是由呼吸性细支气管、肺泡管和肺泡囊组成。部分呼吸性细支气管的壁上有肺泡,部分没有肺泡,两者均存在。无肺泡的呼吸性细支气管的上皮似细支气管上皮,但上皮细胞更为扁平,这些细胞大多数仍为有纤毛的细胞。如同肺泡一样,有纤毛的细胞较突然地转变为扁平上皮细胞。一种较为简单的腺泡模型见图1-1-1。随着分级的不断增加,呼吸性细支气管壁上的肺泡数量越来越多,最后由肺泡管——全部由肺泡所构成的传导性结构所连接。腺泡的终末单位是肺泡囊,肺泡囊同样全部由肺泡组成。腺泡是肺的气体交换单位,因此十分重要。肺气肿表现就是这种结构发生了扩大,且其壁上有破坏。
传统上,肺的结构单位是肺小叶,包含有静脉和淋巴管的结缔组织层在肺内分隔形成肉眼可见的结构单位,其中由小叶间隔所围绕的最小单位称为小叶,直径约为1 cm。围绕小叶的结缔组织称为小叶间隔。小叶间隔的变异很大,上叶比下叶更明显,婴儿比成人更明显,个体间的差异也很大。每支小叶支气管分出3~5支末梢细支气管,每支末梢细支气管所支配的范围为腺泡。因此小叶的大小是不一样的,不同的小叶含有不同数量的腺泡。

图1-1-1 肺腺泡结构图(https://www.daowen.com)
TB为终末细支气管;RB为呼吸性细支气管炎;AD为肺泡管;AS为肺泡囊。
肺泡(alveolus)的大小形状不一,平均直径0.2 mm。成人有7亿多个肺泡,总面积近100 m2,全部展开大约有50个乒乓球桌那么大,比人的皮肤表面积还要大好几倍。肺泡是肺部气体交换的主要部位,也是肺的功能单位。氧气从肺泡向血液弥散,要依次经过肺泡内表面的液膜、肺泡上皮细胞膜、肺泡上皮与肺毛细血管内皮之间的间质、毛细血管的内皮细胞膜等四层膜。这四层膜合称为呼吸膜。呼吸膜平均厚度不到1μm,有很高的通透性,故气体交换十分迅速。人肺泡表面衬有Ⅰ型和Ⅱ型上皮细胞。Ⅰ型肺泡细胞扁平,覆盖肺泡的大部分表面,细胞含核部分较厚并向肺泡腔内突出,无核部分胞质菲薄,厚约0.2μm,是进行气体交换的部位。Ⅱ型肺泡细胞位于Ⅰ型肺泡细胞之间,数量较Ⅰ型肺泡细胞多,但覆盖面积比Ⅰ型肺泡细胞小,细胞呈立方形或圆形,顶端突入肺泡腔。Ⅱ型细胞分泌的物质进入肺泡后形成的表面活性物质对肺泡的稳定很重要。Ⅱ型细胞具有另一种非常重要的功能,即作为肺泡上皮细胞的祖细胞。Ⅱ型肺泡细胞有分裂、增殖并分化为Ⅰ型肺泡细胞的潜能,故具有修复受损伤上皮的作用,这在成熟肺以及肺损伤的恢复期是正常的过程。Ⅰ型细胞和Ⅱ型细胞通过紧密连接而联系,成为大分子从毛细血管腔到气腔通路上的主要屏障。
肺动脉树为一高容量系统,阻力血管为位于肺内的肌型动脉。这些动脉与气道相伴随,这种排列走行与共同的外膜一起被称为支气管血管束。在肺动脉系统,其结构依年龄不同而有差异,随着年龄的增加,内膜逐渐变厚。在成人,弹性动脉具有二层以上的弹性层,直径超过1000μm;直径100~200μm的动脉为肌性动脉。在肌性动脉中,肌肉层被内弹性层和外弹性层所包裹着。更细小的血管可以是肌性的、部分肌性的(当肌肉呈螺旋状排列于血管周围时,管壁周围可部分为肌性、部分为非肌性)以及非肌性的。肺静脉起自于肺泡毛细血管的远端,走行于肺间质中,走向叶间隔(图1-1-2)。小的肺静脉在组织学上难于和非肌性肺动脉相鉴别,但可以通过和肺动脉并置于气道而加以区分。静脉在间隔中呈向心性流向,并逐渐形成大的和动脉及气道分离开的结构。静脉管壁比动脉壁薄得多,而且一般而言,静脉只有单一的、发育较差的外膜层、无肌层。大静脉的弹性层可以超过一层,但也常发育不良,肌肉也稀少。

图1-1-2 肺组织结构图
支气管动脉起自于主动脉或肋间动脉干,并与气道及肺动脉一同走行于支气管血管束内。支气管动脉通常有2~4个分支,具有体循环动脉的结构,即具有一相对厚的中膜层,并供应间质内的组织结构。支气管动脉可分支到达终末细支气管水平,并在此水平及远端和肺动脉分支相吻合。支气管静脉起自于支气管毛细血管并汇入支气管血管束,进而汇入奇静脉和半奇静脉。支气管血管与肺动脉之间可以有毛细血管前、毛细血管和毛细血管后吻合,之后流至肺静脉。支气管动脉也供应中膜、脏层隔胸膜以及气管、隆突、肺门及肺内的淋巴结。
肺淋巴管并不出现于肺泡壁之间,但起始并列于叶间隔及支气管血管束之处的肺泡。这些淋巴管管壁很薄,仅在基底层之上衬以内皮细胞层,位于疏松的结缔组织基质之中。它们管壁中存在瓣膜以确保淋巴液的单一流向。淋巴管随支气管血管束呈向心性地走行于叶间隔之中,也与静脉伴行,且也可到达胸膜表面。胸膜淋巴管行走于脏层胸膜,并发出无数的分支与进入肺内和静脉周围的淋巴管相吻合。
肺间质是重要的组织,它与气体交换密切相关。它为气道及动脉以外的、静脉及淋巴管外面疏松的结缔组织,以及毛细血管和肺泡壁厚的一侧之上皮之间的组织。