Płuca palacza vs normalne zdrowe płuca

Wizualne, komórkowe, molekularne i funkcjonalne zmiany w płucach palacza

Wiele osób pamięta, że ​​słyszy o różnicy między płucami palacza a zdrowymi płucami w szkole. Możesz nawet przypomnieć sobie plakaty przedstawiające czarne, brzydko wyglądające płuca ludzi, którzy palą. Czy to naprawdę się dzieje? Co naprawdę robi dym papierosowy w płucach?

Różnice między płucami palacza a zdrowymi płucami

Aby naprawdę zrozumieć wpływ dymu tytoniowego na płuca, musimy przyjrzeć się zarówno anatomii - jak zmienia się wygląd płuc, jak i fizjologii - jak funkcja płuc palacza różni się od funkcji zdrowych płuc.

A jednak chcemy wykopać jeszcze głębiej. Jak wyglądają płuca palacza, zaczynając od zmian, które można zobaczyć gołym okiem, aż do zmian genetycznych, które są zbyt małe, aby można je było zobaczyć pod mikroskopem?

Plakaty, o których mówiliśmy wcześniej, nie kłamią. Zacznijmy od tego, co możesz zobaczyć, jeśli spojrzysz na całe płuca wystawione na działanie tytoniu.

Jak wygląda płuco palacza?

Powyższe zdjęcie jest szczerze tym, jak wyglądają płuca palącego całe życie na wizualnej kontroli gołym okiem. Ważne jest stwierdzenie, że nie wszystkie czarne płuca są związane z dymem tytoniowym. Inne czynniki drażniące, które mogą być wdychane, mogą również powodować takie pojawienie się, jak na przykład czarna choroba płuc występująca czasami u górników. Jednak bardzo łatwo jest stwierdzić, patrząc na zestaw płuc, czy osoba palił w swoim życiu.

Skąd się bierze czarny lub brązowy kolor? Kiedy wdychasz dym papierosowy, są tysiące małych cząsteczek węglowych, które są wdychane.

Nasze ciała mają specjalny sposób radzenia sobie z tymi cząsteczkami, aby usunąć je z drogi, jeśli zechcesz.

Jak tylko wdychasz obłok dymu papierosowego, twoje ciało jest ostrzegane o tym, że zaatakowały toksyczne cząsteczki. Komórki zapalne pędzą na miejsce zdarzenia. Jeden typ białych krwinek zwanych makrofagami może być uważany za "śmieciarek" naszych układów odpornościowych. Makrofagi zasadniczo "jedzą" nieprzyjemne brązowo-czarne cząsteczki w dymie papierosowym w procesie zwanym fagocytozą.

Ponieważ cząstki te mogą uszkadzać nawet komórki śmieciarki, są one otoczone małymi pęcherzykami i przechowywane jako toksyczne odpady. I tam siedzą. Ponieważ coraz więcej makrofagów zawierających gruz gromadzi się w płucach i węzłach chłonnych w klatce piersiowej, ciemniejsze są płuca.

Płuca palacza na poziomie komórkowym

Zmniejszając rozmiar i patrząc na płuca, odkrywa się coraz więcej obrażeń związanych z paleniem tytoniu. Pod mikroskopem komórki i otaczające je tkanki stają się widoczne jako dobrze wyznaczone miasto, ale miasto spustoszone przez toksyczną chmurę dymu, która zstąpiła na nie.

Rzęski: Rzęski są maleńkimi włoskowatymi wyrostkami, które wyścielają oskrzela i mniejsze oskrzelik. Zadaniem rzęsek jest złapanie obcego materiału, który trafia do dróg oddechowych i wypchnięcie go z płuc do gardła w sposób falisty. Z gardła materiał ten może zostać połknięty i zniszczony przez kwasy żołądkowe.

Niestety, toksyny w dymie papierosowym, takie jak akroleina i formaldehyd, paraliżują te małe rzęski, aby nie mogły spełniać swojej funkcji. Powoduje to, że inne toksyny (ponad 70 z nich rakotwórcze) i organizmy zakaźne pozostają w płucach, gdzie mogą wyrządzać szkody zarówno na poziomie komórkowym, jak i na poziomie molekularnym, zmiany, które z kolei mogą prowadzić do raka i innych chorób.

Śluz: Komórki zapalne, które są przyciągane do miejsca w drogach oddechowych, wydzielają śluz w odpowiedzi na szkodliwe chemikalia zawarte w dymie papierosowym . Ten śluz może ograniczyć ilość powietrza bogatego w tlen, który dociera do najmniejszych dróg oddechowych, w których zachodzi wymiana gazowa. Śluz może również zapewniać pożywkę dla rozwoju szkodliwych bakterii.

Drogi oddechowe: pod mikroskopem drogi oddechowe mogą wyglądać na rozciągnięte - jak gumka w starej pary szortów. Ten spadek elastyczności spowodowany składnikami dymu tytoniowego ma również istotne reperkusje funkcjonalne (omówiono to później).

The Alveoli: Pęcherzyki płucne są najmniejszymi drogami oddechowymi i ostatecznym miejscem docelowym tlenu, którym oddychamy.

Te pęcherzyki płucne zawierają elastynę i kolagen, który pozwala im rozszerzać się z wdychaniem i opróżniać z wydechem. Łącznie powierzchnia pęcherzyków wynosi około 70 metrów kwadratowych, a jeśli ułożysz je płasko i położysz je do końca, pokryją kort tenisowy.

Toksyny w dymie papierosowym uszkadzają te małe struktury na kilka sposobów. Łatwo toksyn uszkodzić cienkie ściany, powodując ich pęknięcie. Dym papierosowy uszkadza również pęcherzyki, które pozostają nienaruszone, zmniejszając ich zdolność do rozszerzania się i kurczenia.

Uszkodzenie pęcherzyków płucnych jest samonapędzającym się problemem. Im więcej pęcherzyków zostanie uszkodzonych, tym więcej pęcherzyków powietrza w pęcherzykach płucnych (powietrze nie może być wydychane), co powoduje poszerzenie i pęknięcie większej ilości pęcherzyków płucnych. Ogólnie rzecz biorąc, duży procent pęcherzyków płucnych musi zostać uszkodzony przed wystąpieniem objawów - wystąpi niedotlenienie z powodu obecności mniejszej ilości tlenu w celu wymiany. Problemy z wymianą tlenu między pęcherzykami płucnymi i kapilarami są omówione dalej w funkcji.

Kapilary: Na poziomie komórkowym uszkodzona jest nie tylko tkanka płucna. Najmniejsze naczynia krwionośne, naczynia włosowate, które są ściśle związane z najmniejszymi drogami oddechowymi, są również uszkadzane przez dym tytoniowy. Tak jak palenie może spowodować uszkodzenie większych naczyń krwionośnych (co może ostatecznie doprowadzić do ataków serca), może powodować blizny i zgrubienie ścian naczyń włosowatych w ściankach płuc, przez które musi przejść tlen, aby połączyć się z hemoglobiną w czerwone krwinki przeniesione z płuc do reszty ciała.

Płuca palacza na poziomie molekularnym: genetyka i epigenetyka

Aby naprawdę zrozumieć, jak palenie powoduje niektóre choroby płuc, takie jak rak płuc, musimy zajrzeć głębiej wewnątrz komórek do poziomu molekularnego. Jest to poziom, którego nie możemy zobaczyć bezpośrednio przez mikroskop.

W jądrze każdej z naszych komórek płucnych żyje nasze DNA - plan komórki. To DNA zawiera instrukcje, dzięki którym każde białko potrzebne komórce do wzrostu, funkcjonuje, naprawia się i mówi komórce, że nadszedł czas, aby umrzeć, gdy stanie się stare lub uszkodzone.

Być może słyszałeś, że seria mutacji w komórce jest odpowiedzialna za związek między rakiem płuc a paleniem, ale wiele mutacji zwykle bierze się przed tym, jak komórka stanie się nowotworowa. W rzeczywistości w pojedynczej komórce płuc wystawionej na działanie tytoniu są zwykle tysiące mutacji.

Niektóre geny w komórkach płuc kodują białka odpowiedzialne za wzrost i podział komórki. Jeden rodzaj genów zwany onkogenami powoduje, że komórki rosną i dzielą się (nawet gdy nie powinny). Inne geny, zwane genami supresorowymi nowotworów, kodują białka, które naprawiają uszkodzone DNA lub eliminują uszkodzone komórki, których nie można naprawić.

Stwierdzono, że kilka składników dymu papierosowego powoduje mutacje (są rakotwórcze), ale badania wykazały nawet sposoby, w których tytoń powoduje uszkodzenia, które mogą prowadzić do raka. Na przykład, niektóre substancje rakotwórcze tytoniu powodują mutacje w genie p53, genie supresorowym guza, który koduje białka, które naprawiają uszkodzone komórki lub eliminują je, tak że nie powstaje komórka rakowa.

Na koniec, oprócz zmian genetycznych spowodowanych paleniem tytoniu, tytoń może również powodować "epigenetyczne" zmiany w komórkach płuc. Zmiany epigenetyczne odnoszą się nie do rzeczywistych zmian w DNA komórki, ale do sposobu, w jaki wyrażane są geny.

Fakty na temat funkcji płuc palacza a zdrowych płuc: fizjologia

Tak jak wiele zmian zachodzi strukturalnie w płucach kogoś, kto pali, istnieje kilka zmian, które zachodzą również na poziomie funkcjonalnym. Testy czynnościowe płuc porównujące osoby palące z niepalącymi często wykazują zmiany bardzo wcześnie, nawet u nastolatków, którzy palą i na długo przed wystąpieniem jakichkolwiek objawów.

Pojemność płuc w płucach palacza a zdrowe płuca

Całkowita objętość płuc lub całkowita ilość powietrza, którą można wdychać przy najgłębszym oddechu, zmniejsza się paląc na kilka sposobów. Palenie może spowodować uszkodzenie mięśni klatki piersiowej, zmniejszając ekspansję niezbędną do głębokiego oddechu. Podobnie wpływa na elastyczność mięśni gładkich dróg oddechowych, co w połączeniu z utratą elastyczności może ograniczyć ilość wdychanego powietrza. I na poziomie mikroskopowym, gdy mniej pęcherzyków jest obecnych lub powietrze nie może dotrzeć do pęcherzyków płucnych, wpływa to także na wchłanianie powietrza. Wszystkie te siły działają razem, aby zmniejszyć pojemność płuc.

Oprócz zdolności płuc, palenie powoduje trudności w wydychaniu dwutlenku węgla, który jest przenoszony z naczyń włosowatych w płucach do pęcherzyków płucnych. Jak zauważono powyżej, zmniejszona elastyczność większych dróg oddechowych i zmniejszony odrzut pęcherzyków prowadzi do pułapkowania powietrza. Powoduje to zmniejszenie wymuszonej objętości wydechowej.

Na szczęście naukowcy zauważyli, że jedną z korzyści rzucenia palenia, która następuje po zaledwie 2 tygodniach, jest zwiększenie zarówno pojemności płuc, jak i objętości wydechowej.

Wymiana tlenu w płucach palacza a zdrowe płuca

To nie tylko zdolność tlenu do wchodzenia i przekazywania do pęcherzyków płucnych, a nawet liczby zdrowych pęcherzyków płucnych. Tlen, który dociera do pęcherzyków płucnych musi przejść przez pojedynczą komórkę wyściółki pęcherzyków płucnych, a następnie przez podwójną warstwę komórkową naczyń włosowatych, aby dotrzeć do hemoglobiny w krwinkach czerwonych i dostarczyć ją reszcie ciała.

Jak wspomniano powyżej, dym papierosowy może wpływać zarówno na pęcherzyki płucne, jak i na wyściółkę naczyń włosowatych, utrudniając przepływ tlenu i dwutlenku węgla pomiędzy tymi dwoma naczyniami. Nie tylko jest mniej miejsca na wymianę gazu, ale wymiana jest zagrożona. Trudniej jest tlenowi przejść przez bliznowate ściany pęcherzyków i naczyń włosowatych. Zdolność dyfuzyjna jest testem czynności płuc, który mierzy zdolność gazu do przejścia z pęcherzyków do krwioobiegu.

Inne zmiany fizjologiczne w płucach palacza

Jest wiele innych zmian, które zachodzą w płucach kogoś, kto pali, a te wymienione tutaj tylko dotykają powierzchni. Podczas gdy niektóre z tych zmian nie są odwracalne, nigdy nie jest za późno, aby rzucić palenie zarówno w celu zminimalizowania szkód, jak i umożliwienia organizmowi naprawy szkód, które mogą zostać przywrócone i wyleczone.

The Bottom Line: Lungs of a Smokers vs. Non Smoker

Patrzenie na wszystkie strukturalne i funkcjonalne zmiany w płucach osoby, która pali, podkreśla wagę zaprzestania palenia, choć niepokojące są nie tylko płuca. Istnieje wiele chorób spowodowanych paleniem, a tytoń odgrywa rolę w prawie każdym systemie organizmu. Nie chodzi tylko o raka płuc. Spójrz na tę listę nowotworów spowodowaną paleniem, jeśli nadal czujesz niechęć do zatrzymania się dzisiaj.

Rzucenie palenia: pomoc jest dostępna!

Na szczęście rzucenie palenia w dowolnym momencie może zapobiec dalszym szkodom z płuc i zmniejszyć ryzyko zachorowania na choroby i nowotwory związane z nałogiem. Wiemy, że to nie jest łatwe. To możliwe. Zacznij już dziś od lekcji rzucenia palenia 101 - powody, dla których warto rzucić palenie , aby podjąć próbę ostatecznej i skutecznej próby wyrwania nawyku.

Źródła:

Baglietto, L., Ponzi, E., Haycock, P. i in. Zmiany metylacji DNA zmierzone w próbnych próbkach krwi obwodowej są związane z paleniem tytoniu i ryzykiem raka płuc. International Journal of Cancer . 2016 wrzesień 15. (Epub przed drukowaniem).

Centra kontroli i zapobiegania chorobom. Jak dym tytoniowy wywołuje chorobę: biologia i behawioralne podstawy palenia tytoniu: raport lekarza chirurga. 2010. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK53021/

Gibbons, D., Byers, L. i J. Kurie. Palenie tytoniu, mutacja p53 i rak płuc. Badania nad molekularnym rakiem . 2014. 12 (1): 3-13.