Vizuálne, bunkové, molekulárne a funkčné zmeny v pľúcach fajčenia
Mnoho ľudí si spomína na rozdiel medzi pľúcami fajčenia a normálnymi zdravými pľúcami v škole. Môžete dokonca spomenúť na plagáty zobrazujúce čierne, škaredé pľúca ľudí, ktorí fajčia. Stane sa to skutočne? Čo dym cigaru skutočne robí do pľúc?
Rozdiely medzi pľúcami fajčiarov a normálnymi zdravými pľúcami
Aby sme skutočne pochopili účinok tabakového dymu na pľúca, musíme sa pozrieť na anatómiu - ako sa mení vzhľad pľúc a fyziológia - ako sa funkcia pľúc fajčenia líši od funkcie zdravých pľúc.
Napriek tomu chceme kopať ešte hlbšie. Ako vyzerajú fajčiari fajčiara začínajúc so zmenami, ktoré môžete vidieť voľným okom, až k genetickým zmenám, ktoré sú príliš malé na to, aby sa dali pozorovať aj pod mikroskopom?
Plagáty, o ktorých sme hovorili skôr, neklamali. Začnime tým, čo môžete vidieť, ak sa môžete pozrieť na celé pľúca vystavené tabaku.
Ako vyzerá fajčiaci pľúca?
Vyššie uvedená fotografia je úprimná, čo pľúca celoživotného fajčiara vyzerajú pri vizuálnej prehliadke voľným okom. Je dôležité uviesť, že nie všetky čierne pľúca súvisia s tabakovým dymom. Iné dráždivé látky, ktoré sa môžu inhalovať, môžu spôsobiť takýto výskyt, ako napríklad ochorenie čierneho pľúc, ktoré sa niekedy vyskytuje u horákov. Napriek tomu je veľmi ľahké povedať, keď sa pozeráte na súbor pľúc, či človek fajčí alebo nie počas svojho života.
Odkiaľ pochádza čierna alebo hnedá farba? Keď vdychujete cigaretový dym, tam sú tisíce drobných častíc na báze uhlíka, ktoré sú vdychované.
Naše telá majú zvláštny spôsob, ako sa s týmito časticami zaobísť, aby ich dostali z cesty.
Len čo vdychujete dych cigaretového dymu, vaše telo je upozornené na skutočnosť, že toxické častice napadli. Zápalové bunky spěchajú na scénu. Jeden typ bielych krviniek nazývaných makrofágy možno považovať za "odpadkové kamióny" nášho imunitného systému. Makrofágy v podstate "jedia" škaredé hnedo-čierne častice v cigaretovom dyme v procese nazývanom fagocytóza.
Keďže tieto častice môžu byť škodlivé aj pre bunky odpadkových kamiónov, sú v malých vezikuloch ozdobené a uložené ako toxický odpad. A tam sedia. Keď sa v pľúcach a lymfatických uzlinách vnútri hrudníka vytvára viac a viac makrofágov obsahujúcich nečistoty, tmavšie sa objavujú pľúca.
Fajčiarskych pľúc na úrovni buniek
Z dôvodu väčšieho zníženia veľkosti a pri pohľade na pľúca narastá počet zranení súvisiacich s tabakom. Pod mikroskopom sa bunky a okolité tkanivá stanú viditeľnými ako dobre menované mesto, ale mesto spustošené toxickým oblakom dymu, ktorý klesol.
Cilia: Cibule sú malé vlasy podobné prídavné látky, ktoré priliehajú k bronchiám a menšie bronchioly. Úlohou cievok je zachytiť cudzie materiály, ktoré sa dostanú do dýchacích ciest a poháňajú ich z pľúc do hrdla vlneným spôsobom. Z hrdla môže byť tento materiál prehltnutý a zničený žalúdočnými kyselinami.
Bohužiaľ, toxíny v cigaretovom dyme, akými sú napríklad akroleín a formaldehyd, paralyzujú tieto malé riasenky, takže nemôžu vykonávať svoju funkciu. To vedie k ďalším toxínom (viac ako 70 z nich karcinogénov) a infekčným organizmom, ktoré zostávajú v pľúcach, kde môžu poškodiť na bunkovej i molekulárnej úrovni zmeny, ktoré môžu následne viesť k rakovine a iným ochoreniam.
Hlien: Zápalové bunky, ktoré sú nasmerované na scénu v dýchacích cestách, vylučujú hlien v reakcii na škodlivé chemikálie v cigaretovom dyme . Tento hlien môže obmedziť množstvo vzduchu bohatého na kyslík, ktorý sa dostáva do najmenších dýchacích ciest, kde dochádza k výmene plynu. Hlien môže tiež poskytnúť výživnú pôdu pre rast škodlivých baktérií.
The Airways: Pod mikroskopom sa dýchacie cesty môžu objaviť natiahnuté ako pružina v starom páre šortky. Toto zníženie elasticity spôsobené zložkami tabakového dymu má tiež dôležité funkčné dôsledky (diskutované neskôr).
Alveoli: alveoly sú najmenšie z dýchacích ciest a konečné pľúcne miesto určenia kyslíka, v ktorom dýchame.
Tieto alveoly obsahujú elastín a kolagén, ktoré im umožňujú expandovať s inšpiráciou a vyfúknuť s vypršaním. Celková plocha alveolov je približne 70 metrov štvorcových, a ak ste ich položili rovno a položili ich na koniec, pokryli by tenisový kurt.
Toxíny v cigaretovom dyme poškodzujú tieto drobné štruktúry niekoľkými spôsobmi. To je ľahké pre toxíny poškodiť tenké steny spôsobiť ich prasknutie. Cigaretový dym tiež poškodzuje alveoly, ktoré zostávajú nedotknuté, čím sa znižuje ich schopnosť rozšírenia a kontrakcie.
Poškodenie alveolov je samo seberealizujúcim problémom. Keď sa viac alveolov poškodí, v alveolách dochádza k väčšiemu zachyteniu vzduchu (nedá sa vyviesť vzduch), čo vedie k rozšíreniu a pretrhnutiu viac alveol. Všeobecne platí, že veľké percento alveolov musí byť poškodené predtým, ako sa objavia príznaky - hypoxia spôsobená menej kyslíkom prítomným na výmenu. Problémy s výmenou kyslíka medzi alveolmi a kapiláriami sú ďalej predmetom diskusie.
Kapiláry: Na bunkovej úrovni nie je poškodené len pľúcne tkanivo. Najmenšie krvné cievy, kapiláry, ktoré sú úzko spojené s najmenšími dýchacími cestami, sú tiež poškodené tabakovým dymom. Rovnako ako fajčenie môže spôsobiť poškodenie väčších krvných ciev (čo môže nakoniec viesť k infarktu), môže spôsobiť zjazvenie a zhrubnutie kapilárnych stien v pľúcnych stenách, ktoré musí kyslík prejsť, aby sa skombinovali s hemoglobínom červené krvinky sa majú prenášať z pľúc do zvyšku tela.
Fajčiarska pľúca na úrovni molekúl: genetika a epigenetika
Ak chcete skutočne pochopiť, ako fajčenie spôsobuje niektoré pľúcne ochorenia, ako je rakovina pľúc, musíme sa pozrieť hlbšie vo vnútri buniek na molekulárnu úroveň. Toto je úroveň, ktorú nemôžeme vidieť priamo mikroskopom.
V jadre každého z našich pľúcnych buniek žije naša DNA - vzor bunky. Táto DNA obsahuje pokyny na prípravu každého proteínu, ktorý je potrebný na to, aby bunka rástla, fungovala, opravovala sama a informovala bunku, že je čas zomrieť, keď sa stane starým alebo poškodeným.
Možno ste počuli, že séria mutácií v bunke je zodpovedná za spojenie medzi rakovinou pľúc a fajčením, ale mnohé mutácie zvyčajne trvajú pred tým, ako sa bunka stáva rakovinovou. V skutočnosti sú zvyčajne tisíce mutácií v jednej pľúcnej bunke vystavenej tabaku.
Niektoré gény v pľúcnych bunkách kódujú proteíny, ktoré sú zodpovedné za rast a delenie bunky. Jeden typ génov nazývaných onkogény spôsobuje, že bunky rastú a rozdeľujú (aj keď by nemali.). Iné gény, nazývané nádorové supresorové gény, kódujú proteíny, ktoré opravujú poškodenú DNA alebo odstránia poškodené bunky, ktoré nie je možné opraviť.
Zistilo sa, že niekoľko zložiek cigaretového dymu spôsobuje mutácie (sú karcinogénne), ale štúdie dokonca ukázali spôsoby, ktorými tabak špecificky spôsobuje poškodenie, ktoré môže viesť k rakovine. Napríklad niektoré tabakové karcinogény spôsobujú mutácie v p53 géne, nádorovom supresorovom géne, ktorý kóduje proteíny, ktoré opravujú poškodené bunky alebo ich eliminujú tak, že rakovinové bunky sa nerodia.
Napokon, okrem genetických zmien spôsobených fajčením, tabak môže spôsobiť aj "epigenetické" zmeny v pľúcnych bunkách. Epigenetické zmeny sa nevzťahujú na skutočné zmeny v bunke DNA, ale na spôsoby expresie génov.
Fakty o funkcii fajčiarov pľúc vs zdravých pľúc: Fyziológia
Rovnako ako v štruktúre mnohých zmien v pľúcach niekoho, kto fajčí, dochádza aj k niekoľkým zmenám, ku ktorým dochádza aj na funkčnej úrovni. Testy pľúcnych funkcií porovnávajúc tých, ktorí fajčia s tými, ktorí nefajčia, často prejavujú zmeny veľmi skoro, dokonca aj u mladistvých, ktorí fajčia, a dlho pred akýmikoľvek príznakmi.
Kapacita pľúc v pľúcach fajčiara vs. zdravé pľúca
Celková kapacita pľúc alebo celkové množstvo vzduchu, ktoré môžete dýchať pri maximálnom náhlom dychu, sa znižuje fajčením niekoľkými spôsobmi. Fajčenie môže mať za následok poškodenie svalov v hrudníku, čím sa znižuje expanzia potrebná na zhlboknutie dychu. Elasticita hladkého svalstva v dýchacích cestách je rovnako ovplyvnená a v kombinácii so stratou elasticity môže obmedziť aj množstvo dýchaného vzduchu. A na mikroskopickej úrovni, keď sú prítomné menej alveolov alebo vzduch nedokáže dosiahnuť alveoly, je tiež ovplyvnený príjem dychu. Tieto sily pracujú spoločne na zníženie kapacity pľúc.
Okrem kapacity pľúc dáva fajčenie ťažkosti pri výdychu oxidu uhličitého, ktorý sa prenáša z kapilár v pľúcach do alveol. Ako bolo uvedené vyššie, znížená elasticita väčších dýchacích ciest a znížený odraz z alveolov vedie k zachyteniu vzduchu. Výsledkom je zníženie objemu vynúteného výdychu.
Našťastie vedci zistili, že jedným z výhod ukončenia fajčenia, ku ktorému dochádza po 2 týždňoch, je zvýšenie kapacity pľúc a objemu výdychu.
Kyslíková výmena v pľúcach fajčiara vs. zdravé pľúca
Nie je to len schopnosť kyslíka vstupovať a prechádzať do alveol, alebo dokonca počet zdravých alveolov prítomných. Kyslík, ktorý dosiahne tieto alveoly, musí prejsť cez jedinú bunkovú výstelku alveol a potom cez dvojitú bunkovú vrstvu kapilár, aby sa dostal do hemoglobínu v červených krvinkách, ktoré sa majú dodávať zvyšku tela.
Ako bolo uvedené vyššie, cigaretový dym môže ovplyvňovať ako alveoly, tak obloženie kapilár, ktoré spôsobujú, že priechod kyslíka a oxidu uhličitého medzi obidvoma obtiažami. Nielenže je k dispozícii menšia plocha na výmenu plynu, ale výmena je ohrozená. Je ťažšie, aby kyslík prechádzal cez zjazvené steny alveol a kapilár. Difúzna kapacita je test pľúcnej funkcie, ktorý meria túto schopnosť plynu uskutočniť tento prechod z alveolov do krvného obehu.
Ďalšie fyziologické zmeny v pľúcach fajčiarov
Existuje mnoho ďalších zmien, ktoré sa vyskytujú v pľúcach niekoho, kto fajčí, a tie, ktoré sú tu uvedené, sa dotýkajú iba povrchu. Zatiaľ čo niektoré z týchto zmien nie sú reverzibilné, nikdy nie je príliš neskoro prestať fajčiť, aby sa minimalizovalo poškodenie a umožnil tvojmu telu opraviť škody, ktoré môžu byť obnovené a uzdravené.
Zrátané podčiarknuté: Pľúca fajčiarov vs non-fajčiar
Pri pohľade na všetky štrukturálne a funkčné zmeny v pľúcach niekoho, kto fajčí, zdôrazňuje dôležitosť odvykania od fajčenia, hoci to nie sú len pľúca, ktoré sú znepokojujúce. Existuje množstvo ochorení spôsobených fajčením, pričom tabak hrá úlohu v takmer každom tele. Nie je to len rakovina pľúc, ktorá vyvoláva obavy. Pozrite sa na tento zoznam rakovín spôsobených fajčením, ak stále cítite akúkoľvek neochotu zastaviť sa dnes.
Ukončenie fajčenia: Pomoc je k dispozícii!
Našťastie, prestať fajčiť kedykoľvek môže zastaviť ďalšiu škodu spôsobenú pľúcam a môže znížiť riziko vzniku ochorení a rakovín spojených s týmto zvykom. Vieme, že to nie je ľahké.Aj to je možné. Začnite dnes s ukončením lekcie fajčenia 101 - dôvody pre ukončenie, aby ste sa pokúsili o to, aby ste sa pokúsili o to, aby ste sa pokúsili o konečný a úspešný pokus o to,
zdroj:
Baglietto, L., Ponzi, E., Haycock, P. a kol. Zmeny metylácie DNA namerané v predbežných diagnostických periférnych krvných vzorkách súvisia s rizikom rakoviny pľúc a fajčenia. Medzinárodný žurnál rakoviny . 2016 15. septembra (Epub pred tlačou).
Centra pre kontrolu a prevenciu chorôb. Ako tabakový dym spôsobuje chorobu: Biológia a behaviorálne základy pre chorobu spôsobenú fajčením: Správa generálneho chirurga. 2010. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK53021/
Gibbons, D., Byers, L. a J. Kurie. Fajčenie, p53 mutácia a rakovina pľúc. Molekulárny výskum rakoviny . 2014. 12 (1): 3-13.