Visuelle, zelluläre, molekulare und funktionelle Veränderungen in Raucherlöchern
Viele Menschen erinnern sich, dass sie in der Schule von dem Unterschied zwischen der Lunge des Rauchers und der gesunden Lunge gehört haben. Vielleicht erinnern Sie sich sogar an die Plakate, auf denen die schwarzen, häßlich aussehenden Lungen von rauchenden Menschen abgebildet sind. Ist das wirklich passiert? Was bewirkt Zigarettenrauch wirklich in der Lunge?
Unterschiede zwischen Smoker's Lungen und normalen gesunden Lungen
Um die Auswirkungen des Tabakrauchs auf die Lunge wirklich zu verstehen, müssen wir uns sowohl die Anatomie ansehen - wie sich das Aussehen der Lungen verändert, als auch die Physiologie - wie sich die Funktion der Lunge eines Rauchers von der einer gesunden Lunge unterscheidet.
Aber wir wollen noch tiefer graben. Wie sehen die Lungen eines Rauchers aus, beginnend mit den Veränderungen, die man mit bloßem Auge sehen kann, bis hin zu den genetischen Veränderungen, die zu klein sind, um unter dem Mikroskop gesehen zu werden?
Die Plakate, von denen wir früher gesprochen haben, lügen nicht. Fangen wir mit dem an, was Sie sehen können, wenn Sie die ganze Lunge sehen können, die Tabak ausgesetzt ist.
Wie sieht die Lunge des Rauchers aus?
Das Foto oben zeigt ehrlich, wie die Lungen eines lebenslangen Rauchers bei einer Sichtprüfung mit bloßem Auge aussehen. Es ist wichtig zu betonen, dass nicht alle schwarzen Lungen mit Tabakrauch verwandt sind. Andere Reizstoffe, die inhaliert werden können, können ebenfalls zu diesem Erscheinungsbild führen, wie zum Beispiel die schwarze Lungenerkrankung, die manchmal bei Bergarbeitern beobachtet wird. Es ist jedoch sehr leicht zu sagen, wenn man sich eine Reihe von Lungen anschaut, ob eine Person während ihres Lebens geraucht hat oder nicht.
Woher kommt die schwarze oder braune Farbe? Wenn Sie Zigarettenrauch inhalieren, gibt es Tausende von winzigen Partikeln auf Kohlenstoffbasis, die eingeatmet werden.
Unsere Körper haben eine besondere Art, mit diesen Teilchen umzugehen, um sie aus dem Weg zu räumen, wenn Sie so wollen.
Sobald Sie einen Zug Zigarettenrauch einatmen, wird Ihr Körper darauf aufmerksam gemacht, dass giftige Partikel eingedrungen sind. Entzündungszellen eilen zur Szene. Eine Art von weißen Blutkörperchen, die Makrophagen genannt werden, können als "Müllwagen" unseres Immunsystems angesehen werden. Makrophagen "fressen" die unangenehmen braun-schwarzen Partikel im Zigarettenrauch in einem Prozess, der als Phagozytose bezeichnet wird.
Da diese Partikel selbst für Müllwagenzellen schädlich sein können, werden sie in winzigen Bläschen eingeschlossen und als Giftmüll gelagert. Und da sitzen sie. Da sich mehr und mehr Makrophagen mit Ablagerungen in den Lungen und Lymphknoten in der Brust bilden, erscheint die Lunge dunkler.
Rauchers Lungen auf zellulärer Ebene
Wenn man einen Schritt nach unten nimmt und die Lungen genauer betrachtet, findet man eine zunehmende Anzahl von tabakbedingten Verletzungen. Unter einem Mikroskop werden die Zellen und das umgebende Gewebe als gut ausgestattete Stadt sichtbar, aber eine Stadt, die von der giftigen Rauchwolke, die auf sie niedergegangen ist, verwüstet wurde.
Zilien: Die Zilien sind winzige haarähnliche Fortsätze, die die Bronchien und die kleineren Bronchiolen auskleiden. Die Aufgabe der Zilien besteht darin, Fremdkörper, die in die Atemwege gelangen, aufzufangen und wellenartig aus der Lunge in den Rachenraum zu befördern. Aus dem Hals kann dieses Material dann von Magensäuren geschluckt und zerstört werden.
Unglücklicherweise lähmen Toxine im Zigarettenrauch wie Acrolein und Formaldehyd diese winzigen Zilien, so dass sie ihre Funktion nicht erfüllen können. Dies führt dazu, dass andere Toxine (über 70 davon Karzinogene) und infektiöse Organismen in den Lungen verbleiben, wo sie sowohl auf zellulärer Ebene als auch auf molekularer Ebene Schaden anrichten können, Veränderungen, die wiederum zu Krebs und anderen Krankheiten führen können.
Schleim: Entzündliche Zellen, die in die Atemwege gezogen werden, sezernieren Schleim als Reaktion auf die schädlichen Chemikalien im Zigarettenrauch . Dieser Schleim kann die Menge an sauerstoffreicher Luft begrenzen, die die kleinsten Luftwege erreicht, in denen der Gasaustausch stattfindet. Schleim kann auch einen Nährboden für das Wachstum von schädlichen Bakterien bieten.
Die Airways: Unter dem Mikroskop können die Atemwege ausgestreckt erscheinen - wie das Gummiband in einer alten Shorts. Diese Abnahme der Elastizität, die durch Bestandteile von Tabakrauch verursacht wird, hat auch wichtige funktionelle Auswirkungen (wird später diskutiert).
Die Alveolen: Die Alveolen sind die kleinsten Luftwege und das letzte Lungenziel für den Sauerstoff, den wir einatmen.
Diese Alveolen enthalten Elastin und Kollagen, die es ihnen erlauben, sich mit Inspiration auszudehnen und mit Exspiration zu entleeren. Die Fläche Ihrer Alveolen beträgt insgesamt etwa 70 Quadratmeter, und wenn Sie sie flach legen und sie von einem Ende zum anderen platzieren, werden sie einen Tennisplatz bedecken.
Toxine im Zigarettenrauch schädigen diese winzigen Strukturen auf verschiedene Arten. Toxine können die dünnen Wände leicht beschädigen und reißen. Zigarettenrauch beschädigt auch die Alveolen, die intakt bleiben, und verringert ihre Fähigkeit, sich auszudehnen und zusammenzuziehen.
Schäden an den Alveolen sind ein sich selbst erhaltendes Problem. Wenn mehr Alveolen beschädigt werden, gibt es mehr Lufteinschlüsse in den Alveolen (Luft kann nicht ausgeatmet werden), was zur Dilatation und Ruptur von mehr Alveolen führt. Im Allgemeinen muss ein großer Prozentsatz der Alveolen beschädigt werden, bevor Symptome auftreten - Hypoxie, da weniger Sauerstoff vorhanden ist, damit ein Austausch stattfinden kann. Probleme mit dem Sauerstoffaustausch zwischen den Alveolen und Kapillaren werden weiter unter Funktion diskutiert.
Die Kapillaren: Auf zellulärer Ebene ist nicht nur Lungengewebe geschädigt. Die kleinsten Blutgefäße, die Kapillaren, die eng mit den kleinsten Atemwegen verbunden sind, werden ebenfalls durch Tabakrauch geschädigt. Genauso wie das Rauchen größere Blutgefäße schädigen kann (was schließlich zu Herzinfarkten führen kann), kann es Vernarbung und Verdickung der Kapillarwände in den Lungenwänden verursachen, die Sauerstoff durchdringen muss, um sich mit dem Hämoglobin zu verbinden rote Blutkörperchen, die von der Lunge zum Rest des Körpers transportiert werden.
Rauchers Lungen auf molekularer Ebene: Genetik und Epigenetik
Um wirklich zu verstehen, wie Rauchen Lungenerkrankungen wie Lungenkrebs verursacht, müssen wir tiefer in die Zellen auf der molekularen Ebene schauen. Dies ist eine Ebene, die wir nicht direkt durch ein Mikroskop sehen können.
Im Zellkern jeder unserer Lungenzellen lebt unsere DNA - der Bauplan der Zelle. Diese DNA enthält die Anweisungen, um jedes Protein herzustellen, das für die Zelle benötigt wird, um zu wachsen, zu funktionieren, sich selbst zu reparieren und der Zelle mitzuteilen, dass es Zeit ist zu sterben, wenn sie alt oder beschädigt wird.
Sie haben vielleicht gehört, dass eine Reihe von Mutationen in einer Zelle für die Verbindung zwischen Lungenkrebs und Rauchen verantwortlich ist, aber viele Mutationen nehmen normalerweise vor, bevor eine Zelle kanzerös wird. Tatsächlich gibt es in der Regel tausende von Mutationen in einer einzelnen Lungenzelle, die Tabak ausgesetzt ist.
Einige Gene in Lungenzellen kodieren für Proteine, die für das Wachstum und die Teilung der Zelle verantwortlich sind. Eine Art von Genen, die Onkogene genannt werden, bewirken, dass Zellen wachsen und sich teilen (selbst wenn sie es nicht sollten.). Andere Gene, sogenannte Tumorsuppressorgene, kodieren für Proteine, die beschädigte DNA reparieren oder beschädigte Zellen eliminieren, die nicht repariert werden können.
Es wurde festgestellt, dass mehrere Komponenten im Zigarettenrauch Mutationen verursachen (sie sind karzinogen), aber Studien haben sogar Wege aufgezeigt, in denen Tabak spezifisch den Schaden verursacht, der zu Krebs führen kann. Zum Beispiel verursachen einige Karzinogene von Tabak Mutationen im p53-Gen, einem Tumorsuppressorgen, das für Proteine kodiert, die geschädigte Zellen reparieren oder sie eliminieren, so dass keine Krebszelle geboren wird.
Schließlich kann Tabak zusätzlich zu genetischen Veränderungen, die durch Rauchen verursacht werden, "epigenetische" Veränderungen in den Lungenzellen verursachen. Epigenetische Veränderungen beziehen sich nicht auf tatsächliche Veränderungen in der DNA einer Zelle, sondern auf die Art und Weise, wie Gene exprimiert werden.
Fakten über die Funktion von Smoker's Lungs vs gesunden Lungen: Physiologie
So wie es viele Veränderungen gibt, die strukturell in der Lunge von jemandem auftreten, der raucht, gibt es einige Veränderungen, die auch auf einer funktionalen Ebene stattfinden. Lungenfunktionstests, bei denen diejenigen, die rauchen, mit denen verglichen werden, die nicht rauchen, zeigen oft sehr früh Veränderungen, sogar bei Jugendlichen, die rauchen und lange bevor irgendwelche Symptome auftreten.
Lungenkapazität in Smoker's Lungs gegen gesunde Lungen
Die gesamte Lungenkapazität oder die Gesamtmenge an Luft, die Sie atmen können, wobei der tiefste Atemzug möglich ist, wird durch Rauchen auf verschiedene Arten verringert. Rauchen kann die Muskeln in der Brust schädigen und die für einen tiefen Atemzug notwendige Ausdehnung reduzieren. Die Elastizität der glatten Muskulatur in den Atemwegen wird ebenfalls beeinflusst und kann in Kombination mit dem Elastizitätsverlust die eingeatmete Luftmenge begrenzen. Und auf einer mikroskopischen Ebene, wenn weniger Alveolen vorhanden sind oder die Luft die Alveolen nicht erreichen kann, ist auch die Aufnahme von Atemluft betroffen. Diese Kräfte arbeiten alle zusammen, um die Lungenkapazität zu verringern.
Zusätzlich zu der Lungenkapazität führt das Rauchen zu einer Schwierigkeit beim Ausatmen des Kohlendioxids, das von den Kapillaren in den Lungen zu den Alveolen übertragen wird. Wie oben erwähnt, führt verringerte Elastizität der grßeren Luftwege und verminderter Rückstoß der Alveolen zu Lufteinschlüssen. Dies führt zu einer Verringerung des forcierten exspiratorischen Volumens.
Zum Glück haben Forscher festgestellt, dass einer der Vorteile des Rauchens, das nach nur 2 Wochen auftritt, eine Erhöhung sowohl der Lungenkapazität als auch des exspiratorischen Volumens ist.
Sauerstoffaustausch in Smoker's Lungs gegen gesunde Lungen
Es ist nicht nur die Fähigkeit von Sauerstoff, in die Alveolen einzudringen und sie zu passieren, oder sogar die Anzahl der vorhandenen gesunden Alveolen. Sauerstoff, der diese Alveolen erreicht, muss durch die Einzelzellauskleidung der Alveolen und dann durch die Doppelzellenschicht der Kapillaren passieren, um das Hämoglobin in den roten Blutzellen zu erreichen, um an den Rest des Körpers abgegeben zu werden.
Wie oben erwähnt, kann Zigarettenrauch sowohl die Alveolen als auch die Auskleidung der Kapillaren beeinträchtigen, was den Durchgang von Sauerstoff und Kohlendioxid zwischen den beiden erschwert. Es ist nicht nur weniger Fläche für den Gasaustausch verfügbar, sondern auch der Austausch ist gefährdet. Es ist schwieriger für Sauerstoff, durch die vernarbten Wände der Alveolen und Kapillaren zu gelangen. Die Diffusionskapazität ist ein Lungenfunktionstest, der die Fähigkeit eines Gases misst, diesen Übergang von den Alveolen in den Blutkreislauf zu vollziehen.
Andere physiologische Veränderungen in den Lungen eines Rauchers
Es gibt viele weitere Veränderungen, die in der Lunge von jemandem auftreten, der raucht, und die hier erwähnten berühren nur die Oberfläche. Während einige dieser Veränderungen nicht reversibel sind, ist es nie zu spät, mit dem Rauchen aufzuhören, um den Schaden zu minimieren und Ihrem Körper zu ermöglichen, den Schaden zu reparieren, der wiederhergestellt und geheilt werden kann.
Das Endergebnis: Lungen eines Rauchers gegen Nichtraucher
Betrachtet man alle strukturellen und funktionellen Veränderungen in der Lunge von jemandem, der raucht, betont die Wichtigkeit der Raucherentwöhnung, obwohl es nicht nur die Lungen sind, die von Interesse sind. Es gibt eine Vielzahl von Krankheiten, die durch Rauchen verursacht werden, wobei Tabak in fast jedem Körpersystem eine Rolle spielt. Es ist nicht nur Lungenkrebs, der Anlass zur Sorge gibt. Werfen Sie einen Blick auf diese Liste von Krebserkrankungen, die durch Rauchen verursacht werden, wenn Sie immer noch zögern, heute aufzuhören.
Rauchen beenden: Hilfe ist verfügbar!
Glücklicherweise kann das Beenden des Rauchens zu einem späteren Zeitpunkt weitere Schäden an der Lunge verhindern und das Risiko, an Krankheiten und Krebs zu erkranken, verringern. Wir wissen, es ist nicht einfach. Aber es ist möglich. Beginnen Sie heute mit dem Rauchen aufzuhören Lektion 101 - Gründe aufzugeben , um diesen Versuch zu Ihrem letzten und erfolgreichen Versuch zu machen, die Angewohnheit abzulegen.
Quellen:
Baglietto, L., Ponzi, E., Haycock, P. et al. Änderungen der DNA-Methylierung, die in prädiagnostischen peripheren Blutproben gemessen wurden, sind mit Rauchen und Lungenkrebsrisiko assoziiert. Internationales Journal des Krebses . 2016 15. September. (Epub vor Druck).
Zentren für Krankheitskontrolle und Prävention. Wie Tobacco Smoke Disease verursacht: Die Biologie und Verhaltensbasis für das Rauchen zuschreibbare Krankheit: Ein Bericht des Surgeon General. 2010. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK53021/
Gibbons, D., Byers, L. und J. Kurie. Rauchen, p53 Mutation und Lungenkrebs. Molekulare Krebsforschung . 2014. 12 (1): 3-13.