Visuelle, cellulære, molekylære og funktionelle ændringer i rygerens lunger
Mange mennesker husker at høre om forskellen mellem rygerens lunger og normale sunde lunger i skolen. Du kan endda huske plakaterne, der skildrer de sorte, grimme lunger af mennesker, der ryger. Er det virkelig sket? Hvad gør cigaretrøg virkelig til lungerne?
Forskelle mellem rygerens lunger og normale sunde lunger
For virkelig at forstå virkningen af tobaksrøg på lungerne skal vi kigge på både anatomien - hvordan lungens udseende ændres, og fysiologien - hvordan funktionen af rygerens lunger adskiller sig fra de sunde lunger.
Men vi ønsker at grave endnu dybere end det. Hvad ligner rygerens lunger som at begynde med de forandringer, du kan se med dit blotte øje, ned til de genetiske forandringer for små til selv at ses under et mikroskop?
De plakater, vi talte om tidligere, lykkedes ikke. Lad os starte med, hvad du måske ser, om du kunne se på hele lungerne, der er udsat for tobak.
Hvad synes Røgers Lung Look?
Billedet ovenfor er ærligt, hvad lungerne i en livslang ryger ser ud på en visuel inspektion med det blotte øje. Det er vigtigt at sige, at ikke alle sorte lunger er relateret til tobaksrøg. Andre irriterende stoffer, der kan indåndes, kan også forårsage dette udseende, såsom den sorte lungesygdom, som nogle gange ses i kulminer. Alligevel er det meget nemt at fortælle, når man ser på et sæt lunger, uanset om en person røg i løbet af sit liv.
Hvor kommer den sorte eller brune farve fra? Når du indånder cigaretrøg, er der tusindvis af små carbon-baserede partikler, der indåndes.
Vores krop har en særlig måde at håndtere disse partikler på for at få dem ud af vejen, hvis du vil.
Så snart du indånder en cigaretrøg, bliver din krop opmærksom på, at giftige partikler er invaderet. Inflammatoriske celler skynder sig til scenen. En type af hvide blodlegemer, der kaldes makrofager, kan betragtes som vores "vildtvogne" af vores immunsystem. Makrophages "spiser i alt væsentligt de uslebne brun-svarte partikler i cigaretrøg i en proces kaldet fagocytose.
Da disse partikler kan være skadelige endda til affald lastbiler celler, er de walled off i små vesikler og opbevares som giftigt affald. Og der sidder de. Efterhånden som flere og flere makrofager indeholdende affald opbygges i lungerne og lymfeknuderne inden i brystet, bliver mørkere lungerne.
Røgerens lunger på et cellulært niveau
Et skridt ned i størrelse og kigger lungerne tættere på, findes et stigende antal tobaksrelaterede skader. Under et mikroskop bliver cellerne og de omgivende væv synlige som en velindrettet by, men en by hærget af den giftige sky af røg, der er faldet ned på den.
Cilia: Cilierne er små hårlignende vedhæng, der bringer bronkierne og de mindre bronchioler. Ciliens arbejde er at fange fremmedlegemer, der finder vej ind i luftvejene og fremdriver det og ud af lungerne til halsen på en bølgelignende måde. Fra halsen kan dette materiale derefter sluges og ødelægges af mavesyrer.
Desværre laminerer toksiner i cigaretrøg såsom acrolein og formaldehyd disse små cilia, så de ikke kan udføre deres funktion. Dette resulterer i andre toksiner (over 70 af dem kræftfremkaldende stoffer) og infektiøse organismer tilbage i lungerne, hvor de kan skade både på cellulært niveau og på molekylært niveau, der kan føre til kræft og andre sygdomme.
Slim: Inflammatoriske celler, der trækkes til scenen i luftvejene, udskiller slim som reaktion på de skadelige kemikalier i cigaretrøg . Denne slim kan begrænse mængden af iltrig luft, der når de mindste luftveje, hvor gasudveksling finder sted. Slim kan også give et nærende ynglegrundlag for væksten af skadelige bakterier.
Airways: Under mikroskopet kan luftvejene fremstå som strakte som elastikken i et gammelt par shorts. Dette fald i elasticitet forårsaget af tobaksrøgkomponenter har også vigtige funktionelle konsekvenser (diskuteres senere).
Alveoli: Alveolerne er de mindste af luftveje og den endelige lungebaserede bestemmelse af ilt, som vi trækker vejret ind.
Disse alveoler indeholder elastin og kollagen, som giver dem mulighed for at ekspandere med inspiration og deflate ved udløb. Samlet set er overfladen på dine alveoler omkring 70 kvadratmeter, og hvis du lægger dem flade og satte dem til ende, ville de dække en tennisbane.
Toksiner i cigaretrøg beskadiger disse små strukturer på få måder. Det er nemt for toksiner at beskadige de tynde vægge, der får dem til at briste. Cigaretrøg beskadiger også alveolerne, der forbliver intakte, hvilket reducerer deres evne til at udvide og indgå.
Skader på alveolerne er et selvforebyggende problem. Da flere alveoler bliver beskadiget, er der mere luftindfangning i alveolerne (luft kan ikke pustes ud), hvilket resulterer i udvidelse og brud på flere alveoler. Generelt skal en stor procentdel af alveolerne blive beskadiget, før symptomer-hypoxi på grund af at mindre ilt er til stede for udveksling til at finde sted. Problemer med oxygenudveksling mellem alveolerne og kapillærerne diskuteres yderligere under funktion.
Kapillærerne: På mobilniveau er det ikke kun lungevæv, der er beskadiget. Den mindste af blodkar, kapillærerne, der er tæt forbundet med de mindste luftveje, er også beskadiget af tobaksrøg. Ligesom rygning kan forårsage skade på større blodkar (som i sidste ende kan føre til hjerteanfald) kan det forårsage ardannelse og fortykkelse af kapillærvæggene i lungerne, som ilt skal passere for at kombinere med hæmoglobinet i røde blodlegemer skal transporteres fra lungerne til resten af kroppen.
Røgerens lunger på et molekylært niveau: Genetik og epigenetik
For virkelig at forstå, hvordan rygning forårsager lungesygdomme som lungekræft, skal vi se dybere inde i cellerne på molekylært niveau. Dette er et niveau, som vi ikke kan se direkte gennem et mikroskop.
I kernen i hver af vores lungeceller lever vores DNA-cellens tegning. Dette DNA indeholder instruktionerne til at gøre hvert protein, der er nødvendigt for cellen til at vokse, fungere, reparere sig selv og fortælle cellen, det er tid til at dø, når det bliver gammelt eller beskadiget.
Du har måske hørt, at en række mutationer i en celle er ansvarlig for forbindelsen mellem lungekræft og rygning, men mange mutationer tager normalt før en celle bliver cancerøs. Faktisk er der normalt tusindvis af mutationer i en enkelt lungecelle udsat for tobak.
Nogle gener i lungeceller koder for proteiner, som er ansvarlige for cellens vækst og opdeling. En type gener kaldet onkogener, forårsager celler til at vokse og opdele (selv når de ikke skal). Andre gener kaldet tumor suppressor gener, kode for proteiner, der reparerer beskadiget DNA eller eliminere beskadigede celler, som ikke kan repareres.
Flere komponenter i cigaretrøg har vist sig at forårsage mutationer (de er kræftfremkaldende), men undersøgelser har endda vist, hvordan tobak specifikt forårsager den skade, der kan medføre kræft. For eksempel forårsager nogle tobakscarcinogener mutationer i p53-genet, et tumor suppressor gen, der koder for proteiner, der reparerer beskadigede celler eller eliminerer dem, således at en cancercelle ikke fødes.
Endelig kan tobak i tillæg til genetiske ændringer forårsaget af rygning også forårsage epigenetiske ændringer i lungeceller. Epigenetiske ændringer henviser ikke til egentlige ændringer i DNA fra en celle, men måden generne udtrykkes på.
Fakta om funktionen af rygerens lunger mod sunde lunger: Fysiologi
Ligesom der er mange ændringer, der opstår strukturelt i lungerne hos en, der ryger, er der flere ændringer, der også finder sted på et funktionelt niveau. Lungefunktionstests, der sammenligner dem, der ryger med dem, der ikke ryger, viser ofte ændringer meget tidligt, selv i teenagere, der ryger, og længe før symptomer opstår.
Lungekapacitet i rygerens lunger mod sunde lunger
Den samlede lungekapacitet, eller den samlede mængde luft, du kan trække vejret i, når du får det dybeste åndedræt, reduceres ved at ryge på flere måder. Rygning kan resultere i skader på musklerne i brystet, hvilket reducerer den ekspansion, der er nødvendig for at trække dyb vejrtrækning. Elasticiteten af glatte muskler i luftvejene er ligeledes påvirket, og i kombination med tab af elasticitet kan det også begrænse mængden af luft. Og på et mikroskopisk niveau, når færre alveoler er til stede, eller luft ikke kan nå alveolerne, påvirkes indtaget af åndedræt. Disse tvinger alle sammen til at mindske lungekapaciteten.
Foruden lungekapacitet resulterer rygning i vanskeligheder ved udånding af kuldioxid, som overføres fra kapillærerne i lungerne til alveolerne. Som nævnt ovenfor fører nedsat elasticitet af de større luftveje og nedsat rekyl af alveolerne til luftfangst. Dette resulterer i et fald i tvungen udåndingsvolumen.
Heldigvis har forskere bemærket, at en af fordelene ved at holde op med at ryge, der forekommer efter kun 2 uger, er en stigning i både lungekapacitet og udåndingsvolumen.
Oxygen Exchange i rygerens lunger vs sunde lunger
Det er ikke kun iltens evne til at komme ind og gå ned til alveolerne, eller endda antallet af sunde alveoler til stede. Oxygen, der når alveolerne, skal passere gennem alveoliens enkeltcellede foring og derefter gennem kapillærernes dobbeltcellelag for at nå hæmoglobinet i røde blodlegemer, der skal leveres til resten af kroppen.
Som nævnt ovenfor kan cigaretrøg påvirke både alveolerne og beklædningen af kapillarerne, hvilket gør passagen mellem ilt og kuldioxid mellem de to vanskeligere. Ikke kun er der mindre areal til rådighed for gasudveksling, men udvekslingen er kompromitteret. Det er sværere for ilt at passere gennem de lårede vægge af alveolerne og kapillærerne. Sprøjtekapaciteten er en pulmonal funktionstest, som måler denne evne af en gas til at gøre denne overgang fra alveolerne til blodbanen.
Andre fysiologiske ændringer i lungerne af en ryger
Der er mange flere ændringer, der opstår i lungerne af nogen, der ryger, og de der er nævnt her, berører kun overfladen. Mens nogle af disse ændringer ikke er reversible, er det aldrig for sent at holde op med at ryge både for at minimere skaden og at lade din krop reparere den skade, der kan genoprettes og helbredes.
Bundlinjen: Lunger af en rygere mod ikke-ryger
Kig på alle de strukturelle og funktionelle ændringer i lungerne hos en, der ryger, understreger vigtigheden af rygestop, selvom det ikke kun er lungerne der er bekymrede. Der er en lang række sygdomme forårsaget af rygning, med tobak spiller en rolle i næsten alle kroppens systemer. Det er også ikke kun lungekræft, der er bekymret. Tag et kig på denne liste over kræft forårsaget af rygning, hvis du stadig føler dig tilbageholdende med at stoppe i dag.
Afslutte rygning: Hjælp er tilgængelig!
Heldigvis kan du stoppe med at ryge når som helst, stoppe yderligere skader fra at blive gjort i lungerne og reducere risikoen for at udvikle sygdomme og kræft forbundet med vanen. Vi ved, det er ikke nemt. Det er muligt. Start i dag med at afslutte rygningslære 101 - grunde til at afslutte for at gøre dette forsøg dit endelige og vellykkede forsøg på at sparke vanen.
Kilder:
Baglietto, L., Ponzi, E., Haycock, P. et al. DNA-methyleringsændringer målt i prædiagnostiske perifere blodprøver er forbundet med rygning og lungekræftrisiko. International Journal of Cancer . 2016 september 15. (Epub forud for print).
Centre for sygdomsbekæmpelse og forebyggelse. Hvordan Tobaksrøg forårsager sygdom: Biologien og adfærdsmæssige grundlag for rygningsangivende sygdom: En rapport fra kirurgen generelt. 2010. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK53021/
Gibbons, D., Byers, L. og J. Kurie. Rygning, p53 mutation og lungekræft. Molekylær Cancer Research . 2014. 12 (1): 3-13.