Visuell, cellulär, molekylär och funktionell förändring i rökarnas lungor
Många kommer ihåg att höra om skillnaden mellan rökarens lungor och normala friska lungor i skolan. Du kan till och med återkalla affischerna som visar de svarta, fula lungorna av rökare. Går det verkligen? Vad gör cigarettrök verkligen för lungorna?
Skillnader mellan rökarnas lungor och normala hälsosamma lungor
För att verkligen förstå effekterna av tobaksrök på lungorna måste vi titta på både anatomin - hur lungens utseende förändras, och fysiologin - hur funktionen hos rökarens lungor skiljer sig från de friska lungorna.
Ändå vill vi gräva ännu djupare än det. Vad ser en rökares lungor ut som börjar med de förändringar du kan se med ditt blotta öga, ner till de genetiska förändringarna för små för att ens ses under ett mikroskop?
De affischer vi talade om tidigare ljög inte. Låt oss börja med vad du kan se om du kan titta på hela lungorna utsatta för tobak.
Vad tycker Rökarens Lung Look?
Bilden ovan är ärligt hur lungorna hos en livslång rökare ser ut på en visuell inspektion med blotta ögat. Det är viktigt att konstatera att inte alla svarta lungor är relaterade till tobaksrök. Andra irritationsmedel som kan inandas kan också orsaka detta utseende, till exempel den svarta lungsjukdomen som ibland ses i kolgruvarbetare. Ändå är det mycket lätt att berätta när man tittar på en uppsättning lungor huruvida en person röktade under sitt liv.
Var kommer den svarta eller bruna färgen från? När du andas in cigarettrök finns det tusentals små kolbaserade partiklar som inhaleras.
Våra kroppar har ett speciellt sätt att hantera dessa partiklar för att få dem ur vägen om du vill.
Så fort du andas in en cigarettrökblåsa är din kropp uppmärksam på att giftiga partiklar har invaderat. Inflammatoriska celler rusar till scenen. En typ av vita blodkroppar som kallas makrofager kan betraktas som "sopbilar" av våra immunsystem. Makrophager "äter" de äckliga bruna svarta partiklarna i cigarettrök i en process som kallas fagocytos.
Eftersom dessa partiklar kan vara skadliga även för att skräpa lastbilsceller, är de murade av i små vesiklar och lagras som giftigt avfall. Och där sitter de. Eftersom fler och fler makrofager som innehåller skräp byggs upp i lungorna och lymfkörtlarna i bröstet, desto mörkare uppträder lungorna.
Rökarens lungor på mobilnivån
Att ta ett steg ner i storlek och titta på lungorna närmare, finns ett ökande antal tobaksrelaterade skador. Under ett mikroskop blir cellerna och omgivande vävnader synliga som en välutrustad stad, men en stad härjs av det giftiga molnet av rök som har fallit ner på den.
Cilia: Cilia är små hårliknande bilagor som leder bronkierna och de mindre bronchiolerna. Ciliens jobb är att fånga främmande material som finner sin väg in i luftvägarna och driva den upp och ut ur lungorna i halsen på ett vågliknande sätt. Från halsen kan detta material svalas och förstöras av magsyror.
Tyvärr förlorar toxiner i cigarettrök, såsom akrolein och formaldehyd, dessa lilla cilia så att de inte kan utföra sin funktion. Detta resulterar i andra toxiner (över 70 av dem karcinogener) och infektiösa organismer kvar i lungorna där de kan skada både på cellulär nivå och på molekylär nivå, förändringar som i sin tur kan leda till cancer och andra sjukdomar.
Slem: Inflammatoriska celler som dras mot scenen i luftvägarna utsöndrar slem som svar på de skadliga kemikalierna i cigarettrök . Denna slem kan begränsa mängden syrerik luft som når de minsta luftvägarna där gasutbytet äger rum. Mucus kan också ge en näringsrik mark för tillväxten av skadliga bakterier.
Luftvägarna: Under mikroskopet kan luftvägarna sträckas ut som elastiken i ett gammalt par shorts. Denna minskning av elasticitet orsakad av tobaksrökkomponenter har också viktiga funktionella konsekvenser (diskuteras senare).
Alveoli: Alveolerna är de minsta av luftvägarna och den sista lungbaserade syrebestämningen som vi andas in.
Dessa alveoler innehåller elastin och kollagen vilket gör att de kan expandera med inspiration och deflata vid utgången. Sammantaget är ytan på dina alveoler cirka 70 kvadratmeter, och om du lade dem platta och placerade dem i slutet så skulle de täcka en tennisbana.
Toxiner i cigarettrök skador dessa små strukturer på några sätt. Det är lätt för toxiner att skada de tunna väggarna, vilket får dem att brista. Cigarett rök skadar också alveolerna som förblir intakta, vilket minskar deras förmåga att expandera och kontrakta.
Skador på alveolerna är ett självförstörande problem. När fler alveoler blir skadade, finns det mer luftfångst i alveolerna (luften kan inte andas ut) vilket resulterar i utvidgning och bristning av mer alveoler. I allmänhet måste en stor procent av alveolerna skadas innan symtom-hypoxi på grund av att mindre syre är närvarande för att utbytet ska äga rum. Problem med syreutbyte mellan alveolerna och kapillärerna diskuteras vidare under funktionen.
Kapillärerna: På cellulär nivå är det inte bara lungvävnad som är skadad. De minsta blodkärlen, kapillärerna, som är nära associerade med de minsta luftvägarna skadas också av tobaksrök. Precis som rökning kan orsaka skador på större blodkärl (vilket kan leda till hjärtinfarkt) kan det orsaka ärrbildning och förtjockning av kapillärväggarna i lungorna som syre behöver passera för att kunna kombinera med hemoglobinet i röda blodkroppar ska bäras från lungorna till resten av kroppen.
Rökarnas lungor på molekylär nivå: Genetik och epigenetik
För att verkligen förstå hur rökning orsakar vissa lungsjukdomar som lungcancer, behöver vi se djupare inuti cellerna till molekylär nivå. Det här är en nivå som vi inte kan se direkt genom ett mikroskop.
I kärnan i vart och ett av våra lungceller lever vårt DNA-cellens ritning. Detta DNA innehåller instruktionerna för att göra varje protein som behövs för att cellen ska växa, fungera, reparera sig själv och berätta för cellen att det är dags att dö när det blir gammalt eller skadat.
Du kanske har hört att en serie mutationer i en cell är ansvarig för länken mellan lungcancer och rökning, men många mutationer tar vanligtvis innan en cell blir cancerös. I själva verket finns det vanligtvis tusentals mutationer i en enda lungcell som utsätts för tobak.
Vissa gener i lungceller kodar för proteiner som är ansvariga för cellens tillväxt och delning. En typ av gener som kallas onkogener, orsakar att celler växer och delar sig (även när de inte ska.). Andra gener som kallas tumörsuppressorgener, kodar för proteiner som reparerar skadat DNA eller eliminerar skadade celler som inte kan repareras.
Flera komponenter i cigarettrök har visat sig orsaka mutationer (de är cancerframkallande) men studier har även visat sätt på vilka tobak speciellt orsakar skador som kan leda till cancer. Till exempel orsakar vissa tobakkarcinogener mutationer i p53-genen, en tumörsuppressorgen som kodar för proteiner som reparerar skadade celler eller eliminerar dem så att en cancercell inte föds.
Slutligen, förutom genetiska förändringar som orsakas av rökning, kan tobak orsaka "epigenetiska" förändringar i lungceller också. Epigenetiska förändringar hänvisar inte till faktiska förändringar i DNA hos en cell, utan på sättet som generna uttrycks.
Fakta om funktionen av rökarens lungor mot friska lungor: fysiologi
Precis som det finns många förändringar som uppträder strukturellt i lungorna hos någon som röker, finns det flera förändringar som också sker på en funktionell nivå. Lungfunktionstester som jämför de som röker med dem som inte röker, visar ofta förändringar mycket tidigt, även i tonåringar som röker, och långt innan några symtom uppstår.
Lungkapacitet i rökarnas lungor mot hälsosamma lungor
Den totala lungkapaciteten, eller den totala mängden luft som du kan andas för att ta det djupaste andetaget, minskar genom att röka på flera sätt. Rökning kan leda till skador på musklerna i bröstet, vilket minskar expansionen som krävs för att få djupt andetag. Elasticiteten hos den glatta muskeln i luftvägarna påverkas på samma sätt, och i kombination med förlusten av elasticitet kan det också begränsa mängden luft som andas in. Och på mikroskopisk nivå, när färre alveoler är närvarande, eller om luften inte når alveolerna, påverkas också andningsintaget. Dessa tvingar alla att arbeta tillsammans för att minska lungkapaciteten.
Förutom lungkapacitet resulterar rökning i svårigheter vid utandning av koldioxid som överförs från kapillärerna i lungorna till alveolerna. Som noterats ovan leder minskad elasticitet hos de större luftvägarna och minskad recoil av alveolerna till luftfångning. Detta resulterar i en minskning av tvungen expiratorisk volym.
Lyckligtvis har forskare noterat att en av fördelarna med att sluta röka som inträffar efter bara 2 veckor är en ökning av både lungkapacitet och expiratorisk volym.
Syreutbyte i rökarnas lungor mot hälsosamma lungor
Det är inte bara syrets förmåga att komma in och gå ner till alveolerna, eller till och med antalet hälsosamma alveoler närvarande. Syre som når alveolerna måste passera genom alveoliens enkla cellfoder och sedan genom kapillärernas dubbelcellskikt för att nå hemoglobin i röda blodkroppar som ska levereras till resten av kroppen.
Som nämnts ovan kan cigarettrök påverka både alveolerna och beklädnaden av kapillärerna vilket gör passagen mellan syre och koldioxid mellan de två svårare. Inte bara finns det mindre yta tillgängligt för gasutbyte, men utbytet äventyras. Det är svårare för syre att passera genom de lila väggarna i alveolerna och kapillärerna. Spridningskapaciteten är ett pulmonalt funktionstest som mäter denna förmåga hos en gas för att göra denna övergång från alveolerna till blodbanan.
Andra fysiologiska förändringar i lungorna hos en rökare
Det finns många fler förändringar som uppstår i lungorna hos någon som röker, och de som nämns här rör bara ytan. Medan vissa av dessa förändringar inte är reversibla är det aldrig för sent att sluta röka, både för att minimera skadorna och för att din kropp ska kunna reparera skadan som kan återställas och läkas.
Bottom Line: Lungor av rökare vs icke-rökare
Titta på alla de strukturella och funktionella förändringarna i lungorna hos någon som röker betonar vikten av att röka upphör, men det är inte bara de lungor som är oroande. Det finns en mängd sjukdomar som orsakas av rökning, med tobak som spelar en roll i nästan alla kroppssystem. Det är inte bara lungcancer som är oroande. Ta en titt på den här listan över cancer orsakade av rökning om du fortfarande känner någon motvilja att sluta idag.
Sluta röka: Hjälp är tillgänglig!
Lyckligtvis kan du sluta röka när som helst, stoppa ytterligare skador från att göras till dina lungor och kan minska risken för att utveckla sjukdomar och cancer i samband med vanan. Vi vet att det inte är lätt. Det är möjligt. Börja idag med att sluta röka lektion 101 - skäl att sluta för att göra detta försök ditt slutliga och framgångsrika försök att sparka vanan.
källor:
Baglietto, L., Ponzi, E., Haycock, P. et al. DNA-metyleringsförändringar som mäts i pre-diagnostiska perifera blodprover är associerade med rökning och lungcancerrisk. International Journal of Cancer . 2016 sept 15. (Epub före tryck).
Centers for Disease Control och Prevention. Hur tobaksrök orsakar sjukdom: Biologin och beteendemässig grund för rökningstillhörbar sjukdom: En rapport från kirurgens generalsekreterare. 2010. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK53021/
Gibbons, D., Byers, L. och J. Kurie. Rökning, p53 mutation och lungcancer. Molekylär cancerforskning . 2014. 12 (1): 3-13.