气管和支气管壁自内向外有粘膜、粘膜下层及外膜。
(1)粘膜层：由粘膜上皮、粘液纤毛装置及固有膜组成。
①粘膜上皮：气管到细支气管为假复层纤毛柱状上皮细胞。终末细支气管到呼吸性细支气管中段为单层纤毛柱状上皮细胞。呼吸性细支气管以下的肺泡管、肺泡囊为无纤毛的单层柱状或单层扁平上皮细胞。气管、大支气管的纤毛呈绒毯状，终末细支气管为孤立的簇状。此外 ，气管到终末细支气管末端的纤毛柱状上皮细胞间散在有杯状细胞；终末细支气管和呼吸性细支气管的粘膜上皮内有Clara细胞；气管到肺泡均有神经小体；气管到细支气管粘膜上皮基底上有基底细胞。
②粘液纤毛装置：气管到细支气管粘膜表面有粘液纤毛装置，其内层是稀薄浆液，称浆液层，外层是呈间断滴状的粘液，称粘强力层。粘液纤毛装置具有防御功能，粘液捕获的灰尘、细菌等可由有规律摆动的纤毛推至喉部清除出去。
③固有膜：固有膜位于粘膜深层，由丰富的弹力纤维、胶原纤维、神经纤维、血管、腺体导管、淋巴组织、平滑肌及浆细胞和致密结缔组织构成。浆细胞可以分泌、贮存抗体，弹性纤维和胶原纤维可使呼吸性细支气管具有弹性，保持气道有适当的舒缩幅度。肺内环形平滑肌松弛时，支气管扩张；纵行平滑肌松弛时，肺脏扩张。
(2)粘膜下层：全由结缔组织形成，内含许多腺体，导管开口于粘膜表面，这些腺体经常分泌粘液，使粘膜上皮保持湿润并能粘着吸入的灰尘和细菌，便于通过上皮的纤毛运动而咳出体外。感染或过敏性炎症，如哮喘发作时，腺体分泌亢进，痰量也就增加了。慢性或反复炎症可使粘膜下层的腺体增生和肥大，分泌功能亢进。
(3)外膜层：由软骨和纤维组成；在气管部，软骨呈“C”字形，软骨缺口处有平滑肌和结缔组织连接。软骨的作用在于支撑呼吸道使之不易陷闭。自支气管以下，随着支气管树的不断分支，外层的软骨就间断变为不规则的软骨片，并且越来越稀少，粘膜上皮越来越薄，而且上皮下出现越来越丰富的平滑肌；这些平滑肌的收缩和痉挛，正是支气管哮喘发作时下呼吸道阻塞的重要原因。
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