PLJUČNI ALVEOLI: ZNAČILNOSTI, FUNKCIJE, ANATOMIJA - ANATOMIJA IN FIZIOLOGIJA - 2026

Pri pljučni alveoli so majhne vrečke, ki se nahajajo v pljučih sesalcev, obdan z mrežo krvnih kapilar. Pod mikroskopom lahko v alveolusu ločimo lumen alveolusa in njegovo steno, sestavljeno iz epitelijskih celic.

Vsebujejo tudi vlakna vezivnega tkiva, ki jim dajejo značilno elastičnost. V alveolarnem epiteliju lahko ločimo ploske celice tipa I in kocke v obliki kocke II. Njegova glavna funkcija je posredovanje izmenjave plinov med zrakom in krvjo.

Ko pride do dihalnega procesa, zrak vstopi v telo skozi vetrno cev, kjer potuje v niz tunelov v pljučih. Na koncu te zapletene mreže cevi so alveolarni vrečki, kamor zrak vstopa in jih krvne žile zavzemajo.

Že v krvi se kisik v zraku loči od preostalih komponent, na primer ogljikovega dioksida. Ta zadnja spojina se izloči iz telesa s postopkom izdiha.

Splošne značilnosti

V notranjosti pljuč je gobasto tkivno tkivo, sestavljeno iz precej velikega števila pljučnih alveolov: od 400 do 700 milijonov v obeh pljučih zdravega odraslega človeka. Alveoli so vrečaste strukture, ki jih notranje prekriva lepljiva snov.

Vsako pljuče pri sesalcih vsebuje milijone alveolov, tesno povezanih z žilno mrežo. Pri ljudeh je območje pljuč med 50 in 90 m ² in vsebuje 1000 km krvnih kapilar.

To veliko število je ključnega pomena za zagotovitev potrebnega vnosa kisika in s tem za izpolnjevanje močne presnove sesalcev, predvsem zaradi endotermije skupine.

Dihalni sistem pri sesalcih

Zrak vstopa skozi nos, natančneje skozi "nosnice"; Ta prehaja v nosno votlino in od tam v notranje nosnice, povezane z žrelom. Tu se konvergirata dve poti: dihalna in prebavna.

Glottis se odpre do grla in nato sapnika. To je razdeljeno na dva bronha, po enega v vsakem pljuču; se bronhiji razdelijo na bronhiole, ki so manjše cevke in vodijo v alveolarne kanale in alveole.

Lastnosti

Glavna funkcija alveolov je omogočiti izmenjavo plinov, ki so ključnega pomena za dihalne procese, kar omogoča, da kisik vstopi v krvni obtok, da se prenaša v tkiva telesa.

Na enak način pljučni alveoli sodelujejo pri odstranjevanju ogljikovega dioksida iz krvi med postopki vdiha in izdiha.

Anatomija

Alveoli in alveolarni kanali sestavljajo zelo tanek enoslojni endotel, ki olajša izmenjavo plinov med zrakom in krvnimi kapilarami. Imajo približni premer 0,05 in 0,25 mm, obdani so s kapilarnimi zankami. So okrogle ali poliedralne oblike.

Med vsakim zaporednim alveolusom je interalveolarni septum, ki je skupna stena med obema. Meja teh septov tvori bazalne obroče, ki jih tvorijo gladke mišične celice in jih pokriva preprost kuboidni epitelij.

Na zunanji strani alveolusa so krvne kapilare, ki skupaj z alveolarno membrano tvorijo alveolus-kapilarno membrano, območje, kjer poteka izmenjava plina med zrakom, ki vstopi v pljuča, in krvjo v kapilarah.

Pljučni alveoli zaradi svojevrstne organizacije spominjajo na satje. Na zunanji strani jih tvori stena epitelijskih celic, imenovana pnevmociti.

Alveolarno membrano spremljajo celice, odgovorne za obrambo in čiščenje alveolov, imenovane alveolarni makrofagi.

Tipi celic v alveolih

Struktura alveolov je bila v literaturi široko opisana in vključuje naslednje tipe celic: tip I, ki posredujejo izmenjavo plinov, tip II s sekretornimi in imunskimi funkcijami, endotelne celice, alveolarni makrofagi, ki sodelujejo v obrambni in intersticijski fibroblasti.

Celice tipa I

Za celice tipa I je značilno, da so neverjetno tanke in ravne, verjetno olajšajo izmenjavo plinov. Najdemo jih na približno 96% površine alveolov.

Te celice izražajo veliko število beljakovin, vključno s T1-α, akvaporinom 5, ionskimi kanali, adenosinskimi receptorji in geni za odpornost na različna zdravila.

Težave izolacije in gojenja teh celic so ovirale njihovo poglobljeno proučevanje. Poviša pa se možna funkcija homosize v pljučih, kot so transport ionov, vode in sodelovanje pri nadzoru celične proliferacije.

Te tehnične težave lahko premagamo s preučevanjem celic z alternativnimi molekularnimi metodami, imenovanimi DNK mikrorašč. S to metodologijo je bilo mogoče sklepati, da so celice tipa I vključene tudi v zaščito pred oksidativno škodo.

Celice tipa II

Celice tipa II so kuboidne oblike in se običajno nahajajo v vogalih alveolov pri sesalcih, najdemo jih le v 4% preostale alveolarne površine.

Njegove funkcije vključujejo proizvodnjo in izločanje biomolekul, kot so beljakovine in lipidi, ki tvorijo pljučne površinsko aktivne snovi.

Pljučna površinsko aktivna sredstva so snovi, sestavljene večinoma iz lipidov in majhnega dela beljakovin, ki pomagajo zmanjšati površinsko napetost v alveolih. Najpomembnejši je dipalmitoilfosfatidilholin (DPPC).

Celice tipa II sodelujejo pri imunski obrambi alveolov, izločajo različne vrste snovi, kot so citokini, katerih vloga je rekrutiranje vnetnih celic v pljučih.

Poleg tega je bilo v več živalskih modelih dokazano, da so celice tipa II odgovorne za ohranjanje alveolarnega prostora brez tekočin in so prav tako vključene v transport natrija.

Vmesni fibroblasti

Te celice so vretenaste oblike in za njih so značilne dolge razširitve aktinov. Njegova funkcija je izločanje celične matrice v alveolusu, da ohrani svojo strukturo.

Na enak način lahko celice upravljajo pretok krvi in ​​jo zmanjšajo, kot je primerno.

Alveolarni makrofagi

Pristajajo celice alveolov s fagocitnimi lastnostmi, ki izhajajo iz monocitov v krvi, imenovanih alveolarni makrofagi.

Ti so odgovorni za odstranjevanje tujih delcev, ki so vstopili v alveole, kot so prah ali nalezljivi mikroorganizmi, kot je Mycobacterium tuberculosis, s pomočjo fagocitoze. Poleg tega zajamejo krvne celice, ki bi lahko vstopile v alveole, če pride do srčnega popuščanja.

Zanje je značilno, da predstavljajo rjavo barvo in vrsto raznolikih podaljškov. Litosomi so v citoplazmi teh makrofagov precej obilni.

Število makrofagov se lahko poveča, če ima telo bolezen, povezano s srcem, če posameznik uživa amfetamine ali z uporabo cigaret.

Kohne pore

Gre za serijo por, ki se nahajajo v alveolih, ki se nahajajo v interalveolarnih predelnih stenah, ki en alveolus komunicirajo z drugim in omogočajo kroženje zraka med njimi.

Kako poteka izmenjava plina?

Izmenjava plina med kisikom (O ₂ ) in ogljikovim dioksidom (CO ₂ ) je glavni namen pljuč.

Ta pojav se pojavi v pljučnih alveolih, kjer se kri in plin srečata na najmanjši razdalji približno enega mikrona. Za ta postopek sta potrebna dva pravilno črpana vodnika ali kanala.

Eden od teh je žilni sistem pljuč, ki ga poganja desni predel srca, ki pošilja mešano vensko kri (sestavljeno iz venske krvi iz srca in drugih tkiv skozi vensko vrnitev) v območje, kjer se pojavi v zameno.

Drugi kanal je trahebronhialno drevo, katerega prezračevanje poganjajo mišice, ki sodelujejo pri dihanju.

Na splošno za prenos katerega koli plina upravljata dva mehanizma: konvekcija in difuzija; prvi je reverzibilen, drugi pa ne.

Izmenjava plina: delni pritiski

Ko zrak vstopi v dihala, se njegova sestava spremeni, postane nasičena z vodno paro. Ko dosežemo alveole, se zrak pomeša z zrakom, ki je ostal iz prejšnjega dihalnega kroga.

Zahvaljujoč tej kombinaciji se delni tlak kisika zmanjša in tlak ogljikovega dioksida. Ker je parcialni tlak kisika v alveolih višji kot v krvi, ki vstopa v kapilare pljuč, kisik z difuzijo vstopi v kapilare.

Prav tako je delni tlak ogljikovega dioksida v kapilarah pljuč višji v primerjavi z alveoli. Zato ogljikov dioksid skozi preprost difuzijski postopek prehaja v alveole.

Transport plinov iz tkiv v kri

Kisik in pomembne količine ogljikovega dioksida se prevažajo z "dihalnimi pigmenti", vključno s hemoglobinom, ki je najbolj priljubljen med skupinami vretenčarjev.

Kri, ki je odgovorna za transport kisika iz tkiv v pljuča, mora prevažati tudi ogljikov dioksid nazaj iz pljuč.

Ogljikov dioksid pa se lahko prevaža po drugih poteh, lahko se prenaša skozi kri in se raztopi v plazmi; poleg tega se lahko razprši na eritrocite v krvi.

V eritrocitih se večina ogljikovega dioksida pretvori v ogljikovo kislino z encimom ogljikova anhidraza. Reakcija poteka na naslednji način:

CO ₂ + H ₂ O ↔ H ₂ CO ₃ ↔ H ⁺ + HCO ₃ ^-

Vodikovi ioni iz reakcije se združijo s hemoglobinom in tvorijo dezoksihemoglobin. Ta zveza se izogne ​​nenadnemu znižanju pH v krvi; istočasno pride do sproščanja kisika.

Soda bikarbona (HCO ₃ ^- ) zapusti eritrocit z izmenjavo za klorove ione. V nasprotju z ogljikovim dioksidom bikarbonatni ioni lahko ostanejo v plazmi zaradi svoje visoke topnosti. Prisotnost ogljikovega dioksida v krvi bi povzročila videz, podoben videzu gazirane pijače.

Transport plinov iz krvi v alveole

Kot kažejo puščice v obe smeri, so zgoraj opisane reakcije povratne; to pomeni, da izdelek lahko ponovno postane začetni reaktant.

Takoj, ko kri doseže pljuča, bikarbonat spet vstopi v krvne celice. Tako kot v prejšnjem primeru mora tudi bikarbonatni ion vstopiti v celico.

V tem času se reakcija odvija v obratni smeri s katalizo encima ogljikove anhidraze: bikarbonat reagira z vodikovim ionom in se pretvori nazaj v ogljikov dioksid, ki se razprši v plazmo in od tam v alveole.

Slabosti izmenjave plinov v pljučih

Izmenjava plina poteka le v alveolih in alveolarnih kanalih, ki so nameščeni na koncu vej cevi.

Zaradi tega lahko govorimo o "mrtvem prostoru", kjer zrak prehaja v pljuča, vendar izmenjava plina ne poteka.

Če ga primerjamo z drugimi skupinami živali, kot so ribe, imajo zelo učinkovit enosmerni sistem izmenjave plinov. Prav tako imajo ptice sistem zračnih vrečk in parabronhijev, kjer pride do izmenjave zraka, kar povečuje učinkovitost postopka.

Človeško prezračevanje je tako neučinkovito, da lahko v novem vdihu zamenjamo samo šestino zraka, preostanek zraka pa zapusti v pljučih.

Patologije, povezane z alveoli

Pljučni efizem

Ta pogoj je sestavljen iz poškodbe in vnetja alveolov; posledično telo ni sposobno sprejemati kisika, povzroča kašelj in otežuje zadrževanje diha, zlasti med telesnimi aktivnostmi. Eden najpogostejših vzrokov za to patologijo je kajenje.

Pljučnica

Pljučnica povzroči bakterijsko ali virusno okužbo v dihalih in povzroči vnetni proces s prisotnostjo gnoja ali tekočin znotraj alveolov in tako prepreči vnos kisika, kar povzroči hude težave pri dihanju.

Reference

1. Berthiaume, Y., Voisin, G., & Dagenais, A. (2006). Celice alveolarne vrste I: novi vitez alveolusa? Časopis za fiziologijo, 572 (Pt 3), 609–610.
2. Butler, JP, in Tsuda, A. (2011). Transport plinov med okoljem in alveoli - teoretični temelji. Celovita fiziologija, 1 (3), 1301–1316.
3. Castranova, V., Rabovsky, J., Tucker, JH, & Miles, PR (1988). Alveolarna epitelijska celica tipa II: večnamenski pnevmocit. Toksikologija in uporabna farmakologija, 93 (3), 472–483.
4. Herzog, EL, Brody, AR, Colby, TV, Mason, R., in Williams, MC (2008). Znanja in neznanke Alveolusa. Zbornik Ameriškega torakalnega društva, 5 (7), 778–782.
5. Kühnel, W. (2005). Barvni atlas citologije in histologije. Panamerican Medical Ed.
6. Ross, MH, in Pawlina, W. (2007). Histologija. Besedilni in barvni atlas s celično in molekularno biologijo. 5aed. Panamerican Medical Ed.
7. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). Histologija. Panamerican Medical Ed.