ЛЕГОЧНЫЕ АЛЬВЕОЛЫ: ХАРАКТЕРИСТИКА, ФУНКЦИИ, АНАТОМИЯ - АНАТОМИЯ И ПСИХОЛОГИЯ - 2024

В легочных альвеолах маленькие мешочки , расположенные в легких млекопитающих, окруженной сетью кровеносных капилляров. Под микроскопом в альвеолах можно различить просвет альвеолы ​​и ее стенку, состоящую из эпителиальных клеток.

Они также содержат соединительнотканные волокна, которые придают им характерную эластичность. В альвеолярном эпителии можно различить плоские клетки I типа и кубовидные клетки II типа. Его основная функция - обеспечивать газообмен между воздухом и кровью.

В процессе дыхания воздух попадает в тело через дыхательное горло, где попадает в серию туннелей в легких. В конце этой сложной сети трубок находятся альвеолярные мешочки, куда входит воздух и поглощается кровеносными сосудами.

Уже в крови кислород воздуха отделяется от остальных компонентов, таких как углекислый газ. Это последнее соединение выводится из организма в процессе выдоха.

Общие характеристики

Внутри легких имеется губчатая ткань, образованная довольно большим количеством легочных альвеол: от 400 до 700 миллионов в двух легких здорового взрослого человека. Альвеолы ​​представляют собой мешковидные структуры, покрытые изнутри липким веществом.

У млекопитающих каждое легкое содержит миллионы альвеол, тесно связанных с сосудистой сетью. У человека площадь легких составляет от 50 до 90 м ^2, и они содержат 1000 км кровеносных капилляров.

Это высокое количество необходимо для обеспечения необходимого поглощения кислорода и, таким образом, для соответствия высокому метаболизму млекопитающих, в основном из-за эндотермии группы.

Дыхательная система млекопитающих

Воздух поступает через нос, а именно через «ноздри»; Он переходит в полость носа, а оттуда во внутренние ноздри, связанные с глоткой. Здесь сходятся два пути: респираторный и пищеварительный.

Голосовая щель открывается в гортань, а затем в трахею. Он разделен на два бронха, по одному в каждом легком; В свою очередь, бронхи делятся на бронхиолы, которые представляют собой более мелкие трубки, ведущие к альвеолярным протокам и альвеолам.

Характеристики

Основная функция альвеол - обеспечивать газообмен, жизненно важный для дыхательных процессов, позволяя кислороду попадать в кровоток и переноситься к тканям тела.

Таким же образом легочные альвеолы ​​участвуют в удалении углекислого газа из крови во время процессов вдоха и выдоха.

анатомия

Альвеолы ​​и альвеолярные протоки состоят из очень тонкого однослойного эндотелия, который облегчает обмен газов между воздухом и кровеносными капиллярами. Они имеют приблизительный диаметр 0,05 и 0,25 мм, окружены капиллярными петлями. По форме они имеют округлую или многогранную форму.

Между каждой последовательной альвеолой находится межальвеолярная перегородка, которая является общей стенкой между ними. Граница этих перегородок образует базальные кольца, образованные гладкомышечными клетками и покрытые простым кубовидным эпителием.

Во внешней части альвеолы ​​расположены кровеносные капилляры, которые вместе с альвеолярной мембраной образуют альвеоло-капиллярную мембрану, область, где происходит газообмен между воздухом, поступающим в легкие, и кровью в капиллярах.

Своей своеобразной организацией легочные альвеолы ​​напоминают соты. Снаружи они состоят из стенки эпителиальных клеток, называемых пневмоцитами.

Альвеолярную мембрану сопровождают клетки, отвечающие за защиту и очистку альвеол, называемые альвеолярными макрофагами.

Типы клеток в альвеолах

Структура альвеол широко описана в литературе и включает следующие типы клеток: тип I, который обеспечивает газообмен, тип II с секреторной и иммунной функциями, эндотелиальные клетки, альвеолярные макрофаги, которые участвуют в защитные и интерстициальные фибробласты.

Клетки типа I

Клетки типа I отличаются невероятной тонкостью и плоской поверхностью, предположительно для облегчения газообмена. Они находятся примерно на 96% поверхности альвеол.

Эти клетки экспрессируют значительное количество белков, включая T1-α, аквапорин 5, ионные каналы, аденозиновые рецепторы и гены устойчивости к различным лекарствам.

Сложность выделения и культивирования этих клеток препятствовала их углубленному изучению. Однако возможная функция гомосезиса в легких повышается, такая как перенос ионов, воды и участие в контроле пролиферации клеток.

Способ преодоления этих технических трудностей - изучение клеток альтернативными молекулярными методами, называемыми микрочипами ДНК. Используя эту методологию, можно было сделать вывод, что клетки типа I также участвуют в защите от окислительного повреждения.

Клетки типа II

Клетки типа II имеют кубовидную форму и обычно располагаются в углах альвеол у млекопитающих, обнаруживаясь только на 4% остальной альвеолярной поверхности.

Его функции включают производство и секрецию биомолекул, таких как белки и липиды, которые составляют сурфактанты легких.

Легочные сурфактанты - это вещества, состоящие в основном из липидов и небольшой части белка, которые помогают снизить поверхностное натяжение в альвеолах. Наиболее важным из них является дипальмитоилфосфатидилхолин (DPPC).

Клетки типа II участвуют в иммунной защите альвеол, секретируя различные типы веществ, такие как цитокины, роль которых заключается в привлечении воспалительных клеток в легких.

Кроме того, на нескольких моделях животных было показано, что клетки типа II ответственны за сохранение альвеолярного пространства свободным от жидкости, а также участвуют в транспорте натрия.

Интерстициальные фибробласты

Эти клетки имеют веретеновидную форму и характеризуются длинными удлинениями актина. Его функция заключается в секреции клеточного матрикса в альвеолах для поддержания ее структуры.

Таким же образом клетки могут управлять кровотоком, при необходимости уменьшая его.

Альвеолярные макрофаги

Альвеолы ​​содержат клетки с фагоцитарными свойствами, происходящие из моноцитов крови, называемых альвеолярными макрофагами.

Они отвечают за устранение в процессе фагоцитоза инородных частиц, попавших в альвеолы, таких как пыль или инфекционные микроорганизмы, такие как Mycobacterium tuberculosis. Кроме того, они поглощают клетки крови, которые могут попасть в альвеолы ​​при сердечной недостаточности.

Для них характерен коричневый цвет и серия различных расширений. В цитоплазме этих макрофагов довольно много лизосом.

Количество макрофагов может увеличиваться, если в организме есть заболевание, связанное с сердцем, если человек употребляет амфетамины или сигареты.

Кон поры

Они представляют собой серию пор, расположенных в альвеолах, расположенных в межальвеолярных перегородках, которые сообщают одну альвеолу с другой и обеспечивают циркуляцию воздуха между ними.

Как происходит обмен газа?

Газообмен между кислородом (O ₂ ) и углекислым газом (CO ₂ ) является основной задачей легких.

Это явление происходит в легочных альвеолах, где кровь и газ встречаются на минимальном расстоянии примерно в один микрон. Для этого процесса требуются два правильно прокачанных трубопровода или канала.

Одна из них - это сосудистая система легких, управляемая правой областью сердца, которая отправляет смешанную венозную кровь (состоящую из венозной крови из сердца и других тканей через венозный возврат) в область, где она происходит в обмен.

Второй канал - трахебронхиальное дерево, вентиляция которого обеспечивается мышцами, участвующими в дыхании.

В общем, перенос любого газа регулируется в основном двумя механизмами: конвекцией и диффузией; первая обратима, а вторая - нет.

Газообмен: парциальные давления

Когда воздух попадает в дыхательную систему, его состав меняется, он насыщается водяным паром. Достигнув альвеол, воздух смешивается с воздухом, оставшимся после предыдущего цикла дыхания.

Благодаря этой комбинации парциальное давление кислорода падает, а углекислого газа увеличивается. Поскольку парциальное давление кислорода в альвеолах выше, чем в крови, которая поступает в капилляры легких, кислород поступает в капилляры путем диффузии.

Точно так же парциальное давление углекислого газа выше в капиллярах легких по сравнению с альвеолами. Следовательно, углекислый газ попадает в альвеолы ​​посредством простого процесса диффузии.

Транспорт газов из тканей в кровь

Кислород и значительные количества углекислого газа переносятся «респираторными пигментами», включая гемоглобин, который является наиболее популярным среди групп позвоночных.

Кровь, отвечающая за транспортировку кислорода из тканей в легкие, также должна транспортировать углекислый газ обратно из легких.

Однако углекислый газ может переноситься другими путями, он может передаваться через кровь и растворяться в плазме; кроме того, он может диффундировать к эритроцитам крови.

В эритроцитах большая часть углекислого газа превращается в угольную кислоту под действием фермента карбоангидразы. Реакция происходит следующим образом:

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

Ионы водорода в результате реакции соединяются с гемоглобином с образованием дезоксигемоглобина. Такой союз позволяет избежать резкого снижения pH в крови; при этом происходит выделение кислорода.

Ионы бикарбоната (HCO ₃ ^- ) покидают эритроцит путем обмена на ионы хлора. В отличие от углекислого газа ионы бикарбоната могут оставаться в плазме благодаря своей высокой растворимости. Присутствие углекислого газа в крови приведет к внешнему виду, похожему на газированный напиток.

Транспорт газов из крови в альвеолы

Как указано стрелками в обоих направлениях, описанные выше реакции обратимы; то есть продукт может снова стать исходными реагентами.

Как только кровь достигает легких, бикарбонат снова попадает в клетки крови. Как и в предыдущем случае, чтобы ион бикарбоната проник, ион хлора должен покинуть ячейку.

В это время реакция протекает в обратном направлении с катализом фермента карбоангидразы: бикарбонат реагирует с ионом водорода и превращается обратно в диоксид углерода, который диффундирует в плазму, а оттуда в альвеолы.

Недостатки газообмена в легких

Газообмен происходит только в альвеолах и альвеолярных протоках, которые расположены на концах ветвей трубки.

По этой причине мы можем говорить о «мертвом пространстве», где воздух попадает в легкие, но газообмен не происходит.

Если мы сравним это с другими группами животных, такими как рыбы, у них очень эффективная односторонняя система газообмена. Точно так же у птиц есть система воздушных мешков и парабронхов, где происходит воздухообмен, повышая эффективность процесса.

Вентиляция человека настолько неэффективна, что при новом вдохе может быть заменена только шестая часть воздуха, а остальной воздух остается в легких.

Патологии, связанные с альвеолами

Эфизема легких

Это состояние состоит из повреждения и воспаления альвеол; следовательно, организм не может получать кислород, вызывает кашель и затрудняет восстановление дыхания, особенно во время физических нагрузок. Одна из самых частых причин возникновения данной патологии - курение.

Пневмония

Пневмония вызывается бактериальной или вирусной инфекцией дыхательных путей и вызывает воспалительный процесс с наличием гноя или жидкости внутри альвеол, препятствуя поступлению кислорода и вызывая серьезные затруднения дыхания.

Ссылки

1. Berthiaume, Y., Voisin, G., & Dagenais, A. (2006). Клетки альвеолярного типа I: новый рыцарь альвеол? Журнал физиологии, 572 (Pt 3), 609–610.
2. Батлер, Дж. П., и Цуда, А. (2011). Транспорт газов между окружающей средой и альвеолами - теоретические основы. Комплексная физиология, 1 (3), 1301–1316.
3. Кастранова В., Рабовский Дж., Такер Дж. Х. и Майлз PR (1988). Эпителиальная клетка альвеолярного типа II: многофункциональный пневмоцит. Токсикология и прикладная фармакология, 93 (3), 472–483.
4. Херцог, Э.Л., Броуди, АР, Колби, ТВ, Мейсон, Р., и Уильямс, М.С. (2008). Известные и неизвестные об альвеолах. Труды Американского торакального общества, 5 (7), 778–782.
5. Кюнель, В. (2005). Цветовой атлас цитологии и гистологии. Panamerican Medical Ed.
6. Росс, М.Х., и Павлина, В. (2007). Гистологии. Текстовый и цветной атлас клеточной и молекулярной биологии. 5aed. Panamerican Medical Ed.
7. Велш, У., и Соботта, Дж. (2008). Гистологии. Panamerican Medical Ed.