БЕЛОДРОБНИ АЛВЕОЛИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ФУНКЦИИ, АНАТОМИЯ - АНАТОМИЯ И ФИЗИОЛОГИЯ - 2025

На белодробните алвеоли са малки торбички, разположени в белите дробове на бозайници, заобиколени от мрежа от кръвни капиляри. Под микроскоп в алвеола може да се разграничи лумена на алвеола и неговата стена, изградена от епителни клетки.

Те също съдържат влакна от съединителна тъкан, които им придават характерната еластичност. Плоски клетки от тип I и клетки с форма на куб тип II могат да бъдат разграничени в алвеоларния епител. Основната му функция е да посредничи за обмен на газ между въздух и кръв.

Докато се осъществява процеса на дишане, въздухът навлиза в тялото през дихателната тръба, където преминава в поредица от тунели в белия дроб. В края на тази сложна мрежа от тръби са алвеоларните торбички, където въздухът навлиза и се поема от кръвоносните съдове.

Вече в кръвта кислородът във въздуха се отделя от останалите компоненти, като въглероден диоксид. Това последно съединение се елиминира от тялото чрез процеса на издишване.

Основни характеристики

Вътре в белите дробове има гъбесто-текстурирана тъкан, съставена от доста голям брой белодробни алвеоли: от 400 до 700 милиона в двата бели дробове на здрав възрастен човек. Алвеолите са саквовидни структури, покрити вътрешно с лепкаво вещество.

При бозайниците всеки бял дроб съдържа милиони алвеоли, тясно свързани със съдовата мрежа. При хората площта на белите дробове е между 50 и 90 м ² и съдържа 1000 км кръвни капиляри.

Този голям брой е от съществено значение за осигуряване на необходимото усвояване на кислород и по този начин да бъде в състояние да се съобрази с високия метаболизъм на бозайниците, главно поради ендотермията на групата.

Дихателна система при бозайници

Въздухът навлиза през носа, по-специално през "ноздрите"; Това преминава в носната кухина и оттам до вътрешните ноздри, свързани с фаринкса. Тук се сближават два пътя: дихателен и храносмилателен.

Глотисът се отваря към ларинкса и след това трахеята. Това е разделено на два бронха, по един във всеки бял дроб; от своя страна бронхите се разделят на бронхиоли, които са по-малки тръби и водят до алвеоларните канали и алвеолите.

Характеристика

Основната функция на алвеолите е да позволява обмен на газове, жизненоважен за дихателните процеси, позволявайки на кислорода да влезе в кръвта, за да бъде транспортиран до тъканите на тялото.

По същия начин белодробните алвеоли участват в отстраняването на въглеродния диоксид от кръвта по време на процесите на вдишване и издишване.

анатомия

Алвеолите и алвеоларните канали се състоят от много тънък еднопластов ендотел, който улеснява обмяната на газове между въздуха и кръвните капиляри. Те имат приблизителен диаметър 0,05 и 0,25 мм, заобиколени от капилярни бримки. Те са със заоблена или полиедрична форма.

Между всеки пореден алвеол е междурелвеоларната преграда, която е общата стена между двете. Границата на тези септи образува базалните пръстени, образувани от гладки мускулни клетки и покрити от простия кубоидален епител.

От външната страна на алвеола са кръвоносните капиляри, които заедно с алвеоларната мембрана образуват алвеоло-капилярната мембрана, зоната, в която се извършва обмен на газ между въздуха, който навлиза в белите дробове, и кръвта в капилярите.

Поради своята особена организация белодробните алвеоли напомнят на пчелна пита. Те са изградени отвън от стена от епителни клетки, наречени пневмоцити.

Съпътстващи алвеоларната мембрана са клетки, отговорни за защитата и почистването на алвеолите, наречени алвеоларни макрофаги.

Типове клетки в алвеолите

Структурата на алвеолите е широко описана в литературата и включва следните типове клетки: тип I, който медиира газообмен, тип II с секреторни и имунни функции, ендотелни клетки, алвеоларни макрофаги, които участват в защитни и интерстициални фибробласти.

Клетки I тип

Клетките от тип I се характеризират с това, че са невероятно тънки и плоски, вероятно за да се улесни обмяната на газ. Те се намират в приблизително 96% от повърхността на алвеолите.

Тези клетки експресират значителен брой протеини, включително Т1-а, аквапорин 5, йонни канали, аденозинови рецептори и гени за резистентност към различни лекарства.

Трудността при изолирането и култивирането на тези клетки възпрепятства тяхното задълбочено проучване. Повишава се обаче възможна функция на хомостезата в белите дробове, като транспорт на йони, вода и участие в контрола на клетъчната пролиферация.

Начинът за преодоляване на тези технически затруднения е чрез изучаване на клетките чрез алтернативни молекулярни методи, наречени ДНК микрочипове. Използвайки тази методология, беше възможно да се заключи, че клетките от тип I също участват в защита срещу окислително увреждане.

Клетки тип II

Клетките от тип II са с кубовидна форма и обикновено са разположени в ъглите на алвеолите при бозайниците, като се намират само в 4% от останалата алвеоларна повърхност.

Неговите функции включват производството и секрецията на биомолекули, като протеини и липиди, които представляват белодробни повърхностно активни вещества.

Белодробните повърхностно активни вещества са вещества, съставени главно от липиди и малка част от протеин, които помагат за намаляване на повърхностното напрежение в алвеолите. Най-важният е дипалмитоилфосфатидилхолин (DPPC).

Клетките от тип II участват в имунната защита на алвеолите, отделяйки различни видове вещества като цитокини, чиято роля е набирането на възпалителни клетки в белите дробове.

Освен това, в различни животински модели е показано, че клетки тип II са отговорни за поддържането на алвеоларното пространство без течности и също участват в транспортирането на натрий.

Интерстициални фибробласти

Тези клетки имат вретенообразна форма и се характеризират с дълги актинови разширения. Неговата функция е секрецията на клетъчната матрица в алвеола, за да поддържа структурата си.

По същия начин клетките могат да управляват притока на кръв, намалявайки го, както е подходящо.

Алвеоларни макрофаги

Алвеоловите пристанищни клетки с фагоцитни свойства, получени от моноцити в кръвта, наречени алвеоларни макрофаги.

Те са отговорни за елиминирането чрез процеса на фагоцитоза чужди частици, които са навлезли в алвеолите, като прах или инфекциозни микроорганизми като Mycobacterium tuberculosis. Освен това те поглъщат кръвни клетки, които биха могли да влязат в алвеолите, ако има сърдечна недостатъчност.

Те се характеризират с представяне на кафяв цвят и серия от разнообразни разширения. Лизозомите са доста изобилни в цитоплазмата на тези макрофаги.

Броят на макрофагите може да се увеличи, ако тялото има заболяване, свързано със сърцето, ако индивидът използва амфетамини или чрез употребата на цигари.

Кон пори

Те представляват поредица от пори, разположени в алвеолите, разположени в междурелвеоларните прегради, които комуникират една алвеола с друга и позволяват циркулация на въздуха между тях.

Как се извършва обмяната на газ?

Газообменът между кислород (O ₂) и въглероден диоксид (CO ₂) е основната цел на белите дробове.

Това явление се среща в белодробните алвеоли, където кръвта и газовете се срещат на минимално разстояние от приблизително един микрон. Този процес изисква два правилно изпомпани тръби или канала.

Една от тях е съдовата система на белия дроб, задвижвана от десния участък на сърцето, която изпраща смесена венозна кръв (съставена от венозна кръв от сърцето и други тъкани през венозното завръщане) в района, където се среща в замяна.

Вторият канал е трахебронхиалното дърво, вентилацията на което се задвижва от мускулите, участващи в дишането.

По принцип транспортирането на всеки газ се регулира главно от два механизма: конвекция и дифузия; първият е обратим, докато вторият не е.

Газообмен: частични налягания

Когато въздухът навлезе в дихателната система, съставът му се променя, превръщайки се в наситен с водна пара. При достигане на алвеолите въздухът се смесва с въздуха, който е останал от предишния дихателен кръг.

Благодарение на тази комбинация парциалното налягане на кислорода спада и това на въглеродния диоксид се увеличава. Тъй като парциалното налягане на кислород е по-високо в алвеолите, отколкото в кръвта, която навлиза в капилярите на белия дроб, кислородът влиза в капилярите чрез дифузия.

По същия начин парциалното налягане на въглеродния диоксид е по-високо в капилярите на белите дробове, в сравнение с алвеолите. Следователно въглеродният диоксид преминава в алвеолите чрез обикновен дифузионен процес.

Транспорт на газове от тъканите до кръв

Кислородът и значителните количества въглероден диоксид се транспортират от "дихателни пигменти", включително хемоглобин, който е най-популярен сред групи гръбначни животни.

Кръвта, отговорна за транспортирането на кислород от тъканите до белите дробове, също трябва да транспортира въглеродния диоксид обратно от белите дробове.

Въглеродният диоксид обаче може да се транспортира по други пътища, може да се предава през кръвта и да се разтваря в плазма; в допълнение, той може да дифундира до еритроцитите в кръвта.

В еритроцитите по-голямата част от въглеродния диоксид се превръща във въглеродна киселина от ензима карбоанхидраза. Реакцията протича по следния начин:

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

Водородните йони от реакцията се комбинират с хемоглобин и образуват дезоксихемоглобин. Този съюз избягва рязко понижение на pH в кръвта; в същото време настъпва отделянето на кислород.

Бикарбонатните йони (HCO ₃ ^-) напускат еритроцита чрез обмяна на хлорни йони. За разлика от въглеродния диоксид, бикарбонатните йони могат да останат в плазмата благодарение на високата си разтворимост. Наличието на въглероден диоксид в кръвта би предизвикало външен вид, подобен на този на газирана напитка.

Транспорт на газове от кръвта към алвеолите

Както е посочено със стрелките в двете посоки, описаните по-горе реакции са обратими; това означава, че продуктът може да се превърне в първоначалните реагенти отново.

Веднага щом кръвта достигне до белите дробове, бикарбонатът отново влиза в кръвните клетки. Както в предишния случай, за да влезе бикарбонатният йон, хлорният йон трябва да излезе от клетката.

По това време реакцията протича в обратна посока с катализата на ензима въглеродна анхидраза: бикарбонатът реагира с водородния йон и се превръща обратно във въглероден диоксид, който се дифундира в плазмата и оттам в алвеолите.

Недостатъци на обмена на газ в белите дробове

Газообменът се извършва само в алвеолите и алвеоларните канали, които са разположени в края на клоните на тръбата.

Поради тази причина можем да говорим за „мъртво пространство“, където въздухът преминава в белите дробове, но обменът на газ не се осъществява.

Ако го сравним с други животински групи, като рибите, те имат много ефективна еднопосочна система за обмен на газ. По същия начин птиците имат система от въздушни чували и парабронхи, където се осъществява обмен на въздух, което повишава ефективността на процеса.

Човешката вентилация е толкова неефективна, че при ново вдъхновение само една шеста от въздуха може да бъде заменена, оставяйки останалия въздух в капан в белите дробове.

Патологии, свързани с алвеолите

Белодробен ефизем

Това състояние се състои в увреждането и възпалението на алвеолите; следователно тялото не е в състояние да приема кислород, причинява кашлица и затруднява възстановяването на дъха, особено по време на физически дейности. Една от най-честите причини за тази патология е тютюнопушенето.

Пневмония

Пневмонията се причинява от бактериална или вирусна инфекция в дихателните пътища и причинява възпалителен процес с наличието на гной или течности вътре в алвеолите, като по този начин се предотвратява приема на кислород, което води до сериозни затруднения в дишането.

Препратки

1. Berthiaume, Y., Voisin, G., & Dagenais, A. (2006). Алвеоларните клетки тип I: новият рицар на алвеола? The Journal of Physiology, 572 (Pt 3), 609–610.
2. Бътлър, JP и Цуда, А. (2011). Транспортиране на газове между околната среда и алвеолите - теоретични основи. Изчерпателна физиология, 1 (3), 1301–1316.
3. Castranova, V., Rabovsky, J., Tucker, JH, & Miles, PR (1988). Алвеоларната епителна клетка тип II: многофункционална пневмоцита. Токсикология и приложна фармакология, 93 (3), 472–483.
4. Herzog, EL, Brody, AR, Colby, TV, Mason, R., и Williams, MC (2008). Знания и неизвестности на Алвеола. Трудове на Американското торакално дружество, 5 (7), 778–782.
5. Kühnel, W. (2005). Цветен атлас на цитологията и хистологията. Panamerican Medical Ed.
6. Ross, MH, & Pawlina, W. (2007). Хистология. Текстов и цветен атлас с клетъчна и молекулярна биология. 5aed. Panamerican Medical Ed.
7. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). Хистология. Panamerican Medical Ed.