PLAUŠU ALVEOLAS: RAKSTUROJUMS, FUNKCIJAS, ANATOMIJA - ANATOMIJA UN FIZIOLOĢIJA - 2025

The plaušu alveolās ir mazi maisiņi, kas atrodas plaušās zīdītājiem, ieskauj tīkls asins kapilāru. Ar mikroskopa palīdzību alveolā var atšķirt alveolu lūmenu un tā sienu, ko veido epitēlija šūnas.

Tie satur arī saistaudu šķiedras, kas tām piešķir raksturīgo elastību. Alveolārajā epitēlijā var atšķirt I tipa plakanās šūnas un II tipa kuba formas šūnas. Tās galvenā funkcija ir starpināt gāzes apmaiņu starp gaisu un asinīm.

Kad notiek elpošanas process, gaiss caur caurulīti nonāk ķermenī, no kurienes tas pārvietojas uz virkni tuneļu plaušās. Šī sarežģītā cauruļu tīkla beigās ir alveolārie maisiņi, kur gaiss nonāk un tiek uzņemts asinsvados.

Jau asinīs skābeklis gaisā tiek atdalīts no pārējiem komponentiem, piemēram, oglekļa dioksīda. Šis pēdējais savienojums tiek izvadīts no ķermeņa caur izelpas procesu.

Vispārīgais raksturojums

Plaušu iekšpusē ir poraini audu audi, ko veido diezgan liels skaits plaušu alveolu: no 400 līdz 700 miljoniem veselīga pieauguša cilvēka divās plaušās. Alveolas ir maisiņiem līdzīgas struktūras, kuras iekšēji pārklāj ar lipīgu vielu.

Zīdītājiem katrā plaušā ir miljoniem alveolu, kas ir cieši saistīti ar asinsvadu tīklu. Cilvēkiem plaušu laukums ir no 50 līdz 90 m ^2, un tajā ir 1000 km asins kapilāru.

Šis lielais skaits ir būtisks, lai nodrošinātu nepieciešamo skābekļa uzņemšanu un tādējādi spētu ievērot zīdītāju augsto metabolismu, galvenokārt grupas endotermijas dēļ.

Elpošanas sistēma zīdītājiem

Gaiss ieplūst caur degunu, īpaši caur "nāsīm"; Tas nonāk deguna dobumā un no turienes iekšējās nāsīs, kas savienotas ar rīkli. Šeit saplūst divi ceļi: elpošanas un gremošanas.

Glottis atveras balsenē un pēc tam trahejā. Tas ir sadalīts divos bronhos, pa vienam katrā plaušā; savukārt bronhi sadalās bronhiolās, kas ir mazākas caurules un ved uz alveolārajiem kanāliem un alveolām.

Iespējas

Alveolu galvenā funkcija ir atļaut gāzu apmaiņu, kas ir vitāli nepieciešama elpošanas procesiem, ļaujot skābeklim iekļūt asinsritē, lai to transportētu uz ķermeņa audiem.

Tādā pašā veidā plaušu alveoles piedalās oglekļa dioksīda izvadīšanā no asinīm ieelpošanas un izelpas procesu laikā.

Anatomija

Alveolu un alveolu kanāli sastāv no ļoti plāna viena slāņa endotēlija, kas atvieglo gāzu apmaiņu starp gaisu un asins kapilāriem. Viņu aptuvenais diametrs ir 0,05 un 0,25 mm, tos ieskauj kapilāru cilpas. Tās ir noapaļotas vai daudzslāņainas formas.

Starp katru nākamo alveolu ir interalveolārs starpsienas, kas ir kopējā siena starp abām. Šo septa robeža veido pamatgredzenus, ko veido gludās muskulatūras šūnas un pārklāj ar vienkāršu kuboidālo epitēliju.

Alveolu ārpusē ir asins kapilāri, kas kopā ar alveolāro membrānu veido alveolu-kapilāru membrānu - reģionu, kurā notiek gāzes apmaiņa starp gaisu, kas nonāk plaušās, un asinīm kapilāros.

Savas īpatnējās organizācijas dēļ plaušu alveolas atgādina medus šūnu. Tās ārpusē veido epitēlija šūnu siena, ko sauc par pneimocītiem.

Alveolāro membrānu pavada šūnas, kas atbild par alveolu aizsardzību un tīrīšanu, ko sauc par alveolāriem makrofāgiem.

Šūnu tipi alveolās

Alveolu uzbūve ir plaši aprakstīta literatūrā un ietver šādus šūnu tipus: I tips, kas mediē gāzes apmaiņu, II tips ar sekrēcijas un imūno funkcijām, endotēlija šūnas, alveolārie makrofāgi, kas piedalās aizsardzības un intersticiālie fibroblasti.

I tipa šūnas

I tipa šūnas raksturo neticami plānas un plakanas, domājams, lai atvieglotu gāzes apmaiņu. Tie ir atrodami aptuveni 96% alveolu virsmas.

Šīs šūnas ekspresē ievērojamu skaitu olbaltumvielu, ieskaitot T1-α, aquaporin 5, jonu kanālus, adenozīna receptorus un gēnus, kas izturīgi pret dažādām zālēm.

Grūtības izdalīt un kultivēt šīs šūnas ir kavējušas to padziļinātu izpēti. Tomēr tiek paaugstināta iespējamā homosēzes funkcija plaušās, piemēram, jonu, ūdens transportēšana un dalība šūnu proliferācijas kontrolē.

Šīs tehniskās grūtības var pārvarēt, pētot šūnas ar alternatīvām molekulārām metodēm, ko sauc par DNS mikromatricām. Izmantojot šo metodiku, varēja secināt, ka I tipa šūnas ir iesaistītas arī aizsardzībā pret oksidatīviem bojājumiem.

II tipa šūnas

II tipa šūnas ir kuboidālas formas un parasti atrodas zīdītāju alveolu stūros, un tās atrodas tikai 4% no atlikušās alveolu virsmas.

Tās funkcijas ietver tādu biomolekulu ražošanu un sekrēciju kā proteīni un lipīdi, kas veido plaušu virsmaktīvās vielas.

Plaušu virsmaktīvās vielas ir vielas, kas sastāv galvenokārt no lipīdiem un nelielas olbaltumvielu porcijas, kas palīdz samazināt virsmas spraigumu alveolās. Vissvarīgākais ir dipalmitoilfosfatidilholīns (DPPC).

II tipa šūnas ir iesaistītas alveolu imūno aizsardzībā, izdalot dažāda veida vielas, piemēram, citokīnus, kuru loma ir iekaisuma šūnu pieņemšana plaušās.

Turklāt dažādos dzīvnieku modeļos ir pierādīts, ka II tipa šūnas ir atbildīgas par alveolu telpas uzturēšanu bez šķidrumiem, kā arī ir iesaistītas nātrija pārvadāšanā.

Intersticiālie fibroblasti

Šīs šūnas ir vārpstas formas un raksturīgas ar gariem aktīna pagarinājumiem. Tās funkcija ir šūnu matricas sekrēcija alveolā, lai saglabātu tās struktūru.

Tādā pašā veidā šūnas var pārvaldīt asins plūsmu, attiecīgi samazinot to.

Alveolāri makrofāgi

Alveolu ostas šūnas ar fagocītiskām īpašībām, kas iegūtas no asins monocītiem, ko sauc par alveolāriem makrofāgiem.

Tie ir atbildīgi par to, lai ar fagocitozes palīdzību tiktu iznīcinātas svešas daļiņas, kas iekļuvušas alveolās, piemēram, putekļi vai infekciozi mikroorganismi, piemēram, Mycobacterium tuberculosis. Turklāt viņi absorbē asins šūnas, kas varētu iekļūt alveolās, ja ir sirds mazspēja.

Tiem raksturīga brūna krāsa un daudzveidīgu pagarinājumu sērija. Lizosomas ir diezgan bagātīgas šo makrofāgu citoplazmā.

Makrofāgu skaits var palielināties, ja ķermenī ir slimība, kas saistīta ar sirdi, ja indivīds lieto amfetamīnus vai cigaretes.

Kohn poras

Tās ir virkne poru, kas atrodas alveolās un atrodas interalveolārajās starpsienās, kuras sazinās vienu alveolu ar otru un ļauj gaisa cirkulācijai starp tām.

Kā notiek gāzes apmaiņa?

Gāzu apmaiņa starp skābekli (O ₂ ) un oglekļa dioksīdu (CO ₂ ) ir plaušu galvenais mērķis.

Šī parādība rodas plaušu alveolās, kur asinis un gāze satiekas vismaz aptuveni viena mikrona attālumā. Šim procesam nepieciešami divi pareizi sūknēti cauruļvadi vai kanāli.

Viens no tiem ir plaušu asinsvadu sistēma, ko vada sirds labais reģions, un kas jauktas venozās asinis (ko veido venozās asinis no sirds un citiem audiem caur venozo atgriešanos) nosūta uz reģionu, kur tās notiek apmaiņā.

Otrais kanāls ir trahebronhiālais koks, kura ventilāciju virza muskuļi, kas iesaistīti elpošanā.

Parasti jebkuras gāzes transportēšanu galvenokārt regulē divi mehānismi: konvekcija un difūzija; pirmais ir atgriezenisks, bet otrais nav.

Gāzes apmaiņa: daļējs spiediens

Kad gaiss nonāk elpošanas sistēmā, tā sastāvs mainās, kļūstot piesātinātam ar ūdens tvaikiem. Nokļūstot alveolās, gaiss sajaucas ar gaisu, kas bija palicis pāri no iepriekšējā elpošanas loka.

Pateicoties šai kombinācijai, palielinās skābekļa un oglekļa dioksīda daļējais spiediens. Tā kā alveolās daļējs skābekļa spiediens ir lielāks nekā asinīs, kas nonāk plaušu kapilāros, skābeklis difūzijas ceļā nonāk kapilāros.

Tāpat oglekļa dioksīda daļējais spiediens ir lielāks plaušu kapilāros, salīdzinot ar alveolām. Tādēļ oglekļa dioksīds vienkāršā difūzijas procesā nonāk alveolās.

Gāzu transportēšana no audiem uz asinīm

Skābekli un ievērojamu daudzumu oglekļa dioksīda pārvadā ar "elpceļu pigmentiem", ieskaitot hemoglobīnu, kas ir populārākais starp mugurkaulnieku grupām.

Asinīm, kas atbild par skābekļa transportēšanu no audiem uz plaušām, oglekļa dioksīds arī jāpārvada atpakaļ no plaušām.

Tomēr oglekļa dioksīdu var pārvadāt pa citiem ceļiem, to var pārnest caur asinīm un izšķīst plazmā; Turklāt tas var izkliedēties asins eritrocītos.

Eritrocītos enzīma oglekļa anhidrāze lielāko daļu oglekļa dioksīda pārvērš ogļskābē. Reakcija notiek šādi:

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

Reakcijas ūdeņraža joni apvienojas ar hemoglobīnu, veidojot deoksihemoglobīnu. Šī savienība ļauj izvairīties no pēkšņa pH līmeņa pazemināšanās asinīs; tajā pašā laikā notiek skābekļa izdalīšanās.

Bikarbonāta joni (HCO ₃ ^- ) atstāj eritrocītu, apmainoties ar hlora joniem. Pretstatā oglekļa dioksīdam, bikarbonāta joni var palikt plazmā, pateicoties to augstajai šķīdībai. Oglekļa dioksīda klātbūtne asinīs izraisītu izskatu, kas līdzīgs sodas dzērienam.

Gāzu transportēšana no asinīm uz alveolām

Kā norāda bultiņas abos virzienos, iepriekš aprakstītās reakcijas ir atgriezeniskas; tas ir, produkts atkal var kļūt par sākotnējiem reaģentiem.

Tiklīdz asinis sasniedz plaušas, bikarbonāts atkal nonāk asins šūnās. Tāpat kā iepriekšējā gadījumā, lai iekļūtu bikarbonāta jons, no šūnas jāiziet hlora jonam.

Šajā laikā reakcija notiek pretējā virzienā ar ogļskābes anhidrāzes fermenta katalīzi: bikarbonāts reaģē ar ūdeņraža jonu un tiek pārvērsts atpakaļ oglekļa dioksīdā, kas difuzējas plazmā un no turienes - alveolās.

Trūkumi gāzes apmaiņai plaušās

Gāzes apmaiņa notiek tikai alveolos un alveolu kanālos, kas atrodas caurules zaru galā.

Šī iemesla dēļ mēs varam runāt par "mirušo telpu", kur gaiss nonāk plaušās, bet gāzes apmaiņa nenotiek.

Ja salīdzinām to ar citām dzīvnieku grupām, piemēram, zivīm, tām ir ļoti efektīva vienvirziena gāzes apmaiņas sistēma. Tāpat putniem ir gaisa maisu un parabronhu sistēma, kur notiek gaisa apmaiņa, palielinot procesa efektivitāti.

Cilvēka ventilācija ir tik neefektīva, ka ar jaunu iedvesmu var aizstāt tikai vienu sesto daļu gaisa, pārējo gaisu atstājot iesprostotā plaušās.

Patoloģijas, kas saistītas ar alveolām

Plaušu efizēma

Šis stāvoklis sastāv no alveolu bojājumiem un iekaisumiem; līdz ar to ķermenis nespēj uzņemt skābekli, izraisa klepu un apgrūtina elpas atjaunošanos, īpaši fizisko aktivitāšu laikā. Viens no biežākajiem šīs patoloģijas cēloņiem ir smēķēšana.

Pneimonija

Pneimoniju izraisa baktēriju vai vīrusu infekcija elpošanas traktā un izraisa iekaisuma procesu ar strutas vai šķidruma klātbūtni alveolu iekšpusē, tādējādi novēršot skābekļa uzņemšanu, radot nopietnas elpošanas grūtības.

Atsauces

1. Bertiaume, Y., Voisin, G., un Dagenais, A. (2006). I tipa alveolu šūnas: jaunais alveolu bruņinieks? The Journal of Physiology, 572 (Pt 3), 609. – 610.
2. Butlers, JP, un Tsuda, A. (2011). Gāzu pārvadāšana starp vidi un alveolām - teorētiskie pamati. Visaptverošā fizioloģija, 1 (3), 1301–1316.
3. Castranova, V., Rabovsky, J., Tucker, JH, & Miles, PR (1988). II tipa alveolārā epitēlija šūna: daudzfunkcionāls pneimocīts. Toksikoloģija un pielietotā farmakoloģija, 93 (3), 472. – 483.
4. Herzog, EL, Brody, AR, Colby, TV, Mason, R., & Williams, MC (2008). Alveolu zināmie un nezināmie. The American Thoracic Society Proceedings of the American Thoracic Society, 5 (7), 778–782.
5. Kühnel, W. (2005). Citoloģijas un histoloģijas krāsu atlants. Panamerican Medical Ed.
6. Ross, MH un Pawlina, W. (2007). Histoloģija. Teksta un krāsu atlants ar šūnu un molekulāro bioloģiju. 5aed. Panamerican Medical Ed.
7. Velšs, U., un Sobotta, J. (2008). Histoloģija. Panamerican Medical Ed.