PLUĆNI ALVEOLI: KARAKTERISTIKE, FUNKCIJE, ANATOMIJA - ANATOMIJA I FIZIOLOGIJA - 2026

U plućne alveole su male vrećice koje se nalaze u plućima sisavaca, okružen mrežom krvnih kapilara. Pod mikroskopom u alveolu se može razlikovati lumen alveolusa i njegova stijenka, sastavljena od epitelnih stanica.

Sadrže i vlakna vezivnog tkiva koja im daju karakterističnu elastičnost. Ravne stanice tipa I i stanice kocke oblika II mogu se razlikovati u epitelu alveole. Njegova glavna funkcija je posredovanje razmjene plina između zraka i krvi.

Kako se događa proces disanja, zrak ulazi u tijelo kroz dušnik, gdje putuje nizom tunela unutar pluća. Na kraju ove zamršene mreže cijevi su alveolarni vrećici, gdje zrak ulazi i ulazi u krvne žile.

Već u krvi kisik u zraku se odvaja od ostalih komponenti, poput ugljičnog dioksida. Ovaj posljednji spoj eliminira se iz tijela postupkom izdaha.

Opće karakteristike

Unutar pluća nalazi se spužvasto teksturasto tkivo sastavljeno od prilično velikog broja plućnih alveola: od 400 do 700 milijuna u dva pluća zdravog odraslog čovjeka. Alveoli su vrećaste građevine koje su iznutra prekrivene ljepljivom tvari.

Kod sisavaca svako pluće sadrži milijune alveola, usko povezanih sa vaskularnom mrežom. Kod ljudi je područje pluća između 50 i 90 m ² i sadrži 1000 km krvnih kapilara.

Taj je visoki broj neophodan za osiguravanje potrebnog unosa kisika i na taj način biti u mogućnosti ispuniti visoki metabolizam sisavaca, uglavnom zbog endotermije grupe.

Respiratorni sustav kod sisavaca

Zrak ulazi kroz nos, tačnije kroz „nosnice“; To prelazi u nosnu šupljinu, a odatle u unutarnje nosnice spojene na ždrijelo. Ovdje se konvergiraju dvije rute: respiratorna i probavna.

Glotis se otvara do grkljana, a potom i sapnika. To je podijeljeno na dva bronha, po jedan u svakom pluću; bronhi se zauzvrat dijele na bronhiole, a to su manje cijevi i vode do alveolarnih kanala i alveola.

Značajke

Glavna funkcija alveola je omogućiti razmjenu plinova, vitalnih za respiratorne procese, omogućujući kisiku da uđe u krvotok za transport u tjelesna tkiva.

Na isti način, plućni alveoli sudjeluju u uklanjanju ugljičnog dioksida iz krvi tijekom procesa udisaja i izdisaja.

Anatomija

Alveoli i alveolarni kanali sastoje se od vrlo tankog jednoslojnog endotela koji olakšava razmjenu plinova između zraka i krvnih kapilara. Imaju približni promjer 0,05 i 0,25 mm, okruženi su kapilarnim petljama. Oni su oblika zaobljenog ili poliedra.

Između svake uzastopne alveolusa nalazi se interalveolarni septum, koji je zajednički zid između njih dva. Granica ovih septa tvori bazalne prstenove, formirane od glatkih mišićnih stanica i prekrivene jednostavnim kuboidnim epitelom.

U vanjskom dijelu alveolusa nalaze se krvne kapilare koje zajedno s alveolarnom membranom tvore alveolus-kapilarnu membranu, područje u kojem se odvija izmjena plina između zraka koji ulazi u pluća i krvi u kapilare.

Zbog svoje osebujne organizacije, plućni alveoli podsjećaju na saće. S vanjske strane se stvara zid epitelnih stanica zvanih pneumociti.

Alveolarna membrana, koja prati, je stanica odgovorna za obranu i čišćenje alveola, koja se naziva alveolarni makrofag.

Vrste stanica u alveolama

Struktura alveola općenito je opisana u literaturi i uključuje sljedeće tipove stanica: tip I koji posreduje razmjenu plina, tip II s sekretornom i imunološkom funkcijom, endotelne stanice, alveolarni makrofagi koji sudjeluju u obrambeni i intersticijski fibroblasti.

Stanice tipa I

Stanice tipa I imaju svojstvo nevjerojatno tankih i ravnih, za pretpostaviti da olakšavaju razmjenu plina. Nalaze se na oko 96% površine alveola.

Ove stanice eksprimiraju značajan broj proteina, uključujući T1-a, akvaporin 5, ionske kanale, adenosinske receptore i gene za otpornost na razne lijekove.

Poteškoća u izoliranju i kultiviranju ovih stanica ometala je njihovo temeljito proučavanje. Međutim, povećava se moguća funkcija homosize u plućima, poput transporta iona, vode i sudjelovanja u kontroli stanične proliferacije.

Način da se prevladaju ove tehničke poteškoće je proučavanjem stanica alternativnim molekularnim metodama, koje nazivamo DNK mikroraspadima. Pomoću ove metodologije moglo se zaključiti da su stanice tipa I također uključene u zaštitu od oksidativnih oštećenja.

Stanice tipa II

Stanice tipa II su kuboidnog oblika i obično se nalaze u uglovima alveola kod sisavaca, a nalaze se u samo 4% preostale površine alveola.

Njegove funkcije uključuju proizvodnju i izlučivanje biomolekula poput proteina i lipida koji čine surfaktante pluća.

Plućna surfaktanta su tvari sastavljene uglavnom od lipida i malog dijela proteina koji pomažu u smanjenju površinske napetosti u alveolama. Najvažniji je dipalmitoilfosfatidilholin (DPPC).

Stanice tipa II uključene su u imunološku obranu alveola, izlučujući različite vrste tvari poput citokina, čija je uloga regrutovanje upalnih stanica u plućima.

Nadalje, u nekoliko životinjskih modela pokazano je da su stanice tipa II odgovorne za održavanje alveolarnog prostora bez tekućine, a također su uključene u transport natrija.

Intersticijski fibroblasti

Te stanice su vretenaste i karakterizirane dugim nastavcima aktina. Njegova funkcija je izlučivanje stanične matrice u alveolusu kako bi održao svoju strukturu.

Na isti način stanice mogu upravljati protokom krvi, smanjujući ga prema potrebi.

Alveolarni makrofagi

Stanice luka alveola s fagocitnim svojstvima dobivene iz monocita u krvi, nazvanih alveolarni makrofagi.

Oni su odgovorni za uklanjanje stranih čestica koje su ušle u alveole postupkom fagocitoze, poput prašine ili zaraznih mikroorganizama, poput Mycobacterium tuberculosis. Uz to, oni zahvaćaju krvne stanice koje bi mogle ući u alveole ako dođe do zatajenja srca.

Karakterizira ih predstavlja smeđu boju i niz različitih produžetaka. Litosomi su prilično obilni u citoplazmi ovih makrofaga.

Broj makrofaga može se povećati ako tijelo ima bolest povezanu sa srcem, ako pojedinac koristi amfetamine ili uzimanje cigareta.

Kohn pore

Oni su niz pora smještenih u alveolama smještenim u interalveolarnim pregradama, koji komuniciraju jednu alveolu s drugom i omogućuju cirkulaciju zraka između njih.

Kako se odvija razmjena plina?

Promjena plina između kisika (O ₂) i ugljičnog dioksida (CO ₂) je glavna svrha pluća.

Taj se fenomen pojavljuje u plućnim alveolama, gdje se krv i plin sastaju na minimalnoj udaljenosti od približno jednog mikrona. Za ovaj postupak potrebna su dva pravilno iscrpljena vodovoda ili kanala.

Jedan od njih je krvožilni sustav pluća koji pokreće desnu regiju srca, koja šalje miješanu vensku krv (sastavljenu od venske krvi iz srca i drugih tkiva kroz venski povratak) u područje gdje se javlja u zamjenu.

Drugi kanal je trahebronhijalno stablo, čiju ventilaciju pokreću mišići koji sudjeluju u disanju.

Općenito, transport bilo kojeg plina upravlja dvama mehanizmima: konvekcijom i difuzijom; prvi je reverzibilan, dok drugi nije.

Izmjena plina: djelomični pritisci

Kad zrak uđe u dišni sustav, njegov se sastav mijenja, postaje zasićen vodenom parom. Kad dosegne alveole, zrak se miješa s zrakom koji je preostao iz prethodnog kruga disanja.

Zahvaljujući ovoj kombinaciji, parcijalni tlak kisika opada i raste ugljični dioksid. Budući da je parcijalni tlak kisika u alveolama viši nego u krvi koja ulazi u kapilare pluća, kisik difuzijom ulazi u kapilare.

Slično tome, parcijalni tlak ugljičnog dioksida je viši u kapilarima pluća, u odnosu na alveole. Stoga ugljični dioksid prolazi u alveole jednostavnim difuzijskim postupkom.

Transport plinova iz tkiva u krv

Kisik i značajne količine ugljičnog dioksida prevoze se "respiratorni pigmenti", uključujući hemoglobin koji je najpopularniji među skupinama kralježnjaka.

Krv odgovorna za transport kisika iz tkiva u pluća mora također prenijeti ugljični dioksid iz pluća.

Međutim, ugljični dioksid može se prenositi drugim putovima, može se prenijeti kroz krv i otopiti u plazmi; osim toga, može se difuzirati u eritrocite u krvi.

U eritrocitima se najveći dio ugljičnog dioksida pretvara u ugljičnu kiselinu pomoću enzima ugljična anhidraza. Reakcija se odvija kako slijedi:

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

Vodikovi ioni iz reakcije kombiniraju se s hemoglobinom i dobivaju deoksihemoglobin. Ova zajednica izbjegava nagli pad pH u krvi; istodobno dolazi do oslobađanja kisika.

Bikarbonatni ioni (HCO ₃ ^-) napuštaju eritrocit zamjenu za klorne ione. Za razliku od ugljičnog dioksida, bikarbonatni ioni mogu ostati u plazmi zahvaljujući visokoj topljivosti. Prisutnost ugljičnog dioksida u krvi uzrokovala bi izgled sličan onom gaziranom piću.

Transport plinova iz krvi u alveole

Kao što strelice pokazuju u oba smjera, gore opisane reakcije su reverzibilne; to jest, proizvod može ponovno postati početni reaktanti.

Do trenutka kada krv stigne do pluća, bikarbonat ponovo ulazi u krvne stanice. Kao i u prethodnom slučaju, da bi bikarbonatni ion ušao, klor-ion mora izaći iz stanice.

U ovom trenutku reakcija se događa u obrnutom smjeru s katalizom enzima ugljične anhidraze: bikarbonat reagira s vodikovim ionom i pretvara se natrag u ugljični dioksid, koji difundira u plazmu i odatle u alveole.

Nedostaci izmjene plinova u plućima

Izmjena plina događa se samo u alveolama i alveolarnim kanalima, koji se nalaze na kraju grana cijevi.

Iz tog razloga možemo govoriti o "mrtvom prostoru", gdje zrak prolazi u pluća, ali ne dolazi do razmjene plina.

Ako to usporedimo s drugim skupinama životinja, poput riba, oni imaju vrlo učinkovit sustav jednosmjerne razmjene plina. Isto tako, ptice imaju sustav vreća zraka i parabronhija gdje se odvija izmjena zraka, povećavajući učinkovitost postupka.

Ljudska ventilacija je toliko neučinkovita da se u novoj inspiraciji može zamijeniti samo jedna šestina zraka, a ostatak zraka ostaje zarobljen u plućima.

Patologije povezane s alveolama

Plućni efizem

Ovo se stanje sastoji od oštećenja i upale alveola; stoga tijelo ne može primiti kisik, izaziva kašalj i otežava oporavak daha, osobito tijekom fizičkih aktivnosti. Jedan od najčešćih uzroka ove patologije je pušenje.

Upala pluća

Pneumonija je uzrokovana bakterijskom ili virusnom infekcijom u dišnim putevima i uzrokuje upalni proces s prisutnošću gnoja ili tekućine unutar alveola, čime se sprječava unos kisika, uzrokujući ozbiljne poteškoće u disanju.

Reference

1. Berthiaume, Y., Voisin, G., i Dagenais, A. (2006). Alveolarne stanice tipa I: novi vitez alveolusa? Časopis za fiziologiju, 572 (Pt 3), 609–610.
2. Butler, JP, i Tsuda, A. (2011). Transport plinova između okoliša i alveola - teorijski temelji. Sveobuhvatna fiziologija, 1 (3), 1301–1316.
3. Castranova, V., Rabovsky, J., Tucker, JH, & Miles, PR (1988). Alveolarna epitelna stanica tipa II: višenamjenski pneumocit. Toksikologija i primijenjena farmakologija, 93 (3), 472–483.
4. Herzog, EL, Brody, AR, Colby, TV, Mason, R., i Williams, MC (2008). Poznava i nepoznanica Alveolusa. Zbornik Američkog torakalnog društva, 5 (7), 778–782.
5. Kühnel, W. (2005). Citološki i histološki atlas u boji. Panamerican Medical Ed.
6. Ross, MH, i Pawlina, W. (2007). Histologija. Tekst i atlas u boji s staničnom i molekularnom biologijom. 5aed. Panamerican Medical Ed.
7. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). Histologija. Panamerican Medical Ed.