Белодробна Алвеола: Характеристики, Функции, Анатомия

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 алвеолата и неговата стена, състояща се от епителни клетки.

Също така съдържат съединително тъканни влакна, които им придават характерна еластичност. В алвеоларния епител могат да се разграничат плоски клетки от тип I и клетки тип II. Неговата основна функция е да посредничи при газовия обмен между въздуха и кръвта.

Когато процесът на дишане настъпи, въздухът влиза в тялото през трахеята, където пътува до серия тунели в белия дроб. В края на тази сложна мрежа от тръби са алвеоларните торбички, където въздухът влиза и се поема от кръвоносните съдове.

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

Общи характеристики

Вътре в белите дробове е гъбеста тъкан, образувана от доста голям брой белодробни алвеоли: от 400 до 700 милиона в двата белия дроб на здрав възрастен човек. Алвеолите са подобни на торби структури, покрити вътрешно от лепкава субстанция.

При бозайниците всяко белия дроб съдържа милиони алвеоли, тясно свързани с васкуларната мрежа. При хората, площта на белите дробове е между 50 и 90 m2 и съдържа 1000 km кръвни капиляри.

Този голям брой е от съществено значение за осигуряване на необходимия прием на кислород и по този начин може да отговори на високия метаболизъм на бозайниците, главно поради ендотермията на групата.

Дихателна система при бозайници

Въздухът влиза през носа, по-специално от „Нострилос“; Това преминава в носната кухина и от там към вътрешните носчета, свързани с фаринкса. Тук се събират два начина: дихателна и храносмилателна.

Глотисът се отваря към ларинкса и след това към трахеята. Това се разделя на два бронха, по един във всеки бял дроб; на свой ред, бронхите се разделят на бронхиоли, които са по-малки тръби и водят до алвеоларни канали и алвеоли.

функции

Основната функция на алвеолите е да позволят обмяната на газове, жизненоважни за дихателните процеси, позволявайки навлизането на кислород в кръвния поток да се транспортира до тъканите на тялото.

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

анатомия

Алвеолите и алвеоларните канали се състоят от много тънък еднослоен ендотел, който улеснява обмена на газове между въздуха и кръвоносните капиляри. Те имат приблизителен диаметър от 0, 05 и 0, 25 мм, заобиколен от капилярни вериги. Те са заоблени или полиедрични.

Между всеки следващ алвеола се намира интералвеоларната преграда, която е общата стена между двете. Границата на тези прегради образува базалните пръстени, образувани от гладките мускулни клетки и покрити от простия кубичен епител.

От външната страна на алвеолата се намират кръвоносните капиляри, които с алвеоларната мембрана образуват алвеоларната капилярна мембрана, областта, където се извършва обменът на газ между въздуха, който влиза в белите дробове, и кръвта в капилярите.

Поради особената си организация, белодробните алвеоли напомнят на медена пита. Те са изградени от външната страна от стена на епителни клетки, наречени пневмоцити.

Придружаващи алвеоларната мембрана, клетките са отговорни за защитата и почистването на алвеолите, наречени алвеоларни макрофаги.

Видове клетки в алвеолите

Структурата на алвеолите е широко описана в литературата и включва следните клетъчни типове: тип I, медииращ обмяната на газове, секреторни и имунни функции от тип II, ендотелни клетки, алвеоларни макрофаги, участващи в защитни и интерстициални фибробласти.

Тип I клетки

Клетки от тип I се характеризират с това, че са изключително тънки и плоски, вероятно за да улеснят обмена на газове. Намират се на около 96% от повърхността на алвеолите.

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

Трудността да се изолират и култивират тези клетки е възпрепятствала тяхното задълбочено проучване. Предлага се, обаче, възможна функция на хомотеза в белите дробове, като транспорт на йони, вода и участие в контрола на клетъчната пролиферация.

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

Тип II клетки

Клетките от тип II са кубоидални и обикновено се намират в ъглите на алвеолите при бозайници, с едва 4% оставаща алвеоларна повърхност.

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

Белодробните сърфактанти са вещества, съставени предимно от липиди и малка протеинова част, които спомагат за намаляване на повърхностното напрежение в алвеолите. Най-важният е дипалмитоилфосфатидилхолин (DPPC).

Клетки тип II участват в имунната защита на алвеолите, отделяйки няколко вида вещества като цитокини, чиято роля е набирането на възпалителни клетки в белите дробове.

Освен това, няколко животински модела са показали, че клетките тип II са отговорни за поддържането на свободното от флуида алвеоларно пространство и също са включени в транспорта на натрий.

Интерстициални фибробласти

Тези клетки имат форма на вретено и се характеризират чрез проявяване на дълги удължения на актин. Неговата функция е отделянето на клетъчната матрица в алвеолата за поддържане на нейната структура.

По същия начин, клетките могат да управляват притока на кръв, като я намаляват според случая.

Алвеоларни макрофаги

Алвеолите приютяват клетки с фагоцитни свойства, получени от кръвни моноцити, наречени алвеоларни макрофаги.

Те са отговорни за отстраняване чрез фагоцитоза на чужди частици, които са влезли в алвеолите, като прах или инфекциозни микроорганизми като Mycobacterium tuberculosis . В допълнение, фагоцитозни кръвни клетки, които могат да влязат в алвеолите, ако има недостатъчна сърдечна дейност.

Те се характеризират с кафяв цвят и серия от разнообразни пролози. Лизозомите са доста разпространени в цитоплазмата на тези макрофаги.

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

Коновите пори

Те представляват поредица от пори, разположени в алвеолите, разположени в интералвеоларните прегради, които свързват един алвеола с друг и позволяват циркулация на въздух между тях.

Как се осъществява обменът на газове?

Обменът на газове между кислород (О2) и въглероден диоксид (СО2) е основната цел на белите дробове.

Това явление се среща в белодробните алвеоли, където кръвта и газът са на минимално разстояние от около един микрона. Този процес изисква две тръбопроводи или канали, изпомпвани по подходящ начин.

Една от тях е съдовата система на белите дробове, задвижвана от десния участък на сърцето, която изпраща смесена венозна кръв (състояща се от венозна кръв от сърцето и други тъкани през венозния връщане) в района, където се появява в замяна.

Вторият канал е трахеобронхиалното дърво, чиято вентилация се задвижва от мускулите, участващи в дишането.

Като цяло, транспортирането на всеки газ се управлява главно от два механизма: конвекция и дифузия; първата е обратима, а втората не.

Обмен на газ: частичен натиск

Когато въздухът навлезе в дихателната система, неговият състав се променя и става наситен с водна пара. При достигане на алвеолите въздухът се смесва с въздуха, който остава останки 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 кислорода е по-голямо в алвеолите, отколкото в кръвта, влизаща в капилярите на белия дроб, кислородът влиза в капилярите чрез дифузия.

По същия начин парциалното налягане на въглеродния диоксид е по-голямо в капилярите на белите дробове, в сравнение с алвеолите. Затова въглеродният диоксид преминава в алвеолите чрез прост процес на дифузия.

Транспортиране на тъканни газове в кръвта

Кислородът и значителните количества въглероден диоксид се транспортират чрез "дихателни пигменти", сред които хемоглобин, който е най-популярен сред гръбначните групи.

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

Обаче въглеродният диоксид може да бъде транспортиран по други начини, може да се предава чрез кръвта и да се разтвори в плазмата; В допълнение, той може да се разпространи в еритроцитите в кръвта.

В еритроцитите по-голямата част от въглеродния диоксид преминава в въглеродна киселина благодарение на ензима на карбоанхидразата. Реакцията протича както следва:

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

Водородните йони от реакцията се комбинират с хемоглобин, за да образуват дезоксигемоглобин. Този съюз предотвратява рязко намаляване на рН в кръвта; В същото време се отделя кислород.

Бикарбонатните йони (НСО ₃ -) напускат еритроцитите чрез обмен на хлорни йони. За разлика от въглеродния диоксид, бикарбонатните йони могат да останат в плазмата поради тяхната висока разтворимост. Наличието на въглероден диоксид в кръвта би довело до появата на подобен вид на газообразно питие.

Транспортиране на кръвни газове към алвеолите

Както е показано от стрелките в двете посоки, описаните по-горе реакции са обратими; продуктът може да бъде превърнат обратно в първоначалните реагенти.

В момента, в който кръвта достигне белите дробове, бикарбонатът отново влиза в кръвните еритроцити. Както и в предишния случай, за да влезе бикарбонатният йон, хлорният йон трябва да излезе от клетката.

В този момент реакцията протича в противоположна посока с катализа на ензима на карбоанхидразата: бикарбонатът реагира с водородния йон и се превръща обратно в въглероден диоксид, който дифундира към плазмата и оттам към алвеолите.

Недостатъци на обмен на газове в белите дробове

Обмяната на газове се случва само в алвеолите и алвеоларните канали, които са в края на клоните на тръбите.

Затова можем да говорим за „мъртво пространство“, където въздушният проход се случва в белите дробове, но не се извършва обмен на газ.

Ако го сравним с други групи животни, като риба, те имат много ефективна система за обмен на газове в една посока. По същия начин птиците имат система от въздушни торбички и парабронхи, където се осъществява обмен на въздух, което увеличава ефективността на процеса.

Човешката вентилация е толкова неефективна, че при новото вдъхновение само една шеста от въздуха може да бъде заменена, оставяйки останалата част от въздуха в белите дробове.

Патологии, свързани с алвеолите

Белодробен ефес

Това състояние се състои от увреждане и възпаление на алвеолите; следователно тялото не може да приема кислород, причинява кашлица и затруднява възстановяването на дишането, особено при извършване на физически дейности. Една от най-честите причини за тази патология е пушенето.

пневмония

Пневмонията е причинена 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 предотвратява приема на кислород, причинявайки сериозни затруднения в дишането.