Alveólos Pulmonares Charakterystyka, funkcje, anatomia



The pęcherzyki płucne są to małe worki znajdujące się w płucach ssaków, otoczone siecią naczyń włosowatych. Pod mikroskopem, w zębodole można rozróżnić światło pęcherzyka i jego ścianę, składające się z komórek nabłonkowych.

Zawierają również włókna tkanki łącznej, które nadają im charakterystyczną elastyczność. W nabłonku pęcherzykowym można rozróżnić płaskie komórki typu I i kostki typu II. Jego główną funkcją jest pośredniczenie w wymianie gazu między powietrzem a krwią. 

Kiedy następuje proces oddychania, powietrze wchodzi do ciała przez tchawicę, gdzie przemieszcza się do szeregu tuneli wewnątrz płuc. Na końcu tej skomplikowanej sieci rurek znajdują się pęcherzyki pęcherzykowe, w których powietrze wchodzi i jest pobierane przez naczynia krwionośne..

Już we krwi tlen w powietrzu jest oddzielony od reszty składników, takich jak dwutlenek węgla. Ten ostatni związek jest eliminowany z organizmu w procesie wydechu.

Indeks

  • 1 Ogólna charakterystyka
    • 1.1 Układ oddechowy u ssaków
  • 2 Funkcje
  • 3 Anatomia
    • 3.1 Rodzaje komórek w pęcherzykach płucnych
    • 3.2 Komórki typu I
    • 3.3 Komórki typu II
    • 3.4 Śródmiąższowe fibroblasty
    • 3.5 Makrofagi pęcherzykowe
    • 3.6 pory Kohna
  • 4 Jak przebiega wymiana gazów?
    • 4.1 Wymiana gazowa: ciśnienia cząstkowe
    • 4.2 Transport gazów tkankowych do krwi
    • 4.3 Transport gazów krwi do pęcherzyków płucnych
    • 4.4 Wady wymiany gazowej w płucach
  • 5 Patologie związane z pęcherzykami
    • 5.1 Efisema płucna
    • 5.2 Zapalenie płuc
  • 6 referencji

Ogólna charakterystyka

Wewnątrz płuc znajduje się tkanka o strukturze gąbczastej utworzona przez dość dużą liczbę pęcherzyków płucnych: od 400 do 700 milionów w dwóch płucach zdrowego dorosłego człowieka. Pęcherzyki to struktury przypominające worki pokryte wewnętrznie lepką substancją.

U ssaków każde płuco zawiera miliony pęcherzyków płucnych, ściśle związanych z siecią naczyniową. U ludzi powierzchnia płuc wynosi od 50 do 90 m2 i zawiera 1000 km naczyń włosowatych.

Ta wysoka liczba jest niezbędna do zapewnienia wymaganego spożycia tlenu, a tym samym do spełnienia wysokiego metabolizmu ssaków, głównie z powodu endotermii grupy..

Układ oddechowy u ssaków

Powietrze wchodzi przez nos, szczególnie przez „Nostrilos”; To przechodzi do jamy nosowej, a stamtąd do wewnętrznych nozdrzy połączonych z gardłem. Tutaj zbiegają się dwa sposoby: oddechowy i trawienny.

Głośnia otwiera się na krtań, a następnie na tchawicę. Jest on podzielony na dwa oskrzela, po jednym w każdym płucu; z kolei oskrzela są podzielone na oskrzeliki, które są mniejszymi rurkami i prowadzą do przewodów pęcherzykowych i pęcherzyków płucnych.

Funkcje

Główną funkcją pęcherzyków płucnych jest umożliwienie wymiany gazów, istotnych dla procesów oddechowych, pozwalających na przenikanie tlenu do krwiobiegu w celu transportu do tkanek ciała.

Podobnie, pęcherzyki płucne uczestniczą w eliminacji dwutlenku węgla z krwi podczas procesów inhalacji i wydechu..

Anatomia

Pęcherzyki i przewody pęcherzykowe składają się z bardzo cienkiego jednowarstwowego śródbłonka, który ułatwia wymianę gazów między powietrzem a naczyniami krwionośnymi. Mają one przybliżoną średnicę 0,05 i 0,25 mm, otoczone pętlami kapilarnymi. Są zaokrąglone lub wielościenne.

Między każdym kolejnym zębodołem znajduje się przegroda międzypęcherzykowa, która jest wspólną ścianą między nimi. Granica tych przegród tworzy pierścienie podstawowe, utworzone przez komórki mięśni gładkich i pokryte prostym nabłonkiem sześciennym.

Na zewnątrz zębodołu znajdują się naczynia włosowate, które wraz z błoną pęcherzykową tworzą błonę pęcherzykowo-kapilarną, obszar, w którym następuje wymiana gazowa między powietrzem, które dostaje się do płuc, a krwią w naczyniach włosowatych..

Ze względu na swoistą organizację pęcherzyki płucne przypominają plaster miodu. Są one utworzone na zewnątrz przez ścianę komórek nabłonkowych zwanych pneumocytami.

Towarzyszące błonie pęcherzykowej są komórki odpowiedzialne za obronę i oczyszczanie pęcherzyków płucnych, zwane makrofagami pęcherzykowymi.

Rodzaje komórek w pęcherzykach

Struktura pęcherzyków została szeroko opisana w literaturze i obejmuje następujące typy komórek: typ I pośredniczący w wymianie gazów, funkcje wydzielnicze typu II i funkcje immunologiczne, komórki śródbłonka, makrofagi pęcherzykowe zaangażowane w fibroblasty obronne i śródmiąższowe.

Komórki typu I

Ogniwa typu I charakteryzują się niewiarygodną cienkością i płaskością, prawdopodobnie w celu ułatwienia wymiany gazów. Znajdują się one na około 96% powierzchni pęcherzyków.

Komórki te wyrażają znaczną liczbę białek, w tym T1-α, akwaporynę 5, kanały jonowe, receptory adenozynowe i geny oporności na kilka leków..

Trudność z izolacją i hodowlą tych komórek utrudnia ich pogłębione badania. Istnieje jednak możliwa funkcja homostezy w płucach, taka jak transport jonów, wody i udział w kontroli proliferacji komórek..

Sposobem na przezwyciężenie tych trudności technicznych jest badanie komórek za pomocą alternatywnych metod molekularnych, zwanych mikromacierzami DNA. Wykorzystując tę ​​metodologię, można było wywnioskować, że komórki typu I są również zaangażowane w ochronę przed uszkodzeniami oksydacyjnymi.

Komórki typu II

Komórki typu II mają kształt prostopadłościenny i są zwykle zlokalizowane w rogach pęcherzyków u ssaków, z zaledwie 4% pozostałej powierzchni pęcherzykowej..

Do jego funkcji należy wytwarzanie i wydzielanie biomolekuł, takich jak białka i lipidy, które stanowią surfaktanty płuc.

Surfaktanty płucne to substancje składające się głównie z lipidów i niewielkiej części białkowej, które pomagają zmniejszyć napięcie powierzchniowe w pęcherzykach płucnych. Najważniejsza jest dipalmitoilofosfatydylocholina (DPPC).

Komórki typu II biorą udział w obronie immunologicznej pęcherzyków, wydzielając różne rodzaje substancji, takich jak cytokiny, których rolą jest rekrutacja komórek zapalnych w płucach.

Ponadto kilka modeli zwierzęcych wykazało, że komórki typu II są odpowiedzialne za utrzymywanie wolnej od pęcherzyków przestrzeni pęcherzykowej i są również zaangażowane w transport sodu.

Fibroblasty śródmiąższowe

Komórki te mają kształt wrzeciona i charakteryzują się występowaniem długich przedłużeń aktyny. Jego funkcją jest wydzielanie macierzy komórkowej w zębodole, aby utrzymać jej strukturę.

W ten sam sposób komórki mogą zarządzać przepływem krwi, zmniejszając ją w zależności od przypadku.

Makrofagi pęcherzykowe

Pęcherzyki zawierają komórki o właściwościach fagocytarnych pochodzących z monocytów krwi zwanych makrofagami pęcherzykowymi.

Są one odpowiedzialne za usuwanie w procesie fagocytozy obcych cząstek, które weszły do ​​pęcherzyków, takich jak kurz lub zakaźne mikroorganizmy, takie jak Mycobacterium tuberculosis. Ponadto fagocytują krwinki, które mogłyby dostać się do pęcherzyków płucnych, jeśli nie ma wystarczającej ilości serca.

Charakteryzują się brązowym kolorem i szeregiem różnych prologów. Lizosomy są dość obfite w cytoplazmie tych makrofagów.

Ilość makrofagów może wzrosnąć, jeśli organizm ma chorobę związaną z sercem, jeśli osoba spożywa amfetaminy lub używa papierosów.

Pory Kohna

Są to serie porów zlokalizowanych w pęcherzykach zlokalizowanych w przegrodzie międzypęcherzykowej, która łączy jeden pęcherzyk z innym i umożliwia cyrkulację powietrza między nimi..

Jaka jest wymiana gazów?

Wymiana gazów między tlenem (O2) i dwutlenek węgla (CO2) jest głównym celem płuc.

Zjawisko to występuje w pęcherzykach płucnych, gdzie krew i gaz znajdują się w minimalnej odległości około jednego mikrona. Proces ten wymaga pompowania dwóch kanałów lub kanałów.

Jednym z nich jest układ naczyniowy płuc kierowany przez prawy obszar serca, który wysyła mieszaną krew żylną (składającą się z krwi żylnej z serca i innych tkanek przez powrót żylny) do regionu, w którym występuje w zamian.

Drugim kanałem jest drzewo tchawiczo-oskrzelowe, którego wentylacja jest napędzana przez mięśnie zaangażowane w oddychanie.

Ogólnie rzecz biorąc, transport dowolnego gazu jest zarządzany głównie przez dwa mechanizmy: konwekcję i dyfuzję; pierwszy jest odwracalny, a drugi nie.

Wymiana gazu: ciśnienia cząstkowe

Kiedy powietrze wchodzi do układu oddechowego, jego skład zmienia się, nasycając się parą wodną. Po dotarciu do pęcherzyków powietrze miesza się z powietrzem, które pozostało pozostałością poprzedniego okręgu oddechowego.

Dzięki tej kombinacji ciśnienie cząstkowe tlenu spada, a ciśnienie dwutlenku węgla wzrasta. Ponieważ ciśnienie cząstkowe tlenu jest większe w pęcherzykach niż we krwi przedostającej się do naczyń włosowatych płuc, tlen przedostaje się do naczyń włosowatych przez dyfuzję.

Podobnie ciśnienie cząstkowe dwutlenku węgla jest większe w naczyniach włosowatych płuc w porównaniu z pęcherzykami płucnymi. Dlatego dwutlenek węgla przechodzi do pęcherzyków płucnych w prostym procesie dyfuzji.

Transport gazów tkankowych do krwi

Tlen i ważne ilości dwutlenku węgla są transportowane przez „pigmenty oddechowe”, w tym hemoglobinę, która jest najbardziej popularna wśród kręgowców.

Krew odpowiedzialna za transport tlenu z tkanek do płuc musi również transportować dwutlenek węgla z powrotem z płuc.

Jednakże dwutlenek węgla może być transportowany w inny sposób, może być przenoszony przez krew i rozpuszczać się w osoczu; Ponadto może rozprzestrzeniać się na erytrocyty krwi.

W erytrocytach większość dwutlenku węgla przechodzi do kwasu węglowego dzięki enzymowi anhydrazy węglanowej. Reakcja zachodzi w następujący sposób:

CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3-

Jony wodoru z reakcji łączą się z hemoglobiną, tworząc deoksyhemoglobinę. To połączenie zapobiega nagłemu obniżeniu pH we krwi; W tym samym czasie następuje uwalnianie tlenu.

Jony wodorowęglanowe (HCO3-) opuścić erytrocyt poprzez wymianę na jony chloru. W przeciwieństwie do dwutlenku węgla, jony wodorowęglanowe mogą pozostać w plazmie ze względu na ich wysoką rozpuszczalność. Obecność dwutlenku węgla we krwi spowodowałaby wygląd podobny do napoju bezalkoholowego.

Transport gazów krwi do pęcherzyków płucnych

Jak wskazano strzałkami w obu kierunkach, reakcje opisane powyżej są odwracalne; to znaczy produkt można przekształcić z powrotem w początkowe reagenty.

W momencie, gdy krew dociera do płuc, wodorowęglan ponownie wchodzi do erytrocytów krwi. Podobnie jak w poprzednim przypadku, aby wprowadzić jon wodorowęglanowy, jon chloru musi wydostać się z komórki.

W tym momencie reakcja zachodzi w przeciwnym kierunku z katalizą enzymu anhydrazy węglanowej: wodorowęglan reaguje z jonami wodoru i przekształca się z powrotem w dwutlenek węgla, który dyfunduje do plazmy i stamtąd do pęcherzyków płucnych.

Wady wymiany gazowej w płucach

Wymiana gazowa zachodzi tylko w pęcherzykach płucnych i kanałach pęcherzykowych, które znajdują się na końcu gałęzi rur.

Dlatego możemy mówić o „martwej przestrzeni”, gdzie przepływ powietrza zachodzi w płucach, ale wymiana gazowa nie jest przeprowadzana.

Jeśli porównamy go z innymi grupami zwierząt, takimi jak ryby, mają bardzo wydajny system wymiany gazu w jedną stronę. Podobnie ptaki mają system worków powietrznych i parabronchi, w których zachodzi wymiana powietrza, zwiększając wydajność procesu.

Ludzka wentylacja jest tak nieefektywna, że ​​w nowej inspiracji tylko jedną szóstą powietrza można wymienić, pozostawiając resztę powietrza uwięzionego w płucach.

Patologie związane z pęcherzykami

Efekt płucny

Warunek ten polega na uszkodzeniu i zapaleniu pęcherzyków; w konsekwencji ciało nie jest w stanie przyjmować tlenu, powoduje kaszel i utrudnia odzyskanie oddechu, zwłaszcza podczas wykonywania czynności fizycznych. Jedną z najczęstszych przyczyn tej patologii jest papieros.

Zapalenie płuc

Zapalenie płuc jest spowodowane infekcją bakteryjną lub wirusową w drogach oddechowych i powoduje proces zapalny z obecnością ropy lub płynów wewnątrz pęcherzyków płucnych, zapobiegając w ten sposób spożyciu tlenu, powodując poważne trudności w oddychaniu..

Referencje

  1. Berthiaume, Y., Voisin, G. i Dagenais, A. (2006). Komórki pęcherzykowe typu I: nowy rycerz zębodołu? The Journal of Physiology, 572(Pt 3), 609-610.
  2. Butler, J. P., i Tsuda, A. (2011). Transport gazów między środowiskiem a pęcherzykami - podstawy teoretyczne. Kompleksowa fizjologia, 1(3), 1301-1316.
  3. Castranova, V., Rabovsky, J., Tucker, J. H. i Miles, P. R. (1988). Komórka nabłonkowa pęcherzyków typu II: wielofunkcyjny pneumocyt. Toksykologia i farmakologia stosowana, 93(3), 472-483.
  4. Herzog, E.L., Brody, A.R., Colby, T.V., Mason, R. i Williams, M.C. (2008). Znane i nieznane Alveolus. Postępowanie American Thoracic Society, 5(7), 778-782.
  5. Kühnel, W. (2005). Kolor atlasu cytologii i histologii. Ed. Panamericana Medical.
  6. Ross, M. H., i Pawlina, W. (2007). Histologia Tekst i Atlas Color z biologią komórkową i molekularną. 5aed. Ed. Panamericana Medical.
  7. Welsch, U. i Sobotta, J. (2008). Histologia. Ed. Panamericana Medical.