Plaučių alveoliai: charakteristikos, funkcijos, anatomija
Plaučių alveoliai yra maži maišeliai, esantys žinduolių plaučiuose, apsupti kraujo kapiliarų tinklo. Mikroskopu alveolyje galima išskirti alveolio ir jo sienelės liumeną, sudarytą iš epitelinių ląstelių.
Juose taip pat yra jungiamojo audinio pluoštų, kurie suteikia jiems būdingą elastingumą. Alveolinio epitelio atveju galima išskirti plokščias I tipo ląsteles ir II tipo ląsteles. Jos pagrindinė funkcija - tarpininkauti dujų mainams tarp oro ir kraujo.
Kai kvėpavimo procesas vyksta, oras patenka į kūną per trachėją, kur jis keliauja į keletą tunelių plaučių viduje. Šio sudėtingo vamzdžių tinklo pabaigoje yra alveoliniai maišeliai, kuriuose oras patenka į kraujagysles.
Jau kraujyje deguonis ore yra atskirtas nuo likusių komponentų, pvz., Anglies dioksido. Pastarasis junginys pašalinamas iš organizmo per iškvėpimo procesą.
Bendrosios charakteristikos
Plaučių viduje yra nelygios tekstūros audinys, kurį sudaro gana daug plaučių alveolių: nuo 400 iki 700 milijonų dviejų sveikų suaugusių žmonių plaučių. Alveoliai yra panašūs į maišelį struktūros, padengtos lipnia medžiaga.
Žinduoliuose kiekviename plaučiame yra milijonų alveolių, glaudžiai susijusių su kraujagyslių tinklu. Žmonėms plaučių plotas yra nuo 50 iki 90 m2, jame yra 1000 km kraujo kapiliarų.
Šis didelis skaičius yra būtinas norint užtikrinti reikiamą deguonies suvartojimą ir taip patenkinti aukštą žinduolių metabolizmą, daugiausia dėl grupės endotermijos.
Kvėpavimo sistema žinduoliams
Oras patenka į nosį, ypač „Nostrilos“; Tai eina į nosies ertmę ir iš ten į vidinius narius, prijungtus prie ryklės. Čia susiejami du būdai: kvėpavimas ir virškinimas.
Žibelis atsidaro prie gerklų ir po to trachėjos. Tai skirstoma į du bronchus, po vieną kiekviename plaučiuose; savo ruožtu, bronchai yra suskirstyti į bronchus, kurie yra mažesni mėgintuvėliai ir veda į alveolinius ortakius ir alveolius.
Funkcijos
Pagrindinė alveolių funkcija yra leisti keistis dujomis, kurios yra gyvybiškai svarbios kvėpavimo procesams, leidžiančioms patekti į deguonį į kraują, kad jis būtų transportuojamas į kūno audinius.
Taip pat plaučių alveoliai dalyvauja pašalinant anglies dioksidą iš kraujo per įkvėpimo ir iškvėpimo procesus.
Anatomija
Alveoliai ir alveoliniai kanalai susideda iš labai plono vieno sluoksnio endotelio, kuris palengvina keitimąsi dujomis tarp oro ir kraujo kapiliarų. Jų apytikris skersmuo yra 0, 05 ir 0, 25 mm, apsuptas kapiliarinių kilpų. Jie yra suapvalinti arba daugiakrypčiai.
Tarp kiekvienos iš eilės esančių alveolių yra interalveolinis pertvaras, kuris yra bendra tarp dviejų sienų. Šių septa ribos sudaro bazinius žiedus, kuriuos sudaro lygiųjų raumenų ląstelės ir padengti paprastu kubiniu epiteliu.
Alveolio išorėje yra kraujo kapiliarai, kurie su alveoline membrana sudaro alveolinę-kapiliarinę membraną - regioną, kuriame dujų mainai vyksta tarp oro, patekusio į plaučius, ir kraujo kapiliaruose.
Dėl savo savitos organizacijos plaučių alveoliai primena korio. Iš išorės juos sudaro epitelinių ląstelių siena, vadinama pneumocitais.
Be alveolinės membranos, ląstelės yra atsakingos už alveolių, vadinamų alveoliniais makrofagais, apsaugą ir valymą.
Ląstelių tipai alveoliuose
Alveolių struktūra yra plačiai aprašyta literatūroje ir apima šiuos ląstelių tipus: I tipo, tarpininkaujant dujų mainams, II tipo sekrecijos ir imuninės funkcijos, endotelio ląstelės, alveoliniai makrofagai, dalyvaujantys gynybos ir intersticinių fibroblastų.
I tipo ląstelės
I tipo ląstelės pasižymi neįtikėtinai plonu ir plokščiu, greičiausiai palengvinančiu keitimąsi dujomis. Jie randami maždaug 96% alveolių paviršiaus.
Šios ląstelės išreiškia nemažai baltymų, įskaitant T1-α, aquaporin 5, jonų kanalus, adenozino receptorius ir atsparumo genus keliems vaistams.
Šių ląstelių izoliavimo ir kultivavimo sunkumai trukdė atlikti išsamų tyrimą. Tačiau siūloma galima homostezės funkcija plaučiuose, pavyzdžiui, jonų, vandens transportavimas ir dalyvavimas kontroliuojant ląstelių proliferaciją.
Būdas, kaip įveikti šiuos techninius sunkumus, yra tirti ląsteles alternatyviais molekuliniais metodais, vadinamais DNR mikroelementais. Taikant šią metodiką buvo galima daryti išvadą, kad I tipo ląstelės taip pat yra susijusios su apsauga nuo oksidacinių pažeidimų.
II tipo ląstelės
II tipo ląstelės yra kubo formos ir paprastai yra žinduolių alveolių kampuose, o likusių alveolinių paviršių yra tik 4%.
Jos funkcijos apima biomolekulių, pavyzdžiui, baltymų ir lipidų, kurie sudaro plaučių paviršinio aktyvumo medžiagas, gamybą ir sekreciją.
Plaučių paviršinio aktyvumo medžiagos yra medžiagos, daugiausia susidedančios iš lipidų ir mažos baltymų dalies, kurios padeda sumažinti paviršiaus įtampą alveoliuose. Svarbiausia yra dipalmitoilfosfatidilcholinas (DPPC).
II tipo ląstelės yra įtrauktos į alveolių imuninę apsaugą, išskiriant kelių tipų medžiagas, tokias kaip citokinai, kurių vaidmuo yra uždegiminių ląstelių priėmimas į plaučius.
Be to, keletas gyvūnų modelių parodė, kad II tipo ląstelės yra atsakingos už skysčių laisvų alveolinių erdvių laikymą ir dalyvauja natrio transportavime.
Intersticiniai fibroblastai
Šios ląstelės turi suklio formą ir pasižymi ilgo aktino išplėtimu. Jo funkcija yra ląstelių matricos, esančios alveolyje, sekrecija, siekiant išlaikyti jo struktūrą.
Tokiu pačiu būdu, ląstelės gali valdyti kraujo srautą, sumažindamos jį.
Alveoliniai makrofagai
Alveolio ląstelės su fagocitinėmis savybėmis, gautomis iš kraujo monocitų, vadinamų alveoliniais makrofagais.
Tai yra atsakinga už pašalinimą pašalinių dalelių, kurios pateko į alveolius, pvz., Dulkių ar infekcinių mikroorganizmų, tokių kaip Mycobacterium tuberculosis, fagocitozės pašalinimo proceso metu. Be to, fagocitozės kraujo ląstelės, galinčios patekti į alveolius, jei nepakanka širdies.
Jiems būdinga ruda spalva ir įvairūs prologai. Lizosomos yra gana gausios šių makrofagų citoplazmoje.
Makrofagų kiekis gali padidėti, jei organizme yra liga, susijusi su širdimi, jei asmuo vartoja amfetaminus arba naudoja cigaretes.
Kohn poros
Tai yra porų serija, esanti alveoliuose, esančiuose interalveoliniame septe, kuris sujungia vieną alveolį su kitu ir leidžia tarp jų judėti ore.
Kaip keičiasi dujos?
Pagrindinis deguonies (O 2 ) ir anglies dioksido (CO 2 ) dujų keitimas yra pagrindinis plaučių tikslas.
Šis reiškinys pasireiškia plaučių alveoliuose, kuriuose kraujas ir dujos yra mažiausiai maždaug vieno mikrono atstumu. Šiam procesui reikalingi du vamzdžiai arba tinkami kanalai.
Vienas iš jų yra kraujagyslių sistema, kurią sukelia dešinysis širdies regionas, kuris siunčia mišrią venų kraują (susidedantį iš venų kraujo iš širdies ir kitų audinių per venų grįžimą) į regioną, kuriame jis vyksta mainais.
Antrasis kanalas yra tracheobronchinis medis, kurio vėdinimą skatina kvėpavimas.
Apskritai bet kurios dujos transportuojamos daugiausia dviem mechanizmais: konvekcija ir difuzija; pirmasis yra grįžtamasis, o antrasis - ne.
Dujų mainai: dalinis slėgis
Kai oras patenka į kvėpavimo sistemą, jo sudėtis pasikeičia, prisotinta vandens garais. Pasiekus alveolius, oras susimaišo su oru, kuris liko ankstesnio kvėpavimo rato liekanomis.
Dėl šio derinio sumažėja dalinis deguonies slėgis ir didėja anglies dioksido kiekis. Kadangi deguonies dalinis slėgis alveoliuose yra didesnis nei kraujyje, patekusiame į plaučių kapiliarus, deguonis patenka į kapiliarus.
Panašiai anglies dioksido dalinis slėgis plaučių kapiliaruose yra didesnis, palyginti su alveoliais. Todėl anglies dioksidas į alveolius patenka paprastu difuzijos būdu.
Audinių dujų transportavimas į kraują
Deguonis ir didelis anglies dioksido kiekis yra vežamas „kvėpavimo pigmentais“, tarp jų ir hemoglobinu, kuris yra populiariausias tarp stuburinių grupių.
Kraujas, atsakingas už deguonies transportavimą iš audinių į plaučius, taip pat turi pernešti anglies dioksidą atgal iš plaučių.
Tačiau anglies dioksidas gali būti transportuojamas kitais būdais, gali būti perduodamas per kraują ir ištirpsta plazmoje; Be to, jis gali išplisti į kraujo eritrocitus.
Eritrocituose anglies anhidrazės fermento dėka didžioji anglies dioksido dalis patenka į anglies rūgštį. Reakcija vyksta taip:
CO 2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ H + + HCO 3 -
Vandenilio jonai iš reakcijos su hemoglobinu susidaro deoksihemoglobinu. Ši sąjunga neleidžia staigiai sumažinti kraujo pH; Tuo pačiu metu atsiranda deguonies išsiskyrimas.
Bikarbonato jonai (HCO 3 -) palieka eritrocitą mainais į chloro jonus. Priešingai nei anglies dioksidas, bikarbonato jonai gali likti plazmoje dėl didelio tirpumo. Anglies dioksido kiekis kraujyje sukeltų panašų į dujinį gėrimą.
Kraujo dujų transportavimas į alveolius
Kaip rodo abiejų krypčių rodyklės, aprašytos reakcijos yra grįžtamos; tai yra, produktas gali būti konvertuojamas atgal į pradinius reagentus.
Kai kraujas pasiekia plaučius, bikarbonatas vėl patenka į kraujo eritrocitus. Kaip ir ankstesniais atvejais, norint patekti į bikarbonato joną, iš ląstelės turi išeiti chloro jonas.
Šiuo metu reakcija vyksta priešinga karbono anhidrazės fermento katalizė: bikarbonatas reaguoja su vandenilio jonu ir paverčiamas atgal į anglies dioksidą, kuris difuzuoja į plazmą ir iš ten į alveolius.
Dujinių mainų trūkumai plaučiuose
Dujų keitimas vyksta tik alveoliuose ir alveoliniuose ortakiuose, kurie yra vamzdžių šakų gale.
Todėl galime kalbėti apie „negyvą erdvę“, kur plaučiuose vyksta oro praėjimas, tačiau dujų mainai nėra vykdomi.
Jei palyginsime ją su kitomis gyvūnų grupėmis, pvz., Žuvimis, jie turi labai veiksmingą vienpusį dujų mainų sistemą. Panašiai paukščiai taip pat turi oro maišelių ir parabronchų sistemą, kurioje vyksta oro mainai, taip padidinant proceso efektyvumą.
Žmogaus vėdinimas yra toks neefektyvus, kad nauju įkvėpimu galima pakeisti tik vieną šeštadalį oro, likusį orą paliekant į plaučius.
Patologijos, susijusios su alveoliais
Plaučių efesus
Ši sąlyga susideda iš alveolių pažeidimo ir uždegimo; todėl organizmas negali priimti deguonies, sukelia kosulį ir apsunkina kvėpavimą, ypač atliekant fizinę veiklą. Viena iš dažniausių šios patologijos priežasčių yra rūkymas.
Plaučių uždegimas
Pneimoniją sukelia bakterinė arba virusinė infekcija kvėpavimo takuose ir sukelia uždegiminį procesą, kai alveoliuose yra pūslelinė ar skysčiai, todėl neleidžiama vartoti deguonies, todėl sunku kvėpuoti.
