KEUHKOALVEOLIT: OMINAISUUDET, TOIMINNOT, ANATOMIA - ANATOMIA JA FYSIOLOGIA - 2026

Keuhkorakkuloita ovat pieniä pusseja sijaitsevat keuhkoihin nisäkkäiden, ympäröi verkosto kapillaarisuonien. Mikrokoopin alla, alveolissa, alveolun luumen ja sen seinämä, jotka koostuvat epiteelisoluista, voidaan erottaa.

Ne sisältävät myös sidekudoskuituja, jotka antavat niille ominaisen kimmoisuuden. Tyypin I litteät solut ja tyypin II kuution muotoiset solut voidaan erottaa alveolaarisessa epiteelissä. Sen päätehtävä on välittää kaasunvaihtoa ilman ja veren välillä.

Hengitysprosessin tapahtuessa ilma saapuu kehoon tuuletusputken kautta, josta se kulkee keuhkojen sisällä oleviin tunneleihin. Tämän monimutkaisen putkiverkoston lopussa ovat alveolaariset säkit, joihin ilmaa tulee ja verisuonet ottavat ne vastaan.

Jo veressä ilmassa oleva happi erotetaan muista komponenteista, kuten hiilidioksidista. Tämä viimeinen yhdiste eliminoituu kehosta uloshengitysprosessin kautta.

Yleispiirteet, yleiset piirteet

Keuhkojen sisällä on sienimäinen kudos, joka koostuu melko suuresta määrästä keuhkoalveoleja: 400 - 700 miljoonaa terveen aikuisen ihmisen kahdessa keuhossa. Alveolit ​​ovat pussimaisia ​​rakenteita, jotka sisäisesti peitetään tahmealla aineella.

Nisäkkäissä jokainen keuhko sisältää miljoonia alveoleja, jotka liittyvät läheisesti verisuoniverkkoon. Ihmisillä keuhkojen pinta-ala on 50–90 m ² ja se sisältää 1 000 km verikapillaareja.

Tämä suuri määrä on välttämätöntä vaaditun hapenoton varmistamiseksi ja siten, että se pystyy noudattamaan nisäkkäiden korkeaa metaboliaa, lähinnä ryhmän endotermian vuoksi.

Nisäkkäiden hengityselimet

Ilma tulee nenän kautta, erityisesti "sieraimien" kautta; Tämä kulkee nenäonteloon ja sieltä nieluun kytkettyihin sisäisiin sieraimiin. Tässä kaksi reittiä lähentyvät: hengitysteitä ja ruuansulatuksia.

Kiilto avautuu kurkunpuolelle ja sitten henkitorveen. Tämä on jaettu kahteen keuhkoputkeen, yksi jokaisessa keuhkoissa; puolestaan ​​keuhkoputket jakautuvat keuhkoputkiksi, jotka ovat pienempiä putkia ja johtavat alveolaarisiin kanaviin ja alveoleihin.

ominaisuudet

Alveolien päätehtävänä on sallia kaasunvaihto, joka on elintärkeää hengitysprosesseille, jolloin happea pääsee verenkiertoon kuljettamaan kehon kudoksiin.

Samalla tavalla keuhkoalveolit ​​osallistuvat hiilidioksidin poistoon verestä hengitys- ja uloshengitysprosessien aikana.

Anatomia

Alveolit ​​ja alveolaarikanavat koostuvat erittäin ohuesta yksikerroksisesta endoteelista, joka helpottaa kaasujen vaihtoa ilman ja verisuonten välillä. Niiden halkaisija on noin 0,05 ja 0,25 mm, kapillaarisilmukoiden ympäröimä. Ne ovat pyöreitä tai monikerroksisia.

Kunkin peräkkäisen alveolin välissä on interalveolaarinen väliseinä, joka on näiden kahden välinen yhteinen seinä. Näiden septojen reuna muodostaa perusrenkaat, jotka muodostavat sileät lihassolut ja peitetään yksinkertaisella ristisolmukaluksella.

Alveolin ulkoosassa ovat verikapillaarit, jotka yhdessä alveolaarisen kalvon kanssa muodostavat alveolin-kapillaarikalvon, alueen, jolla tapahtuu kaasunvaihto keuhkoihin tulevan ilman ja kapillaarien veren välillä.

Keuhkoalveolit ​​muistuttavat erikoisen organisaationsa vuoksi hunajakennoa. Niiden ulkopuolelta muodostuu epiteelisolujen seinämä, jota kutsutaan pneumosyyteiksi.

Alveolaarisen kalvon mukana ovat solut, jotka vastaavat alveolien puolustamisesta ja puhdistamisesta, joita kutsutaan alveolaarisiksi makrofageiksi.

Solutyypit alveoleissa

Alveolien rakenne on kuvattu laajasti kirjallisuudessa ja sisältää seuraavat solutyypit: tyyppi I, joka välittää kaasunvaihtoa, tyyppi II eritys- ja immuunitoiminnoilla, endoteelisolut, alveolaariset makrofagit, jotka osallistuvat puolustus- ja interstitiaaliset fibroblastit.

Tyypin I solut

Tyypin I soluille on ominaista uskomattoman ohut ja litteä, luultavasti kaasunvaihdon helpottamiseksi. Niitä löytyy noin 96%: sta alveolien pinta-alasta.

Nämä solut ekspressoivat merkittävää määrää proteiineja, mukaan lukien T1-a, aquaporin 5, ionikanavat, adenosiinireseptorit ja geenit resistenssiksi erilaisille lääkkeille.

Näiden solujen eristämisen ja viljelyn vaikeudet ovat estäneet niiden perusteellista tutkimusta. Mahdollista homosteesin toimintaa keuhkoissa nostetaan esiin, kuten ionien, veden kuljetusta ja osallistumista solujen lisääntymisen hallintaan.

Tapa voittaa nämä tekniset vaikeudet on tutkimalla soluja vaihtoehtoisilla molekyylimenetelmillä, joita kutsutaan DNA-mikromatriiseiksi. Tätä menetelmää käyttämällä oli mahdollista päätellä, että tyypin I solut osallistuvat myös suojaan hapettavia vaurioita vastaan.

Tyypin II solut

Tyypin II solut ovat muodoltaan ristikkäisiä ja sijaitsevat yleensä nisäkkäiden alveolien kulmissa, ja niitä on vain 4% jäljellä olevasta alveolaarisesta pinnasta.

Sen tehtäviin kuuluu biomolekyylien, kuten proteiinien ja lipidien, tuottaminen ja erittäminen, jotka muodostavat keuhkojen pinta-aktiiviset aineet.

Keuhkojen pinta-aktiiviset aineet ovat aineita, jotka koostuvat pääasiassa lipideistä ja pienestä osasta proteiinia, jotka auttavat vähentämään alveolien pintajännitystä. Tärkein on dipalmitoyylifosfatidyylikoliini (DPPC).

Tyypin II solut osallistuvat alveolien immuunipuolustukseen erittäen erityyppisiä aineita, kuten sytokiinejä, joiden rooli on tulehduksellisten solujen rekrytointi keuhkoihin.

Lisäksi erilaisissa eläinmalleissa on osoitettu, että tyypin II solut vastaavat alveolaarisen tilan pitämisestä ilman nesteitä ja osallistuvat myös natriumin kuljetukseen.

Interstitiaaliset fibroblastit

Nämä solut ovat karan muotoisia ja niille on ominaista pitkät aktiinipidennykset. Sen tehtävänä on alveolissa olevan solumatriisin erittyminen rakenteen ylläpitämiseksi.

Samalla tavalla solut voivat hallita verenkiertoa vähentämällä sitä tarvittaessa.

Alveolaariset makrofagit

Alveolien satamasolut, joilla on fagosyyttisiä ominaisuuksia, jotka ovat peräisin verimonosyyteistä, joita kutsutaan alveolaarisiksi makrofageiksi.

Näiden tehtävänä on eliminoida fagosytoosimenetelmällä vieraita hiukkasia, jotka ovat päässeet alveoleihin, kuten pöly tai tarttuvat mikro-organismit, kuten Mycobacterium tuberculosis. Lisäksi ne imevät verisoluja, jotka voivat päästä alveoleihin, jos sydämen vajaatoiminta on.

Niille on tunnusomaista, että niissä on ruskea väri ja sarja monipuolisia pidennyksiä. Lysosomeja on melko runsaasti näiden makrofagien sytoplasmassa.

Makrofaagien lukumäärä voi kasvaa, jos kehossa on sydämeen liittyvä sairaus, jos henkilö käyttää amfetamiinia tai savukkeita.

Kohn huokoset

Ne ovat sarja huokosia, jotka sijaitsevat alveoleissa, jotka sijaitsevat solujen välisissä väliseinissä ja jotka kommunikoivat yhden alveolin kanssa toisten kanssa ja mahdollistavat ilman kiertämisen niiden välillä.

Kuinka kaasunvaihto tapahtuu?

Kaasunvaihto hapen (O ₂) ja hiilidioksidin (CO ₂) välillä on keuhkojen ensisijainen tarkoitus.

Tämä ilmiö esiintyy keuhkoalveoleissa, joissa veri ja kaasu kohtaavat vähintään yhden mikronin etäisyydellä. Tämä prosessi vaatii kaksi oikein pumpattua putkea tai kanavaa.

Yksi näistä on sydämen oikean alueen ohjaama keuhkoverisuoni, joka lähettää sekoitettua laskimoverta (joka koostuu laskimoverestä sydämestä ja muista kudoksista laskimopalautuksen kautta) alueelle, jossa se tapahtuu vaihtona.

Toinen kanava on henkitorven puu, jonka tuuletusta ohjaavat hengitykseen osallistuvat lihakset.

Yleensä minkä tahansa kaasun kuljetusta säätelevät pääasiassa kaksi mekanismia: konvektio ja diffuusio; ensimmäinen on palautuva, kun taas toinen ei.

Kaasunvaihto: osapaineet

Ilman saapuessa hengityselimeen sen koostumus muuttuu, kyllästyen vesihöyryyn. Saavuttuaan alveoleihin, ilma sekoittuu edellisen hengityspiirin jälkeen jääneen ilman kanssa.

Tämän yhdistelmän ansiosta hapen ja hiilidioksidin osapaine laskee. Koska hapen osapaine on korkeampi alveoleissa kuin veressä, joka menee keuhkojen kapillaareihin, happi saapuu kapillaareihin diffuusion avulla.

Samoin hiilidioksidin osapaine on korkeampi keuhkojen kapillaareissa verrattuna alveoleihin. Siksi hiilidioksidi kulkee alveoleihin yksinkertaisella diffuusioprosessilla.

Kaasujen kuljetus kudoksista vereen

Happia ja merkittäviä määriä hiilidioksidia kuljetetaan "hengityspigmenteillä", mukaan lukien hemoglobiini, joka on suosituin selkärankaisten ryhmissä.

Veren, joka vastaa hapen kuljettamisesta kudoksista keuhkoihin, on myös kuljetettava hiilidioksidia takaisin keuhkoista.

Hiilidioksidia voidaan kuitenkin kuljettaa muilla reiteillä, se voi kulkeutua veren läpi ja liuentua plasmaan; lisäksi se voi diffundoitua veren punasoluihin.

Punasoluissa suurin osa hiilidioksidista muuttuu hiilihappoanhydraasin avulla hiilihapoksi. Reaktio tapahtuu seuraavasti:

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

Reaktion vetyionit yhdistyvät hemoglobiinin kanssa muodostaen deoksihemoglobiinia. Tämä liitto välttää veren pH: n äkillisen laskun; samaan aikaan tapahtuu hapen vapautumista.

Bikarbonaatti-ioneja (HCO ₃ ^-) jättää erytrosyyttien vaihtamalla varten kloori-ioneja. Toisin kuin hiilidioksidi, bikarbonaatti-ionit voivat pysyä plasmassa korkean liukoisuutensa ansiosta. Hiilidioksidin läsnäolo veressä aiheuttaisi samanlaisen ilmeen kuin hiilihapotettu juoma.

Kaasujen kuljetus verestä alveoleihin

Kuten nuolet osoittavat molemmissa suunnissa, edellä kuvatut reaktiot ovat palautuvia; eli tuotteesta voi tulla taas lähtöaineita.

Heti kun veri pääsee keuhkoihin, bikarbonaatti tulee taas verisoluihin. Kuten edellisessä tapauksessa, bikarbonaatti-ionin pääsemiseksi kloori-ionin on poistuttava kennosta.

Tässä vaiheessa reaktio tapahtuu käänteisessä suunnassa hiilihappoanhydraasientsyymin katalyytin kanssa: bikarbonaatti reagoi vetyionin kanssa ja muuttuu takaisin hiilidioksidiksi, joka diffundoituu plasmaan ja sieltä alveoleihin.

Haitat kaasunvaihdossa keuhkoissa

Kaasunvaihto tapahtuu vain alveoleissa ja alveolaarisissa kanavissa, jotka sijaitsevat putken haarojen päässä.

Tästä syystä voimme puhua "kuolleesta tilasta", jossa ilma kulkee keuhkoihin, mutta kaasunvaihtoa ei tapahdu.

Jos vertaamme sitä muihin eläinryhmiin, kuten kaloihin, niillä on erittäin tehokas yksireittinen kaasunvaihtojärjestelmä. Samoin lintuissa on ilmapussi- ja parabronchi-järjestelmä, jossa tapahtuu ilmanvaihtoa, mikä lisää prosessin tehokkuutta.

Ihmisen ilmanvaihto on niin tehotonta, että uudessa inspiraatiossa vain kuudesosa ilmasta voidaan korvata, jolloin muu ilma jää loukkuun keuhkoihin.

Alveoleihin liittyvät patologiat

Keuhkoefysema

Tämä tila koostuu alveolien vaurioista ja tulehduksista; tämän seurauksena elimistö ei pysty vastaanottamaan happea, aiheuttaa yskää ja vaikeuttaa hengityksen palautumista etenkin fyysisen toiminnan aikana. Yksi tämän patologian yleisimmistä syistä on tupakointi.

Keuhkokuume

Keuhkokuume johtuu hengitysteiden bakteeri- tai virusinfektiosta ja aiheuttaa tulehduksellisen prosessin, jossa alveolien sisällä on mätä tai nesteitä, estäen siten hapenottoa aiheuttaen vakavia hengitysvaikeuksia.

Viitteet

1. Berthiaume, Y., Voisin, G., ja Dagenais, A. (2006). Tyypin I alveolaariset solut: alveolon uusi ritari? The Journal of Physiology, 572 (Pt 3), 609–610.
2. Butler, JP, ja Tsuda, A. (2011). Kaasujen kuljetus ympäristön ja alveolien välillä - teoreettiset perusteet. Kattava fysiologia, 1 (3), 1301–1316.
3. Castranova, V., Rabovsky, J., Tucker, JH, & Miles, PR (1988). Tyypin II alveolaarinen epiteelisolu: monitoiminen pneumosyytti. Toksikologia ja sovellettu farmakologia, 93 (3), 472–483.
4. Herzog, EL, Brody, AR, Colby, TV, Mason, R., ja Williams, MC (2008). Alveolun tunnetut ja tuntemattomat. Julkaisut American Thoracic Society, 5 (7), 778–782.
5. Kühnel, W. (2005). Sytologian ja histologian väri-atlas. Panamerican Medical Ed.
6. Ross, MH, ja Pawlina, W. (2007). Histologia. Teksti- ja väri Atlas, solu- ja molekyylibiologia. 5aed. Panamerican Medical Ed.
7. Welsch, U., ja Sobotta, J. (2008). Histologia. Panamerican Medical Ed.