TÜDŐ ALVEOLUSOK: JELLEMZŐK, FUNKCIÓK, ANATÓMIA - ANATÓMIA ÉS FIZIOLÓGIA - 2026

A tüdő alveolák kicsi tasakok, amelyek az emlősök tüdeiben helyezkednek el, vérkapillárisok hálózatával körülvéve. Mikroszkóp alatt, egy alveolusban, megkülönböztethető az alveolus lumene és fala, amely epiteliális sejtekből áll.

Olyan kötőszövet-szálakat is tartalmaznak, amelyek jellegzetes rugalmasságot adnak nekik. Az I. típusú lapos sejteket és a II. Típusú kocka alakú sejteket meg lehet különböztetni az alveoláris hámban. Fő feladata a levegő és a vér közötti gázcserék közvetítése.

A légzési folyamat bekövetkeztével a levegő a szélcsőn keresztül jut a testbe, ahol a tüdő belsejében egy sor alagútba jut. Ennek a bonyolult csőhálózatnak az végén vannak az alveoláris zsákok, ahol a levegő belép, és az erek felveszik.

A vérben a levegőben lévő oxigén elválasztódik a többi alkotóelemtől, például a szén-dioxidtól. Ez az utolsó vegyület a kilégzési folyamat révén ürül ki a testből.

Általános tulajdonságok

A tüdőben egy szivacsos textúrájú szövet található meg, amely meglehetősen sok tüdőalveolából áll: 400–700 millióra egészséges felnőtt ember két tüdőjében. Az alveolák zsákszerű szerkezetek, amelyeket belsőleg ragacsos anyag borít.

Az emlősökben minden tüdő millió alveolt tartalmaz, szorosan kapcsolódva az érrendszerhez. Az embereknél a tüdő területe 50 és 90 m ^{2 között van,} és 1000 km vérkapillárisokat tartalmaz.

Ez a nagy szám elengedhetetlen a szükséges oxigénfelvétel biztosításához, és így képes megfelelni az emlősök magas metabolizmusának, elsősorban a csoport endotermája miatt.

Emlősök légzőrendszere

Az orr, elsősorban az „orrlyukakon” keresztül jut be a levegő; Ez átjut az orrüregbe, onnan a garathoz kapcsolódó belső orrlyukba. Itt két út konvergál: a légzési és az emésztőrendszer.

A glottis nyílik a gégre, majd a légcsőre. Ez két bronchusra oszlik, egy-egy tüdőben; viszont a hörgők bronchiolokra oszlanak, amelyek kisebb csövek és vezetnek az alveoláris csatornákhoz és az alveolákhoz.

Jellemzők

Az alveolák fő funkciója a légzési folyamatokhoz nélkülözhetetlen gázcserének lehetővé tétele, lehetővé téve az oxigén bejutását a véráramba, hogy a test szöveteibe juthasson.

Ugyanígy a tüdő alveolák részt vesznek a szén-dioxid eltávolításában a vérből a belélegzés és kilégzés során.

Anatómia

Az alveolák és az alveoláris csatornák egy nagyon vékony egyrétegű endotéliumból állnak, amely megkönnyíti a gázok cseréjét a levegő és a vérkapillárisok között. Körülbelül 0,05 és 0,25 mm átmérőjűek, kapilláris hurkok veszik körül őket. Lekerekített vagy többszörös alakúak.

Az egymást követő alveolusok között az interalveoláris septum található, amely a kettő közötti közös fal. Ezen septa határa képezi a bazális gyűrűket, amelyeket simaizomsejtek alkotnak, és az egyszerű köbös epitélium borítja.

Az alveolus külső részén vannak a vérkapillárisok, amelyek az alveoláris membránnal együtt alveolus-kapilláris membránt alkotnak, amely a gázcseréje a tüdőbe jutó levegő és a kapillárisokban lévő vér között.

Sajátos szervezetük miatt a tüdő alveolák egy méhsejtre emlékeztetnek. Külső részükön a pneumocitáknak nevezett hámsejtek alkotják falát.

Az alveoláris membránt kísérő sejtek felelősek az alveolák védelméért és megtisztításáért, úgynevezett alveoláris makrofágok.

Sejttípusok az alveolusokban

Az alveolusok szerkezetét az irodalomban széles körben leírták, és az alábbi sejttípusokat foglalja magában: I. típusú, amely közvetíti a gázcserét, II. Típusú, szekréciós és immunfunkciókkal, endotélsejtek, alveoláris makrofágok, amelyek részt vesznek a védekező és intersticiális fibroblasztok.

I. típusú sejtek

Az I. típusú sejteket hihetetlenül vékonyak és laposak jellemzik, feltehetően megkönnyítve a gázcserét. Ezek az alveolák felületének körülbelül 96% -ában találhatók.

Ezek a sejtek jelentős számú fehérjét expresszálnak, beleértve a T1-α, az aquaporin 5, az ioncsatornákat, az adenozin receptorokat és a különféle gyógyszerekkel szembeni rezisztencia géneit.

Ezen sejtek izolálásának és tenyésztésének nehézsége akadályozta a mélyreható vizsgálatot. Fontos ugyanakkor a tüdőben a homosézis lehetséges funkciója, például az ionok, a víz szállítása és a sejtproliferáció szabályozásában való részvétel.

E technikai nehézségek leküzdésének módját a sejtek alternatív molekuláris módszerekkel történő tanulmányozása, az úgynevezett DNS-mikroarray-k képezik. Ennek a módszernek a felhasználásával megállapítható, hogy az I. típusú sejtek is részt vesznek az oxidatív károsodások elleni védelemben.

II. Típusú sejtek

A II. Típusú sejtek kuboid alakúak és emlősökben általában az alveolák sarkában helyezkednek el, és a fennmaradó alveoláris felületnek csak 4% -ában vannak.

Funkciói között szerepel olyan biomolekulák előállítása és kiválasztása, mint például a tüdő felületaktív anyagokat képező fehérjék és lipidek.

A pulmonális felületaktív anyagok olyan anyagok, amelyek elsősorban lipidekből és kis részéből fehérjét tartalmaznak, amelyek elősegítik az alveolusok felületi feszültségének csökkentését. A legfontosabb a dipalmitoil-foszfatidil-kolin (DPPC).

A II. Típusú sejtek részt vesznek az alveolusok immunvédelemében, különféle típusú anyagokat szekretálva, például citokineket, amelyek szerepe a gyulladásos sejtek toborzása a tüdőben.

Ezenkívül különféle állatmodellekben kimutatták, hogy a II. Típusú sejtek felelősek az alveoláris tér folyadéktól mentesen tartásáért, és a nátrium szállításában is részt vesznek.

Intersticiális fibroblasztok

Ezek a sejtek orsó alakúak és hosszú aktinhosszabbításokkal jellemezhetők. Feladata a sejtmátrix szekréciója az alveolusban annak fenntartása érdekében.

Ugyanígy a sejtek képesek kezelni a véráramot, szükség szerint csökkentve.

Alveoláris makrofágok

Az alveolák kikötősejtjei, amelyek fagocitikus tulajdonságokkal rendelkeznek, a vér monocitáiból származnak, úgynevezett alveoláris makrofágoknak.

Ezek felelnek az alveolusokba bejutott idegen részecskék, például a por vagy fertőző mikroorganizmusok, mint például a Mycobacterium tuberculosis, a fagocitózis útján történő eltávolításáért. Ezenkívül elnyelik a vérsejteket, amelyek szívbetegség esetén bejuthatnak az alveolusokba.

Jellemzőik, hogy barna színűek és változatos kiterjesztésekkel rendelkeznek. A lizoszómák meglehetősen gazdagok ezen makrofágok citoplazmájában.

A makrofágok száma növekedhet, ha a testnek szívbetegsége van, ha az egyén amfetaminokat vagy cigarettákat használ.

Kohn pórusai

Az interalveoláris válaszfalakban található alveolusokban elhelyezkedő pórusok egy sorozatát képezik, amelyek az egyik alveolát kommunikálják a másikkal, és lehetővé teszik a levegő keringését közöttük.

Hogyan történik a gázcsere?

A tüdő elsődleges célja az oxigén (O ₂) és a szén-dioxid (CO ₂) közötti gázcsere.

Ez a jelenség a tüdő alveolusokban fordul elő, ahol a vér és a gáz legalább körülbelül egy mikron távolságra találkoznak. Ehhez két megfelelően szivattyúzott csatorna vagy csatorna szükséges.

Az egyik a tüdő érrendszere, amelyet a szív jobb része vezet, amely kevert vénás vért (a szívből és más szövetekből származó vénás vérből áll, vénás visszatérés útján) küldve a régióba, ahol cserébe fordul elő.

A második csatorna a trachebronchialus fa, amelynek szellőzését a légzésben résztvevő izmok vezérlik.

Általában bármilyen gáz szállítását elsősorban két mechanizmus szabályozza: konvekció és diffúzió; az első megfordítható, míg a második nem.

Gázcsere: parciális nyomások

Amikor a levegő belép a légzőrendszerbe, összetétele megváltozik, és vízgőzzel telítetté válik. Az alveolusok elérésekor a levegő keveredik a levegővel, amelyet az előző légzési körből megmaradtak.

Ennek a kombinációnak köszönhetően az oxigén és a szén-dioxid parciális nyomása csökken. Mivel az oxigén parciális nyomása az alveolusokban magasabb, mint a vérben, amely a tüdő kapillárisaiba kerül, az oxigén diffúzió útján jut a kapillárisokba.

Hasonlóképpen, a szén-dioxid parciális nyomása magasabb a tüdőkapillárisokban, mint az alveolusokban. Ezért a szén-dioxid egy egyszerű diffúziós eljárással jut az alveolusokba.

Gázok szállítása a szövetekből a vérbe

Az oxigént és jelentős mennyiségű szén-dioxidot "légző pigmentek" szállítják, beleértve a hemoglobint, amely a gerinces csoportok körében a legnépszerűbb.

Az oxigént a szövetekből a tüdőbe szállító vérnek a szén-dioxidot is vissza kell szállítania a tüdőből.

A szén-dioxid azonban más úton is szállítható, átjuthat a vérön és feloldódik a plazmában; ezen kívül diffundálhat a vér eritrocitáiban.

Az eritrocitákban a szén-dioxid nagy része szénsavvá alakul át a szénsav-anhidráz enzim által. A reakció a következőképpen történik:

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

A reakcióból származó hidrogénionok hemoglobinnal kombinálódnak, és így dezoxihemoglobint képeznek. Ez az unió megakadályozza a vér pH hirtelen csökkenését; ugyanakkor az oxigén felszabadul.

A hidrogénkarbonát-ionok (HCO ₃ ^-) klór-ionok cseréjével elhagyják az eritrocitát. A szén-dioxiddal ellentétben a bikarbonát-ionok a plazmában maradhatnak magas oldhatóságának köszönhetően. A szén-dioxid jelenléte a vérben hasonló megjelenést okozhat, mint egy szénsavas ital esetében.

Gázok szállítása a vérből az alveolákba

Amint azt a nyilak mutatják mindkét irányban, a fentebb leírt reakciók visszafordíthatók; azaz a termék ismét a kezdeti reagensekké válhat.

Amint a vér eléri a tüdőt, a bikarbonát újra belép a vérsejtekbe. Mint az előző esetben, a bikarbonát-ion belépéséhez a klór-ionnak ki kell lépnie a cellából.

Ebben az időben a reakció fordított irányban zajlik a szénsav-anhidráz-enzim katalízisével: a hidrogén-karbonát reagál a hidrogén-ionmal, és azt szén-dioxiddá alakítja, amely diffundál a plazmában és onnan az alveolusokban.

A tüdőben lévő gázcsere hátrányai

A gázcsere csak az alveolusokban és az alveoláris vezetékekben fordul elő, amelyek a cső elágazásainak végén találhatók.

Ezért beszélhetünk egy „halott helyről”, ahol a levegő átjut a tüdőbe, de a gázcserére nem kerül sor.

Ha összehasonlítjuk más állatcsoportokkal, például halakkal, akkor nagyon hatékony egyutas gázcserélő rendszerük van. Hasonlóképpen, a madaraknak légzsák és parabronchi rendszere van, ahol légcsere történik, ami növeli a folyamat hatékonyságát.

Az emberi szellőzés annyira nem hatékony, hogy egy új ihletés során a levegőnek csak egy hatodja cserélhető ki, a többi levegő pedig a tüdőben csapdába eshet.

Az alveolusokkal kapcsolatos patológiák

Tüdőeféma

Ez az állapot az alveolák károsodásából és gyulladásából áll; következésképpen a test nem képes oxigént befogadni, köhögést okoz, és megnehezíti a levegő visszaszerzését, különösen a fizikai tevékenységek során. Ennek a patológiának az egyik leggyakoribb oka a dohányzás.

Tüdőgyulladás

A tüdőgyulladást bakteriális vagy vírusos fertőzés okozza a légzőrendszerben, és gyulladásos folyamatot okoz az alveolusokban belüli genny vagy folyadék jelenléte, ezáltal megakadályozva az oxigénbevitelt, és súlyos légzési nehézségeket okozva.

Irodalom

1. Berthiaume, Y., Voisin, G., és Dagenais, A. (2006). Az I. típusú alveoláris sejtek: az alveolus új lovagja? The Journal of Physiology, 572 (Pt 3), 609–610.
2. Butler, JP és Tsuda, A. (2011). Gázok szállítása a környezet és az alveolok között - elméleti alapok. Átfogó fiziológia, 1 (3), 1301–1316.
3. Castranova, V., Rabovsky, J., Tucker, JH és Miles, PR (1988). Az alveoláris II. Típusú hámsejt: multifunkcionális pneumocita. Toxikológia és alkalmazott farmakológia, 93 (3), 472–483.
4. Herzog, EL, Brody, AR, Colby, TV, Mason, R., és Williams, MC (2008). Az Alveolus ismert és ismeretlen. Az American Thoracic Society kiadványai, 5 (7), 778–782.
5. Kühnel, W. (2005). Citológiai és szövettani színes atlasz. Panamerican Medical Ed.
6. Ross, MH és Pawlina, W. (2007). Szövettan. Szöveges és színes atlasz sejt- és molekuláris biológiával. 5aed. Panamerican Medical Ed.
7. Welsch, U. és Sobotta, J. (2008). Szövettan. Panamerican Medical Ed.