Alveoli pulmonari: Caracteristici, funcții, Anatomie

Alveolele pulmonare sunt saculete mici situate în plămânii mamiferelor, înconjurate de o rețea de capilare sanguine. Sub microscop, într-un alveol se poate distinge lumenul alveolului și peretele acestuia, format din celule epiteliale.

De asemenea, ele conțin fibre de țesut conjunctiv care le dau elasticitatea caracteristică. În epiteliul alveolar, se pot distinge celule plate de tip I și celule de tip II de tip cub. Funcția sa principală este de a media schimbul de gaze dintre aer și sânge.

Când apare procesul de respirație, aerul intră în corp prin trahee, unde se deplasează către o serie de tuneluri din interiorul plămânului. La sfârșitul acestei rețele complicate de tuburi sunt saculetele alveolare, unde aerul intră și este preluat de vasele de sânge.

Deja în sânge, oxigenul din aer este separat de restul componentelor, cum ar fi dioxidul de carbon. Ultimul compus este eliminat din organism prin procesul de expirație.

Caracteristici generale

În interiorul plămânilor se află o țesătură de textura spongioasă formată dintr-un număr destul de mare de alveole pulmonare: de la 400 la 700 de milioane în cei doi plămâni ai unui adult adulți sănătoși. Alveolele sunt structuri tip sac, acoperite intern de o substanță lipicioasă.

La mamifere, fiecare plămân conține milioane de alveole, asociate intim cu rețeaua vasculară. La om, zona plămânilor este cuprinsă între 50 și 90 m2 și conține 1000 km de capilare din sânge.

Acest număr mare este esențial pentru a asigura aportul de oxigen necesar și, astfel, să poată satisface metabolismul înalt al mamiferelor, în principal datorită endotermiei grupului.

Sistemul respirator la mamifere

Aerul intră prin nas, în special prin "Nostrilos"; Aceasta trece în cavitatea nazală și de acolo la narele interne conectate la faringe. Aici converg două moduri: respiratorii și digestive.

Glonțul se deschide spre laringă și apoi spre trahee. Acesta este împărțit în două bronhii, câte unul în fiecare plămân; la rândul lor, bronhiile sunt împărțite în bronhioles, care sunt tuburi mai mici și conduc la canalele și alveolele alveolare.

funcții

Funcția principală a alveolelor este de a permite schimbul de gaze vitale pentru procesele respiratorii, permițând intrarea oxigenului în sânge să fie transportată către țesuturile corpului.

În același mod, alveolele pulmonare participă la eliminarea dioxidului de carbon din sânge în timpul proceselor de inhalare și de expirare.

anatomie

Canalele alveole și alveolare constau dintr-un endoteliu foarte subțire cu un singur strat care facilitează schimbul de gaze între aer și capilarele sanguine. Ele au un diametru aproximativ de 0, 05 și 0, 25 mm, înconjurate de bucle capilare. Ele sunt rotunjite sau poliedrice.

Între fiecare alveolus consecutiv este septul interalveolar, care este peretele comun între cele două. Granița acestor septe formează inelele bazale, formate din celulele musculare netede și acoperite de epiteliul cubic simplu.

În exteriorul unui alveol sunt capilarele sanguine care, cu membrana alveolară, formează membrana alveolară-capilară, regiunea în care are loc schimbul de gaz între aerul care intră în plămâni și sângele din capilare.

Datorită organizării sale specifice, alveolele pulmonare amintesc de o fagure de miere. Ele sunt constituite pe exterior de un perete de celule epiteliale numite pneumococi.

Însoțind membrana alveolară, celulele sunt găsite responsabile pentru apărarea și curățarea alveolelor, numite macrofage alveolare.

Tipurile de celule din alveole

Structura alveolelor a fost larg descrisă în literatură și include următoarele tipuri de celule: tipul I care mediază schimbul de gaze, funcțiile secretorii și imunității de tip II, celulele endoteliale, macrofagele alveolare implicate în apărarea și fibroblastele interstițiale.

Celulele de tip I

Celulele de tip I se caracterizează prin faptul că sunt incredibil de subțiri și plate, probabil pentru a facilita schimbul de gaze. Acestea se găsesc pe aproximativ 96% din suprafața alveolelor.

Aceste celule exprimă un număr semnificativ de proteine, incluzând T1-α, aquaporin 5, canale de ioni, receptori de adenozină și gene de rezistență la mai multe medicamente.

Dificultatea izolării și cultivării acestor celule a împiedicat studiul lor aprofundat. Cu toate acestea, se propune o posibila functie de homostesis in plamani, cum ar fi transportul de ioni, apa si participarea la controlul proliferarii celulelor.

Modul de a depăși aceste dificultăți tehnice este prin studierea celulelor prin metode moleculare alternative, numite microarray-uri ADN. Folosind această metodologie a fost posibil să se concluzioneze că celulele de tip I sunt, de asemenea, implicate în protecția împotriva daunelor oxidative.

Celulele de tip II

Celulele de tip II au forma cuboidă și sunt de obicei localizate la colțurile alveolelor la mamifere, cu doar 4% suprafață alveolară rămasă.

Funcțiile sale includ producția și secreția de biomolecule cum ar fi proteinele și lipidele care constituie surfactanți pulmonari.

Agenții tensioactivi pulmonari sunt substanțe compuse în mare parte din lipide și o porție mică de proteine, care contribuie la reducerea tensiunii superficiale în alveole. Cea mai importantă este dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC).

Celulele de tip II sunt implicate în apărarea imună a alveolelor, secreind mai multe tipuri de substanțe, cum ar fi citokinele, al căror rol este recrutarea celulelor inflamatorii în plămâni.

În plus, mai multe modele animale au arătat că celulele de tip II sunt responsabile pentru păstrarea spațiului alveolar fără fluid și sunt, de asemenea, implicate în transportul de sodiu.

Fibroblaste interstițiale

Aceste celule au o formă de arbore și sunt caracterizate prin expunerea extensiilor lungi de actină. Funcția sa este secreția matricei celulare din alveol pentru a-și menține structura.

În același mod, celulele pot gestiona fluxul sanguin, reducându-l, după caz.

Macrofagele alveolare

Celulele alveolelor au proprietăți fagocitare derivate din monocite din sânge numite macrofage alveolare.

Aceștia sunt responsabili pentru îndepărtarea prin procesul de fagocitoză a particulelor străine care au intrat în alveole, cum ar fi praful sau microorganismele infecțioase cum ar fi Mycobacterium tuberculosis . În plus, celulele sanguine de fagocitoză care ar putea intra în alveole, dacă nu există insuficiență cardiacă.

Acestea se caracterizează printr-o culoare maro și o serie de prologuri variate. Lizozomii sunt destul de abundenți în citoplasma acestor macrofage.

Cantitatea de macrofage poate crește dacă organismul are o boală legată de inimă, dacă individul consumă amfetamine sau consumă țigări.

Porii lui Kohn

Acestea sunt o serie de pori situate în alveole situate în septa interalveolară, care conectează un alveolus cu altul și permite circulația aerului între ele.

Cum este schimbul de gaze?

Schimbul de gaze între oxigen (O ₂ ) și dioxid de carbon (CO ₂ ) este scopul principal al plămânilor.

Acest fenomen apare în alveolele pulmonare, unde sângele și gazul sunt la o distanță minimă de aproximativ un micron. Acest proces necesită două conducte sau canale pompate corespunzător.

Unul dintre acestea este sistemul vascular al plămânului condus de regiunea dreaptă a inimii, care transmite sânge venei mixt (constând din sânge venos din inimă și din alte țesuturi prin revenirea venoasă) în regiunea în care apare în schimb.

Cel de-al doilea canal este arborele traheobronhial, a cărui ventilație este condusă de mușchii implicați în respirație.

În general, transportul oricărui gaz este guvernat în principal de două mecanisme: convecție și difuzie; prima este reversibilă, în timp ce a doua nu este.

Schimbul de gaz: presiuni parțiale

Când aerul intră în sistemul respirator, compoziția sa se schimbă, devenind saturată cu vapori de apă. La atingerea alveolelor, aerul se amestecă cu aerul care a rămas resturile cercului anterior de respirație.

Datorită acestei combinații, presiunea parțială a oxigenului scade, iar cea a dioxidului de carbon crește. Deoarece presiunea parțială a oxigenului este mai mare în alveole decât în ​​sângele care intră în capilarul plămânului, oxigenul intră în capilare prin difuzie.

De asemenea, presiunea parțială a dioxidului de carbon este mai mare în capilarele plămânilor, comparativ cu alveolele. Prin urmare, dioxidul de carbon trece în alveole printr-un proces simplu de difuzie.

Transportul gazelor de țesut în sânge

Oxigenul și cantitățile semnificative de dioxid de carbon sunt transportate prin "pigmenți respiratori", printre care și hemoglobina, care este cea mai populară dintre grupurile de vertebrate.

Sângele responsabil pentru transportul oxigenului din țesuturi către plămâni trebuie de asemenea să transporte dioxidul de carbon din plămâni.

Cu toate acestea, dioxidul de carbon poate fi transportat în alte moduri, poate fi transmis prin sânge și dizolvat în plasmă; În plus, se poate răspândi la eritrocitele sanguine.

În eritrocite, majoritatea dioxidului de carbon trece prin acidul carbonic datorită enzimei anhidrazei carbonice. Reacția are loc după cum urmează:

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

Ioniții de hidrogen din reacție se combină cu hemoglobina pentru a forma deoxihemoglobina. Această unitate previne scăderea bruscă a pH-ului în sânge; În același timp, apare eliberarea de oxigen.

Ionii bicarbonatului (HCO3-) părăsesc eritrocitele printr-o schimbare de ioni de clor. Spre deosebire de dioxidul de carbon, ionii bicarbonatului pot rămâne în plasmă datorită solubilității lor înalte. Prezența dioxidului de carbon în sânge ar avea un aspect similar cu cel al unei băuturi gazoase.

Transportul gazelor din sânge către alveole

După cum indică săgețile în ambele direcții, reacțiile descrise mai sus sunt reversibile; adică, produsul poate fi transformat în reactivii inițiali.

În momentul în care sângele ajunge la plămâni, bicarbonatul intră din nou în eritrocitele sanguine. Ca și în cazul precedent, pentru ca ionul de bicarbonat să intre, un ion de clor trebuie să scape din celulă.

În acest moment reacția are loc în direcția opusă cu cataliza enzimei anhidrazei carbonice: bicarbonatul reacționează cu ionul de hidrogen și este transformat înapoi în dioxid de carbon, care difuzează în plasmă și de acolo în alveole.

Dezavantaje ale schimbului de gaze în plămâni

Schimbul de gaz apare numai în canalele alveole și alveolare, care se află la capătul ramurilor tuburilor.

Prin urmare, putem vorbi de un "spațiu mort", în care se produce un pasaj de aer în plămâni, dar schimbul de gaze nu se efectuează.

Dacă o comparăm cu alte grupuri de animale, cum ar fi peștele, acestea au un sistem foarte eficient de schimbare a gazelor. De asemenea, păsările au un sistem de sacuri de aer și parabronchi în care are loc schimbul de aer, sporind eficiența procesului.

Ventilația umană este atât de ineficientă încât într-o nouă inspirație poate fi înlocuită doar o sută de aer, lăsând restul aerului prins în plămâni.

Patologii asociate cu alveolele

Efesus pulmonar

Această condiție constă în afectarea și inflamarea alveolelor; în consecință, organismul nu este capabil să primească oxigen, provoacă tuse și face dificilă recuperarea respirației, în special în ceea ce privește desfășurarea activităților fizice. Una dintre cele mai frecvente cauze ale acestei patologii este fumatul.

pneumonie

Pneumonia este cauzată de o infecție bacteriană sau virală în căile respiratorii și provoacă un proces inflamator cu prezența puroiului sau fluide în interiorul alveolelor, prevenind astfel aportul de oxigen, provocând dificultăți severe la respirație.