ALVEOLE PULMONARE: CARACTERISTICI, FUNCȚII, ANATOMIE - ANATOMIE ȘI FIZIOLOGIE - 2025

Cele alveolele pulmonare sunt săculeți mici situate in plamani de mamifere, înconjurat de o rețea de capilare sanguine. La microscop, într-un alveol, se poate distinge lumenul alveolului și a peretelui său, alcătuit din celule epiteliale.

De asemenea, conțin fibre de țesut conjunctiv care le conferă elasticitatea caracteristică. Celulele plane de tip I și celulele în formă de cub de tip II pot fi distinse în epiteliul alveolar. Funcția sa principală este de a media schimbul de gaze între aer și sânge.

Pe măsură ce procesul de respirație are loc, aerul intră în corp prin vânt, unde se deplasează către o serie de tuneluri în interiorul plămânului. La sfârșitul acestei rețele complexe de tuburi se află sacurile 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. Acest ultim compus este eliminat din organism prin procesul de expirare.

Caracteristici generale

În interiorul plămânilor există un țesut texturat spongios format dintr-un număr destul de mare de alveole pulmonare: de la 400 la 700 de milioane în cei doi plămâni ai unui om adult sănătos. Alveolele sunt structuri asemănătoare sacului, acoperite intern de o substanță lipicioasă.

La mamifere, fiecare plămân conține milioane de alveole, strâns asociate cu rețeaua vasculară. La om, suprafața plămânilor este cuprinsă între 50 și 90 m ² și conține 1000 km de capilare de sânge.

Acest număr mare este esențial pentru a asigura absorbția necesară de oxigen și, astfel, să poată respecta metabolismul ridicat al mamiferelor, în principal datorită endotermiei grupului.

Sistem respirator la mamifere

Aerul intră prin nas, în special prin „nări”; Aceasta trece în cavitatea nazală și de acolo la nările interne conectate la faringe. Aici converg două rute: cea respiratorie și cea digestivă.

Glota se deschide spre laringe și apoi trahee. Aceasta este împărțită în două bronhii, câte unul în fiecare plămân; la rândul său, bronhiile se împart în bronhiole, care sunt tuburi mai mici și duc la conductele alveolare și alveole.

Caracteristici

Funcția principală a alveolelor este de a permite schimbul de gaze, vital pentru procesele respiratorii, permițând pătrunderii oxigenului în fluxul sanguin pentru a fi transportate în țesuturile corpului.

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

Anatomie

Alveolele și conductele alveolare constau dintr-un endoteliu cu un singur strat foarte subțire care facilitează schimbul de gaze între aer și capilarele de sânge. Au un diametru aproximativ de 0,05 și 0,25 mm, înconjurat de bucle capilare. Acestea au formă rotunjită sau poliedrică.

Între fiecare alveol consecutiv se află septul interalveolar, care este peretele comun dintre cele două. Granița acestor septe formează inelele bazale, formate din celule musculare netede și acoperite de epiteliul cuboidal simplu.

În partea exterioară a unui alveol se află capilarele de sânge care, împreună cu membrana alveolară, formează membrana alveolă-capilară, regiunea în care are loc schimbul de gaze între aerul care intră în plămâni și sângele din capilare.

Datorită organizării lor deosebite, alveolele pulmonare amintesc de un fagure. Sunt constituite la exterior printr-un perete de celule epiteliale numite pneumocite.

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

Tipuri de celule în alveole

Structura alveolelor a fost descrisă pe scară largă în literatura de specialitate și include următoarele tipuri de celule: tipul I care mediază schimbul de gaze, tipul II cu funcții secretorii și imune, celule endoteliale, macrofage alveolare care participă la apărare și fibroblaste interstițiale.

Celule 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. Se găsesc în aproximativ 96% din suprafața alveolelor.

Aceste celule exprimă un număr semnificativ de proteine, incluzând T1-α, aquaporin 5, canale ionice, receptori de adenozină și gene pentru rezistența la diferite medicamente.

Dificultatea de a izola și cultiva aceste celule a împiedicat studiul lor în profunzime. Cu toate acestea, o posibilă funcție de omosezie în plămâni este ridicată, cum ar fi transportul de ioni, apă și participarea la controlul proliferării celulare.

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

Celule de tip II

Celulele de tip II au formă cuboidă și sunt de obicei localizate în colțurile alveolelor la mamifere, fiind găsite în doar 4% din suprafața alveolară rămasă.

Funcțiile sale includ producerea și secreția de biomolecule precum proteinele și lipidele care constituie surfactanți pulmonari.

Surfactanții pulmonari sunt substanțe compuse în principal din lipide și o porție mică de proteine, care ajută la reducerea tensiunii de suprafață din alveole. Cea mai importantă este dipalmilofosfatidilcolina (DPPC).

Celulele de tip II sunt implicate în apărarea imună a alveolelor, secretând diferite tipuri de substanțe precum citokine, al căror rol este recrutarea celulelor inflamatorii în plămâni.

Mai mult, în mai multe modele animale s-a demonstrat că celulele de tip II sunt responsabile pentru păstrarea spațiului alveolar liber de lichide și sunt, de asemenea, implicate în transportul de sodiu.

Fibroblaste interstițiale

Aceste celule au formă de fus și se caracterizează prin extensii de actină lungă. 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.

Macrofage alveolare

Celulele port alveole cu proprietăți fagocitice derivate din monocite de sânge numite macrofage alveolare.

Acestea sunt responsabile de eliminarea, prin procesul de fagocitoză, a particulelor străine care au intrat în alveole, cum ar fi praful sau microorganismele infecțioase precum Mycobacterium tuberculosis. În plus, ele înglobează celule sanguine care ar putea intra în alveole în cazul în care există insuficiență cardiacă.

Se caracterizează prin prezentarea unei culori maro și o serie de extensii variate. Lizozomii sunt destul de abundenți în citoplasma acestor macrofage.

Numărul de macrofage poate crește dacă organismul are o boală legată de inimă, dacă individul folosește amfetamine sau prin utilizarea țigărilor.

Porii Kohn

Ele sunt o serie de pori localizați în alveole situate în partițiile interalveolare, care comunică un alveol cu ​​altul și permit circulația aerului între ele.

Cum are loc schimbul de gaze?

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

Acest fenomen are loc în alveolele pulmonare, unde sângele și gazul se întâlnesc 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 trimite sânge venos mixt (alcătuit din sânge venos din inimă și din alte țesuturi prin revenirea venoasă) în regiunea în care apare în schimb.

Al doilea canal este arborele trahebronchial, 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; primul este reversibil, în timp ce al doilea nu.

Schimb de gaze: presiuni parțiale

Când aerul intră în sistemul respirator, compoziția sa se schimbă, devenind saturată de vaporii de apă. La atingerea alveolelor, aerul se amestecă cu aerul rămas din cercul respirator anterior.

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

În mod similar, 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 simplu proces de difuzie.

Transportul gazelor de la țesuturi la sânge

Oxigenul și cantitățile semnificative de dioxid de carbon sunt transportate de „pigmenți respiratori”, inclusiv hemoglobina, care este cea mai populară în rândul grupurilor de vertebrate.

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

Cu toate acestea, dioxidul de carbon poate fi transportat pe alte căi, poate fi transmis prin sânge și dizolvat în plasmă; în plus, se poate difuza la celulele roșii din sânge.

În eritrocite, cea mai mare parte a dioxidului de carbon este transformată în acid carbonic de către anhidraza carbonică a enzimei. Reacția are loc după cum urmează:

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

Ionii de hidrogen din reacție se combină cu hemoglobina pentru a forma dezoxihemoglobina. Această uniune evită scăderea bruscă a pH-ului în sânge; în același timp are loc eliberarea de oxigen.

Ionii bicarbonat (HCO ₃ ^- ) părăsesc eritrocitul printr-un schimb de ioni de clor. Spre deosebire de dioxidul de carbon, ionii bicarbonat pot rămâne în plasmă datorită solubilității lor ridicate. Prezența dioxidului de carbon în sânge ar provoca un aspect similar cu cel al unei băuturi carbogazoase.

Transportul gazelor din sânge către alveole

După cum este indicat de săgețile în ambele direcții, reacțiile descrise mai sus sunt reversibile; adică produsul poate deveni din nou reactanții inițiali.

Imediat ce sângele ajunge în plămâni, bicarbonatul intră din nou în celulele sanguine. Ca și în cazul precedent, pentru ca ionul bicarbonat să intre, un ion de clor trebuie să iasă din celulă.

În acest moment, reacția are loc în sens invers cu cataliza enzimei anhidrazei carbonice: bicarbonatul reacționează cu ionul de hidrogen și este transformat din nou în dioxid de carbon, care se difuzează în plasmă și de acolo în alveole.

Dezavantaje ale schimbului de gaze în plămâni

Schimbul de gaze are loc numai în alveolele și conductele alveolare, care sunt situate la capătul ramurilor tubului.

Din acest motiv putem vorbi de un „spațiu mort”, unde aerul trece în plămâni, dar schimbul de gaze nu are loc.

Dacă îl comparăm cu alte grupuri de animale, cum ar fi peștele, acestea au un sistem eficient de schimb de gaze cu o singură cale. De asemenea, păsările au un sistem de saci 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 șesime din aer, lăsând restul de aer prins în plămâni.

Patologii asociate cu alveolele

Efizem pulmonar

Această afecțiune constă în deteriorarea și inflamația alveolelor; în consecință, organismul nu este capabil să primească oxigen, provoacă tuse și îngreunează recuperarea respirației, în special în timpul activităților fizice. Una dintre cele mai frecvente cauze ale acestei patologii este fumatul.

Pneumonie

Pneumonia este cauzată de o infecție bacteriană sau virală în tractul respirator și determină un proces inflamator cu prezența puroiului sau a fluidelor în interiorul alveolelor, prevenind astfel aportul de oxigen, provocând dificultăți severe în respirație.

Referințe

1. Berthiaume, Y., Voisin, G., & Dagenais, A. (2006). Celulele alveolare de tip I: noul cavaler alveolului? The Journal of Physiology, 572 (Pt 3), 609–610.
2. Butler, JP, & Tsuda, A. (2011). Transportul gazelor între mediu și alveole - bazele teoretice. Fiziologie cuprinzătoare, 1 (3), 1301–1316.
3. Castranova, V., Rabovsky, J., Tucker, JH, & Miles, PR (1988). Celula epitelială alveolară de tip II: un pneumocit multifuncțional. Toxicologie și farmacologie aplicată, 93 (3), 472–483.
4. Herzog, EL, Brody, AR, Colby, TV, Mason, R., & Williams, MC (2008). Cunoscuți și Necunoscuți ai Alveolului. Proceedings of the American Thoracic Society, 5 (7), 778–782.
5. Kühnel, W. (2005). Atlas color de citologie și histologie. Editura Medicală Panamericană.
6. Ross, MH, & Pawlina, W. (2007). Histologie. Atlas text și culoare cu biologie celulară și moleculară. 5aed. Editura Medicală Panamericană.
7. Welsch, U. și Sobotta, J. (2008). Histologie. Editura Medicală Panamericană.