Pulveary Alveoli: ลักษณะหน้าที่, กายวิภาคศาสตร์

ถุงลมปอด เป็นถุงเล็ก ๆ ที่ตั้งอยู่ในปอดของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่ล้อมรอบด้วยเครือข่ายของเส้นเลือดฝอย ภายใต้กล้องจุลทรรศน์ใน alveolus สามารถแยกลูเมนของ alveolus และผนังของมันประกอบด้วยเซลล์เยื่อบุผิว

พวกเขายังมีเส้นใยเนื้อเยื่อเกี่ยวพันที่ให้ความยืดหยุ่นลักษณะของพวกเขา ในเยื่อบุผิวถุงเซลล์ชนิดที่ 1 และเซลล์ชนิดก้อนที่สองสามารถแยกแยะได้ หน้าที่หลักคือการไกล่เกลี่ยการแลกเปลี่ยนก๊าซระหว่างอากาศและเลือด

เมื่อกระบวนการหายใจเกิดขึ้นอากาศจะเข้าสู่ร่างกายผ่านทางหลอดลมซึ่งจะเดินทางไปยังอุโมงค์หลายชุดในปอด ในตอนท้ายของเครือข่ายที่ซับซ้อนของหลอดนี้คือถุงถุงซึ่งอากาศเข้าสู่และถูกยึดโดยเส้นเลือด

ในเลือดแล้วออกซิเจนในอากาศจะถูกแยกออกจากส่วนประกอบอื่น ๆ เช่นคาร์บอนไดออกไซด์ สารประกอบหลังถูกกำจัดออกจากร่างกายผ่านกระบวนการหายใจออก

ลักษณะทั่วไป

ข้างในปอดนั้นเป็นเนื้อเยื่อที่เป็นรูพรุนที่เกิดจากถุงลมปอดจำนวนมาก: จาก 400 ถึง 700 ล้านในสองปอดของมนุษย์ที่มีสุขภาพดี ถุงมีโครงสร้างคล้ายถุงที่ถูกปกคลุมด้วยสารเหนียว

ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมแต่ละปอดมีถุงลมจำนวนหลายล้านถุงซึ่งสัมพันธ์กับเครือข่ายหลอดเลือดอย่างใกล้ชิด ในมนุษย์พื้นที่ของปอดอยู่ระหว่าง 50 และ 90 m2 และมี 1, 000 capillaries เลือด

จำนวนสูงนี้เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าปริมาณออกซิเจนที่ต้องการและสามารถตอบสนองการเผาผลาญของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมส่วนใหญ่เนื่องจาก endothermy ของกลุ่ม

ระบบทางเดินหายใจในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม

อากาศเข้าสู่จมูกโดยเฉพาะ "Nostrilos"; สิ่งนี้จะส่งผ่านไปยังโพรงจมูกและจากที่นั่นไปยังนเรศภายในที่เชื่อมต่อกับคอหอย ที่นี่มาบรรจบกันสองวิธี: ระบบทางเดินหายใจและทางเดินอาหาร

ช่องสายเสียงเปิดไปที่กล่องเสียงแล้วไปที่หลอดลม นี้ถูกแบ่งออกเป็นสองหลอดลมหนึ่งในแต่ละปอด; ในทางกลับกันหลอดลมจะถูกแบ่งออกเป็นหลอดลมซึ่งเป็นหลอดขนาดเล็กและนำไปสู่ท่อถุงและถุง

ฟังก์ชั่น

หน้าที่หลักของถุงลมคือการอนุญาตให้มีการแลกเปลี่ยนก๊าซซึ่งมีความสำคัญต่อกระบวนการทางเดินหายใจทำให้ออกซิเจนเข้าไปในกระแสเลือดเพื่อส่งไปยังเนื้อเยื่อของร่างกาย

ในทำนองเดียวกันถุงลมปอดจะมีส่วนร่วมในการกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จากเลือดในระหว่างกระบวนการสูดดมและหายใจออก

กายวิภาคศาสตร์

ท่อ alveoli และถุงลมประกอบด้วย endothelium ชั้นเดียวที่บางมากซึ่งเอื้อต่อการแลกเปลี่ยนก๊าซระหว่างอากาศและเส้นเลือดฝอยในเลือด พวกมันมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางประมาณ 0.05 และ 0.25 มม. ล้อมรอบด้วยห่วงของเส้นเลือดฝอย พวกเขาจะโค้งมนหรือ polyhedral

ระหว่าง alveolus ต่อเนื่องกันคือกะบัง interalveolar ซึ่งเป็นผนังทั่วไประหว่างคนทั้งสอง เส้นขอบของผนังเหล่านี้ก่อตัวเป็นวงแหวนฐานซึ่งเกิดจากเซลล์กล้ามเนื้อเรียบและถูกปกคลุมด้วยเยื่อบุผิวลูกบาศก์อย่างง่าย

ด้านนอกของถุงลมคือเส้นเลือดฝอยที่มีเยื่อหุ้มเซลล์ทำให้เกิดถุงเยื่อหุ้มเส้นเลือดฝอยในบริเวณที่มีการแลกเปลี่ยนก๊าซเกิดขึ้นระหว่างอากาศที่เข้าสู่ปอดและเลือดในเส้นเลือดฝอย

เนื่องจากองค์กรที่แปลกประหลาดของมันถุงลมปอดจึงชวนให้นึกถึงรังผึ้ง พวกมันประกอบขึ้นจากผนังด้านนอกของเซลล์เยื่อบุผิวที่เรียกว่า pneumocytes

ประกอบกับเยื่อหุ้มเซลล์พบว่าเซลล์มีหน้าที่รับผิดชอบในการป้องกันและทำความสะอาดของถุงลมเรียกว่าถุงบรรจุขนาดใหญ่

ประเภทของเซลล์ในถุงลม

โครงสร้างของถุงลมได้รับการอธิบายอย่างกว้างขวางในวรรณคดีและรวมถึงประเภทของเซลล์ต่อไปนี้: ชนิดที่ 1 เป็นสื่อกลางในการแลกเปลี่ยนก๊าซหน้าที่หลั่งและระบบภูมิคุ้มกันแบบที่สอง, เซลล์บุผนังหลอดเลือด, เซลล์บุผนังหลอดเลือดที่เกี่ยวข้องใน การป้องกันและไฟโบรบลาสต์คั่นระหว่างหน้า

เซลล์ประเภทที่ 1

เซลล์ Type I มีลักษณะบางและแบนอย่างไม่น่าเชื่อสันนิษฐานว่าช่วยในการแลกเปลี่ยนก๊าซ พวกมันถูกพบบนพื้นผิวของถุงลมประมาณ 96%

เซลล์เหล่านี้แสดงโปรตีนจำนวนมากรวมถึง T1-α, aquaporin 5, ช่องไอออน, ตัวรับ adenosine และยีนต้านทานต่อยาหลายชนิด

ความยากของการแยกและเพาะเลี้ยงเซลล์เหล่านี้ได้ขัดขวางการศึกษาในเชิงลึกของพวกเขา อย่างไรก็ตามมีการเสนอฟังก์ชันที่เป็นไปได้ของการทำ homostesis ในปอดเช่นการขนส่งของไอออนน้ำและการมีส่วนร่วมในการควบคุมการเพิ่มจำนวนเซลล์

วิธีที่จะเอาชนะปัญหาทางเทคนิคเหล่านี้คือการศึกษาเซลล์ด้วยวิธีทางโมเลกุลอื่นที่เรียกว่า DNA microarrays การใช้วิธีการนี้เป็นไปได้ที่จะสรุปว่าเซลล์ประเภทที่ 1 มีส่วนเกี่ยวข้องในการป้องกันความเสียหายจากการเกิดออกซิเดชัน

เซลล์ Type II

เซลล์ Type II เป็นรูปทรงลูกบาศก์และมักจะอยู่ที่มุมของถุงลมในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่เหลือเพียง 4%

การทำงานของมันรวมถึงการผลิตและการหลั่งของสารชีวโมเลกุลเช่นโปรตีนและไขมันที่เป็นสารลดแรงตึงผิวของปอด

สารลดแรงตึงผิวในปอดเป็นสารที่ประกอบด้วยไขมันส่วนใหญ่และส่วนโปรตีนขนาดเล็กซึ่งช่วยลดแรงตึงผิวในถุงลม ที่สำคัญที่สุดคือ dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC)

เซลล์ Type II มีส่วนร่วมในการป้องกันระบบภูมิคุ้มกันของ alveoli ซึ่งหลั่งสารหลายชนิดเช่น cytokines ซึ่งมีบทบาทในการรับสมัครเซลล์อักเสบภายในปอด

นอกจากนี้แบบจำลองสัตว์หลายตัวแสดงให้เห็นว่าเซลล์ Type II มีหน้าที่รับผิดชอบในการรักษาพื้นที่ว่างของถุงน้ำและยังมีส่วนร่วมในการขนส่งโซเดียม

ไฟโบรบลาสต์คั่นระหว่างหน้า

เซลล์เหล่านี้มีรูปร่างแกนหมุนและมีลักษณะโดยแสดงส่วนขยายที่ยาวของแอคติน หน้าที่ของมันคือการหลั่งเมทริกซ์ของเซลล์ในถุงลมเพื่อรักษาโครงสร้าง

ในทำนองเดียวกันเซลล์สามารถจัดการการไหลเวียนของเลือดลดลงได้ตามกรณี

ถุงแมคโครฟาจ

เซลล์ท่าเรือของถุงลมที่มีคุณสมบัติ phagocytic มาจาก monocytes เลือดที่เรียกว่าถุงขนาดใหญ่

สิ่งเหล่านี้มีความรับผิดชอบในการลบออกโดยกระบวนการของสิ่งแปลกปลอมที่ทำลายเซลล์ที่ได้เข้าไปในถุงน้ำเช่นฝุ่นหรือจุลินทรีย์ที่ติดเชื้อเช่น Mycobacterium tuberculosis นอกจากนี้เซลล์เม็ดเลือด phagocytose ที่สามารถเข้าสู่ถุงโลหิตถ้ามีการเต้นของหัวใจไม่เพียงพอ

พวกเขาโดดเด่นด้วยสีน้ำตาลและชุดของอารัมภบทที่หลากหลาย ไลโซโซมค่อนข้างมากในไซโตพลาสซึมของแมคโครฟาจเหล่านี้

ปริมาณของแมคโครฟาจอาจเพิ่มขึ้นหากร่างกายมีโรคที่เกี่ยวข้องกับหัวใจหากบุคคลนั้นใช้ยาบ้าหรือการใช้บุหรี่

รูขุมขนโคห์น

มันเป็นชุดของรูขุมขนที่อยู่ในถุงลมซึ่งอยู่ใน interalveolar septa ซึ่งเชื่อมต่อหนึ่งถุงกับอีกถุงหนึ่งและช่วยให้การไหลเวียนอากาศระหว่างพวกเขา

การแลกเปลี่ยนก๊าซเป็นอย่างไร

การแลกเปลี่ยนก๊าซระหว่างออกซิเจน (O ₂ ) และก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO ₂ ) เป็นจุดประสงค์หลักของปอด

ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นในถุงลมปอดซึ่งเลือดและก๊าซอยู่ในระยะทางต่ำสุดประมาณหนึ่งไมครอน กระบวนการนี้ต้องใช้สองท่อหรือช่องทางที่สูบอย่างเหมาะสม

หนึ่งในนั้นคือระบบหลอดเลือดของปอดซึ่งถูกขับด้วยบริเวณด้านขวาของหัวใจซึ่งส่งเลือดดำผสม (ประกอบด้วยเลือดดำจากหัวใจและเนื้อเยื่ออื่น ๆ ผ่านทางหลอดเลือดดำกลับ) ไปยังบริเวณที่เกิดการแลกเปลี่ยน

ช่องที่สองคือต้นไม้ tracheobronchial ซึ่งการระบายอากาศถูกขับเคลื่อนโดยกล้ามเนื้อที่เกี่ยวข้องกับการหายใจ

โดยทั่วไปการขนส่งก๊าซใด ๆ จะถูกควบคุมโดยกลไกสองอย่างคือการพาและการแพร่กระจาย อันแรกสามารถย้อนกลับได้ในขณะที่สองไม่ใช่

การแลกเปลี่ยนก๊าซ: แรงกดดันบางส่วน

เมื่ออากาศเข้าสู่ระบบทางเดินหายใจการเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบของมันจะอิ่มตัวด้วยไอน้ำ เมื่อไปถึงถุงลมอากาศจะผสมกับอากาศที่ยังคงหลงเหลืออยู่ของวงหายใจก่อนหน้า

ด้วยการรวมกันนี้ความดันออกซิเจนบางส่วนลดลงและการเพิ่มขึ้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ เนื่องจากความดันออกซิเจนบางส่วนในถุงลมใหญ่กว่าในเลือดที่ไหลเข้าไปในเส้นเลือดฝอยในปอดออกซิเจนจะเข้าไปในเส้นเลือดฝอยโดยการแพร่

ในทำนองเดียวกันความดันบางส่วนของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะมีมากขึ้นในเส้นเลือดฝอยในปอดเมื่อเทียบกับถุงลม ดังนั้นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะผ่านไปยังถุงลมโดยกระบวนการแพร่กระจายอย่างง่าย

ขนส่งก๊าซเนื้อเยื่อไปยังเลือด

ออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมากถูกขนส่งโดย "เม็ดสีระบบทางเดินหายใจ" ในหมู่พวกมันเฮโมโกลบินซึ่งเป็นที่นิยมมากที่สุดในกลุ่มสัตว์มีกระดูกสันหลัง

เลือดที่รับผิดชอบในการขนส่งออกซิเจนจากเนื้อเยื่อไปยังปอดจะต้องขนส่งก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์กลับมาจากปอด

อย่างไรก็ตามก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สามารถขนส่งในรูปแบบอื่นสามารถส่งผ่านทางเลือดและละลายในพลาสมา นอกจากนี้ยังสามารถแพร่กระจายไปยังเม็ดเลือดแดง

ในเม็ดเลือดแดงคาร์บอนไดออกไซด์ส่วนใหญ่จะผ่านไปยังกรดคาร์บอนิกเนื่องจากเอนไซม์คาร์บอนิกแอนไฮไดรส ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นมีดังนี้:

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

ไฮโดรเจนไอออนจากปฏิกิริยารวมกับเฮโมโกลบินในรูปแบบ deoxyhemoglobin การรวมกันนี้จะช่วยป้องกันการลดลงของ pH ในเลือดอย่างฉับพลัน ในเวลาเดียวกันการปล่อยออกซิเจนก็เกิดขึ้น

ไอออนไบคาร์บอเนต (HCO ₃ -) ออกจากเม็ดเลือดแดงโดยการแลกเปลี่ยนไอออนของคลอรีน ตรงกันข้ามกับคาร์บอนไดออกไซด์ไบคาร์บอเนตไอออนจะยังคงอยู่ในพลาสมาเนื่องจากมีความสามารถในการละลายสูง การปรากฏตัวของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในเลือดจะทำให้มีลักษณะคล้ายกับเครื่องดื่มที่เป็นก๊าซ

ขนส่งก๊าซเลือดไปยังถุงลม

ตามที่ลูกศรชี้ไปทั้งสองทิศทางปฏิกิริยาที่อธิบายข้างต้นสามารถย้อนกลับได้ นั่นคือผลิตภัณฑ์สามารถแปลงกลับเป็นสารตั้งต้นเริ่มต้น

ในขณะที่เลือดไปถึงปอดไบคาร์บอเนตจะเข้าสู่เม็ดเลือดแดงอีกครั้ง ดังเช่นในกรณีก่อนหน้านี้เพื่อให้ไอออนไบคาร์บอเนตเข้าสู่คลอรีนไอออนจะต้องหนีออกจากเซลล์

ในขณะนี้ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในทิศทางตรงกันข้ามกับการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์คาร์บอนิกแอนไฮไดเรส: ไบคาร์บอเนตทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนไอออนและถูกแปลงกลับเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งกระจายไปยังพลาสมาและจากที่นั่นไปจนถึงถุงน้ำ

ข้อเสียของการแลกเปลี่ยนก๊าซในปอด

การแลกเปลี่ยนก๊าซจะเกิดขึ้นเฉพาะในท่อ alveoli และ alveolar ซึ่งอยู่ที่ปลายกิ่งของหลอด

ดังนั้นเราจึงสามารถพูดถึง "พื้นที่ว่าง" ที่ซึ่งมีอากาศเกิดขึ้นในปอด แต่ไม่มีการแลกเปลี่ยนแก๊ส

ถ้าเราเปรียบเทียบกับสัตว์กลุ่มอื่น ๆ เช่นปลาพวกมันมีระบบแลกเปลี่ยนก๊าซแบบทางเดียวที่มีประสิทธิภาพมาก ในทำนองเดียวกันนกก็มีระบบถุงอากาศและ parabronchi ที่มีการแลกเปลี่ยนอากาศซึ่งจะเป็นการเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการ

การระบายอากาศของมนุษย์นั้นไม่มีประสิทธิภาพมากนักเนื่องจากสามารถสร้างแรงบันดาลใจใหม่เพียงหนึ่งในหกของอากาศจึงเหลืออากาศที่เหลืออยู่ในปอด

โรคที่เกี่ยวข้องกับถุงลม

ปอดยูเฟซัส

สภาพนี้ประกอบด้วยความเสียหายและการอักเสบของถุงลม; ดังนั้นร่างกายไม่สามารถรับออกซิเจนทำให้เกิดอาการไอและทำให้ยากต่อการฟื้นฟูลมหายใจโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการออกกำลังกาย หนึ่งในสาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของพยาธิวิทยานี้คือการสูบบุหรี่

โรคปอดบวม

โรคปอดบวมเกิดจากการติดเชื้อแบคทีเรียหรือไวรัสในทางเดินหายใจและทำให้เกิดกระบวนการอักเสบโดยมีหนองหรือของเหลวอยู่ภายในถุงลมหายใจทำให้ไม่สามารถรับออกซิเจนได้ทำให้หายใจลำบาก