Альвеолы Определение, расположение, анатомия, функция, диаграммы

Опубликовано на 24 июня 2017 г. по по адресу Нижние дыхательные пути

Что такое альвеолы

Альвеолы это маленькие шаровидные мешочки диаметром 200-500 мкм. [1], составляя жизненно важную часть дыхательной зоны человека легкие. Каждая альвеола (единственная) играет важную роль, позволяя кислороду и углекислому газу перемещаться в кровоток и из него во время вдоха и выдоха [2, 3].

Где находятся альвеолы

Все альвеолы соединены между собой, образуя конечную часть бронхиального дерева. Происходят из альвеолярного протока, расположенного в конце каждой альвеолы. бронхиола [4]может быть несколько альвеол, возникающих из одного протока, часто в виде скоплений. [2].

Сколько альвеол находится в каждом легком

У здорового взрослого человека количество альвеол в легкие варьируется от 400 до 700 млн. [1, 5].

Структура и анатомия альвеол

Шаровидные альвеолы занимают площадь около 70 квадратных метров внутри легкиеширокая площадь поверхности способствует более эффективному газообмену. [6].

Альвеолы

Альвеолярный эпителий

Стенки альвеол толщиной в одну клетку состоят из двух типов клеток эпителия дистальных дыхательных путей (пневмоцитов) [7].

Сквамозные альвеолярные эпителиальные клетки типа 1: Составляет 95% площади альвеолярной поверхности [8]Клетки первого типа очень тонкие и гибкие, что помогает в процессе диффузии газов, благодаря чему происходит обмен кислорода и углекислого газа между альвеолами и капиллярами. Однако эти клетки весьма уязвимы к повреждениям, поскольку они не способны к митозу (делению клеток). [9].

Большие альвеолярные эпителиальные клетки второго типа: Остальная часть 5% площади альвеолярной поверхности покрыта крупными, от кубических до круглых эпителиальных клеток второго типа, ответственных за секрецию легочного сурфактанта. [8] чтобы легкие могли сохранять свойство эластичной отдачи. Несмотря на то, что эпителиальные клетки второго типа занимают небольшую площадь, они превосходят по количеству сквамозные клетки [1]на долю которых приходится 60% от общего числа альвеолярных клеток [10]и способны к митозу для производства новых клеток первого типа для замены поврежденных. [6].

Вокруг альвеолярных скоплений имеется внеклеточный матрикс - узкое пространство, заполненное жидкостью, которое помогает отдельным мешочкам оставаться на своем месте и функционировать независимо друг от друга. [6].

Дыхательная мембрана

Тонкая мембрана, через которую проходит O2-CO2 происходит обмен, дыхательная мембрана состоит из сквамозной альвеолярной эпителиальной клетки и сквамозной эндотелиальной клетки легочного капилляра, а также их слившихся основных мембран [11]. Дыхательная мембрана, единственный барьер между богатым кислородом воздухом в альвеолах и богатой углекислым газом кровью, переносимой капиллярами, имеет толщину около 0,5 мкм в отличие от диаметра клеток крови, проходящих через капилляры, который составляет 7,5 мкм. [1].

Гистология альвеол

Кровеносные капилляры

Альвеолы окружены тонкой сетью кровеносных капилляров, которые снабжаются небольшими ветвями легочной артерии [10]. Эти капилляры переносят CO2-богатую кровь к легким для обмена на O2.

Поры Кона

В стенках альвеол имеются небольшие проходы или поры, служащие для связи между соседними альвеолами [12]. Имея диаметр около 10 мкм, они позволяют воздуху проходить между отдельными альвеолами и функционируют как альтернативный путь для воздуха в случае обструкции [13]. Эти поры окаймлены нерегулярными сетчатыми эластичными волокнами [14].

Альвеолярная мертвая зона

Некоторые альвеолы не участвуют в процессе диффузии из-за некоторых повреждений, таких как инфекция, рубцы или ослабление дыхательной системы из-за возраста или некоторых медицинских процедур. [15]. Кислород, присутствующий в воздухе, который попадает в эти области, не обменивается с углекислым газом. Эти области называются альвеолярным мертвым пространством [6].

Многочисленные макрофаги (вид белых кровяных клеток) перемещаются в пространствах между воздушными мешками, чтобы очистить легкие от пыли или мусора, которые могли попасть в легкие во время вдыхания, предотвращая инфекцию. [8].

Какова функция альвеол в дыхательной системе

Человеческому организму необходим кислород для каждой важной клеточной функции, и когда мы вдыхаем, мы втягиваем этот важный газ из окружающей среды. Но как только воздух попадает в организм, газообразный кислород должен попасть в кровь, чтобы его можно было направить к каждой клетке тела. Кроме того, углекислый газ, образующийся в организме в результате клеточного дыхания, должен быть выведен через дыхательную систему, и для этого CO2 должен попасть в дыхательные пути из крови. Оба этих процесса осуществляются в альвеолах [16].

Что происходит в альвеолах во время газообмена

Каждый раз, когда мы вдыхаем, вдыхаемый воздух перемещается вниз по глотка, гортаньи трахея в бронхипоступает в легкие через бронхиолы чтобы достичь альвеол [17]. Альвеолы приспособлены для газообмена благодаря большой площади поверхности, при этом каждая альвеола имеет стенку толщиной в 1 клетку и многочисленные капилляры, покрывающие ее [18]. Эти капилляры также имеют толщину в 1 клетку [19]оставляя барьер менее 1 мкм между насыщенным кислородом воздухом и кровотоком [20].

The O2 и CO2 обмен в альвеолах происходит в процессе диффузии, когда газ перемещается из области с высоким давлением в область с низким давлением для выравнивания давления воздуха в этих двух областях без какой-либо внешней силы или энергии [21]. Когда вдыхаемый воздух достигает альвеол, кислород переходит в кровь благодаря низкому парциальному давлению кислорода в них. С другой стороны, углекислый газ переходит в кровь при низком CO2 область давления в альвеолах от высокого содержания CO2 область давления в капиллярах [22, 23].

Этикеточная диаграмма газообмена в альвеолах

Роль альвеол в производстве поверхностно-активных веществ

Основной задачей альвеолярных клеток второго типа является производство сурфактанта - жидкости, которая выстилает каждую альвеолу, помогая поддерживать их форму и поверхностное натяжение. [24]не позволяя им разрушаться во время дыхания. Этот поверхностно-активный комплекс липопротеинов работает в соответствии с законом Лапласа о поверхностном натяжении для поддержания эластичной отдачи альвеол, тем меньшей, чем больше их размер. бронхиолы и, в свою очередь, все легкие [3, 6].

Сопутствующие условия

Ателектаз: Дыхательное осложнение, часто возникающее после серьезных операций, требующих анестезии, ателектаз означает частичный или полный коллапс легких из-за сдувания альвеол. Симптомы включают кашель и одышку, причем в незначительных случаях проблема проходит сама собой, как только альвеолы начинают нормально функционировать по мере ослабления действия анестезии. В серьезных случаях при наличии таких заболеваний, как тромб или опухоль, может потребоваться хирургическое вмешательство. [25].

Эмфизема: Эмфизема - это прогрессирующее заболевание дыхательных путей, при котором дыхание становится затрудненным из-за раздувания альвеол. [26]в результате чего они перестают функционировать должным образом. В итоге мешочки теряют свою эластичность, что приводит к постоянным проблемам с дыханием. [27]. Такое расширение альвеол характерно для курильщиков, а лечение включает в себя медикаменты, кислородную терапию и дыхательные упражнения [28].

Пневмония: Острая бактериальная или вирусная респираторная инфекция, которая вызывает воспаление, а также скопление жидкости или гноя в альвеолах (отек) [29, 30]прерывая процесс поступления кислорода, что затрудняет дыхание. Лечение этого потенциально опасного для жизни состояния обычно включает применение антибактериальных препаратов [31].

Легочный фиброз: Идиопатическое заболевание, характеризующееся повреждением, затвердением и рубцеванием воздушных мешков и окружающих их легочных тканей, характеризуется хроническим затруднением дыхания, которое со временем усугубляется. Обычно это заболевание лечится с помощью лекарств и стероидов, но в редких, тяжелых случаях может потребоваться пересадка легкого. [32].

Разрыв альвеол: Это может произойти как осложнение после общей анестезии, где лечение или управление зависит от основной причины и любых сопутствующих заболеваний [33].

Дисплазия альвеолярных капилляров (врожденное заболевание): Дисплазия альвеолярных капилляров, при которой легочные вены неправильно расположены во время развития плода, является редким врожденным пороком развития, который приводит к тяжелым, потенциально смертельным проблемам с дыханием в течение нескольких часов после рождения, причем смертность при этом состоянии составляет почти 1001ТП2Т. [34].

Ссылки

    1. https://www.kenhub.com/en/library/anatomy/alveoli
    2. http://study.com/academy/lesson/alveoli-function-definition-sacs.html
    3. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/ptens2.html
    4. http://www.curoservice.com/parents_visitors/lungs_circulation/structure_alveoli.php
    5. https://www.researchgate.net/publication/9078564_The_Number_of_Alveoli_in_the_Human_Lung
    6. https://www.boundless.com/physiology/textbooks/boundless-anatomy-and-physiology-textbook/respiratory-system-22/respiratory-zone-1374/alveoli-1020-9161/
    7. https://discovery.lifemapsc.com/in-vivo-development/lung/alveoli
    8. https://www.getbodysmart.com/ap/respiratorysystem/lungs/alveolus_structure/tutorial.html
    9. http://www.atsjournals.org/doi/full/10.1164/rccm.201409-1663OE
    10. http://www.histology.leeds.ac.uk/respiratory/respiratory.php
    11. http://study.com/academy/lesson/gas-exchange-function-of-the-pulmonary-surfactant-nature-of-the-respiratory-surface.html
    12. https://www.drugs.com/dict/alveolar-pores.html
    13. https://radiopaedia.org/articles/pores-of-kohn
    14. http://www.gpnotebook.com/simplepage.cfm?ID=-563412933
    15. https://www.openanesthesia.org/aba_respiratory_function_-_dead_space/
    16. http://ncert.nic.in/ncerts/l/kebo117.pdf
    17. https://medlineplus.gov/ency/anatomyvideos/000059.htm
    18. http://www.bbc.co.uk/bitesize/ks3/science/organisms_behaviour_health/life_processes/revision/5/
    19. http://lsa.colorado.edu/essence/texts/lungs.html
    20. http://www.msdmanuals.com/home/lung-and-airway-disorders/biology-of-the-lungs-and-airways/exchanging-oxygen-and-carbon-dioxide
    21. https://www.boundless.com/biology/textbooks/boundless-biology-textbook/the-respiratory-system-39/gas-exchange-across-respiratory-surfaces-220/basic-principles-of-gas-exchange-833-12078/
    22. http://www.webmd.com/heartburn-gerd/gas-exchange-in-the-lungs
    23. http://highered.mheducation.com/olcweb/cgi/pluginpop.cgi?it=swf::500::500::/sites/dl/free/0077353064/667034/Diffusionacrossrespiratorymembrane.swf::Diffusion%20across%20respiratory%20membrane
    24. http://oac.med.jhmi.edu/res_phys/Encyclopedia/Surfactant/Surfactant.HTML
    25. http://www.mayoclinic.org/diseases-conditions/atelectasis/basics/treatment/con-20034847
    26. http://www.emedicinehealth.com/emphysema/article_em.htm
    27. http://www.healthline.com/health/emphysema#overview1
    28. http://www.mayoclinic.org/diseases-conditions/emphysema/diagnosis-treatment/treatment/txc-20317035
    29. http://www.healthline.com/health/pneumonia#overview1
    30. https://radiopaedia.org/articles/pulmonary-oedema
    31. http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs331/en/
    32. https://patient.info/health/idiopathic-pulmonary-fibrosis-leaflet
    33. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2515399/pdf/anesthprog00101-0029.pdf
    34. https://rarediseases.org/rare-diseases/alveolar-capillary-dysplasia/

Один комментарий на «“Alveoli”»

  1. g narayana:

    Хорошее описание всех частей легких и их функций.