ALVEOLI ריאות: מאפיינים, תפקודים, אנטומיה - אנטומיה ופיזיולוגיה - 2025

Alveoli ריאתי הם שק קטנים הממוקמים בתוך הריאות של יונקים, מוקף ברשת של נימי דם. ניתן להבחין תחת מיקרוסקופ, באלווולוס, לומן של האלוואולוס וקירו המורכב מתאי אפיתל.

הם מכילים גם סיבי רקמות חיבור המקנים להם את האלסטיות האופיינית להם. ניתן להבחין בין תאים שטוחים מסוג I לבין תאים בצורת קובייה מסוג II באפיתל האלביולארי. תפקידו העיקרי הוא לתווך את חילופי הגזים בין אוויר לדם.

כאשר מתרחש תהליך הנשימה, אוויר נכנס לגוף דרך קנה הנשימה, שם הוא נוסע לסדרת מנהרות בתוך הריאה. בסוף רשת הצינורות המורכבת הזו נמצאים השקיות האלוואולריות, בהן האוויר נכנס ונושא על ידי כלי הדם.

כבר בדם, החמצן באוויר מופרד משאר המרכיבים, כמו פחמן דו חמצני. תרכובת אחרונה זו מסולקת מהגוף בתהליך הנשיפה.

מאפיינים כלליים

בתוך הריאות יש רקמה בעלת מרקם ספוגי המורכבת ממספר גבוה למדי של alveoli ריאות: בין 400 ל 700 מיליון בשתי הריאות של אדם מבוגר בריא. הזקיקים הם מבנים דמויי שק המכוסים באופן פנימי על ידי חומר דביק.

אצל יונקים כל ריאה מכילה מיליוני alveoli, הקשורים קשר הדוק עם רשת כלי הדם. אצל בני אדם שטח הריאות הוא בין 50 ל 90 מ ' ² והוא מכיל 1000 ק"מ של נימי דם.

מספר גבוה זה חיוני בכדי להבטיח את ספיגת החמצן הנדרשת וכך להיות מסוגלים לעמוד במטבוליזם הגבוה של יונקים, בעיקר בגלל האנדותרמיה של הקבוצה.

מערכת הנשימה אצל יונקים

אוויר נכנס דרך האף, במיוחד דרך "הנחיריים"; זה עובר לחלל האף ומשם לנחיריים הפנימיים המחוברים ללוע. כאן מתלכדים שני מסלולים: הנשימה ועיכול.

הגלוטיס נפתח לגרון ואז קנה הנשימה. זה מחולק לשני סמפונות, אחד בכל ריאה; בתורו, הסמפונות מתחלקים לסימפונות, שהם צינורות קטנים יותר ומובילים לצינורות האלוואולריים.

מאפיינים

התפקיד העיקרי של האלבהוליות הוא לאפשר חילופי גזים, חיוניים לתהליכי נשימה, ומאפשרים לחמצן להיכנס לזרם הדם שיועבר לרקמות הגוף.

באותו אופן, האלבים הקאתי הריאתיים משתתפים בהוצאת הפחמן הדו-חמצני מהדם בתהליכי שאיפה ונשיפה.

אֲנָטוֹמִיָה

התעלות האלוואוליות והאלוואולריים מורכבים מאנדותל דק מאוד שכבתי המאפשר חילופי גזים בין האוויר לנימי הדם. יש להם קוטר משוער של 0.05 ו 0.25 מ"מ, מוקף לולאות נימים. הם מעוגלים או בצורת polyhedral.

בין כל alveolus ברציפות נמצא המחץ הבין-שברוני, שהוא הקיר המשותף בין השניים. גבול ה- septa הזה יוצר את טבעות הבסיס, הנוצרות על ידי תאי שריר חלקים ומכוסים על ידי האפיתל הקובואידי הפשוט.

בחלק החיצוני של אלווולוס נמצאים נימי הדם שיוצרים יחד עם הממברנה האלוואולרית את הממברנה האלוויולוס-נימית, האזור בו מתרחש חילוף הגזים בין האוויר שנכנס לריאות והדם שבנימים.

בשל התארגנותם המוזרה, גוועי הריאה מזכירים חלת דבש. הם נוצרים מבחוץ על ידי קיר של תאי אפיתל הנקראים פנאומוציטים.

ליווי הממברנה האלוואולרית הם תאים האחראיים להגנה על הניקוי של האלביונים, המכונים מקרופאגים alveolar.

סוגי תאים באלווה

מבנה האלביולים תואר נרחב בספרות וכולל את סוגי התאים הבאים: סוג I המתווך חילופי גז, סוג II עם תפקודי הפרשה וחיסון, תאי אנדותל, מקרופאגים אלווולריים המשתתפים ב הגנה ופיברובלסטים ביניים.

תאי מסוג I

תאים מסוג I מתאפיינים בכך שהם דקים ושטוחים להפליא, ככל הנראה כדי להקל על חילופי הגזים. הם נמצאים בכ- 96% משטח ה alveoli.

תאים אלה מבטאים מספר משמעותי של חלבונים, כולל T1-α, אקפורין 5, תעלות יונים, קולטני אדנוזין, וגנים להתנגדות לתרופות שונות.

הקושי לבודד ולטפח תאים אלה פגע במחקרם המעמיק. עם זאת, מוגברת פונקציה אפשרית של הומושזה בריאות, כמו למשל הובלת יונים, מים והשתתפות בבקרת התפשטות התאים.

הדרך להתגבר על קשיים טכניים אלה היא על ידי לימוד התאים בשיטות מולקולריות חלופיות, המכונות מיקרו-מערכי DNA. בעזרת מתודולוגיה זו ניתן היה להסיק שתאי סוג I מעורבים גם הם בהגנה מפני נזק חמצוני.

תאים מסוג II

תאים מסוג II הם בעלי צורה קובובית והם ממוקמים בדרך כלל בפינות האלבהוליות אצל יונקים, ונמצאים רק ב -4% משטח השטח הנותר.

תפקידיו כוללים ייצור והפרשת ביומולקולות כמו חלבונים וליפידים המהווים פעילי שטח ריאה.

פעילי שטח ריאתי הם חומרים המורכבים בעיקר מליפידים וחלק קטן של חלבון, המסייעים בהפחתת מתח השטח באלוויולי. החשוב ביותר הוא דיפלמיטואילפוספטידילכולין (DPPC).

תאי סוג II מעורבים בהגנה החיסונית של האלבים, ומפרישים חומרים מסוגים שונים כמו ציטוקינים שתפקידם לגייס תאים דלקתיים בתוך הריאות.

יתרה מזאת, במספר דגמים של בעלי חיים הוכח שתאי סוג II אחראיים על שמירת המרחב האלוואולרי נקי מנוזלים והם מעורבים גם בהובלת נתרן.

פיברובלסטים ביניים

תאים אלה הם בצורת ציר ומאופיינים בהרחבות אקטין ארוכות. תפקידה הוא הפרשת המטריצה ​​התאית באלוואולוס לשמירה על מבנהו.

באותו אופן, תאים יכולים לנהל את זרימת הדם, להפחית אותו בהתאם.

מקרופאגים אלוואולריים

התאים האלובולים מאכלסים תאים עם תכונות פגוציטים שמקורם במונוציטים בדם המכונים מקרופאגים alveolar.

אלה אחראים על חיסול, באמצעות תהליך של פגוציטוזיס, של חלקיקים זרים שנכנסו לאיבולי, כמו אבק או מיקרואורגניזמים זיהומיים כמו שחפת Mycobacterium. בנוסף, הם בולעים תאי דם העלולים לחדור לאלווה, אם יש אי ספיקת לב.

הם מאופיינים בהצגת צבע חום וסדרת הרחבות מגוונות. הליזוזומים נפוצים למדי בציטופלזמה של מקרופאגים אלה.

מספר המקרופאגים יכול לגדול אם בגוף יש מחלה הקשורה ללב, אם האדם צורך אמפטמינים או באמצעות סיגריות.

נקבוביות קוהן

הם סדרה של נקבוביות הממוקמות באזור האלוואולי שנמצא במחיצות הבין-שדיות, אשר מתקשרות אלביולוס אחד עם אחר ומאפשרות זרימת אוויר ביניהן.

כיצד מתרחש חילופי דלק?

חילופי גז בין חמצן (O ₂ ) לפחמן דו חמצני (CO ₂ ) הוא המטרה העיקרית של הריאות.

תופעה זו מתרחשת באיבולי הריאה, שם הדם והגז נפגשים במרחק מינימלי של בערך מיקרון. לתהליך זה נדרשים שני צינורות או תעלות שנשאבו כראוי.

אחד מאלה הוא מערכת כלי הדם של הריאה המונעת על ידי האזור הימני של הלב, המעבירה דם ורידי מעורב (המורכב מדם ורידי מהלב ורקמות אחרות דרך החזרת הוורידי) לאזור בו הוא מתרחש בתמורה.

הערוץ השני הוא עץ השברכונכיה, שהאוורור שלו מונע על ידי השרירים המעורבים בנשימה.

באופן כללי, הובלת כל גז נשלטת בעיקר על ידי שני מנגנונים: הסעה ודיפוזיה; הראשון הפיך ואילו השני לא.

החלפת גז: לחצים חלקיים

כאשר אוויר נכנס למערכת הנשימה, הרכבו משתנה והופך רווי באדי מים. עם הגעת האלביונים, האוויר מתערבב עם האוויר שנשאר ממעגל הנשימה הקודם.

הודות לשילוב זה, הלחץ החלקי של החמצן יורד וזה של הפחמן הדו-חמצני עולה. מכיוון שהלחץ החלקי של חמצן גבוה יותר באלוואולי מאשר בדם שנכנס לנימי הריאה, חמצן נכנס לנימים על ידי דיפוזיה.

באופן דומה, הלחץ החלקי של הפחמן הדו-חמצני גבוה יותר בנימי הריאות, בהשוואה לאלווה. לפיכך, דו תחמוצת הפחמן עוברת לאלוויולי בתהליך דיפוזיה פשוט.

הובלת גזים מרקמות לדם

חמצן וכמויות משמעותיות של פחמן דו חמצני מועברים על ידי "פיגמנטים נשימתיים", כולל המוגלובין, שהוא הפופולרי ביותר בקרב קבוצות חוליות.

על הדם האחראי להובלת חמצן מהרקמות לריאות להעביר גם דו תחמוצת הפחמן מהריאות.

עם זאת, ניתן להעביר פחמן דו חמצני בדרכים אחרות, ניתן להעביר אותו דרך הדם ולהמיס אותו בפלזמה; בנוסף, זה יכול להפיץ את התאים האדומים בדם.

באריתרוציטים, מרבית הפחמן הדו-חמצני מומר לחומצה פחמנית על ידי האנזים פחממה אנתרזז. התגובה מתרחשת באופן הבא:

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

יוני המימן מהתגובה משתלבים עם המוגלובין ליצירת deoxyhemoglobin. איחוד זה נמנע מירידה פתאומית ב- pH בדם; במקביל מתרחשת שחרור חמצן.

יוני הביקרבונט (HCO ₃ ^- ) עוזבים את האריתתרוציט בתמורה ליוני כלור. בניגוד לפחמן דו חמצני, יוני ביקרבונט יכולים להישאר בפלזמה בזכות המסיסות הגבוהה שלהם. נוכחות של פחמן דו חמצני בדם תגרום למראה דומה לזה של משקה מוגז.

הובלת גזים מהדם אל האלוויולי

כפי שמצוין על ידי החצים בשני הכיוונים, התגובות שתוארו לעיל הן הפיכות; כלומר, המוצר יכול להפוך לתגובות הראשוניות שוב.

ברגע שהדם מגיע לריאות, הביקרבונט נכנס שוב לתאי הדם. כמו במקרה הקודם, כדי שיון הביקרבונט יכנס, יון כלור חייב לצאת מהתא.

בשלב זה התגובה מתרחשת בכיוון ההפוך עם הקטליזה של האנזים הפחממתי: הביקרבונט מגיב עם היון המימן ומומר בחזרה לפחמן דו חמצני, המפזר לפלזמה ומשם אל הגליבים.

חסרונות של חילופי גז בריאות

החלפת גז מתרחשת רק בתעלות האלוואוליות והאלוואולריות, שנמצאות בסוף ענפי הצינור.

מסיבה זו אנו יכולים לדבר על "חלל מת", בו אוויר עובר לריאות אך חילופי גז אינם מתרחשים.

אם נשווה את זה לקבוצות אחרות של בעלי חיים, כמו דגים, יש להם מערכת חילופי גז חד-נתיב יעילה מאוד. באופן דומה, לציפורים מערכת של שקיות אוויר ופרבונכיות בהן מתרחש חילופי אוויר, מה שמגביר את יעילות התהליך.

האוורור האנושי כל כך לא יעיל, כי בהשראה חדשה ניתן להחליף רק שישית מהאוויר, ולהשאיר את שאר האוויר כלוא בתוך הריאות.

פתולוגיות הקשורות לאלבה

אפילת ריאה

מצב זה מורכב מהנזק והדלקת של האלבים; כתוצאה מכך, הגוף אינו מסוגל לקבל חמצן, גורם לשיעול ומקשה על התאוששות הנשימה, במיוחד במהלך פעילויות גופניות. אחד הגורמים השכיחים ביותר לפתולוגיה זו הוא עישון.

דלקת ריאות

דלקת ריאות נגרמת כתוצאה מזיהום בקטריאלי או נגיפי בדרכי הנשימה וגורמת לתהליך דלקתי בנוכחות מוגלה או נוזלים בתוך האלבים, ובכך מונעת צריכת חמצן, וגורמת לקשיי נשימה חמורים.

הפניות

1. Berthiaume, Y., Voisin, G., & Dagenais, A. (2006). תאי סוג I האלקטרוני: האביר החדש של האלוואולוס? כתב העת לפיזיולוגיה, 572 (Pt 3), 609–610.
2. באטלר, ג'יי.פי, וצודה, א (2011). הובלת גזים בין הסביבה לאלוואולי - יסודות תיאורטיים. פיזיולוגיה מקיפה, 1 (3), 1301–1316.
3. Castranova, V., Rabovsky, J., Tucker, JH, & Miles, PR (1988). התא האפיתל מסוג alveolar II: פנאומוציט רב-פונקציונלי. טוקסיקולוגיה ופרמקולוגיה יישומית, 93 (3), 472-483.
4. הרצוג, אל, ברודי, א.ר, קולבי, טלוויזיה, מייסון, ר. וויליאמס, מ.כ. (2008). ידועים ואלמונים של האלווולוס. הליכי החברה האמריקאית לביור החזה, 5 (7), 778–782.
5. Kühnel, W. (2005). אטלס צבעוני של ציטולוגיה והיסטולוגיה. פנמריקנית רפואית אד.
6. רוס, MH ופאולינה, וו. (2007). היסטולוגיה. אטלס טקסט וצבע עם ביולוגיה תאית ומולקולרית. 5aed. פנמריקנית רפואית אד.
7. Welsch, U., and Sobotta, J. (2008). היסטולוגיה. פנמריקנית רפואית אד.