ALVEOLI ในปอด: ลักษณะหน้าที่กายวิภาคศาสตร์ - กายวิภาคศาสตร์และสรีรวิทยา - 2025

ถุงลมปอดเป็นถุงเล็ก ๆ ที่อยู่ในปอดของสัตว์ที่ล้อมรอบด้วยเครือข่ายของเส้นเลือดฝอยเลือด ภายใต้กล้องจุลทรรศน์สามารถแยกแยะความแตกต่างของลูเมนของถุงและผนังของถุงลมซึ่งประกอบด้วยเซลล์เยื่อบุผิวได้

นอกจากนี้ยังมีเส้นใยเนื้อเยื่อเกี่ยวพันที่ให้ความยืดหยุ่นตามลักษณะ เซลล์แบน Type I และเซลล์รูปลูกบาศก์ Type II สามารถแยกแยะได้ในเยื่อบุผิวถุง หน้าที่หลักคือเป็นสื่อกลางในการแลกเปลี่ยนก๊าซระหว่างอากาศและเลือด

ในขณะที่กระบวนการหายใจเกิดขึ้นอากาศจะเข้าสู่ร่างกายทางหลอดลมซึ่งจะเดินทางไปยังอุโมงค์ต่างๆภายในปอด ในตอนท้ายของโครงข่ายท่อที่สลับซับซ้อนนี้คือถุงถุงซึ่งอากาศจะเข้าและถูกพาไปโดยหลอดเลือด

ในเลือดออกซิเจนในอากาศจะถูกแยกออกจากส่วนประกอบอื่น ๆ เช่นคาร์บอนไดออกไซด์ สารประกอบสุดท้ายนี้ถูกกำจัดออกจากร่างกายผ่านกระบวนการหายใจออก

ลักษณะทั่วไป

ภายในปอดมีเนื้อเยื่อที่มีลักษณะเป็นรูพรุนซึ่งประกอบด้วยถุงลมปอดจำนวนค่อนข้างสูง: จาก 400 ถึง 700 ล้านชิ้นในปอดทั้งสองของมนุษย์ที่เป็นผู้ใหญ่ที่มีสุขภาพดี ถุงลมเป็นโครงสร้างคล้ายถุงที่ปกคลุมภายในด้วยสารเหนียว

ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมปอดแต่ละข้างมีถุงลมหลายล้านถุงซึ่งเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับเครือข่ายหลอดเลือด ในมนุษย์พื้นที่ของปอดอยู่ระหว่าง 50 ถึง 90 ม. ²และมีเส้นเลือดฝอย 1,000 กม.

ตัวเลขที่สูงนี้มีความสำคัญต่อการดูดซึมออกซิเจนที่จำเป็นและทำให้สามารถปฏิบัติตามเมแทบอลิซึมของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่สูงส่วนใหญ่เกิดจากความร้อนในกลุ่ม

ระบบทางเดินหายใจในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม

อากาศเข้าทางจมูกโดยเฉพาะทาง "รูจมูก"; สิ่งนี้ผ่านเข้าไปในโพรงจมูกและจากที่นั่นไปยังรูจมูกภายในที่เชื่อมต่อกับคอหอย สองเส้นทางนี้มาบรรจบกัน: ทางเดินหายใจและทางเดินอาหาร

ช่องเปิดไปที่กล่องเสียงและจากนั้นหลอดลม สิ่งนี้แบ่งออกเป็นสองหลอดลมหนึ่งในปอดแต่ละข้าง ในทางกลับกันหลอดลมแบ่งออกเป็นหลอดลมซึ่งเป็นท่อขนาดเล็กและนำไปสู่ท่อถุงและถุงลม

คุณสมบัติ

หน้าที่หลักของถุงลมคืออนุญาตให้แลกเปลี่ยนก๊าซซึ่งมีความสำคัญต่อกระบวนการทางเดินหายใจทำให้ออกซิเจนเข้าสู่กระแสเลือดเพื่อขนส่งไปยังเนื้อเยื่อของร่างกาย

ในทำนองเดียวกันถุงลมปอดมีส่วนร่วมในการกำจัดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกจากเลือดในระหว่างกระบวนการหายใจเข้าและหายใจออก

กายวิภาคศาสตร์

ถุงลมและท่อถุงน้ำประกอบด้วย endothelium ชั้นเดียวที่บางมากซึ่งอำนวยความสะดวกในการแลกเปลี่ยนก๊าซระหว่างอากาศและเส้นเลือดฝอย มีเส้นผ่านศูนย์กลางโดยประมาณ 0.05 และ 0.25 มม. ล้อมรอบด้วยเส้นเลือดฝอย มีรูปร่างโค้งมนหรือหลายเหลี่ยม

ระหว่างแต่ละ alveolus ที่ติดต่อกันคือกะบัง intralveolar ซึ่งเป็นผนังร่วมระหว่างทั้งสอง เส้นขอบของผนังกั้นเหล่านี้เป็นวงแหวนฐานซึ่งเกิดจากเซลล์กล้ามเนื้อเรียบและปกคลุมด้วยเยื่อบุผิวทรงลูกบาศก์

ที่ด้านนอกของถุงลมเป็นเส้นเลือดฝอยที่รวมกับเยื่อหุ้มถุงทำให้เกิดเยื่อหุ้มถุงลม - เส้นเลือดฝอยซึ่งเป็นบริเวณที่มีการแลกเปลี่ยนก๊าซระหว่างอากาศที่เข้าสู่ปอดและเลือดในเส้นเลือดฝอย

เนื่องจากองค์กรที่แปลกประหลาดของพวกเขาถุงลมในปอดจึงชวนให้นึกถึงรังผึ้ง พวกมันถูกสร้างขึ้นด้านนอกโดยผนังของเซลล์เยื่อบุผิวที่เรียกว่านิวโมไซต์

ที่มาพร้อมกับเยื่อหุ้มถุงเป็นเซลล์ที่ทำหน้าที่ในการป้องกันและทำความสะอาดถุงลมที่เรียกว่า alveolar macrophages

ชนิดของเซลล์ในถุงลม

โครงสร้างของถุงลมได้รับการอธิบายอย่างกว้างขวางในวรรณคดีและรวมถึงประเภทของเซลล์ต่อไปนี้: ประเภทที่ 1 ที่เป็นสื่อกลางในการแลกเปลี่ยนก๊าซประเภท II ที่มีหน้าที่หลั่งและภูมิคุ้มกันเซลล์บุผนังหลอดเลือดแมคโครฟาจในถุงที่มีส่วนร่วม การป้องกันและไฟโบรบลาสต์คั่นระหว่างหน้า

พิมพ์เซลล์ I

เซลล์ Type I มีลักษณะบางและแบนอย่างไม่น่าเชื่อน่าจะช่วยในการแลกเปลี่ยนก๊าซ พบได้ในประมาณ 96% ของพื้นผิวของถุงลม

เซลล์เหล่านี้แสดงโปรตีนจำนวนมากรวมถึง T1-α, aquaporin 5, ช่องไอออน, ตัวรับอะดีโนซีนและยีนสำหรับการต่อต้านยาต่างๆ

ความยากลำบากในการแยกและเพาะเลี้ยงเซลล์เหล่านี้ขัดขวางการศึกษาในเชิงลึก อย่างไรก็ตามการทำงานที่เป็นไปได้ของโฮโมซิสในปอดจะเพิ่มขึ้นเช่นการขนส่งไอออนน้ำและการมีส่วนร่วมในการควบคุมการเพิ่มจำนวนเซลล์

วิธีที่จะเอาชนะปัญหาทางเทคนิคเหล่านี้คือการศึกษาเซลล์ด้วยวิธีการทางโมเลกุลทางเลือกที่เรียกว่า DNA microarrays การใช้วิธีการนี้สามารถสรุปได้ว่าเซลล์ประเภท I มีส่วนเกี่ยวข้องกับการป้องกันความเสียหายจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่นด้วย

เซลล์ Type II

เซลล์ Type II มีรูปร่างเป็นทรงลูกบาศก์และมักจะอยู่ที่มุมของถุงลมในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมซึ่งพบได้เพียง 4% ของพื้นผิวถุงที่เหลือ

หน้าที่ของมันรวมถึงการผลิตและการหลั่งสารชีวโมเลกุลเช่นโปรตีนและไขมันที่เป็นสารลดแรงตึงผิวในปอด

สารลดแรงตึงผิวในปอดเป็นสารที่ประกอบด้วยไขมันส่วนใหญ่และโปรตีนส่วนน้อยซึ่งช่วยลดแรงตึงผิวในถุงลม ที่สำคัญที่สุดคือ dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC)

เซลล์ Type II มีส่วนเกี่ยวข้องกับการป้องกันภูมิคุ้มกันของถุงลมโดยหลั่งสารประเภทต่างๆเช่นไซโตไคน์ซึ่งมีหน้าที่ในการสร้างเซลล์อักเสบภายในปอด

นอกจากนี้ในสัตว์หลายรุ่นยังแสดงให้เห็นว่าเซลล์ Type II มีหน้าที่รักษาช่องว่างของถุงให้ปราศจากของเหลวและยังเกี่ยวข้องกับการขนส่งโซเดียม

ไฟโบรบลาสต์คั่นระหว่างหน้า

เซลล์เหล่านี้มีรูปร่างเป็นแกนหมุนและมีลักษณะเป็นส่วนขยายของแอกตินที่ยาว หน้าที่ของมันคือการหลั่งของเมทริกซ์เซลล์ในถุงลมเพื่อรักษาโครงสร้างของมัน

ในทำนองเดียวกันเซลล์สามารถจัดการการไหลเวียนของเลือดลดลงได้ตามความเหมาะสม

macrophages Alveolar

Alveoli ทำหน้าที่เป็นเซลล์ที่มีคุณสมบัติ phagocytic ซึ่งมาจาก monocytes ในเลือดที่เรียกว่า alveolar macrophages

สิ่งเหล่านี้มีหน้าที่ในการกำจัดโดยกระบวนการของสิ่งแปลกปลอม phagocytosis ที่เข้าไปในถุงลมเช่นฝุ่นหรือจุลินทรีย์ที่ติดเชื้อเช่น Mycobacterium tuberculosis นอกจากนี้ยังกลืนเซลล์เม็ดเลือดที่สามารถเข้าไปในถุงลมได้หากมีภาวะหัวใจล้มเหลว

โดดเด่นด้วยการนำเสนอสีน้ำตาลและชุดส่วนขยายที่หลากหลาย ไลโซโซมมีอยู่มากในไซโทพลาสซึมของมาโครฟาจเหล่านี้

จำนวนแมคโครฟาจสามารถเพิ่มขึ้นได้หากร่างกายมีโรคเกี่ยวกับหัวใจหากบุคคลนั้นเสพยาบ้าหรือโดยการสูบบุหรี่

Kohn รูขุมขน

พวกเขาเป็นชุดของรูพรุนที่อยู่ในถุงลมที่อยู่ในพาร์ติชันระหว่างเซลล์ซึ่งสื่อสารกับอีกถุงหนึ่งและช่วยให้การไหลเวียนของอากาศระหว่างกัน

การแลกเปลี่ยนก๊าซเกิดขึ้นได้อย่างไร?

การแลกเปลี่ยนก๊าซระหว่างออกซิเจน (O ₂ ) และคาร์บอนไดออกไซด์ (CO ₂ ) เป็นจุดประสงค์หลักของปอด

ปรากฏการณ์นี้เกิดขึ้นในถุงลมปอดซึ่งเลือดและก๊าซมาบรรจบกันที่ระยะห่างต่ำสุดประมาณหนึ่งไมครอน กระบวนการนี้ต้องใช้ท่อร้อยสายไฟหรือช่องที่สูบอย่างถูกต้องสองช่อง

หนึ่งในนั้นคือระบบหลอดเลือดของปอดซึ่งขับเคลื่อนโดยบริเวณด้านขวาของหัวใจซึ่งจะส่งเลือดดำผสม (ประกอบด้วยเลือดดำจากหัวใจและเนื้อเยื่ออื่น ๆ ผ่านการไหลกลับของหลอดเลือดดำ) ไปยังบริเวณที่เกิดการแลกเปลี่ยน

ช่องที่สองคือ trachebronchial tree ซึ่งการระบายอากาศนั้นขับเคลื่อนโดยกล้ามเนื้อที่เกี่ยวข้องกับการหายใจ

โดยทั่วไปการขนส่งก๊าซใด ๆ ส่วนใหญ่ถูกควบคุมโดยกลไกสองประการคือการพาความร้อนและการแพร่; ครั้งแรกสามารถย้อนกลับได้ในขณะที่ครั้งที่สองไม่ได้

การแลกเปลี่ยนก๊าซ: แรงกดดันบางส่วน

เมื่ออากาศเข้าสู่ระบบทางเดินหายใจองค์ประกอบของมันจะเปลี่ยนไปกลายเป็นไอน้ำอิ่มตัว เมื่อถึงถุงลมอากาศจะผสมกับอากาศที่หลงเหลือจากวงการหายใจก่อนหน้านี้

ด้วยการรวมกันนี้ความดันบางส่วนของออกซิเจนจะลดลงและก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะเพิ่มขึ้น เนื่องจากความดันบางส่วนของออกซิเจนในถุงลมสูงกว่าในเลือดที่เข้าสู่เส้นเลือดฝอยของปอดออกซิเจนจึงเข้าสู่เส้นเลือดฝอยโดยการแพร่กระจาย

ในทำนองเดียวกันความดันบางส่วนของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะสูงขึ้นในเส้นเลือดฝอยของปอดเมื่อเทียบกับถุงลม ดังนั้นก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะผ่านเข้าไปในถุงลมโดยผ่านกระบวนการแพร่กระจายอย่างง่าย

การขนส่งก๊าซจากเนื้อเยื่อสู่เลือด

ออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมากถูกลำเลียงโดย "เม็ดสีทางเดินหายใจ" รวมทั้งฮีโมโกลบินซึ่งเป็นที่นิยมมากที่สุดในกลุ่มของสัตว์มีกระดูกสันหลัง

เลือดที่รับผิดชอบในการขนส่งออกซิเจนจากเนื้อเยื่อไปยังปอดจะต้องลำเลียงก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์กลับจากปอดด้วย

อย่างไรก็ตามก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สามารถเคลื่อนย้ายได้โดยทางอื่นสามารถส่งผ่านเลือดและละลายในพลาสมา นอกจากนี้ยังสามารถแพร่กระจายไปยังเม็ดเลือดแดงในเลือด

ในเม็ดเลือดแดงคาร์บอนไดออกไซด์ส่วนใหญ่จะถูกเปลี่ยนเป็นกรดคาร์บอนิกโดยเอนไซม์คาร์บอนิกแอนไฮเดรส ปฏิกิริยาเกิดขึ้นดังนี้:

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

ไฮโดรเจนไอออนจากปฏิกิริยาจะรวมตัวกับฮีโมโกลบินเพื่อสร้างดีออกซีฮีโมโกลบิน สหภาพนี้หลีกเลี่ยงการลด pH ในเลือดอย่างกะทันหัน ในเวลาเดียวกันการปลดปล่อยออกซิเจนเกิดขึ้น

ไอออนของไบคาร์บอเนต (HCO ₃ ^- ) ออกจากเม็ดเลือดแดงโดยการแลกเปลี่ยนคลอรีนไอออน ตรงกันข้ามกับคาร์บอนไดออกไซด์ไอออนไบคาร์บอเนตสามารถคงอยู่ในพลาสมาได้เนื่องจากมีความสามารถในการละลายสูง การมีคาร์บอนไดออกไซด์ในเลือดจะทำให้มีลักษณะคล้ายกับเครื่องดื่มอัดลม

การขนส่งก๊าซจากเลือดไปยังถุงลม

ตามที่ระบุโดยลูกศรทั้งสองทิศทางปฏิกิริยาที่อธิบายไว้ข้างต้นสามารถย้อนกลับได้ นั่นคือผลิตภัณฑ์สามารถกลายเป็นสารตั้งต้นได้อีกครั้ง

ทันทีที่เลือดไปถึงปอดไบคาร์บอเนตจะเข้าสู่เซลล์เม็ดเลือดอีกครั้ง เช่นเดียวกับในกรณีก่อนหน้านี้สำหรับไอออนของไบคาร์บอเนตที่จะเข้ามาคลอรีนไอออนจะต้องออกจากเซลล์

ในเวลานี้ปฏิกิริยาเกิดขึ้นในทิศทางย้อนกลับด้วยการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์คาร์บอนิกแอนไฮเดรส: ไบคาร์บอเนตทำปฏิกิริยากับไฮโดรเจนไอออนและถูกเปลี่ยนกลับเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งจะแพร่กระจายไปยังพลาสมาและจากที่นั่นไปยังถุงลม

ข้อเสียของการแลกเปลี่ยนก๊าซในปอด

การแลกเปลี่ยนก๊าซเกิดขึ้นเฉพาะในถุงลมและท่อถุงซึ่งอยู่ที่ปลายกิ่งของท่อ

ด้วยเหตุนี้เราจึงสามารถพูดถึง "พื้นที่ตาย" ซึ่งอากาศผ่านเข้าไปในปอด แต่ไม่มีการแลกเปลี่ยนก๊าซ

ถ้าเราเปรียบเทียบกับสัตว์กลุ่มอื่นเช่นปลาพวกมันมีระบบแลกเปลี่ยนก๊าซทางเดียวที่มีประสิทธิภาพมาก ในทำนองเดียวกันนกก็มีระบบถุงลมและพาราบรอนชิที่มีการแลกเปลี่ยนอากาศซึ่งจะเพิ่มประสิทธิภาพของกระบวนการ

การช่วยหายใจของมนุษย์ไม่มีประสิทธิภาพมากจนสามารถเปลี่ยนอากาศได้เพียงหนึ่งในหกของแรงบันดาลใจเท่านั้นโดยปล่อยให้อากาศที่เหลือติดอยู่ในปอด

พยาธิสภาพที่เกี่ยวข้องกับถุงลม

ephysema ในปอด

เงื่อนไขนี้ประกอบด้วยความเสียหายและการอักเสบของถุงลม; ดังนั้นร่างกายจึงไม่สามารถรับออกซิเจนได้ทำให้เกิดอาการไอและทำให้หายใจได้ยากโดยเฉพาะอย่างยิ่งในระหว่างการออกกำลังกาย สาเหตุส่วนใหญ่ของพยาธิวิทยานี้คือการสูบบุหรี่

โรคปอดอักเสบ

โรคปอดบวมเกิดจากการติดเชื้อแบคทีเรียหรือไวรัสในระบบทางเดินหายใจและทำให้เกิดกระบวนการอักเสบโดยมีหนองหรือของเหลวอยู่ภายในถุงลมจึงป้องกันไม่ให้รับออกซิเจนเข้าไปทำให้หายใจลำบาก

อ้างอิง

1. Berthiaume, Y. , Voisin, G. , & Dagenais, A. (2006). Alveolar type I cells: อัศวินคนใหม่ของถุงลม? วารสารสรีรวิทยา, 572 (ปต 3), 609–610
2. บัตเลอร์, JP, & Tsuda, A. (2011). การขนส่งก๊าซระหว่างสิ่งแวดล้อมและถุงลม - รากฐานทางทฤษฎี Comprehensive Physiology, 1 (3), 1301–1316.
3. Castranova, V. , Rabovsky, J. , Tucker, JH, & Miles, PR (1988) เซลล์เยื่อบุผิว alveolar type II: นิวโมไซต์มัลติฟังก์ชั่น พิษวิทยาและเภสัชวิทยาประยุกต์, 93 (3), 472–483.
4. Herzog, EL, Brody, AR, Colby, TV, Mason, R. , & Williams, MC (2008) รู้จักและไม่รู้จัก Alveolus การดำเนินการของ American Thoracic Society, 5 (7), 778–782
5. Kühnel, W. (2005). สมุดแผนที่สีของเซลล์วิทยาและจุล Panamerican Medical Ed.
6. Ross, MH, & Pawlina, W. (2007). จุลกายวิภาคศาสตร์เนื้อเยื่อ Atlas ข้อความและสีด้วยชีววิทยาของเซลล์และโมเลกุล 5aed Panamerican Medical Ed.
7. Welsch, U. , & Sobotta, J. (2008). จุลกายวิภาคศาสตร์เนื้อเยื่อ Panamerican Medical Ed.