Функция и нарушения альвеол

Альвеолы - важная часть дыхательной системы, функция которой заключается в обмене молекул кислорода и углекислого газа в кровоток и из него. Эти крошечные воздушные мешочки в форме воздушных шаров расположены на самом конце дыхательного дерева и собраны в группы по всем легким.

Состав

Альвеолы представляют собой крошечные структуры в форме воздушных шаров и являются самым маленьким проходом в дыхательной системе. Альвеолы очень тонкие, что обеспечивает относительно легкий проход кислорода и углекислого газа (CO2) между альвеолами и кровеносными сосудами, называемыми капиллярами.

В одном кубическом миллиметре легочной ткани содержится около 170 альвеол. Хотя общее количество может варьироваться от одного человека к другому, буквально миллионы людей находятся в легких человека, занимающих площадь около 70 квадратных метров.

Клетки альвеол

Альвеолы состоят из двух разных типов клеток, которые выполняют разные функции:

• Пневмоциты I типа - это клетки, отвечающие за обмен кислорода и углекислого газа.

• Пневмоциты II типа выполняют две важные функции. Они несут ответственность за восстановление повреждений слизистой оболочки альвеол, а также выделяют сурфактант.

В альвеолах также много иммунных клеток, известных как альвеолярные макрофаги. Макрофаги, по сути, являются «мусоровозами» иммунной системы и фагоцитируют или «съедают» мусор, с которым они сталкиваются. Они несут ответственность за удаление любых частиц, которые не улавливаются ресничками или слизью в верхних дыхательных путях, а также от мертвых клеток и бактерий.

Функция

Альвеолы - конечная точка дыхательной системы, которая начинается, когда мы вдыхаем воздух в рот или нос. Богатый кислородом воздух проходит по трахее, а затем в одно из двух легких через правый или левый бронх. Оттуда воздух направляется через все меньшие и меньшие проходы, называемые бронхиолами, мимо альвеолярного протока, пока, наконец, не попадает в отдельные альвеолы.

Альвеолы выстланы жидким слоем, известным как поверхностно-активное вещество, которое поддерживает форму и поверхностное натяжение воздушного мешка. За счет поддержания поверхностного натяжения увеличивается площадь поверхности, через которую могут проходить молекулы кислорода и CO2.

Именно в этом месте молекулы кислорода диффундируют через одну клетку в альвеолах, а затем через одну клетку в капилляре, чтобы попасть в кровоток. В то же время молекулы углекислого газа, побочного продукта клеточного дыхания, диффундируют обратно в альвеолы, откуда они выводятся из организма через нос или рот.

Диффузия кислорода из альвеол в капилляры происходит потому, что концентрация кислорода в капиллярах ниже. Точно так же диоксид углерода диффундирует из капилляров в альвеолы, где концентрация диоксида углерода ниже.

Во время вдоха альвеолы расширяются, поскольку отрицательное давление в груди создается за счет сокращения диафрагмы. Во время выдоха альвеолы отталкиваются (отскакивают), когда диафрагма расслабляется.

Связанные условия

Существует ряд заболеваний, которые могут напрямую влиять на альвеолы (которые мы называем альвеолярными заболеваниями легких). Эти заболевания могут вызывать воспаление и образование рубцов на альвеолах или их заполнение водой, гноем или кровью.

В дополнение к повреждению, вызванному воспалением или инфекцией внутри альвеол, правильное функционирование зависит от тела, поддерживающего баланс между чрезмерным и недостаточным накачиванием альвеол: 1

• Чрезмерное растяжение: необходимо наличие здоровой поддерживающей системы соединительной ткани, чтобы предотвратить чрезмерное растяжение альвеол. Примером травмы, которая может привести к чрезмерному растяжению мышц, является искусственная вентиляция легких (дыхание через респиратор).

• Дисфункция поверхностно-активного вещества: поверхностно-активное вещество предотвращает полное разрушение альвеол между вдохами. Чтобы понять, почему это важно, вы можете представить себе, как легче надуть частично надутый воздушный шар по сравнению с надуванием полностью свернувшегося воздушного шара. Заболевания, такие как респираторный дистресс-синдром у младенцев, а также некоторые генетические состояния могут вызывать дисфункцию сурфактанта, ведущую к коллапсу альвеол.

Среди состояний, связанных с альвеолами:

Эмфизема

Эмфизема - это состояние, при котором воспаление в легких вызывает расширение и разрушение альвеол. Помимо потери альвеол, клеточные стенки оставшихся воздушных мешков начинают затвердевать и терять эластичность. Это затрудняет удаление воздуха из легких (состояние, называемое захватом воздуха).

Захват воздуха объясняет, почему у людей с эмфиземой обычно труднее выдыхать, чем вдыхать. Эта неспособность вытеснить воздух приводит к дальнейшему расширению альвеол и повышенной потере функции.

Пневмония

Пневмония - это инфекция, которая вызывает воспаление альвеол в одном или обоих легких и может привести к наполнению воздушных мешков гноем.

Туберкулез

Туберкулез - инфекционное бактериальное заболевание, характеризующееся ростом узелков в тканях легких. Заболевание в первую очередь поражает альвеолы при вдыхании бактерий, вызывая образование гноя в воздушных мешочках.

Бронхиолоальвеолярная карцинома (БАК)

Бронхиолоальвеолярная карцинома (БАК) - это форма рака легких, которая теперь считается подтипом аденокарциномы легких. Эти виды рака начинаются в альвеолах и часто диффузно обнаруживаются в одном или обоих легких.

Синдром острого респираторного дистресса (ОРДС)

Синдром острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС) - это опасное для жизни заболевание легких, которое препятствует попаданию кислорода в легкие, поскольку жидкость начинает накапливаться в альвеолах. ОРДС часто встречается у пациентов в критическом состоянии.

Респираторный дистресс-синдром (РДС)

Синдром респираторного дистресс-синдрома (RDS) наблюдается у недоношенных детей, чьи тела еще не вырабатывают достаточно сурфактанта, чтобы выстилать альвеолы, и, следовательно, меньшая площадь поверхности доступна для обмена кислорода и углекислого газа.

Отек легких

Отек легких - это состояние, вызванное избытком жидкости в легких, которая скапливается в альвеолах и может привести к дыхательной недостаточности.

Альвеолярный протеиноз

Легочный альвеолярный протеиноз - редкое заболевание, при котором белки накапливаются в альвеолах. Чаще всего это аутоиммунное заболевание, которое встречается у взрослых в возрасте от 20 до 50 лет, но может возникать и как врожденное (от рождения) заболевание.

Курение

Табачный дым, как единственный фактор риска заболеваний легких, влияет на дыхательные пути на всех уровнях. Это включает альвеолы.

Сигаретный дым также влияет на работу альвеол, вызывая повреждения вплоть до молекулярного уровня. Это нарушает способность нашего организма восстанавливать себя, как это могло бы быть после инфекции или травмы. Таким образом, альвеолярному повреждению позволяют беспрепятственно прогрессировать, поскольку легкие постоянно подвергаются воздействию токсичных паров.

Слово от Verywell

Альвеолы обеспечивают одну из самых важных функций, которые выполняет наш организм. Они являются воротами, через которые кислород попадает в наш кровоток, и основным путем, по которому некоторые отходы метаболизма (углекислый газ) выходят из организма.

Заболевания, поражающие альвеолы, могут привести к снижению доставки кислорода к тканям нашего тела и, следовательно, могут привести к повреждению (из-за гипоксии) всех основных органов.