ALVÈOLS PULMONARS: CARACTERÍSTIQUES, FUNCIONS, ANATOMIA - ANATOMIA I FISIOLOGIA - 2025

Els alvèols pulmonars són petits sacs localitzats en els pulmons dels mamífers, envoltats d'una xarxa de capil·lars sanguinis. Sota un microscopi, en un alvèol es pot distingir el lumen de l'alvèol i la paret de la mateixa, constituït per cèl·lules epitelials.

També contenen fibres de teixit connectiu que els aporta la seva elasticitat característica. En l'epiteli alveolar es poden distingir cèl·lules planes de tipus I i cèl·lules en forma de cub de l'tipus II. La seva funció principal és intervenir l'intercanvi gasós entre l'aire i la sang.

A l'ocórrer el procés de respiració, l'aire entra a el cos a través de la tràquea, on viatja fins a una sèrie de túnels dins de l'pulmó. A la fin d'aquesta xarxa intricada de tubs es troben els sacs alveolars, on l'aire ingressa i és pres pels vasos sanguinis.

Ja en la sang, l'oxigen en l'aire és separat de la resta dels components, com el diòxid de carboni. Aquest últim compost és eliminat de el cos mitjançant de l'procés d'exhalació.

Característiques generals

A l'interior dels pulmons es troba un teixit de textura esponjosa format per un nombre força elevat d'alvèols pulmonars: des de 400 fins 700 milions el els dos pulmons d'un humà adult i sa. Els alvèols són estructures similars a sacs recoberts interiorment per una substància enganxosa.

En els mamífers cada pulmó conté milions d'alvèols, associats íntimament amb la xarxa vascular. En els humans, l'àrea dels pulmons es troba entre els 50 i els 90 m ² i conté 1000 km de capil·lars sanguinis.

Aquest nombre tan elevat és essencial per assegurar la presa d'oxigen requerida i així poder complir amb l'alt metabolisme dels mamífers, degut principalment a l'endotermia de el grup.

Sistema respiratori en mamífers

L'aire ingressa pel nas, específicament pels "nostrilos"; aquest passa a la cavitat nasal i d'allí a les narius internes connectades a la faringe. Aquí convergeixen dues vies: la respiratòria i la digestiva.

La glotis s'obre a la laringe i després a la tràquea. Aquesta es divideix en dos bronquis, un a cada pulmó; al seu torn, els bronquis es divideixen en bronquíols, que són tubs més petits i porten als productes alveolars i als alvèols.

funcions

La principal funció dels alvèols és permetre l'intercanvi de gasos, vital per als processos respiratoris, permetent l'entrada de l'oxigen al torrent sanguini per ser transportat als teixits de el cos.

De la mateixa manera, els alvèols pulmonars participen en l'eliminació de l'diòxid de carboni de la sang durant els processos d'inhalació i exhalació.

anatomia

Els alvèols i els productes alveolars consisteixen en un endoteli d'una sola capa molt fina que facilita l'intercanvi de gasos entre l'aire i els capil·lars sanguinis. Posseeixen un diàmetre aproximat de 0,05 i 0,25 mm, envoltat de les nanses capil·lars. Són de forma arrodonida o polièdrica.

Entre cada alvèol consecutiu es troba l'envà interalveolar, que és la paret comuna entre tots dos. La vora d'aquests envans forma els anells basals, formats per cèl·lules musculars llises i recobertes per l'epiteli cúbic simple.

A la part exterior d'un alvèol es troben els capil·lars sanguinis que, amb la membrana alveolar, formen la membrana alvèol-capil·lar, regió on es porta a terme l'intercanvi gasós entre l'aire que ingressa als pulmons i la sang en els capil·lars.

Per la seva peculiar organització, els alvèols pulmonars recorden una bresca d'abella. Estan constituïts a l'exterior per una paret de cèl·lules epitelials anomenades neumòcits.

Acompanyant a la membrana alveolar, es troben cèl·lules encarregades de la defensa i neteja dels alvèols, anomenades macròfags alveolars.

Tipus de cèl·lules en els alvèols

L'estructura dels alvèols ha estat àmpliament descrita a la bibliografia i inclou els següents tipus cel·lulars: les tipus I que intervenen l'intercanvi dels gasos, les tipus II amb funcions secretores i immunes, les cèl·lules endotelials, els macròfags alveolars que participen en la defensa i els fibroblasts intersticials.

Cèl·lules tipus I

Les cèl·lules de l'tipus I es caracteritzen per ser increïblement fines i planes, presumiblement per facilitar l'intercanvi de gasos. Es troben en aproximadament el 96% de la superfície dels alvèols.

Aquestes cèl·lules expressen un nombre important de proteïnes, entre les quals destaquen T1-α, acuaporina 5, canals iònics, receptors d'adenosina i gens de resistències a diverses drogues.

La dificultat d'aïllar i cultivar aquestes cèl·lules ha impedit el seu estudi en profunditat. No obstant això, es planteja una possible funció de homostesis en els pulmons, com el transport de ions, aigua i participació en el control de la proliferació cel·lular.

La manera de superar aquestes dificultats tècniques és estudiant les cèl·lules pels mètodes moleculars alternatius, anomenats microarranjaments d'ADN. Usant aquesta metodologia es va poder concloure que la cèl·lules de tipus I també estan implicades en la protecció contra el dany oxidatiu.

Cèl·lules tipus II

Les cèl·lules de l'tipus II són de forma cuboidal i solen situar-se en les cantonades dels alvèols en els mamífers, trobant-se en només el 4% de superfície alveolar restant.

Dins de les seves funcions destaquen la producció i secreció de biomolècules com proteïnes i lípids que constitueixen els surfactants pulmonars.

Els surfactants pulmonars són substàncies compostes majorment per lípids i una petita porció proteica, que ajuden a disminuir la tensió superficial als alvèols. El més important és la dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC).

Les cèl·lules de l'tipus II estan implicades en la defensa immune dels alvèols, secretant diversos tipus de substàncies com les citoquines, el paper és el reclutament de cèl·lules inflamatòries dins dels pulmons.

A més, en diversos models animals s'ha evidenciat que les cèl·lules de tipus II s'encarreguen de mantenir lliure de fluids a l'espai alveolar i també estan involucrades en el transport de sodi.

fibroblasts intersticials

Aquestes cèl·lules posseeixen forma de fus i es caracteritzen per exhibir llargues prolongacions d'actina. La seva funció és la secreció de la matriu cel·lular en l'alvèol per mantenir la seva estructura.

De la mateixa manera, les cèl·lules poden manejar el flux sanguini, reduint segons sigui el cas.

macròfags alveolars

Els alvèols alberguen cèl·lules amb propietats fagocítiques derivats de monòcits sanguinis trucades macròfags alveolars.

Aquests s'encarreguen d'eliminar pel procés de fagocitosi partícules estranyes que han ingressat als alvèols, com pols o microorganismes infecciosos com Mycobacterium tuberculosi. A més, fagociten les cèl·lules sanguínies que poguessin ingressar en els alvèols si hi ha insuficient cardíaca.

Es caracteritzen per presentar un color marró i una sèrie de prologaciones variades. Els lisosomes són bastant abundants en el citoplasma d'aquests macròfags.

La quantitat de macròfags pot augmentar si el cos presenta alguna malaltia relacionada amb el cor, si l'individu consumeix amfetamines o per l'ús de la cigarreta.

Porus de Kohn

Són una sèrie de porus situats en els alvèols situats en els envans interalveolares, que comunica un alvèol amb un altre i permet la circulació de l'aire entre ells.

Com es dóna l'intercanvi de gasos?

L'intercanvi de gasos entre l'oxigen (O ₂) i el diòxid de carboni (CO ₂) és el propòsit primari dels pulmons.

Dit fenomen ocorre en els alvèols pulmonars, on la sang i el gas es troben a una distància mínima d'aproximadament un micró. Aquest procés requereix de dos conductes o canals bombats de manera apropiada.

Un d'aquests és el sistema vascular de l'pulmó impulsat per la regió dreta al cor, que envia sang venosa mixta (constituïda per sang venosa provinent de el cor i dels altres teixits a través de la tornada venós) a la regió on ocorre en intercanvi.

El segon canal és l'arbre traquebronquial, la ventilació està impulsada pels músculs involucrats en la respiració.

De manera general, el transport de qualsevol gas està governat principalment per dos mecanismes: la convecció i la difusió; el primer és reversible, mentre que el segon no ho és.

Intercanvi gasós: pressions parcials

Quan l'aire entra a el sistema respiratori, la seva composició canvia, saturant amb vapor d'aigua. A l'arribar als alvèols, l'aire es barreja amb l'aire que va quedar romanent de el cercle de respiració anterior.

Gràcies a aquesta combinació, la pressió parcial d'oxigen cau i la de l'diòxid de carboni s'incrementa. Com la pressió parcial de l'oxigen és més gran en els alvèols que a la sang que ingressa als capil·lars de l'pulmó, l'oxigen entra als capil·lars per difusió.

Igualment, la pressió parcial de el diòxid de carboni és més gran en els capil·lars dels pulmons, comparat amb els alvèols. Per això, el diòxid de carboni passa als alvèols per un procés de difusió simple.

Transport de gasos dels teixits a la sang

L'oxigen i quantitats importants de diòxid de carboni són transportats per "pigments respiratoris", entre aquests l'hemoglobina, que és la més popular entre els grups de vertebrats.

La sang encarregada de transportar l'oxigen dels teixits als pulmons ha de transportar també el diòxid de carboni de tornada dels pulmons.

No obstant això, el diòxid de carboni pot ser transportat per altres vies, pot transmetre per la sang i dissoldre en el plasma; a més, pot difondre als eritròcits sanguinis.

En els eritròcits, la majoria d'el diòxid de carboni passa a àcid carbònic gràcies a l'enzim anhidrasa carbònica. La reacció ocorre de la següent manera:

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

Els ions hidrògens provinents de la reacció es combinen amb l'hemoglobina per forma la desoxihemoglobina. Aquesta unió evita una disminució brusca de l'pH en la sang; a el mateix temps passa l'alliberament de l'oxigen.

Els ions bicarbonat (HCO ₃ ^-) surten de l'eritròcit per un intercanvi per ions de clor. En contrast amb el diòxid de carboni, els ions bicarbonat poden romandre en el plasma gràcies a la seva alta solubilitat. La presència de diòxid de carboni a la sang provocaria un aspecte similar al d'una beguda gasosa.

Transport de gasos de la sang als alvèols

Com ho indiquen les fletxes en ambdós sentits, les reaccions descrites anteriorment són reversibles; és a dir, el producte pot convertir-se novament en els reactants inicials.

En el moment en què la sang arriba als pulmons, el bicarbonat ingressa novament als eritròcits sanguinis. Com en el cas anterior, perquè l'ió bicarbonat pugui entrar, ha de sortir un ió de clor de la cèl·lula.

En aquest moment la reacció ocorre en sentit invers amb la catàlisi de l'enzim anhidrasa carbònica: el bicarbonat reacciona amb l'ió hidrogen i es converteix de nou en diòxid de carboni, que difon fins al plasma i d'allí als alvèols.

Desavantatges de l'intercanvi gasós en els pulmons

L'intercanvi de gasos només passa als alvèols i en els productes alveolars, els quals es troben a la fi de les ramificacions dels tubs.

Per això es pot parlar d'un "espai mort", on passa pas d'aire en els pulmons però no es porta a terme l'intercanvi gasós.

Si ho comparem amb altres grups animals, com per exemple, els peixos, aquests posseeixen un sistema d'intercanvi de gasos amb una via única molt eficient. Igualment, les aus posseeixen un sistema de sacs aeris i parabronquios on ocorre l'intercanvi d'aire, incrementant l'eficiència de l'procés.

La ventilació humana és tan ineficient que en una nova inspiració només es pot reposar un sisè de l'aire, quedant la resta de l'aire atrapat en els pulmons.

Patologies associades als alvèols

efisema pulmonar

Aquesta condició consisteix en el dany i inflamació dels alvèols; per tant, el cos no és capaç de rebre oxigen, causa tos i fa dificultosa la recuperació de l'alè, particularment en la realització d'activitats físiques. Una de les causes més comunes d'aquesta patologia és la cigarreta.

pneumònia

La pneumònia és causada per una infecció bacteriana o viral a les vies respiratòries i causa un procés inflamatori amb presència de pus o fluids dins dels alvèols, impedint així la presa d'oxigen, causant fortes dificultats per respirar.

referències

1. Berthiaume, I., Voisin, G., & Dagenais, A. (2006). The alveolar type I cells: the new knight of the alveolus? The Journal of Physiology, 572 (Pt 3), 609-610.
2. Butler, JP, & Tsuda, A. (2011). Transport of gasos between the environment and alveoli - Theoretical foundations. Comprehensive Physiology, 1 (3), 1301-1316.
3. Castranova, V., Rabovsky, J., Tucker, JH, & Miles, PR (1988). The alveolar type II Epithelial cell: a Multifunctional pneumocyte. Toxicologia and applied pharmacology, 93 (3), 472-483.
4. Herzog, EL, Brody, AR, Colby, TV, Mason, R., & Williams, MC (2008). Knowns and Unknowns of the Alveolus. Proceedings of the American Thoracic Society, 5 (7), 778-782.
5. Kühnel, W. (2005). Atles color de citologia i histologia. Ed. Mèdica Panamericana.
6. Ross, MH, & Pawlina, W. (2007). Histologia. Text i Atlas Color amb Biologia Cel·lular i Molecular. 5aed. Ed. Mèdica Panamericana.
7. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). Histologia. Ed. Mèdica Panamericana.