CÁC PHẾ NANG PHỔI: ĐẶC ĐIỂM, CHỨC NĂNG, GIẢI PHẪU - GIẢI PHẨU HỌC VÀ SINH LÝ HỌC - 2026

Các phế nang phổi là những túi nhỏ nằm trong phổi của động vật có vú, được bao quanh bởi một mạng lưới mao mạch máu. Dưới kính hiển vi, có thể phân biệt được trong lòng phế nang và thành của nó, được tạo thành từ các tế bào biểu mô.

Chúng cũng chứa các sợi mô liên kết tạo độ đàn hồi đặc trưng cho chúng. Tế bào phẳng loại I và tế bào hình lập phương loại II có thể được phân biệt trong biểu mô phế nang. Chức năng chính của nó là làm trung gian trao đổi khí giữa khí và máu.

Khi quá trình thở xảy ra, không khí đi vào cơ thể qua khí quản, nơi nó đi đến một loạt các đường hầm trong phổi. Ở phần cuối của mạng lưới ống phức tạp này là các túi phế nang, nơi không khí đi vào và được các mạch máu tiếp nhận.

Đã có trong máu, oxy trong không khí được tách ra khỏi các thành phần còn lại, chẳng hạn như carbon dioxide. Hợp chất cuối cùng này được đào thải khỏi cơ thể thông qua quá trình thở ra.

Đặc điểm chung

Bên trong phổi có một mô xốp được tạo thành từ một số lượng khá lớn các phế nang phổi: từ 400 đến 700 triệu trong hai lá phổi của một người trưởng thành khỏe mạnh. Các phế nang là những cấu trúc giống như túi được bao phủ bên trong bởi một chất dính.

Ở động vật có vú, mỗi lá phổi chứa hàng triệu phế nang, liên kết chặt chẽ với mạng lưới mạch máu. Ở người, phổi có diện tích từ 50 đến 90 m ² và chứa 1000 km mao mạch máu.

Con số cao này là cần thiết để đảm bảo sự hấp thụ oxy cần thiết và do đó có thể tuân theo sự trao đổi chất cao của động vật có vú, chủ yếu là do sự thu nhiệt của nhóm.

Hệ hô hấp ở động vật có vú

Không khí đi vào qua mũi, cụ thể là qua "lỗ mũi"; Chất này đi vào khoang mũi và từ đó đến lỗ mũi bên trong kết nối với hầu. Tại đây hội tụ hai con đường: hô hấp và tiêu hóa.

Thanh môn mở ra đến thanh quản và sau đó là khí quản. Điều này được chia thành hai phế quản, một trong mỗi phổi; đến lượt mình, các phế quản lại chia thành các tiểu phế quản, là những ống nhỏ hơn và dẫn đến các ống phế nang và phế nang.

Đặc trưng

Chức năng chính của phế nang là cho phép trao đổi khí, rất quan trọng cho quá trình hô hấp, cho phép oxy đi vào máu để vận chuyển đến các mô của cơ thể.

Tương tự như vậy, các phế nang phổi tham gia vào quá trình loại bỏ carbon dioxide khỏi máu trong quá trình hít vào và thở ra.

Giải phẫu học

Các phế nang và các ống dẫn phế nang bao gồm một lớp nội mạc đơn lớp rất mỏng tạo điều kiện thuận lợi cho sự trao đổi khí giữa không khí và các mao mạch máu. Chúng có đường kính xấp xỉ 0,05 và 0,25 mm, được bao quanh bởi các vòng mao dẫn. Chúng có dạng tròn hoặc đa diện.

Giữa mỗi phế nang liên tiếp là vách ngăn giữa hai phế nang, là vách chung giữa hai phế nang. Đường viền của các vách ngăn này tạo thành các vòng đáy, được tạo thành bởi các tế bào cơ trơn và được bao phủ bởi biểu mô hình khối đơn giản.

Ở phần ngoài của phế nang là các mao mạch máu, cùng với màng phế nang tạo thành màng phế nang-mao mạch, vùng diễn ra sự trao đổi khí giữa không khí đi vào phổi và máu trong mao mạch.

Do tổ chức đặc biệt của chúng, các phế nang phổi giống như một tổ ong. Chúng được cấu tạo ở bên ngoài bởi một bức tường của các tế bào biểu mô gọi là tế bào phổi.

Đi cùng với màng phế nang là các tế bào chịu trách nhiệm bảo vệ và làm sạch phế nang, được gọi là đại thực bào phế nang.

Các loại tế bào trong phế nang

Cấu trúc của phế nang đã được mô tả rộng rãi trong y văn và bao gồm các loại tế bào sau: loại I làm trung gian trao đổi khí, loại II có chức năng tiết và miễn dịch, tế bào nội mô, đại thực bào phế nang tham gia vào bảo vệ và nguyên bào sợi kẽ.

Loại I ô

Tế bào loại I có đặc điểm là cực kỳ mỏng và phẳng, có lẽ là để tạo điều kiện trao đổi khí. Chúng được tìm thấy trong khoảng 96% bề mặt của phế nang.

Các tế bào này biểu hiện một số lượng đáng kể các protein, bao gồm T1-α, aquaporin 5, kênh ion, thụ thể adenosine và gen kháng các loại thuốc khác nhau.

Khó khăn trong việc phân lập và nuôi cấy các tế bào này đã cản trở quá trình nghiên cứu chuyên sâu của họ. Tuy nhiên, một chức năng có thể có của quá trình tương đồng trong phổi được nâng cao, chẳng hạn như vận chuyển các ion, nước và tham gia vào việc kiểm soát sự tăng sinh tế bào.

Cách để khắc phục những khó khăn kỹ thuật này là nghiên cứu các tế bào bằng các phương pháp phân tử thay thế, được gọi là vi mạch DNA. Sử dụng phương pháp luận này, có thể kết luận rằng các tế bào loại I cũng tham gia vào việc bảo vệ chống lại tác hại của quá trình oxy hóa.

Tế bào loại II

Tế bào loại II có hình khối và thường nằm ở các góc của phế nang ở động vật có vú, chỉ được tìm thấy ở 4% bề mặt phế nang còn lại.

Các chức năng của nó bao gồm sản xuất và bài tiết các phân tử sinh học như protein và lipid tạo thành chất hoạt động bề mặt phổi.

Chất hoạt động bề mặt phổi là những chất có thành phần chủ yếu là lipid và một phần nhỏ protein, giúp làm giảm sức căng bề mặt trong phế nang. Quan trọng nhất là dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC).

Tế bào loại II tham gia vào quá trình bảo vệ miễn dịch của phế nang, tiết ra nhiều loại chất khác nhau như cytokine, có vai trò là tuyển dụng các tế bào viêm trong phổi.

Hơn nữa, trong một số mô hình động vật, người ta đã chỉ ra rằng các tế bào loại II chịu trách nhiệm giữ cho không gian phế nang không có chất lỏng và cũng tham gia vào quá trình vận chuyển natri.

Nguyên bào sợi kẽ

Các tế bào này có hình trục chính và được đặc trưng bởi các phần mở rộng dài của actin. Chức năng của nó là tiết ra chất nền tế bào trong phế nang để duy trì cấu trúc của nó.

Theo cách tương tự, các tế bào có thể quản lý lưu lượng máu, giảm lưu lượng máu khi thích hợp.

Đại thực bào phế nang

Các phế nang chứa các tế bào có đặc tính thực bào có nguồn gốc từ các tế bào bạch cầu đơn nhân trong máu được gọi là đại thực bào phế nang.

Chúng có nhiệm vụ loại bỏ bằng quá trình thực bào các phần tử lạ đã xâm nhập vào phế nang, chẳng hạn như bụi hoặc vi sinh vật truyền nhiễm như Mycobacterium tuberculosis. Ngoài ra, chúng còn nhấn chìm các tế bào máu có thể xâm nhập vào phế nang nếu bị suy tim.

Chúng có đặc điểm là có màu nâu và một loạt các phần mở rộng khác nhau. Lysosome có khá nhiều trong tế bào chất của các đại thực bào này.

Số lượng đại thực bào có thể tăng lên nếu cơ thể mắc bệnh liên quan đến tim, nếu cá nhân tiêu thụ amphetamine hoặc do sử dụng thuốc lá.

Kohn lỗ chân lông

Chúng là một loạt các lỗ chân lông nằm trong các phế nang nằm trong các vách ngăn giữa các phế nang, thông với các phế nang này với phế nang khác và cho phép không khí lưu thông giữa chúng.

Quá trình trao đổi khí diễn ra như thế nào?

Trao đổi khí giữa oxy (O ₂ ) và carbon dioxide (CO ₂ ) là mục đích chính của phổi.

Hiện tượng này xảy ra ở các phế nang phổi, nơi máu và khí gặp nhau ở khoảng cách tối thiểu xấp xỉ một micron. Quá trình này yêu cầu hai ống dẫn hoặc kênh được bơm đúng cách.

Một trong số đó là hệ thống mạch máu của phổi được điều khiển bởi vùng bên phải của tim, đưa máu tĩnh mạch hỗn hợp (được tạo thành từ máu tĩnh mạch từ tim và các mô khác qua tĩnh mạch trở về) đến vùng xảy ra trao đổi.

Kênh thứ hai là cây khí quản, sự thông khí được điều khiển bởi các cơ liên quan đến hô hấp.

Nói chung, sự vận chuyển của bất kỳ chất khí nào được điều chỉnh chủ yếu bởi hai cơ chế: đối lưu và khuếch tán; đầu tiên là có thể đảo ngược, trong khi thứ hai thì không.

Trao đổi khí: áp suất riêng phần

Khi không khí đi vào hệ thống hô hấp, thành phần của nó thay đổi, trở nên bão hòa với hơi nước. Khi đến các phế nang, không khí sẽ hòa trộn với không khí còn sót lại từ vòng thở trước đó.

Nhờ sự kết hợp này, áp suất riêng phần của oxy giảm xuống và áp suất riêng phần của carbon dioxide tăng lên. Vì áp suất riêng phần của oxy trong phế nang cao hơn trong máu đi vào mao mạch phổi, oxy đi vào mao mạch bằng cách khuếch tán.

Tương tự, áp suất riêng phần của carbon dioxide cao hơn trong các mao mạch của phổi, so với các phế nang. Do đó, carbon dioxide đi vào phế nang thông qua một quá trình khuếch tán đơn giản.

Vận chuyển khí từ mô đến máu

Oxy và một lượng đáng kể carbon dioxide được vận chuyển bởi các "sắc tố hô hấp", bao gồm hemoglobin, chất phổ biến nhất trong các nhóm động vật có xương sống.

Máu chịu trách nhiệm vận chuyển oxy từ các mô đến phổi cũng phải vận chuyển carbon dioxide trở lại từ phổi.

Tuy nhiên, carbon dioxide có thể được vận chuyển bằng các con đường khác, nó có thể được truyền qua máu và hòa tan trong huyết tương; ngoài ra, nó có thể khuếch tán đến hồng cầu máu.

Trong hồng cầu, phần lớn khí cacbonic được chuyển thành axit cacbonic nhờ enzym carbonic anhydrase. Phản ứng xảy ra như sau:

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

Các ion hydro từ phản ứng kết hợp với hemoglobin để tạo thành deoxyhemoglobin. Sự kết hợp này tránh làm giảm đột ngột độ pH trong máu; đồng thời xảy ra quá trình giải phóng oxy.

Các ion bicacbonat (HCO ₃ ^- ) rời khỏi hồng cầu bằng cách trao đổi các ion clo. Ngược lại với carbon dioxide, các ion bicarbonate có thể tồn tại trong huyết tương nhờ tính hòa tan cao. Sự hiện diện của carbon dioxide trong máu sẽ gây ra sự xuất hiện tương tự như của đồ uống có ga.

Vận chuyển khí từ máu đến phế nang

Như được chỉ ra bởi các mũi tên theo cả hai hướng, các phản ứng được mô tả ở trên là có thể đảo ngược; nghĩa là, sản phẩm có thể trở lại trở thành chất phản ứng ban đầu.

Ngay sau khi máu đến phổi, bicarbonate sẽ đi vào các tế bào máu một lần nữa. Như trong trường hợp trước, để ion bicacbonat đi vào, một ion clo phải thoát ra khỏi tế bào.

Lúc này phản ứng xảy ra theo chiều ngược lại với sự xúc tác của enzym carbonic anhydrase: bicarbonat phản ứng với ion hydro và được chuyển ngược lại thành carbon dioxide, khuếch tán vào huyết tương và từ đó đến phế nang.

Nhược điểm của quá trình trao đổi khí ở phổi

Sự trao đổi khí chỉ diễn ra ở các phế nang và ống dẫn khí phế nang nằm ở cuối các nhánh ống.

Vì lý do này, chúng ta có thể nói về một "không gian chết", nơi không khí đi vào phổi nhưng quá trình trao đổi khí không diễn ra.

Nếu chúng ta so sánh nó với các nhóm động vật khác, chẳng hạn như cá, chúng có một hệ thống trao đổi khí một đường rất hiệu quả. Tương tự như vậy, các loài chim có một hệ thống túi khí và parabronchi nơi xảy ra quá trình trao đổi khí, làm tăng hiệu quả của quá trình.

Hệ thống thông gió của con người kém hiệu quả đến mức trong một nguồn cảm hứng mới, chỉ có một phần sáu không khí có thể được thay thế, phần còn lại không khí bị giữ lại trong phổi.

Các bệnh lý liên quan đến phế nang

Bệnh khí huyết phổi

Tình trạng này bao gồm tổn thương và viêm các phế nang; Do đó, cơ thể không thể tiếp nhận oxy, gây ho và khó phục hồi hơi thở, đặc biệt là trong các hoạt động thể chất. Một trong những nguyên nhân phổ biến nhất của bệnh lý này là hút thuốc lá.

Viêm phổi

Viêm phổi là do nhiễm vi khuẩn hoặc vi rút trong đường hô hấp và gây ra quá trình viêm với sự hiện diện của mủ hoặc chất lỏng bên trong phế nang, do đó ngăn cản quá trình hấp thụ oxy, gây khó thở nghiêm trọng.

Người giới thiệu

1. Berthiaume, Y., Voisin, G., & Dagenais, A. (2006). Tế bào phế nang loại I: hiệp sĩ mới của phế nang? Tạp chí Sinh lý học, 572 (Pt 3), 609–610.
2. Butler, JP, & Tsuda, A. (2011). Vận chuyển các chất khí giữa môi trường và phế nang - cơ sở lý thuyết. Sinh lý học toàn diện, 1 (3), 1301–1316.
3. Castranova, V., Rabovsky, J., Tucker, JH, & Miles, PR (1988). Tế bào biểu mô phế nang loại II: một tế bào khí đa chức năng. Độc chất học và dược học ứng dụng, 93 (3), 472–483.
4. Herzog, EL, Brody, AR, Colby, TV, Mason, R., & Williams, MC (2008). Những điều cần biết và chưa biết về các phế nang. Kỷ yếu của Hiệp hội Lồng ngực Hoa Kỳ, 5 (7), 778–782.
5. Kühnel, W. (2005). Bản đồ màu về Tế bào học và Mô học. Panamerican Medical Ed.
6. Ross, MH & Pawlina, W. (2007). Mô học. Văn bản và Bản đồ Màu với Sinh học Tế bào và Phân tử. 5aed. Panamerican Medical Ed.
7. Welsch, U., & Sobotta, J. (2008). Mô học. Panamerican Medical Ed.