LONGBLAASJES: KENMERKEN, FUNCTIES, ANATOMIE - ANATOMIE EN FYSIOLOGIE - 2024

De longblaasjes zijn kleine zakjes in de longen van zoogdieren, omgeven door een netwerk van bloedcapillairen. Onder een microscoop, in een alveolus, kan het lumen van de alveolus en zijn wand, bestaande uit epitheelcellen, worden onderscheiden.

Ze bevatten ook bindweefselvezels die ze hun karakteristieke elasticiteit geven. Type I platte cellen en type II kubusvormige cellen kunnen worden onderscheiden in het alveolaire epitheel. De belangrijkste functie is om gasuitwisseling tussen lucht en bloed te bemiddelen.

Terwijl het ademhalingsproces plaatsvindt, komt lucht het lichaam binnen via de luchtpijp, waar het naar een reeks tunnels in de long gaat. Aan het einde van dit ingewikkelde netwerk van buisjes bevinden zich de alveolaire zakjes, waar lucht binnenkomt en wordt opgenomen door bloedvaten.

Al in het bloed wordt de zuurstof in de lucht gescheiden van de rest van de componenten, zoals kooldioxide. Deze laatste verbinding wordt door het uitademingsproces uit het lichaam verwijderd.

Algemene karakteristieken

In de longen bevindt zich een sponsachtig weefsel dat wordt gevormd door een vrij hoog aantal longblaasjes: van 400 tot 700 miljoen in de twee longen van een gezonde volwassen mens. De longblaasjes zijn zakachtige structuren van binnen bedekt met een kleverige substantie.

Bij zoogdieren bevat elke long miljoenen longblaasjes, nauw verbonden met het vasculaire netwerk. Bij de mens is het longoppervlak tussen de 50 en 90 m ² en bevat 1000 km aan bloedcapillairen.

Dit hoge aantal is essentieel om de vereiste zuurstofopname te garanderen en zo te kunnen voldoen aan het hoge metabolisme van zoogdieren, voornamelijk als gevolg van de endothermie van de groep.

Ademhalingssysteem bij zoogdieren

Lucht komt binnen via de neus, met name via de "neusgaten"; Dit gaat over in de neusholte en van daaruit naar de interne neusgaten die zijn verbonden met de keelholte. Hier komen twee routes samen: de luchtwegen en de spijsvertering.

De glottis opent zich naar het strottenhoofd en vervolgens naar de luchtpijp. Dit is verdeeld in twee bronchiën, één in elke long; op hun beurt verdelen de bronchiën zich in bronchiolen, die kleinere buisjes zijn en naar de alveolaire kanalen en longblaasjes leiden.

Kenmerken

De belangrijkste functie van de longblaasjes is om gasuitwisseling mogelijk te maken, essentieel voor ademhalingsprocessen, waardoor zuurstof in de bloedbaan kan komen om naar de weefsels van het lichaam te worden getransporteerd.

Op dezelfde manier nemen de longblaasjes deel aan de verwijdering van kooldioxide uit het bloed tijdens de processen van inademing en uitademing.

Anatomie

De alveoli en alveolaire kanalen bestaan ​​uit een zeer dun enkellaags endotheel dat de uitwisseling van gassen tussen de lucht en de bloedcapillairen vergemakkelijkt. Ze hebben een diameter van ongeveer 0,05 en 0,25 mm, omgeven door capillaire lussen. Ze zijn afgerond of veelvlakkig van vorm.

Tussen elke opeenvolgende alveolus bevindt zich het interalveolaire septum, de gemeenschappelijke muur tussen de twee. De rand van deze septa vormt de basale ringen, gevormd door gladde spiercellen en bedekt door het eenvoudige kubische epitheel.

In het buitenste deel van een alveolus bevinden zich de bloedcapillairen die samen met het alveolaire membraan het alveolus-capillaire membraan vormen, het gebied waar gasuitwisseling plaatsvindt tussen de lucht die de longen binnendringt en het bloed in de capillairen.

Door hun eigenaardige organisatie doen de longblaasjes denken aan een honingraat. Ze worden aan de buitenkant gevormd door een wand van epitheelcellen die pneumocyten worden genoemd.

Bij het alveolaire membraan horen cellen die verantwoordelijk zijn voor de verdediging en reiniging van de longblaasjes, de zogenaamde alveolaire macrofagen.

Celtypen in de longblaasjes

De structuur van de longblaasjes is uitgebreid beschreven in de literatuur en omvat de volgende celtypen: type I dat gasuitwisseling bemiddelt, type II met secretoire en immuunfuncties, endotheelcellen, alveolaire macrofagen die deelnemen aan verdediging en interstitiële fibroblasten.

Type I-cellen

Type I-cellen worden gekenmerkt doordat ze ongelooflijk dun en plat zijn, vermoedelijk om gasuitwisseling te vergemakkelijken. Ze worden aangetroffen in ongeveer 96% van het oppervlak van de longblaasjes.

Deze cellen brengen een aanzienlijk aantal eiwitten tot expressie, waaronder T1-α, aquaporine 5, ionkanalen, adenosinereceptoren en genen voor resistentie tegen verschillende geneesmiddelen.

De moeilijkheid om deze cellen te isoleren en te kweken, heeft hun diepgaande studie belemmerd. Er wordt echter een mogelijke functie van homoshesis in de longen verhoogd, zoals het transport van ionen, water en deelname aan de controle van celproliferatie.

De manier om deze technische problemen te overwinnen, is door de cellen te bestuderen met alternatieve moleculaire methoden, genaamd DNA-microarrays. Met behulp van deze methodologie was het mogelijk om te concluderen dat type I-cellen ook betrokken zijn bij bescherming tegen oxidatieve schade.

Type II-cellen

Type II-cellen zijn kubusvormig van vorm en bevinden zich meestal in de hoeken van de longblaasjes bij zoogdieren, en worden slechts in 4% van het resterende alveolaire oppervlak aangetroffen.

Zijn functies omvatten de productie en secretie van biomoleculen zoals eiwitten en lipiden die oppervlakteactieve stoffen in de longen vormen.

Pulmonale oppervlakteactieve stoffen zijn stoffen die voornamelijk bestaan ​​uit lipiden en een klein deel van eiwitten, die de oppervlaktespanning in de longblaasjes helpen verminderen. De belangrijkste is dipalmitoylfosfatidylcholine (DPPC).

Type II-cellen zijn betrokken bij de immuunafweer van de longblaasjes en scheiden verschillende soorten stoffen uit, zoals cytokines, waarvan de rol is het rekruteren van ontstekingscellen in de longen.

Verder is in verschillende diermodellen aangetoond dat type II-cellen verantwoordelijk zijn voor het vochtvrij houden van de alveolaire ruimte en ook betrokken zijn bij natriumtransport.

Interstitiële fibroblasten

Deze cellen zijn spoelvormig en worden gekenmerkt door lange actine-extensies. Zijn functie is de afscheiding van de cellulaire matrix in de alveolus om zijn structuur te behouden.

Op dezelfde manier kunnen cellen de bloedstroom regelen en deze indien nodig verminderen.

Alveolaire macrofagen

De longblaasjes herbergen cellen met fagocytische eigenschappen die zijn afgeleid van bloedmonocyten die alveolaire macrofagen worden genoemd.

Deze zijn verantwoordelijk voor het elimineren, door het proces van fagocytose, van vreemde deeltjes die de longblaasjes zijn binnengedrongen, zoals stof of infectieuze micro-organismen zoals Mycobacterium tuberculosis. Bovendien overspoelen ze bloedcellen die de longblaasjes kunnen binnendringen als er sprake is van hartfalen.

Ze worden gekenmerkt door een bruine kleur en een reeks gevarieerde uitbreidingen. Lysosomen zijn vrij overvloedig in het cytoplasma van deze macrofagen.

Het aantal macrofagen kan toenemen als het lichaam een ​​ziekte heeft die verband houdt met het hart, als het individu amfetamine gebruikt of door het gebruik van sigaretten.

Kohn poriën

Het zijn een reeks poriën in de longblaasjes in de interalveolaire scheidingswanden, die de ene long met de andere communiceren en luchtcirculatie tussen hen mogelijk maken.

Hoe vindt gasuitwisseling plaats?

Gasuitwisseling tussen zuurstof (O ₂ ) en kooldioxide (CO ₂ ) is het primaire doel van de longen.

Dit fenomeen doet zich voor in de longblaasjes, waar bloed en gas elkaar ontmoeten op een minimale afstand van ongeveer één micron. Dit proces vereist twee goed gepompte leidingen of kanalen.

Een daarvan is het vasculaire systeem van de long dat wordt aangedreven door het rechtergedeelte van het hart, dat gemengd veneus bloed (bestaande uit veneus bloed uit het hart en andere weefsels via de veneuze terugkeer) naar het gebied stuurt waar het in ruil daarvoor plaatsvindt.

Het tweede kanaal is de trachebronchiale boom, waarvan de ventilatie wordt aangedreven door de spieren die betrokken zijn bij het ademen.

In het algemeen wordt het transport van elk gas voornamelijk bepaald door twee mechanismen: convectie en diffusie; de eerste is omkeerbaar, de tweede niet.

Gasuitwisseling: partiële drukken

Wanneer lucht het ademhalingssysteem binnendringt, verandert de samenstelling ervan en raakt het verzadigd met waterdamp. Bij het bereiken van de longblaasjes vermengt de lucht zich met de lucht die is overgebleven van de vorige ademhalingscirkel.

Door deze combinatie daalt de partiële zuurstofdruk en neemt die van kooldioxide toe. Omdat de partiële zuurstofdruk in de longblaasjes hoger is dan in het bloed dat de haarvaten van de long binnendringt, komt zuurstof de haarvaten binnen door diffusie.

Evenzo is de partiële druk van kooldioxide hoger in de haarvaten van de longen in vergelijking met de longblaasjes. Daarom komt koolstofdioxide via een eenvoudig diffusieproces in de longblaasjes.

Transport van gassen van weefsels naar bloed

Zuurstof en aanzienlijke hoeveelheden kooldioxide worden getransporteerd door "ademhalingspigmenten", waaronder hemoglobine, dat het populairst is onder groepen gewervelde dieren.

Het bloed dat verantwoordelijk is voor het transport van zuurstof van de weefsels naar de longen, moet ook kooldioxide terug transporteren uit de longen.

Kooldioxide kan echter via andere routes worden getransporteerd, het kan door het bloed worden overgedragen en in plasma worden opgelost; bovendien kan het naar bloederytrocyten diffunderen.

In erytrocyten wordt het meeste kooldioxide omgezet in koolzuur door het enzym koolzuuranhydrase. De reactie verloopt als volgt:

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

De waterstofionen uit de reactie combineren met hemoglobine om deoxyhemoglobine te vormen. Deze vereniging voorkomt een plotselinge daling van de pH in het bloed; tegelijkertijd vindt de afgifte van zuurstof plaats.

De bicarbonaationen (HCO ₃ ^- ) verlaten de erytrocyt door een uitwisseling voor chloorionen. In tegenstelling tot kooldioxide kunnen bicarbonaationen in het plasma achterblijven dankzij hun hoge oplosbaarheid. De aanwezigheid van kooldioxide in het bloed zou een uiterlijk veroorzaken dat lijkt op dat van een koolzuurhoudende drank.

Transport van gassen van het bloed naar de longblaasjes

Zoals aangegeven door de pijlen in beide richtingen, zijn de hierboven beschreven reacties omkeerbaar; dat wil zeggen, het product kan weer de eerste reactanten worden.

Zodra het bloed de longen bereikt, komt het bicarbonaat weer in de bloedcellen. Net als in het vorige geval, moet een chloorion de cel verlaten om het bicarbonaation binnen te laten.

Op dit moment vindt de reactie in omgekeerde richting plaats met de katalyse van het koolzuuranhydrase-enzym: het bicarbonaat reageert met het waterstofion en wordt weer omgezet in kooldioxide, dat diffundeert naar het plasma en van daaruit naar de longblaasjes.

Nadelen van gasuitwisseling in de longen

Gasuitwisseling vindt alleen plaats in de alveoli en alveolaire kanalen, die zich aan het einde van de buisvertakkingen bevinden.

Om deze reden kunnen we spreken van een "dode ruimte", waar lucht in de longen stroomt maar geen gasuitwisseling plaatsvindt.

Als we het vergelijken met andere diergroepen, zoals vissen, hebben ze een zeer efficiënt gasuitwisselingssysteem met één pad. Evenzo hebben vogels een systeem van luchtzakken en parabronchi waar luchtuitwisseling plaatsvindt, waardoor de efficiëntie van het proces toeneemt.

Menselijke ventilatie is zo inefficiënt dat bij een nieuwe inademing slechts een zesde van de lucht kan worden vervangen, waardoor de rest van de lucht in de longen blijft zitten.

Pathologieën geassocieerd met de longblaasjes

Pulmonaal efysema

Deze aandoening bestaat uit de beschadiging en ontsteking van de longblaasjes; bijgevolg kan het lichaam geen zuurstof opnemen, hoesten veroorzaakt en is het moeilijk om op adem te komen, vooral tijdens lichamelijke activiteiten. Een van de meest voorkomende oorzaken van deze pathologie is roken.

Longontsteking

Longontsteking wordt veroorzaakt door een bacteriële of virale infectie in de luchtwegen en veroorzaakt een ontstekingsproces met de aanwezigheid van pus of vloeistoffen in de longblaasjes, waardoor de opname van zuurstof wordt voorkomen, wat ernstige ademhalingsmoeilijkheden veroorzaakt.

Referenties

1. Berthiaume, Y., Voisin, G., & Dagenais, A. (2006). De alveolaire type I-cellen: de nieuwe ridder van de alveolus? The Journal of Physiology, 572 (Pt 3), 609-610.
2. Butler, JP en Tsuda, A. (2011). Transport van gassen tussen de omgeving en longblaasjes - theoretische grondslagen. Uitgebreide fysiologie, 1 (3), 1301-1316.
3. Castranova, V., Rabovsky, J., Tucker, JH, & Miles, PR (1988). De alveolaire type II epitheelcel: een multifunctionele pneumocyt. Toxicologie en toegepaste farmacologie, 93 (3), 472-483.
4. Herzog, EL, Brody, AR, Colby, TV, Mason, R., & Williams, MC (2008). Bekenden en onbekenden van de alveolus. Proceedings of the American Thoracic Society, 5 (7), 778-782.
5. Kühnel, W. (2005). Kleurenatlas van cytologie en histologie. Panamerican Medical Ed.
6. Ross, MH en Pawlina, W. (2007). Histologie. Tekst- en kleurenatlas met cellulaire en moleculaire biologie. 5aed. Panamerican Medical Ed.
7. Welsch, U., en Sobotta, J. (2008). Histologie. Panamerican Medical Ed.