ALVEOLI POLMONARI: CARATTERISTICHE, FUNZIONI, ANATOMIA - ANATOMIA E FISIOLOGIA - 2024

Gli alveoli polmonari sono piccole sacche situate nei polmoni dei mammiferi, circondate da una rete di capillari sanguigni. Al microscopio, in un alveolo si possono distinguere il lume dell'alveolo e la sua parete, costituita da cellule epiteliali.

Contengono inoltre fibre di tessuto connettivo che conferiscono loro la loro caratteristica elasticità. Le cellule piatte di tipo I e le cellule a forma di cubo di tipo II possono essere distinte nell'epitelio alveolare. La sua funzione principale è quella di mediare lo scambio di gas tra aria e sangue.

Durante il processo di respirazione, l'aria entra nel corpo attraverso la trachea, dove viaggia verso una serie di tunnel all'interno del polmone. Alla fine di questa intricata rete di tubi ci sono le sacche alveolari, dove l'aria entra e viene assorbita dai vasi sanguigni.

Già nel sangue, l'ossigeno nell'aria è separato dal resto dei componenti, come l'anidride carbonica. Quest'ultimo composto viene eliminato dal corpo attraverso il processo di espirazione.

Caratteristiche generali

All'interno dei polmoni è presente un tessuto a tessitura spugnosa formato da un numero piuttosto elevato di alveoli polmonari: da 400 a 700 milioni nei due polmoni di un essere umano adulto sano. Gli alveoli sono strutture simili a sacche ricoperte internamente da una sostanza appiccicosa.

Nei mammiferi, ogni polmone contiene milioni di alveoli, strettamente associati alla rete vascolare. Nell'uomo, l'area dei polmoni è compresa tra 50 e 90 m ² e contiene 1000 km di capillari sanguigni.

Questo numero elevato è essenziale per garantire l'assorbimento di ossigeno richiesto e quindi essere in grado di rispettare l'elevato metabolismo dei mammiferi, principalmente a causa dell'endotermia del gruppo.

Sistema respiratorio nei mammiferi

L'aria entra dal naso, in particolare dalle "narici"; Questo passa nella cavità nasale e da lì alle narici interne collegate alla faringe. Qui convergono due vie: quella respiratoria e quella digestiva.

La glottide si apre alla laringe e poi alla trachea. Questo è diviso in due bronchi, uno in ciascun polmone; a loro volta, i bronchi si dividono in bronchioli, che sono tubi più piccoli e conducono ai dotti alveolari e agli alveoli.

Caratteristiche

La funzione principale degli alveoli è quella di consentire lo scambio di gas, vitale per i processi respiratori, permettendo all'ossigeno di entrare nel flusso sanguigno per essere trasportato ai tessuti del corpo.

Allo stesso modo, gli alveoli polmonari partecipano alla rimozione dell'anidride carbonica dal sangue durante i processi di inspirazione ed espirazione.

Anatomia

Gli alveoli e i dotti alveolari sono costituiti da un sottilissimo endotelio monostrato che facilita lo scambio di gas tra l'aria ei capillari sanguigni. Hanno un diametro approssimativo di 0,05 e 0,25 mm, circondati da anelli capillari. Sono di forma arrotondata o poliedrica.

Tra ogni alveolo consecutivo c'è il setto interalveolare, che è il muro comune tra i due. Il bordo di questi setti forma gli anelli basali, formati da cellule muscolari lisce e ricoperti dal semplice epitelio cuboide.

Nella parte esterna di un alveolo si trovano i capillari sanguigni che, insieme alla membrana alveolare, formano la membrana alveolo-capillare, la regione in cui avviene lo scambio di gas tra l'aria che entra nei polmoni e il sangue nei capillari.

A causa della loro particolare organizzazione, gli alveoli polmonari ricordano un nido d'ape. Sono costituiti all'esterno da una parete di cellule epiteliali chiamate pneumociti.

Ad accompagnare la membrana alveolare ci sono le cellule responsabili della difesa e della pulizia degli alveoli, chiamate macrofagi alveolari.

Tipi di cellule negli alveoli

La struttura degli alveoli è stata ampiamente descritta in letteratura e comprende i seguenti tipi di cellule: tipo I che mediano lo scambio gassoso, tipo II con funzioni secretorie e immunitarie, cellule endoteliali, macrofagi alveolari che partecipano a difesa e fibroblasti interstiziali.

Celle di tipo I.

Le cellule di tipo I sono caratterizzate dall'essere incredibilmente sottili e piatte, presumibilmente per facilitare lo scambio di gas. Si trovano in circa il 96% della superficie degli alveoli.

Queste cellule esprimono un numero significativo di proteine, tra cui T1-α, acquaporina 5, canali ionici, recettori dell'adenosina e geni per la resistenza a vari farmaci.

La difficoltà di isolare e coltivare queste cellule ha impedito il loro studio approfondito. Tuttavia, viene sollevata una possibile funzione di omosesi nei polmoni, come il trasporto di ioni, l'acqua e la partecipazione al controllo della proliferazione cellulare.

Il modo per superare queste difficoltà tecniche è studiare le cellule con metodi molecolari alternativi, chiamati DNA microarrays. Utilizzando questa metodologia, è stato possibile concludere che le cellule di tipo I sono anche coinvolte nella protezione contro il danno ossidativo.

Cellule di tipo II

Le cellule di tipo II sono di forma cuboide e di solito si trovano negli angoli degli alveoli nei mammiferi, essendo presenti solo nel 4% della superficie alveolare rimanente.

Le sue funzioni includono la produzione e la secrezione di biomolecole come proteine ​​e lipidi che costituiscono tensioattivi polmonari.

I tensioattivi polmonari sono sostanze composte principalmente da lipidi e una piccola porzione di proteine, che aiutano a ridurre la tensione superficiale negli alveoli. Il più importante è la dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC).

Le cellule di tipo II sono coinvolte nella difesa immunitaria degli alveoli, secernendo vari tipi di sostanze come le citochine, il cui ruolo è il reclutamento di cellule infiammatorie all'interno dei polmoni.

Inoltre, in vari modelli animali è stato dimostrato che le cellule di tipo II sono responsabili del mantenimento dello spazio alveolare privo di fluidi e sono anche coinvolte nel trasporto del sodio.

Fibroblasti interstiziali

Queste cellule sono a forma di fuso e caratterizzate da lunghe estensioni di actina. La sua funzione è la secrezione della matrice cellulare negli alveoli per mantenere la sua struttura.

Allo stesso modo, le cellule possono gestire il flusso sanguigno, riducendolo come appropriato.

Macrofagi alveolari

Gli alveoli ospitano cellule con proprietà fagocitiche derivate da monociti del sangue chiamati macrofagi alveolari.

Questi sono responsabili dell'eliminazione tramite il processo di fagocitosi di particelle estranee che sono entrate negli alveoli, come polvere o microrganismi infettivi come il Mycobacterium tuberculosis. Inoltre, inghiottono le cellule del sangue che potrebbero entrare negli alveoli in caso di insufficienza cardiaca.

Si caratterizzano per presentare un colore marrone e una serie di estensioni variegate. I lisosomi sono abbastanza abbondanti nel citoplasma di questi macrofagi.

Il numero di macrofagi può aumentare se il corpo ha una malattia correlata al cuore, se l'individuo utilizza anfetamine o mediante l'uso di sigarette.

Kohn pori

Sono una serie di pori situati negli alveoli situati nelle partizioni interalveolari, che comunicano un alveolo con l'altro e consentono la circolazione dell'aria tra di loro.

Come avviene lo scambio di gas?

Lo scambio di gas tra ossigeno (O ₂ ) e anidride carbonica (CO ₂ ) è lo scopo principale dei polmoni.

Questo fenomeno si verifica negli alveoli polmonari, dove sangue e gas si incontrano a una distanza minima di circa un micron. Questo processo richiede due condotti o canali adeguatamente pompati.

Uno di questi è il sistema vascolare del polmone guidato dalla regione destra del cuore, che invia sangue venoso misto (costituito da sangue venoso del cuore e altri tessuti attraverso il ritorno venoso) nella regione in cui avviene lo scambio.

Il secondo canale è l'albero trachebronchiale, la cui ventilazione è guidata dai muscoli coinvolti nella respirazione.

In generale, il trasporto di qualsiasi gas è governato principalmente da due meccanismi: convezione e diffusione; il primo è reversibile, mentre il secondo no.

Scambio di gas: pressioni parziali

Quando l'aria entra nel sistema respiratorio, la sua composizione cambia, saturandosi di vapore acqueo. Al raggiungimento degli alveoli, l'aria si mescola con l'aria che era rimasta dal precedente circolo di respirazione.

Grazie a questa combinazione, la pressione parziale dell'ossigeno diminuisce e quella dell'anidride carbonica aumenta. Poiché la pressione parziale dell'ossigeno è più alta negli alveoli che nel sangue che entra nei capillari del polmone, l'ossigeno entra nei capillari per diffusione.

Allo stesso modo, la pressione parziale dell'anidride carbonica è più alta nei capillari dei polmoni, rispetto agli alveoli. Pertanto, l'anidride carbonica passa negli alveoli attraverso un semplice processo di diffusione.

Trasporto di gas dai tessuti al sangue

L'ossigeno e quantità significative di anidride carbonica vengono trasportati dai "pigmenti respiratori", inclusa l'emoglobina, che è la più diffusa tra i gruppi di vertebrati.

Il sangue responsabile del trasporto dell'ossigeno dai tessuti ai polmoni deve anche trasportare l'anidride carbonica dai polmoni.

Tuttavia, l'anidride carbonica può essere trasportata per altre vie, può essere trasmessa attraverso il sangue e dissolversi nel plasma; inoltre, può diffondersi agli eritrociti del sangue.

Negli eritrociti, la maggior parte dell'anidride carbonica viene convertita in acido carbonico dall'enzima anidrasi carbonica. La reazione avviene come segue:

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

Gli ioni idrogeno della reazione si combinano con l'emoglobina per formare la deossiemoglobina. Questa unione evita un'improvvisa diminuzione del pH nel sangue; allo stesso tempo si verifica il rilascio di ossigeno.

Gli ioni bicarbonato (HCO ₃ ^- ) lasciano l'eritrocita scambiandosi con ioni cloro. A differenza dell'anidride carbonica, gli ioni bicarbonato possono rimanere nel plasma grazie alla loro elevata solubilità. La presenza di anidride carbonica nel sangue provocherebbe un aspetto simile a quello di una bevanda gassata.

Trasporto di gas dal sangue agli alveoli

Come indicato dalle frecce in entrambe le direzioni, le reazioni sopra descritte sono reversibili; cioè, il prodotto può diventare di nuovo i reagenti iniziali.

Non appena il sangue raggiunge i polmoni, il bicarbonato entra di nuovo nei globuli. Come nel caso precedente, affinché lo ione bicarbonato possa entrare, uno ione cloro deve uscire dalla cella.

In questo momento la reazione avviene in senso inverso con la catalisi dell'enzima anidrasi carbonica: il bicarbonato reagisce con lo ione idrogeno e viene riconvertito in anidride carbonica, che si diffonde al plasma e da qui agli alveoli.

Svantaggi dello scambio di gas nei polmoni

Lo scambio di gas avviene solo negli alveoli e nei condotti alveolari, che si trovano all'estremità dei rami del tubo.

Per questo si può parlare di uno "spazio morto", dove l'aria passa nei polmoni ma non avviene lo scambio di gas.

Se lo confrontiamo con altri gruppi di animali, come i pesci, hanno un sistema di scambio di gas a percorso singolo molto efficiente. Allo stesso modo, gli uccelli hanno un sistema di sacche d'aria e parabronchi dove avviene il ricambio d'aria, aumentando l'efficienza del processo.

La ventilazione umana è così inefficiente che in una nuova inspirazione solo un sesto dell'aria può essere sostituito, lasciando il resto dell'aria intrappolato nei polmoni.

Patologie associate agli alveoli

Efisema polmonare

Questa condizione consiste nel danno e nell'infiammazione degli alveoli; di conseguenza, il corpo non è in grado di ricevere ossigeno, provoca tosse e rende difficile recuperare il respiro, in particolare durante l'attività fisica. Una delle cause più comuni di questa patologia è il fumo.

Polmonite

La polmonite è causata da un'infezione batterica o virale delle vie respiratorie e provoca un processo infiammatorio con presenza di pus o liquidi all'interno degli alveoli, impedendo così l'assunzione di ossigeno, provocando gravi difficoltà respiratorie.

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