Alveoli Paru: Karakteristik, Fungsi, Anatomi
Alveoli paru adalah kantung-kantung kecil yang terletak di paru-paru mamalia, dikelilingi oleh jaringan kapiler darah. Di bawah mikroskop, dalam alveolus dapat dibedakan lumen alveolus dan dindingnya, yang terdiri dari sel-sel epitel.
Mereka juga mengandung serat jaringan ikat yang memberi mereka elastisitas khas mereka. Dalam epitel alveolar, sel tipe I datar dan sel tipe II cube dapat dibedakan. Fungsi utamanya adalah untuk memediasi pertukaran gas antara udara dan darah.
Ketika proses pernapasan terjadi, udara masuk ke tubuh melalui trakea, di mana ia berjalan ke serangkaian terowongan di dalam paru-paru. Pada akhir jaringan tabung yang rumit ini terdapat kantung alveolar, tempat udara masuk dan diambil oleh pembuluh darah.
Sudah ada dalam darah, oksigen di udara dipisahkan dari komponen lainnya, seperti karbon dioksida. Senyawa terakhir dihilangkan dari tubuh melalui proses pernafasan.
Karakteristik umum
Di dalam paru-paru adalah jaringan tekstur kenyal yang dibentuk oleh jumlah alveoli paru yang cukup tinggi: dari 400 hingga 700 juta di dua paru-paru manusia dewasa yang sehat. Alveoli adalah struktur seperti tas yang tertutup secara internal oleh zat lengket.
Pada mamalia, setiap paru mengandung jutaan alveoli, yang secara erat terkait dengan jaringan pembuluh darah. Pada manusia, area paru-paru adalah antara 50 dan 90 m2 dan mengandung 1000 km kapiler darah.
Jumlah yang tinggi ini sangat penting untuk memastikan asupan oksigen yang dibutuhkan dan dengan demikian dapat memenuhi metabolisme mamalia yang tinggi, terutama karena endotermin kelompok.
Sistem pernapasan pada mamalia
Udara masuk melalui hidung, khususnya oleh "Nostrilos"; Ini berpindah ke rongga hidung dan dari sana ke nares internal yang terhubung ke faring. Di sini konvergen dua cara: pernapasan dan pencernaan.
Glotis terbuka ke laring dan kemudian ke trakea. Ini dibagi menjadi dua bronkus, satu di setiap paru-paru; pada gilirannya, bronkus dibagi menjadi bronkiolus, yang merupakan tabung yang lebih kecil dan mengarah ke saluran alveolar dan alveoli.
Fungsi
Fungsi utama alveoli adalah untuk memungkinkan pertukaran gas, penting untuk proses pernapasan, memungkinkan masuknya oksigen ke dalam aliran darah untuk diangkut ke jaringan tubuh.
Dengan cara yang sama, alveoli paru berpartisipasi dalam eliminasi karbon dioksida dari darah selama proses inhalasi dan pernafasan.
Anatomi
Saluran alveoli dan alveolar terdiri dari endotelium lapisan tunggal yang sangat tipis yang memfasilitasi pertukaran gas antara udara dan kapiler darah. Mereka memiliki diameter sekitar 0, 05 dan 0, 25 mm, dikelilingi oleh loop kapiler. Mereka bulat atau polyhedral.
Di antara setiap alveolus berturut-turut adalah septum interalveolar, yang merupakan dinding umum di antara keduanya. Perbatasan septa ini membentuk cincin basal, dibentuk oleh sel otot polos dan ditutupi oleh epitel kubik sederhana.
Di bagian luar alveolus adalah kapiler darah yang, dengan membran alveolar, membentuk membran alveolar-kapiler, daerah di mana pertukaran gas terjadi antara udara yang memasuki paru-paru dan darah di kapiler.
Karena organisasinya yang khas, alveoli paru mengingatkan pada sarang lebah. Mereka terbentuk di luar oleh dinding sel epitel yang disebut pneumosit.
Menyertai membran alveolar, sel-sel ditemukan bertanggung jawab untuk pertahanan dan pembersihan alveoli, yang disebut makrofag alveolar.
Jenis sel di dalam alveoli
Struktur alveoli telah banyak dijelaskan dalam literatur dan termasuk tipe sel berikut: tipe I memediasi pertukaran gas, tipe II fungsi sekresi dan kekebalan, sel endotel, makrofag alveolar yang terlibat dalam pertahanan dan fibroblast interstitial.
Sel tipe I
Sel-sel tipe I ditandai dengan menjadi sangat tipis dan datar, mungkin untuk memfasilitasi pertukaran gas. Mereka ditemukan pada sekitar 96% permukaan alveoli.
Sel-sel ini mengekspresikan sejumlah besar protein, termasuk T1-α, aquaporin 5, saluran ion, reseptor adenosin dan gen resistensi terhadap beberapa obat.
Kesulitan mengisolasi dan mengolah sel-sel ini telah menghambat studi mendalam mereka. Namun, kemungkinan fungsi homostesis di paru-paru diusulkan, seperti pengangkutan ion, air dan partisipasi dalam kontrol proliferasi sel.
Cara untuk mengatasi kesulitan teknis ini adalah dengan mempelajari sel-sel dengan metode molekuler alternatif, yang disebut DNA microarrays. Menggunakan metodologi ini adalah mungkin untuk menyimpulkan bahwa sel tipe I juga terlibat dalam perlindungan terhadap kerusakan oksidatif.
Sel tipe II
Sel-sel tipe II berbentuk kuboid dan biasanya terletak di sudut-sudut alveoli pada mamalia, dengan hanya tersisa permukaan alveolar 4%.
Fungsinya meliputi produksi dan sekresi biomolekul seperti protein dan lipid yang membentuk surfaktan paru.
Surfaktan paru adalah zat yang sebagian besar terdiri dari lipid dan sebagian kecil protein, yang membantu mengurangi ketegangan permukaan di alveoli. Yang paling penting adalah dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC).
Sel tipe II terlibat dalam pertahanan kekebalan alveoli, mengeluarkan beberapa jenis zat seperti sitokin, yang perannya adalah perekrutan sel-sel inflamasi di dalam paru-paru.
Selain itu, beberapa model hewan telah menunjukkan bahwa sel tipe II bertanggung jawab untuk menjaga ruang alveolar bebas cairan dan juga terlibat dalam transportasi natrium.
Fibroblast interstitial
Sel-sel ini memiliki bentuk gelendong dan ditandai dengan menunjukkan ekstensi aktin yang panjang. Fungsinya adalah sekresi matriks seluler di alveolus untuk mempertahankan strukturnya.
Dengan cara yang sama, sel-sel dapat mengatur aliran darah, menguranginya sebagaimana adanya.
Makrofag alveolar
Sel-sel alveoli memiliki sifat fagosit yang berasal dari monosit darah yang disebut makrofag alveolar.
Ini bertanggung jawab untuk mengeluarkan dengan proses fagositosis partikel asing yang telah memasuki alveoli, seperti debu atau mikroorganisme yang menular seperti Mycobacterium tuberculosis . Selain itu, sel darah fagositosis yang bisa masuk ke alveoli jika jantungnya tidak mencukupi.
Mereka ditandai oleh warna cokelat dan serangkaian prolog yang bervariasi. Lisosom cukup melimpah di sitoplasma makrofag ini.
Jumlah makrofag dapat meningkat jika tubuh memiliki penyakit yang berhubungan dengan jantung, jika individu tersebut mengkonsumsi amfetamin atau penggunaan rokok.
Pori-pori kotor
Mereka adalah serangkaian pori-pori yang terletak di alveoli yang terletak di septa interalveolar, yang menghubungkan satu alveolus dengan yang lain dan memungkinkan sirkulasi udara di antara mereka.
Bagaimana pertukaran gas?
Pertukaran gas antara oksigen (O 2 ) dan karbon dioksida (CO 2 ) adalah tujuan utama paru-paru.
Fenomena ini terjadi di alveoli paru, di mana darah dan gas berada pada jarak minimum sekitar satu mikron. Proses ini membutuhkan dua saluran atau saluran yang dipompa dengan tepat.
Salah satunya adalah sistem vaskular paru-paru yang digerakkan oleh daerah jantung kanan, yang mengirimkan darah vena campuran (terdiri dari darah vena dari jantung dan jaringan lain melalui aliran balik vena) ke daerah tempat terjadinya pertukaran.
Saluran kedua adalah pohon trakeobronkial, yang ventilasinya digerakkan oleh otot-otot yang terlibat dalam pernapasan.
Secara umum, pengangkutan gas apa pun terutama diatur oleh dua mekanisme: konveksi dan difusi; yang pertama adalah reversibel, sedangkan yang kedua tidak.
Pertukaran gas: tekanan parsial
Ketika udara memasuki sistem pernapasan, komposisinya berubah, menjadi jenuh dengan uap air. Saat mencapai alveoli, udara bercampur dengan udara yang tersisa dari lingkaran pernapasan sebelumnya.
Berkat kombinasi ini, tekanan parsial oksigen turun dan karbon dioksida meningkat. Karena tekanan parsial oksigen lebih besar di alveoli daripada di dalam darah yang memasuki kapiler paru-paru, oksigen memasuki kapiler dengan difusi.
Demikian juga, tekanan parsial karbon dioksida lebih besar di kapiler paru-paru, dibandingkan dengan alveoli. Oleh karena itu, karbon dioksida berpindah ke alveoli dengan proses difusi sederhana.
Transportasi gas jaringan ke darah
Oksigen dan sejumlah besar karbon dioksida diangkut oleh "pigmen pernapasan", di antaranya hemoglobin, yang merupakan yang paling populer di antara kelompok vertebrata.
Darah yang bertanggung jawab untuk mengangkut oksigen dari jaringan ke paru-paru juga harus mengangkut karbon dioksida kembali dari paru-paru.
Namun, karbon dioksida dapat diangkut dengan cara lain, dapat ditularkan melalui darah dan larut dalam plasma; Selain itu, dapat menyebar ke eritrosit darah.
Pada eritrosit, sebagian besar karbon dioksida beralih ke asam karbonat berkat enzim karbonat anhidrase. Reaksi terjadi sebagai berikut:
CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 -
Ion hidrogen dari reaksi bergabung dengan hemoglobin untuk membentuk deoxyhemoglobin. Persatuan ini mencegah penurunan tiba-tiba pH dalam darah; Pada saat yang sama, pelepasan oksigen terjadi.
Ion bikarbonat (HCO 3 -) meninggalkan eritrosit dengan menukar ion klorin. Berbeda dengan karbon dioksida, ion bikarbonat dapat tetap berada dalam plasma karena kelarutannya yang tinggi. Kehadiran karbon dioksida dalam darah akan menyebabkan penampilan yang mirip dengan minuman gas.
Pengangkutan gas darah ke alveoli
Seperti yang ditunjukkan oleh panah di kedua arah, reaksi yang dijelaskan di atas dapat dibalik; yaitu, produk dapat diubah kembali menjadi reaktan awal.
Saat darah mencapai paru-paru, bikarbonat memasuki eritrosit darah lagi. Seperti pada kasus sebelumnya, agar ion bikarbonat dapat masuk, ion klor harus keluar dari sel.
Pada saat ini reaksi terjadi dalam arah yang berlawanan dengan katalisis enzim karbonat anhidrase: bikarbonat bereaksi dengan ion hidrogen dan diubah kembali menjadi karbon dioksida, yang berdifusi ke plasma dan dari sana ke alveoli.
Kerugian dari pertukaran gas di paru-paru
Pertukaran gas hanya terjadi di saluran alveoli dan alveolar, yang berada di ujung cabang tabung.
Karena itu kita dapat berbicara tentang "ruang mati", di mana saluran udara terjadi di paru-paru tetapi pertukaran gas tidak dilakukan.
Jika kita membandingkannya dengan kelompok hewan lain, seperti ikan, mereka memiliki sistem pertukaran gas satu arah yang sangat efisien. Demikian juga, burung memiliki sistem kantung udara dan parabronchi di mana pertukaran udara terjadi, meningkatkan efisiensi proses.
Ventilasi manusia sangat tidak efisien sehingga dalam inspirasi baru hanya seperenam dari udara yang dapat diganti, meninggalkan sisa udara yang terperangkap di paru-paru.
Patologi terkait dengan alveoli
Efesus paru
Kondisi ini terdiri dari kerusakan dan radang alveoli; akibatnya, tubuh tidak dapat menerima oksigen, menyebabkan batuk dan membuatnya sulit untuk memulihkan napas, terutama dalam kinerja aktivitas fisik. Salah satu penyebab paling umum dari patologi ini adalah merokok.
Pneumonia
Pneumonia disebabkan oleh infeksi bakteri atau virus di saluran udara dan menyebabkan proses inflamasi dengan adanya nanah atau cairan di dalam alveoli, sehingga mencegah asupan oksigen, sehingga menyebabkan kesulitan bernapas yang parah.
