Термин альвеола происходит от латинского alveolus → маленькая полость.
Несмотря на свои небольшие размеры, легочные альвеолы отвечают за очень важную функцию: обмен дыхательных газов между кровью и атмосферой. По этой причине они считаются функциональной единицей легкого, то есть наименьшими структурами, способными выполнять все функции, за которые оно отвечает.
Большинство легочных альвеол сгруппированы в конце каждого дыхательного бронха. Через последние они получают атмосферный воздух из верхних смежных отделов дыхательных путей (терминальные бронхиолы, третичные, вторичные и первичные бронхиолы, трахея, гортань, глотка, носоглотка и носовые полости).
Вдоль стенки респираторных бронхиол начинают распознаваться полусферические расширения, называемые легочными альвеолами.
Респираторные бронхиолы сохраняют ветвящуюся структуру бронхиального дерева, увеличивая количество размещенных альвеол, поскольку они берут начало от протоков меньшего калибра.
После нескольких раздвоений каждая ветвь респираторного бронхиола заканчивается альвеолярным протоком, который, в свою очередь, заканчивается выпуклостью со слепым дном, состоящей из двух или более групп альвеол (так называемых альвеолярных мешков). Таким образом, каждый мешок открывается в общее пространство, которое некоторые исследователи называют «атриумом».
Легочные альвеолы выглядят как небольшие сферические или шестиугольные воздушные камеры, средний диаметр которых составляет 250-300 микрометров при максимальной инсуффляции. Основная роль альвеол заключается в обогащении крови кислородом и очищении ее от углекислого газа. Высокая плотность этих альвеол характеризует губчатый морфологический вид легких; кроме того, она значительно увеличивает площадь поверхности для газообмена, которая в целом достигает от 70 до 140 квадратных метров в зависимости от пола, возраста, роста и физической подготовки (речь идет о площади, равной двухкомнатной квартире или теннисному корту).
Стенка альвеол очень тонкая и состоит из одного слоя эпителиальных клеток. В отличие от бронхов, тонкие стенки альвеол лишены мышечной ткани (поскольку она препятствует газообмену). Несмотря на их неспособность сокращаться, обильное присутствие эластичных волокон придает альвеолам определенную легкость растяжения во время инспираторного процесса и эластичного возврата во время экспираторной фазы.
Область между двумя соседними альвеолами называется межальвеолярной перегородкой и состоит из альвеолярного эпителия (с его 1-м и 2-м типами клеток), альвеолярных капилляров и часто слоя соединительной ткани. Внутриальвеолярные перегородки укрепляют альвеолярные каналы и в некоторой степени стабилизируют их.
Легочные альвеолы могут быть соединены с другими соседними альвеолами очень маленькими отверстиями, известными как поры Хора. Физиологическое значение этих пор, вероятно, заключается в уравновешивании давления воздуха в сегментах легких.
Ацинус легкого представляет собой территорию паренхимы, зависящую от терминального бронхиола. Ацини легкого представляют собой последние части легочной дольки. Дольки легких образуют бронхо-легочные зоны. Бронхо-легочные зоны составляют доли легкого (три в правом легком, две в левом).
Структура альвеол
Каждая легочная альвеола состоит из одного тонкого слоя обменного эпителия, в котором присутствуют два типа эпителиальных клеток, называемых пневмоцитами:
- Сквамозные альвеолярные клетки, также известные как клетки типа I или респираторные эпителиальные клетки;
- Клетки типа II, также известные как септальные клетки или клетки сурфактанта;
Большая часть альвеолярного эпителия образована клетками типа I, которые расположены так, что образуют непрерывный клеточный слой. Морфология этих клеток очень характерна, поскольку они очень тонкие и имеют небольшую выпуклость в ядре, где сгруппированы различные органеллы. Эти клетки, будучи тонкими (толщиной 25 нм) и тесно связанными с эндотелием капилляров, позволяют дыхательным газам легко проходить через них, облегчая обмен крови с воздухом и наоборот.
Альвеолярный эпителий также состоит из клеток II типа, которые разбросаны одиночно или группами по 2-3 штуки среди клеток I типа. Клетки перегородки выполняют две основные функции. Первая — секреция жидкости, богатой фосфолипидами и белками, называемой сурфактантом; вторая — восстановление альвеолярного эпителия, когда он серьезно поврежден.
Сурфактантная жидкость, постоянно выделяемая клетками перегородки, способна предотвратить чрезмерное растяжение и коллапс альвеол. Он также помогает облегчить газообмен между альвеолярным воздухом и кровью.
Без выработки сурфактанта клетками типа II развиваются серьезные проблемы с дыханием, такие как полный или частичный коллапс легкого (ателектаз). Это состояние может быть вызвано и другими факторами, например, травмой (пневмоторакс), плевритом или хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ).
Альвеолярные клетки II типа, по-видимому, помогают минимизировать объем жидкости в альвеолах, вынося воду и растворители из воздушных пространств.
Иммунные клетки присутствуют в легочных альвеолах. В частности, альвеолярные макрофаги отвечают за устранение всех потенциально вредных веществ, таких как атмосферная пыль, бактерии и загрязняющие частицы. Неслучайно эти производные моноцитов известны как пылевые клетки.
Кровообращение
Каждая легочная альвеола сильно васкуляризирована большим количеством капилляров. В легочных альвеолах кровь отделена от воздуха очень тонкой мембраной. Процесс газообмена, также известный как гематоз, включает в себя обогащение крови кислородом и удаление углекислого газа и водяного пара.
Насыщенная кислородом кровь из легочных вен поступает в левый желудочек сердца. Затем, благодаря активности миокарда, он проталкивается во все части тела. С другой стороны, кровь, которую необходимо «очистить», начинается в правом желудочке и через легочные артерии попадает в легкие. Поэтому следует отметить, что в легочном кровотоке вены несут оксигенированную кровь, а артерии — венозную, что полностью противоположно тому, что мы наблюдаем в системном кровообращении.
В состоянии покоя количество кислорода, обмениваемого между альвеолярным воздухом и кровью, составляет около 250-300 мл в минуту, а количество углекислого газа, диффундирующего из крови в альвеолярный воздух, составляет около 200-250 мл. Во время интенсивных занятий спортом эти показатели могут увеличиваться примерно в 20 раз.