肺泡：特征，功能，解剖 - 解剖生理学

在肺泡是位于哺乳动物的肺部，由毛细血管网包围的小囊。在显微镜下，在肺泡中，可以分辨出由上皮细胞组成的肺泡腔及其壁。

它们还含有结缔组织纤维，赋予它们特征弹性。I型扁平细胞和II型立方体形细胞可在肺泡上皮细胞中区分。它的主要功能是介导空气和血液之间的气体交换。

呼吸过程发生时，空气通过气管进入人体，然后在肺内行进到一系列通道。在复杂的管网末端是肺泡囊，空气进入并被血管吸收。

空气中的氧气已经在血液中与其他成分（例如二氧化碳）分离。最后的化合物通过呼气过程从体内清除。

一般特征

肺部内部有海绵状组织，由相当数量的肺泡组成：健康成年人的两个肺部中有400至7亿个肺泡。肺泡是囊状结构，内部被粘性物质覆盖。

在哺乳动物中，每个肺包含数百万个与血管网络紧密相关的肺泡。在人类中，肺部面积在50至90 m ²之间，并包含1000 km的血液毛细血管。

这个高数量对于确保所需的氧气摄取至关重要，因此能够满足哺乳动物的高代谢（主要是由于该组的吸热）。

哺乳动物的呼吸系统

空气通过鼻子进入，特别是通过“鼻孔”进入；它进入鼻腔，并从那里到达连接到咽部的内部鼻孔。这里两条路线汇合：呼吸道和消化道。

声门向喉部开放，然后向气管开放。它分为两个支气管，每个肺一个。反过来，支气管又分成细管细支气管，细支气管通向肺泡管和肺泡。

特征

肺泡的主要功能是允许气体交换，这对呼吸过程至关重要，允许氧气进入血流并传输到人体组织。

类似地，在吸入和呼气过程中，肺泡参与从血液中去除二氧化碳。

解剖学

肺泡和肺泡管由非常薄的单层内皮细胞组成，可促进空气与血液毛细管之间的气体交换。它们的直径大约为0.05和0.25 mm，被毛细管环包围。它们是圆形或多面体形状。

在每个连续的肺泡之间是肺泡间隔，这是两者之间的共同壁。这些隔片的边界形成基环，由平滑肌细胞形成并被简单的立方上皮覆盖。

在肺泡的外部是血液毛细血管，与肺泡膜一起形成肺泡-毛细血管膜，该区域是进入肺的空气与毛细血管中的血液之间发生气体交换的区域。

由于其特殊的组织，肺泡让人联想到蜂窝。它们在外部由称为肺细胞的上皮细胞壁构成。

伴随肺泡膜的是负责防御和清洁肺泡的细胞，称为肺泡巨噬细胞。

肺泡中的细胞类型

肺泡的结构已在文献中得到广泛描述，包括以下细胞类型：介导气体交换的I型，具有分泌和免疫功能的II型，内皮细胞，参与其中的肺泡巨噬细胞防御和间质成纤维细胞。

I型细胞

I型电池的特征是难以置信的薄而扁平，大概是为了促进气体交换。它们被发现在肺泡表面的约96％中。

这些细胞表达大量蛋白质，包括T1-α，水通道蛋白5，离子通道，腺苷受体和对多种药物具有抗性的基因。

分离和培养这些细胞的困难阻碍了它们的深入研究。但是，提高了肺同型性的可能功能，例如离子的运输，水的运输和参与细胞增殖的控制。

克服这些技术难题的方法是通过使用称为DNA微阵列的其他分子方法研究细胞。使用这种方法，可以得出结论，I型细胞也参与了抗氧化损伤的保护作用。

II型细胞

II型细胞呈长方体形状，通常位于哺乳动物的肺泡角中，仅在剩余肺泡表面的4％中被发现。

它的功能包括生产和分泌构成肺表面活性剂的生物分子，例如蛋白质和脂质。

肺表面活性剂是主要由脂质和一小部分蛋白质组成的物质，有助于降低肺泡的表面张力。最重要的是二棕榈酰磷脂酰胆碱（DPPC）。

II型细胞参与肺泡的免疫防御，分泌各种类型的物质，例如细胞因子，其作用是在肺内募集炎性细胞。

此外，在几种动物模型中，已经表明II型细胞负责保持肺泡空间中没有液体，并且还参与钠的转运。

间质成纤维细胞

这些细胞是纺锤形的，其特征是肌动蛋白的延伸很长。它的功能是在肺泡中分泌细胞基质以维持其结构。

同样，细胞可以控制血液流动，并酌情减少血液流动。

肺泡巨噬细胞

具有吞噬特性的肺泡细胞来自称为肺泡巨噬细胞的血液单核细胞。

这些通过吞噬作用消除了进入肺泡的异物，例如灰尘或传染性微生物，例如结核分枝杆菌。此外，如果发生心力衰竭，它们会吞噬可能进入肺泡的血细胞。

它们的特点是呈现棕色和一系列不同的扩展名。这些巨噬细胞的细胞质中溶酶体非常丰富。

如果人体患有与心脏有关的疾病，个人使用苯丙胺或通过吸烟，巨噬细胞的数量就会增加。

科恩毛孔

它们是位于肺泡间壁的肺泡中的一系列孔，这些孔使一个肺泡彼此连通，并允许它们之间的空气循环。

气体交换如何进行？

氧气（O ₂）与二氧化碳（CO ₂）之间的气体交换是肺部的主要目的。

此现象发生在肺泡中，其中血液和气体会以约一微米的最小距离相遇。此过程需要两个正确泵送的导管或通道。

其中之一是由心脏的右侧区域驱动的肺血管系统，该系统将混合的静脉血（由心脏和其他组织的静脉血组成，通过静脉回流）送至发生交换的区域。

第二个通道是气管支气管树，其呼吸由参与呼吸的肌肉驱动。

一般而言，任何气体的传输主要受两种机制控制：对流和扩散；扩散和扩散。第一个是可逆的，而第二个则不是。

气体交换：分压

当空气进入呼吸系统时，其成分发生变化，并被水蒸气饱和。到达肺泡后，空气与上一个呼吸圈遗留的空气混合。

由于这种结合，氧气的分压下降而二氧化碳的分压增加。由于肺泡中的氧气分压高于进入肺毛细血管的血液中的氧分压，因此氧气通过扩散进入毛细血管。

同样，与肺泡相比，肺毛细血管中二氧化碳的分压更高。因此，二氧化碳通过简单的扩散过程进入肺泡。

气体从组织到血液的运输

氧气和大量的二氧化碳通过“呼吸色素”（包括血红蛋白）运输，其中血红蛋白在脊椎动物群体中最为流行。

负责将氧气从组织输送到肺部的血液也必须将二氧化碳从肺部输送回去。

但是，二氧化碳可以通过其他途径运输，可以通过血液传播并溶解在血浆中。另外，它可以扩散到血红细胞。

在红血球中，大多数二氧化碳通过碳酸酐酶被转化为碳酸。反应发生如下：

CO ₂ + H ₂ ö↔ħ ₂ CO ₃ ↔ħ ⁺ + HCO ₃ ^-

来自反应的氢离子与血红蛋白结合形成脱氧血红蛋白。这种结合避免了血液中pH值的突然下降；同时发生氧气释放。

碳酸氢根离子（HCO ₃ ^- ）由氯离子的交换离开红细胞。与二氧化碳相反，由于碳酸氢根离子的高溶解度，它们可以保留在血浆中。血液中二氧化碳的存在会导致外观类似于碳酸饮料。

气体从血液向肺泡的运输

如两个方向上的箭头所示，上述反应是可逆的。也就是说，产物可以再次成为初始反应物。

一旦血液到达肺部，碳酸氢盐就会再次进入血细胞。与前面的情况一样，要使碳酸氢根离子进入，氯离子必须离开电解池。

此时，在碳酸酐酶的催化作用下，反应发生在相反的方向：碳酸氢盐与氢离子反应，转化回二氧化碳，再扩散到血浆中，然后扩散到肺泡中。

肺部气体交换的缺点

气体交换仅发生在位于支管末端的肺泡和肺泡导管中。

因此，我们可以说是“死区”，空气进入肺部，但没有发生气体交换。

如果将其与其他动物群体（例如鱼类）进行比较，它们具有非常有效的单程气体交换系统。同样，鸟类也有一个气囊和旁支气管系统，可以进行空气交换，从而提高了处理效率。

人的通风效率低下，以新的吸气方式只能替换六分之一的空气，而其余的空气则滞留在肺部。

与肺泡相关的病理

肺气肿

这种情况包括肺泡的损伤和发炎。因此，身体无法吸收氧气，引起咳嗽，并且难以恢复呼吸，特别是在体育锻炼中。导致这种病理的最常见原因之一是吸烟。

肺炎

肺炎是由呼吸道中的细菌或病毒感染引起的，并在肺泡内部存在脓液或液体的情况下引起炎症过程，从而阻止了氧气的摄入，导致呼吸困难。

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肺泡：特征，功能，解剖 - 解剖生理学 - 2025