Forståelse af det respiratoriske overfladeareal: Hvordan lungerne letter gasudveksling

Gennemsnitligt menneske har ca. 300 millioner alveoler, små luftlommer, i lungerne. Væggene af disse alveoler udgør det respiratoriske overflademembran. Hvis det udstrækkes, ville det tynde membran dække en tennisbane.

Det respiratoriske overflademembran tillader luftudveksling, samtidig med at det giver et beskyttende barrieremellem organisme og dets miljø.

En alsidig struktur, det regulerer også væske i lungerne og hjælper med at bloker virusser og andre respiratoriske indtrængere fra at indgå blodstrømmen.

Effektiv gasudveksling

Det store, tynde overfladeareal tillader hurtig gasudveksling under motion.

Dette delikate membranes hovedfunktion er at absorbere ilt fra luften og eliminere kulstofdioxid fra blodet. Tynde blodkapillærer gennem hele membranet giver tæt kontakt og hurtig gasudveksling mellem alveolær luft og blod. Opløste gasser bevæger sig tværs af det respiratoriske overflade begge veje, fra luft til blod og fra blod til luft. Dets store samlede overfladeareal optimerer hurtig gasudveksling for at holde trit med respiratoriske krav såsom under motion.

Struktur

Området kaldet "alveol-kapillært membran" eller "blod-luft-barriere", det respiratoriske overflade er opbygget af tre dele: alveolær epitel, kapillært endotel og basalmembran.

Alveolært epitel

Alveolært epitel hjælper med at fjerne fremmede stoffer fra lungerne.

Alveolært epitel består af type I pneumocytter, type II pneumocytter og alveolære makrofager.

Type I pneumocytter er tynde celler, der danner hovedstrukturen af alveolvæggen. Sammenføjet tæt mod hinanden udgør de 90 til 95 procent af alveolens overfladeareal. De muliggør gasspredning gennem tæt kontakt med kapillærceller.

Type II pneumocytter udgør 1 til 5 procent af alveolens overfladeareal. De udskiller surfactant, som sænker overfladespændingen af fugtigheden inde i alveolsækkene og tillader alveolerne at forblive åbne og buelige. Disse celler er også involveret i iontransport og væskefjernelse fra alveolære rum.

Alveolære makrofager er immuneceller, der fungerer som frontlinjen i forsvar mod respiratoriske indtrængere. De indtager og dræber indtrængende mikrober, initierer immunreaktioner og rydder affaldsstoffer som støv, dode celler eller røgpartikler. De hjælper også med at moderere inflammation i lungevæv.

Kapillært endotel

Ud over at muliggøre gasudveksling fungerer kapillært endotel som et filter, et reservoir og en buffer.

Kapillært endotel er et vildt netværk af tynde blodårer, der strækker sig jævnt i én-celle-tykke lag mellem alveolerne. Kapillært endotel har et enormt overfladeareal, der er sammenligneligt med det samlede areal af det respiratoriske overflade. Kapillært endotel tillader gas- og væskeudveksling både ind og ud af blodstrømmen. Når organismen hviler, vil mange af disse celler ikke være i brug. Dette system tjener også vigtige funktioner i filtrering af blodkoaguler og affald, moderering af kemikaliernes virkning, opbevaring af immuneceller under infektioner og levering af næringstoffer til lungeceller.

Basalmembran

Basalmembranet giver stabilitet uden at forstyrre gasudveksling.

Basalmembranet giver primært strukturel stabilitet. Det består af to dele, alveolært basalmembran (ABM) og kapillært basalmembran (CBM).

ABM er en dens, løs struktur med fine filamenter til cellehaeftning og huller, hvor type II-celler kan penetrere gennem.

CBM er kløver i udseende og smelter sammen med ABM på nogle steder til en enkelt, tynd struktur.

Hvor disse strukturer slår sig sammen til tyndere områder, bliver barrieren for gasudveksling minimal.