За какво са необходими алвеолите на тялото?

Алвеолите представляват основните места за обмен на газ в организма. Тяхното присъствие увеличава повърхността на белите дробове, за да увеличи максимално газообмена, подобно на вилите и микровили (малки удължени кръгли издатини на плазмената мембрана, които стърчат от повърхността на клетките) увеличават абсорбционната повърхност на храносмилателния тракт.

 


За да могат алвеолите да изпълняват ефективно своята функция, те трябва да бъдат едновременно динамична и стабилна система. Белодробният паренхим трябва да може да се разширява и да се свива обратно по време на вдишване и издишване, а въздушно-кръвната бариера трябва да бъде тънка, за да може да се осъществява обмен на газове. Освен това клетките на алвеолите трябва да са здрави, за да образуват бариера, която да поддържа белите дробове сухи и да могат да се регенерират, ако са повредени.

Какви са клетките, които изграждат алвеолите?

Алвеолите представляват най-дисталната (крайната) част на респираторния тракт. В белите дробове има приблизително 500 милиона алвеоли. Всяка алвеола е отделена от другата с алвеоларен септум, който съдържа белодробните капиляри, участващи в газообмена и съединителна тъкан. Всяка алвеола се състои от три вида клетъчни популации:

  • Пневмоцити тип 1;
  • Пневмоцити тип 2;
  • Алвеоларни макрофаги.

Пневмоцитите тип I покриват 70% от вътрешната повърхност на всяка алвеола. Тези клетки са тънки и плоски (плоскоклетъчни), идеално пригодени за обмен на газ. Те споделят базална мембрана с белодробния капилярен ендотел, образувайки кръвно-газовата бариера, където се осъществява газобменът. Тези пневмоцити се свързват един с друг и с други алвеоларни клетки чрез тесни връзки, образувайки непропусклива бариера за ограничаване на инфилтрацията на течност в алвеолите.

 

Пневмоцитите тип II покриват 7% от вътрешната повърхност на всяка алвеола. Тези клетки имат среден обем, който представлява половината от този на пневмоцитите тип I с апикални микровили. В тяхната цитоплазма има характерни ламеларни тела, съдържащи повърхностно активно вещество (сърфактант), което намалява повърхностното напрежение на алвеолите.

 

Алвеоларните макрофаги са мононуклеарни фагоцити, които се намират в алвеолите, които произлизат от моноцити (вид кръвни клетки, принадлежащи към групата на белите кръвни клетки). Клетъчната мембрана на тези клетки може да използва мрежа от микротубули, за да промени формата си по време на хемотаксис или фагоцитоза.

Какви са функциите на алвеоларните клетки?

Пневмоцитите тип I имат три основни функции:

  • Улесняване на газообмена;
  • Поддържане на баланса на йони и течности в алвеолите;
  • Комуникация с пневмоцити тип II, за да отделят повърхностно активно вещество в отговор на разтягане.

Пневмоцитите тип II имат четири основни функции:

  • Произвеждат и отделят белодробен сърфактант - жизненоважно вещество, което намалява повърхностното напрежение, предотвратявайки колапса на алвеолите;
  • Експресия на имуномодулаторни протеини, които са необходими за защитата на организма;
  • Трансепително движение на водата;
  • Регенерация на алвеоларен епител след нараняване.

Алвеоларните макрофаги играят съществена роля в нашата имунна система. Те събират вдишани частици от околната среда, като въглища, силициев диоксид и азбест, и патогени, включително вируси, бактерии и гъбички. Алвеоларните макрофаги имат рецептор, наречен toll-like рецептор, който се свързва с друг рецептор на повърхността на микробните клетки, молекулярен рецептор, свързан с патогена. Това взаимодействие улеснява фагоцитозата на патогена и секрецията на провъзпалителни цитокини за засилване на локалния имунен отговор. В алвеоларния макрофаг погълнатите микроби се сливат с тяхната лизозома, за да унищожат патогена.

Какво е клинично значение на алвеоларните клетки?

Алвеоларните клетки често се наблюдават в биопсични проби с помощта на иглена, трансбронхиална, торакоскопска или отворена биопсия. Методите за H&E (оцветяване с хематоксилин и еозин), трихром, имунофлуоресцентно и въглеродно оцветяване са полезни при идентифициране на специфични патологии в пробите. Светлинната и електронната микроскопия също са диагностични възможности.

 

Алвеолите са засегнати от някои патологии. В обобщение, те включват хронични обструктивни респираторни заболявания (ХОББ), фиброза, бактериални инфекции, вирусни инфекции, саркоидоза, пневмония и карциноми. Левостранната застойна сърдечна недостатъчност и различни възпалителни състояния също могат да доведат до алвеоларно увреждане.

 

Референции:
1. Ochs M, Nyengaard JR, Jung A, Knudsen L, Voigt M, Wahlers T, Richter J, Gundersen HJ. The number of alveoli in the human lung
2. Castranova V, Rabovsky J, Tucker JH, Miles PR. The alveolar type II epithelial cell: a multifunctional pneumocyte
3. Dobbs LG, Gonzalez RF, Allen L, Froh DK. HTI56, an integral membrane protein specific to human alveolar type I cells
4. Tuder RM, Petrache I. Pathogenesis of chronic obstructive pulmonary disease
5. National Center for Biotechnology Information (NCBI). Josiah P. Brandt; Pujyitha Mandiga. Histology, Alveolar Cells