Alvéolos Pulmonares: Características, Funções, Anatomia
Os alvéolos pulmonares são pequenos sacos localizados nos pulmões dos mamíferos, circundados por uma rede de capilares sanguíneos. Sob um microscópio, em um alvéolo pode ser distinguido o lúmen do alvéolo e a parede do mesmo, consistindo de células epiteliais.
Eles também contêm fibras de tecido conectivo que lhes conferem sua elasticidade característica. No epitélio alveolar, células planas tipo I e células tipo cubo II podem ser distinguidas. Sua principal função é mediar as trocas gasosas entre o ar e o sangue.
Quando o processo de respiração ocorre, o ar entra no corpo através da traquéia, onde ele viaja para uma série de túneis dentro do pulmão. No final desta intrincada rede de tubos estão os sacos alveolares, onde o ar entra e é absorvido pelos vasos sanguíneos.
Já no sangue, o oxigênio no ar é separado do resto dos componentes, como o dióxido de carbono. O último composto é eliminado do corpo através do processo de exalação.
Características gerais
Dentro dos pulmões há um tecido de textura esponjosa formado por um número razoavelmente alto de alvéolos pulmonares: de 400 a 700 milhões nos dois pulmões de um ser humano adulto saudável. Os alvéolos são estruturas parecidas com sacos cobertas internamente por uma substância pegajosa.
Nos mamíferos, cada pulmão contém milhões de alvéolos, intimamente associados à rede vascular. Em humanos, a área dos pulmões é entre 50 e 90 m2 e contém 1000 km de capilares sanguíneos.
Esse número elevado é essencial para garantir o consumo de oxigênio necessário e, assim, poder atender ao alto metabolismo dos mamíferos, principalmente devido à endotermia do grupo.
Sistema respiratório em mamíferos
O ar entra pelo nariz, especificamente pelos "Nostrilos"; Isso passa para a cavidade nasal e daí para as narinas internas conectadas à faringe. Aqui convergem de duas maneiras: respiratória e digestiva.
A glote se abre para a laringe e depois para a traqueia. Isto é dividido em dois brônquios, um em cada pulmão; por sua vez, os brônquios são divididos em bronquíolos, que são tubos menores e levam a ductos alveolares e alvéolos.
Funções
A principal função dos alvéolos é permitir a troca de gases, vitais para os processos respiratórios, permitindo a entrada de oxigênio na corrente sanguínea a ser transportada para os tecidos do corpo.
Da mesma forma, os alvéolos pulmonares participam da eliminação do dióxido de carbono do sangue durante os processos de inalação e exalação.
Anatomia
Os alvéolos e os ductos alveolares consistem em um endotélio de camada única muito fino que facilita a troca de gases entre o ar e os capilares sanguíneos. Eles têm um diâmetro aproximado de 0, 05 e 0, 25 mm, rodeados por alças capilares. Eles são arredondados ou poliédricos.
Entre cada alvéolo consecutivo está o septo interalveolar, que é a parede comum entre os dois. A borda desses septos forma os anéis basais, formados por células musculares lisas e cobertos pelo epitélio cúbico simples.
Do lado de fora de um alvéolo estão os capilares sanguíneos que, com a membrana alveolar, formam a membrana alvéolo-capilar, região onde ocorre a troca gasosa entre o ar que entra nos pulmões e o sangue nos capilares.
Devido à sua organização peculiar, os alvéolos pulmonares são reminiscentes de um favo de mel. Eles são constituídos no exterior por uma parede de células epiteliais chamadas pneumócitos.
Acompanhando a membrana alveolar, as células são responsáveis pela defesa e limpeza dos alvéolos, chamados macrófagos alveolares.
Tipos de células nos alvéolos
A estrutura dos alvéolos tem sido amplamente descrita na literatura e inclui os seguintes tipos celulares: mediação do tipo I na troca de gases, funções secretoras e imunológicas do tipo II, células endoteliais, macrófagos alveolares envolvidos fibroblastos de defesa e intersticial.
Células Tipo I
As células do tipo I são caracterizadas por serem incrivelmente finas e planas, presumivelmente para facilitar a troca de gases. Eles são encontrados em aproximadamente 96% da superfície dos alvéolos.
Estas células expressam um número significativo de proteínas, incluindo T1-α, aquaporina 5, canais iônicos, receptores de adenosina e genes de resistência a várias drogas.
A dificuldade de isolar e cultivar essas células impediu seu estudo aprofundado. Entretanto, uma possível função da homostese nos pulmões é proposta, como o transporte de íons, água e participação no controle da proliferação celular.
A maneira de superar essas dificuldades técnicas é estudando as células por métodos moleculares alternativos, chamados de microarrays de DNA. Usando esta metodologia, foi possível concluir que as células tipo I também estão envolvidas na proteção contra danos oxidativos.
Células de tipo II
As células do tipo II são de forma cuboidal e geralmente estão localizadas nos cantos dos alvéolos em mamíferos, com apenas 4% de superfície alveolar remanescente.
Suas funções incluem a produção e a secreção de biomoléculas, como proteínas e lipídios, que constituem surfactantes pulmonares.
Surfactantes pulmonares são substâncias compostas principalmente de lipídios e uma pequena porção de proteína, que ajudam a reduzir a tensão superficial nos alvéolos. O mais importante é a dipalmitoilfosfatidilcolina (DPPC).
As células do tipo II estão envolvidas na defesa imunológica dos alvéolos, secretando vários tipos de substâncias, como as citocinas, cujo papel é o recrutamento de células inflamatórias no interior dos pulmões.
Além disso, vários modelos animais mostraram que as células do tipo II são responsáveis por manter o espaço alveolar livre de fluidos e também estão envolvidas no transporte de sódio.
Fibroblastos Intersticiais
Estas células têm uma forma de fuso e são caracterizadas por exibirem longas extensões de actina. Sua função é a secreção da matriz celular no alvéolo para manter sua estrutura.
Da mesma forma, as células podem gerenciar o fluxo sanguíneo, reduzindo-o conforme o caso.
Macrófagos alveolares
Os alvéolos abrigam células com propriedades fagocíticas derivadas de monócitos do sangue chamados macrófagos alveolares.
Estes são responsáveis por remover pelo processo de fagocitose as partículas estranhas que entraram nos alvéolos, como poeira ou microrganismos infecciosos como o Mycobacterium tuberculosis . Além disso, fagocitose células sanguíneas que poderiam entrar nos alvéolos, se houver insuficiência cardíaca.
Eles são caracterizados por uma cor marrom e uma série de prólogos variados. Os lisossomos são bastante abundantes no citoplasma desses macrófagos.
A quantidade de macrófagos pode aumentar se o corpo tiver uma doença relacionada ao coração, se o indivíduo consome anfetaminas ou o uso de cigarros.
Poros de Kohn
São uma série de poros localizados nos alvéolos localizados nos septos interalveolares, que conecta um alvéolo a outro e permite a circulação de ar entre eles.
Como é a troca de gases?
A troca de gases entre o oxigênio (O 2 ) e o dióxido de carbono (CO 2 ) é o principal objetivo dos pulmões.
Esse fenômeno ocorre nos alvéolos pulmonares, onde o sangue e o gás estão a uma distância mínima de aproximadamente um mícron. Este processo requer dois condutos ou canais bombeados de forma adequada.
Um deles é o sistema vascular do pulmão impulsionado pela região direita do coração, que envia sangue venoso misto (consistindo de sangue venoso do coração e outros tecidos através do retorno venoso) para a região onde ocorre em troca.
O segundo canal é a árvore traqueobrônquica, cuja ventilação é impulsionada pelos músculos envolvidos na respiração.
Em geral, o transporte de qualquer gás é governado principalmente por dois mecanismos: convecção e difusão; o primeiro é reversível, enquanto o segundo não é.
Troca de gases: pressões parciais
Quando o ar entra no sistema respiratório, sua composição muda, saturando-se com vapor de água. Ao atingir os alvéolos, o ar se mistura com o ar que restou do círculo respiratório anterior.
Graças a essa combinação, a pressão parcial de oxigênio diminui e a do dióxido de carbono aumenta. Como a pressão parcial de oxigênio é maior nos alvéolos do que no sangue que entra nos capilares do pulmão, o oxigênio entra nos capilares por difusão.
Da mesma forma, a pressão parcial de dióxido de carbono é maior nos capilares dos pulmões, em comparação com os alvéolos. Portanto, o dióxido de carbono passa para os alvéolos por um simples processo de difusão.
Transporte de gases tissulares para o sangue
O oxigênio e quantidades significativas de dióxido de carbono são transportados por "pigmentos respiratórios", entre eles a hemoglobina, que é a mais popular entre os grupos de vertebrados.
O sangue responsável pelo transporte de oxigênio dos tecidos para os pulmões também deve transportar o dióxido de carbono de volta dos pulmões.
No entanto, o dióxido de carbono pode ser transportado de outras formas, pode ser transmitido através do sangue e se dissolver no plasma; Além disso, pode se espalhar para os eritrócitos no sangue.
Nos eritrócitos, a maioria do dióxido de carbono passa para o ácido carbônico graças à enzima anidrase carbônica. A reação ocorre da seguinte maneira:
CO 2 + H 2 O ↔ H 2 CO 3 ↔ H + + HCO 3 -
Os íons de hidrogênio da reação combinam-se com a hemoglobina para formar desoxiemoglobina. Esta união impede uma diminuição abrupta do pH no sangue; Ao mesmo tempo, a liberação de oxigênio ocorre.
Os íons de bicarbonato (HCO 3 -) deixam o eritrócito por uma troca de íons cloro. Em contraste com o dióxido de carbono, os íons de bicarbonato podem permanecer no plasma devido à sua alta solubilidade. A presença de dióxido de carbono no sangue causaria uma aparência semelhante à de uma bebida gasosa.
Transporte de gases sangüíneos para os alvéolos
Como indicado pelas setas em ambas as direções, as reações descritas acima são reversíveis; isto é, o produto pode ser convertido de volta nos reagentes iniciais.
No momento em que o sangue chega aos pulmões, o bicarbonato entra novamente nos eritrócitos do sangue. Como no caso anterior, para o íon de bicarbonato entrar, um íon de cloro deve escapar da célula.
Neste momento a reação ocorre na direção oposta com a catálise da enzima anidrase carbônica: o bicarbonato reage com o íon hidrogênio e é convertido novamente em dióxido de carbono, que se difunde para o plasma e daí para os alvéolos.
Desvantagens da troca gasosa nos pulmões
A troca de gases ocorre apenas nos alvéolos e ductos alveolares, que estão no final dos ramos dos tubos.
Portanto, podemos falar de um "espaço morto", onde a passagem do ar ocorre nos pulmões, mas a troca gasosa não é realizada.
Se compararmos com outros grupos de animais, como peixes, eles têm um sistema de troca de gases unidirecional muito eficiente. Da mesma forma, as aves possuem um sistema de sacos aéreos e parabrônquios onde ocorre a troca de ar, aumentando a eficiência do processo.
A ventilação humana é tão ineficiente que, em uma nova inspiração, apenas um sexto do ar pode ser substituído, deixando o resto do ar preso nos pulmões.
Patologias associadas aos alvéolos
Efesus pulmonar
Esta condição consiste no dano e inflamação dos alvéolos; consequentemente, o corpo não é capaz de receber oxigênio, causa tosse e dificulta a recuperação da respiração, particularmente no desempenho de atividades físicas. Uma das causas mais comuns dessa patologia é o tabagismo.
Pneumonia
A pneumonia é causada por uma infecção bacteriana ou viral nas vias aéreas e provoca um processo inflamatório com a presença de pus ou fluidos no interior dos alvéolos, impedindo assim a ingestão de oxigênio, causando graves dificuldades respiratórias.
