الحويصلات الرئوية: الخصائص والوظائف والتشريح - علم التشريح وعلم وظائف الأعضاء - 2025

و الحويصلات الهوائية الرئوية هي الحويصلات صغيرة تقع في الرئتين من الثدييات، وتحيط بها شبكة من الشعيرات الدموية. تحت المجهر ، في الحويصلات الهوائية ، يمكن تمييز تجويف الحويصلات الهوائية وجداره المكون من الخلايا الظهارية.

كما أنها تحتوي على ألياف النسيج الضام التي تمنحها مرونة مميزة. يمكن تمييز الخلايا المسطحة من النوع الأول والخلايا المكعبة من النوع الثاني في الظهارة السنخية. وتتمثل مهمتها الرئيسية في التوسط في تبادل الغازات بين الهواء والدم.

أثناء حدوث عملية التنفس ، يدخل الهواء الجسم عبر القصبة الهوائية ، حيث ينتقل إلى سلسلة من الأنفاق داخل الرئة. في نهاية هذه الشبكة المعقدة من الأنابيب توجد الأكياس السنخية ، حيث يدخل الهواء وتمتصه الأوعية الدموية.

بالفعل في الدم ، يتم فصل الأكسجين الموجود في الهواء عن باقي المكونات ، مثل ثاني أكسيد الكربون. يتم التخلص من هذا المركب الأخير من الجسم من خلال عملية الزفير.

الخصائص العامة

يوجد داخل الرئتين نسيج إسفنجي يتكون من عدد كبير نسبيًا من الحويصلات الرئوية: من 400 إلى 700 مليون في رئتي إنسان بالغ سليم. الحويصلات الهوائية عبارة عن هياكل تشبه الكيس مغطاة داخليًا بمادة لزجة.

في الثدييات ، تحتوي كل رئة على ملايين الحويصلات الهوائية ، المرتبطة ارتباطًا وثيقًا بشبكة الأوعية الدموية. تتراوح مساحة الرئتين عند الإنسان بين 50 و 90 م ² وتحتوي على 1000 كم من الشعيرات الدموية.

يعد هذا العدد المرتفع ضروريًا لضمان امتصاص الأكسجين المطلوب ، وبالتالي يكون قادرًا على الامتثال لعملية التمثيل الغذائي العالية للثدييات ، ويرجع ذلك أساسًا إلى امتصاص المجموعة للحرارة.

الجهاز التنفسي في الثدييات

يدخل الهواء عبر الأنف ، وتحديداً من خلال "فتحتي الأنف" ؛ يمر هذا في التجويف الأنفي ومن هناك إلى الخياشيم الداخلية المتصلة بالبلعوم. هنا يتلاقى طريقان: الجهاز التنفسي والجهاز الهضمي.

يفتح المزمار على الحنجرة ثم القصبة الهوائية. ينقسم هذا إلى شعبتين ، واحدة في كل رئة. بدورها ، تنقسم القصبات الهوائية إلى قصيبات ، وهي أنابيب أصغر وتؤدي إلى القنوات السنخية والحويصلات الهوائية.

المميزات

تتمثل الوظيفة الرئيسية للحويصلات الهوائية في السماح بتبادل الغازات ، وهو أمر حيوي لعمليات الجهاز التنفسي ، مما يسمح للأكسجين بالدخول إلى مجرى الدم ليتم نقله إلى أنسجة الجسم.

وبنفس الطريقة تشارك الحويصلات الهوائية في إزالة ثاني أكسيد الكربون من الدم أثناء عمليات الشهيق والزفير.

تشريح

تتكون الحويصلات الهوائية والقنوات السنخية من بطانة رقيقة للغاية من طبقة واحدة تسهل تبادل الغازات بين الهواء والشعيرات الدموية. يبلغ قطرها التقريبي 0.05 و 0.25 مم ، وتحيط بها حلقات شعرية. فهي مستديرة أو متعددة السطوح.

بين كل حويصلة متتالية هو الحاجز بين السنخ ، وهو الجدار المشترك بين الاثنين. تشكل حدود هذه الحواجز الحلقات القاعدية ، التي تتكون من خلايا عضلية ملساء ومغطاة بظهارة مكعبة بسيطة.

في الجزء الخارجي من السنخ توجد الشعيرات الدموية التي تشكل مع الغشاء السنخي الغشاء الشعري السنخي ، وهي المنطقة التي يحدث فيها تبادل الغازات بين الهواء الذي يدخل الرئتين والدم في الشعيرات الدموية.

نظرًا لتنظيمها الغريب ، فإن الحويصلات الرئوية تذكرنا بقرص العسل. تتشكل من الخارج بواسطة جدار من الخلايا الظهارية يسمى الخلايا الرئوية.

يصاحب الغشاء السنخي خلايا مسؤولة عن الدفاع عن الحويصلات الهوائية وتنظيفها ، وتسمى الضامة السنخية.

أنواع الخلايا في الحويصلات الهوائية

تم وصف بنية الحويصلات الهوائية على نطاق واسع في الأدبيات وتتضمن الأنواع التالية من الخلايا: النوع الأول الذي يتوسط في تبادل الغازات ، والنوع الثاني مع الوظائف الإفرازية والمناعة ، والخلايا البطانية ، والضامة السنخية التي تشارك في الدفاع والخلالية الليفية.

النوع الأول من الخلايا

تتميز خلايا النوع الأول بأنها رقيقة ومسطحة بشكل لا يصدق ، ويفترض أنها تسهل تبادل الغازات. توجد في حوالي 96٪ من سطح الحويصلات الهوائية.

تعبر هذه الخلايا عن عدد كبير من البروتينات ، بما في ذلك T1-α و aquaporin 5 والقنوات الأيونية ومستقبلات الأدينوزين والجينات لمقاومة الأدوية المختلفة.

صعوبة عزل وزراعة هذه الخلايا أعاقت دراستها المتعمقة. ومع ذلك ، يتم رفع وظيفة محتملة للتماثل في الرئتين ، مثل نقل الأيونات والماء والمشاركة في التحكم في تكاثر الخلايا.

تتمثل طريقة التغلب على هذه الصعوبات التقنية في دراسة الخلايا بطرق جزيئية بديلة ، تسمى مصفوفات الحمض النووي الدقيقة. باستخدام هذه المنهجية ، كان من الممكن استنتاج أن خلايا النوع الأول تشارك أيضًا في الحماية من الضرر التأكسدي.

خلايا النوع الثاني

خلايا النوع الثاني مكعبة الشكل وتوجد عادة في زوايا الحويصلات الهوائية في الثدييات ، وتوجد في 4٪ فقط من السطح السنخي المتبقي.

تشمل وظائفه إنتاج وإفراز الجزيئات الحيوية مثل البروتينات والدهون التي تشكل الفاعل بالسطح الرئوي.

المواد الخافضة للتوتر السطحي الرئوي هي مواد تتكون أساسًا من الدهون وجزء صغير من البروتين ، مما يساعد على تقليل التوتر السطحي في الحويصلات الهوائية. والأهم هو ديبالميتويل فوسفاتيديل كولين (DPPC).

تشارك خلايا النوع الثاني في الدفاع المناعي للحويصلات الهوائية ، وتفرز أنواعًا مختلفة من المواد مثل السيتوكينات ، التي يتمثل دورها في تجنيد الخلايا الالتهابية داخل الرئتين.

علاوة على ذلك ، في العديد من النماذج الحيوانية ، تبين أن خلايا النوع الثاني مسؤولة عن الحفاظ على الفضاء السنخي خاليًا من السوائل وتشارك أيضًا في نقل الصوديوم.

الخلايا الليفية الخلالية

هذه الخلايا على شكل مغزل وتتميز بامتدادات طويلة من الأكتين. وظيفتها هي إفراز المصفوفة الخلوية في الحويصلات الهوائية للحفاظ على هيكلها.

بالطريقة نفسها ، يمكن للخلايا إدارة تدفق الدم وتقليله حسب الاقتضاء.

الضامة السنخية

تحتوي الحويصلات الهوائية على خلايا ذات خصائص بلعمية مشتقة من خلايا الدم الأحادية المسماة بالضامة السنخية.

هذه هي المسؤولة عن القضاء ، من خلال عملية البلعمة ، الجزيئات الأجنبية التي دخلت الحويصلات الهوائية ، مثل الغبار أو الكائنات الحية الدقيقة المعدية مثل المتفطرة السلية. بالإضافة إلى ذلك ، فإنها تبتلع خلايا الدم التي يمكن أن تدخل الحويصلات الهوائية إذا كان هناك قصور في القلب.

تتميز بتقديم لون بني وسلسلة من الامتدادات المتنوعة. الجسيمات الحالة وفيرة في سيتوبلازم هذه الضامة.

يمكن أن يزداد عدد البلاعم إذا كان الجسم يعاني من مرض متعلق بالقلب ، إذا كان الفرد يستخدم الأمفيتامينات أو عن طريق استخدام السجائر.

مسام كوهن

وهي عبارة عن سلسلة من المسام الموجودة في الحويصلات الموجودة في الأقسام بين السنخية ، والتي توصل حويصلة مع أخرى وتسمح بتدوير الهواء بينها.

كيف يتم تبادل الغازات؟

يعتبر تبادل الغازات بين الأكسجين (O ₂) وثاني أكسيد الكربون (CO ₂) الهدف الأساسي للرئتين.

تحدث هذه الظاهرة في الحويصلات الهوائية الرئوية ، حيث يلتقي الدم والغاز على مسافة لا تقل عن ميكرون واحد. تتطلب هذه العملية قناتين أو قناتين يتم ضخهما بشكل صحيح.

أحدها هو نظام الأوعية الدموية في الرئة الذي تحركه المنطقة اليمنى من القلب ، والتي ترسل الدم الوريدي المختلط (المكون من الدم الوريدي من القلب والأنسجة الأخرى من خلال العودة الوريدية) إلى المنطقة التي يحدث فيها في المقابل.

القناة الثانية هي شجرة القصبة الهوائية ، والتي يتم توجيه تهويتها بواسطة العضلات المشاركة في التنفس.

بشكل عام ، يخضع نقل أي غاز إلى آليتين: الحمل الحراري والانتشار. الأول قابل للعكس ، بينما الثاني ليس كذلك.

تبادل الغازات: ضغوط جزئية

عندما يدخل الهواء إلى الجهاز التنفسي ، يتغير تكوينه ، ويصبح مشبعًا ببخار الماء. عند الوصول إلى الحويصلات الهوائية ، يختلط الهواء بالهواء المتبقي من دائرة التنفس السابقة.

بفضل هذا المزيج ، ينخفض ​​الضغط الجزئي للأكسجين ويزداد ضغط ثاني أكسيد الكربون. نظرًا لأن الضغط الجزئي للأكسجين أعلى في الحويصلات الهوائية منه في الدم الداخل إلى الشعيرات الدموية في الرئة ، فإن الأكسجين يدخل الشعيرات الدموية عن طريق الانتشار.

وبالمثل ، يكون الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون أعلى في الشعيرات الدموية في الرئتين ، مقارنة بالحويصلات الهوائية. لذلك ، يمر ثاني أكسيد الكربون إلى الحويصلات الهوائية من خلال عملية انتشار بسيطة.

نقل الغازات من الأنسجة إلى الدم

يتم نقل الأكسجين وكميات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون عن طريق "أصباغ الجهاز التنفسي" ، بما في ذلك الهيموجلوبين ، وهو الأكثر شيوعًا بين مجموعات الفقاريات.

يجب أن يقوم الدم المسؤول عن نقل الأكسجين من الأنسجة إلى الرئتين أيضًا بنقل ثاني أكسيد الكربون مرة أخرى من الرئتين.

ومع ذلك ، يمكن نقل ثاني أكسيد الكربون بطرق أخرى ، ويمكن أن ينتقل عبر الدم ويذوب في البلازما ؛ بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن ينتشر إلى كريات الدم الحمراء.

في كريات الدم الحمراء ، يتم تحويل معظم ثاني أكسيد الكربون إلى حمض الكربونيك بواسطة إنزيم الأنهيدراز الكربوني. يحدث التفاعل على النحو التالي:

CO ₂ + H ₂ O ↔ H ₂ CO ₃ ↔ H ⁺ + HCO ₃ ^-

تتحد أيونات الهيدروجين الناتجة عن التفاعل مع الهيموجلوبين لتكوين ديوكسي هيموغلوبين. يتجنب هذا الاتحاد حدوث انخفاض مفاجئ في درجة الحموضة في الدم ؛ في نفس الوقت يحدث إطلاق الأكسجين.

أيونات بيكربونات (HCO ₃ ^-) تغادر كرات الدم الحمراء عن طريق تبادل الأيونات الكلور. على عكس ثاني أكسيد الكربون ، يمكن أن تبقى أيونات البيكربونات في البلازما بفضل قابليتها للذوبان العالية. قد يتسبب وجود ثاني أكسيد الكربون في الدم في ظهور مشابه لمظهر المشروبات الغازية.

نقل الغازات من الدم إلى الحويصلات الهوائية

كما يتضح من الأسهم في كلا الاتجاهين ، فإن التفاعلات الموصوفة أعلاه قابلة للعكس ؛ أي أن المنتج يمكن أن يصبح المتفاعلات الأولية مرة أخرى.

بمجرد وصول الدم إلى الرئتين ، يدخل البيكربونات إلى خلايا الدم مرة أخرى. كما في الحالة السابقة ، لكي يدخل أيون البيكربونات ، يجب أن يخرج أيون الكلور من الخلية.

في هذا الوقت يحدث التفاعل في الاتجاه العكسي مع تحفيز إنزيم الأنهيدراز الكربوني: يتفاعل البيكربونات مع أيون الهيدروجين ويتحول مرة أخرى إلى ثاني أكسيد الكربون ، والذي ينتشر إلى البلازما ومن هناك إلى الحويصلات الهوائية.

عيوب تبادل الغازات في الرئتين

يحدث تبادل الغازات فقط في الحويصلات الهوائية والقنوات السنخية الموجودة في نهاية فروع الأنبوب.

لهذا السبب يمكننا التحدث عن "مساحة ميتة" ، حيث يمر الهواء إلى الرئتين ولكن لا يحدث تبادل الغازات.

إذا قارناه بمجموعات حيوانية أخرى ، مثل الأسماك ، فلديهم نظام تبادل غازات ذو مسار واحد فعال للغاية. وبالمثل ، تمتلك الطيور نظامًا من الأكياس الهوائية والبارابرونشي حيث يحدث تبادل الهواء ، مما يزيد من كفاءة العملية.

التهوية البشرية غير فعالة لدرجة أنه في الإلهام الجديد يمكن استبدال سدس الهواء فقط ، تاركًا بقية الهواء محبوسًا في الرئتين.

الأمراض المرتبطة بالحويصلات الهوائية

الرئة الرئوية

تتكون هذه الحالة من تلف والتهاب الحويصلات الهوائية. وبالتالي ، لا يتمكن الجسم من تلقي الأكسجين ، ويسبب السعال ويجعل من الصعب استعادة التنفس ، خاصة أثناء الأنشطة البدنية. يعد التدخين أحد أكثر الأسباب شيوعًا لهذا المرض.

التهاب رئوي

ينتج الالتهاب الرئوي عن عدوى بكتيرية أو فيروسية في الجهاز التنفسي ويسبب عملية التهابية مع وجود صديد أو سوائل داخل الحويصلات الهوائية ، مما يمنع دخول الأكسجين ، مما يسبب صعوبات شديدة في التنفس.

المراجع

1. بيرثيوم ، واي. ، فويسين ، جي ، وداجنيس ، أ. (2006). الخلايا السنخية من النوع الأول: الفارس الجديد للحويصلات الهوائية؟ مجلة علم وظائف الأعضاء ، 572 (جزء 3) ، 609-610.
2. بتلر ، جي بي ، وتسودا ، أ. (2011). نقل الغازات بين البيئة والحويصلات الهوائية - الأسس النظرية. علم وظائف الأعضاء الشامل ، 1 (3) ، 1301-1316.
3. كاسترانوفا ، ف ، رابوفسكي ، جيه ، تاكر ، جيه إتش ، ومايلز ، بي آر (1988). الخلية الظهارية من النوع الثاني السنخية: خلية رئوية متعددة الوظائف. علم السموم وعلم العقاقير التطبيقي ، 93 (3) ، 472-483.
4. هرتسوغ ، إي إل ، برودي ، إيه آر ، كولبي ، تي في ، ماسون ، آر ، أند ويليامز ، إم سي (2008). معروف وغير معروف من الحويصلات. وقائع الجمعية الأمريكية لأمراض الصدر ، 5 (7) ، 778-782.
5. كونيل ، و. (2005). أطلس الألوان لعلم الخلايا وعلم الأنسجة. عموم أمريكا الطبية Ed.
6. روس ، إم إتش ، وبولينا ، و. (2007). علم الانسجة. أطلس النص واللون مع البيولوجيا الخلوية والجزيئية. 5 درهم. عموم أمريكا الطبية Ed.
7. ويلش ، يو ، وسوبوتا ، ج. (2008). علم الانسجة. عموم أمريكا الطبية Ed.