Альвеолы: анатомия и функции

Что такое альвеола. Альвеолы легких

Анатомические образования, о которых пойдет речь в данной работе, входят в состав двух систем человеческого организма: дыхательной и пищеварительной. Внешне напоминающие лунки или ячейки, они имеют совершенно разное гистологическое строение и выполняют непохожие функции. В процессе эмбриогенеза развиваются из двух зародышевых листков – энтодермы и мезодермы. Это альвеолы человека. Их содержат воздухоносная ткань легких и углубления в костях верхней и нижней челюсти. Ознакомимся с этими структурами подробнее.

Внешнее строение структурных единиц легочной ткани

Легкие человека – это парные органы, занимающие почти всю полость грудной клетки и обеспечивающие поступление в клетки организма кислорода и удаление избытка углекислоты и воды. Постоянный газообмен возможен благодаря уникальному строению легочной ткани, состоящей из огромного количества микроскопических мешковидных образований. Выпячивание стенок паренхимы органов дыхания, напоминающее пчелиные соты – вот что такое альвеола. С соседними структурами она связана межальвеолярной перегородкой, состоящей из двух эпителиальных слоев, содержащих клетки плоской формы. Между ними находятся волокна коллагена и ретикулярной ткани, межклеточное вещество и капилляры. Все выше перечисленные структуры называются интерстицием. Нужно отметить, что сеть кровеносных сосудов в легких является самой большой и разветвленной в человеческом организме. Объясняется это тем, что с их помощью в альвеолах легких обеспечивается транспорт углекислого газа из венозной крови в альвеолярную полость и переход кислорода из нее в кровь.

Аэрогематический барьер

Поступившая во время вдоха порция воздуха попадает в альвеолы легких, которые собраны, подобно виноградным гроздям, на тончайших трубочках – бронхиолах. От кровотока их отделяет трехкомпонентная структура, толщиной 0,1-1,5 мкм, названная аэрогематическим барьером. В него входят мембраны и цитоплазма альвеолярных элементов, части эндотелия и его жидкое содержимое. Для лучшего понимания, что такое альвеола и каковы ее функции, нужно помнить, что диффузия газов в легких невозможна без таких структур, как межальвеолярные перегородки, аэрогематический барьер, а также интерстиций, который содержит фибробласты, макрофаги и лейкоциты. Важную функцию выполняют альвеолярные макрофаги, расположенные внутри альвеолярных перегородок и вблизи капилляров. Здесь они расщепляют вредные вещества и частицы, поступившие в легкие при вдохе. Макрофаги также могут фагоцитировать эритроциты, попавшие в альвеолярные пузырьки в случае, если у человека диагностируют сердечную недостаточность, отягощенную симптомами застоя крови в легких.

Механизм внешнего дыхания

Клетки организма обеспечиваются кислородом и освобождаются от углекислого газа благодаря крови, проходящей через капиллярную сеть альвеол. Через аэрогематический барьер в противоположные стороны непрерывно движутся кислород и диоксид углерода, высвобождаемый из карбонатной кислоты и ее солей ферментом карбоангидразой. Она находится в красных кровяных клетках. О масштабах диффузии можно судить исходя из следующих цифр: около 300 млн альвеол, образующих легочную ткань, составляют примерно 140 м 2 поверхности газообмена и обеспечивают процесс внешнего дыхания. Приведенные выше факты объясняют, что такое альвеола и какую роль она выполняет в обмене веществ нашего организма. По сути, она является главным элементом, обеспечивающим процесс дыхания.

Гистологическое строение альвеол

Рассмотрев анатомию клеток легочной ткани, остановимся теперь на их видовом разнообразии. В состав альвеолы входят два вида элементов, названные клетками I и II типа. Первые – плоской формы, способные адсорбировать частицы пыли, дыма и грязи, находящиеся во вдыхаемом воздухе. Важную функцию в них выполняют пиноцитозные пузырьки, заполненные белковым субстратом. Они уменьшают поверхностное натяжение альвеол и препятствуют их спаданию во время выдоха. Еще один элемент клеток I типа – замыкающие структуры, служащие буфером и не позволяющие межклеточной жидкости проникнуть в полость альвеолы, заполненную воздухом. Группы овальных клеток II типа имеют цитоплазму, напоминающую пену. Они обнаруживаются в альвеолярных стенках, способны к активному митозу, это и обуславливает регенерацию и рост элементов легочной ткани.

Альвеола в стоматологии

Углубление в челюсти, в котором располагается зубной корень – вот что такое альвеола. Ее стенка образована компактным веществом, имеющим вид пластинки. Она содержит остеоциты, а также соли кальция, фосфора, цинка и фтора, поэтому достаточно твердая и прочная. Пластинка прикреплена к костным балкам челюсти и имеет пародонтные тяжи в виде коллагеновых волокон. Также она обильно снабжается кровью и оплетена нервными окончаниями. После удаления зуба остается сильно выступающая стенка наружной части лунки и костной перегородки. Заживают альвеолы зубов в течение 3-5 месяцев путем образования вначале грануляционной ткани, сменяющуюся на остеоидную, а затем на зрелую костную ткань челюсти.

В стоматологии термин «альвеола» обозначает углубление в челюсти, называемое лункой, в которой находится корень зуба. Расположены на обеих челюстях человека и отвечают за нашу улыбку. В статье мы расскажем вам более подробно что это такое, где находятся верхние альвеолы, а также об их функциях и строении.

Содержание:

Что это такое

Альвеола — это зубная лунка, в которой расположен корень зуба. Альвеолы во рту человека отвечают за крепление зуба в челюсти. Без них зубки попросту выпадали бы.

  • Зубная альвеола выглядит как небольшое углубление в верхней или нижней челюстях.
  • «Alveolus» в переводе с латыни обозначает ячейку или лунку, которая в точности соответствует размеру и форме каждого конкретного зуба.
  • Ткань альвеолы не является неизменной на протяжении человеческой жизни, она постоянно меняется, в зависимости от силы воздействия на зубной ряд человека во время пережевывания пищи.
  • Внутри покрыта небольшой губчатой пластинкой, соответствующей размерам и форме зуба, именно она обеспечивает удерживание зуба на своем месте в костях челюсти.
  • Верхние альвеолы мало чем отличаются от нижних, при этом их строение и внешний вид несколько отличаются, в зависимости от формы и размеров каждого конкретного зуба.

Ту часть кости челюсти, в которой расположены альвеолы, называют альвеолярным отростком. Его формирование начинается одновременно с прорезыванием, то есть еще в младенчестве. При этом положение и функции зубов напрямую влияют на анатомию и функциональность альвеолярного отростка. После потери зубов этот отросток исчезает, поскольку исчезает необходимость в его функционировании.

Именно альвеолы участвуют в креплении зубов в костях челюсти. Без надлежащего выполнения своей основной функции человек просто не смог бы полноценно пережевывать пищу, так как при малейшей же нагрузке зубки бы выпадали.

Прежде всего, альвеолы предназначены для того, чтобы надежно фиксировать зуб на определенном месте, не позволяя ему смещаться в сторону или выпадать из лунки. Эта функция является важнейшей, так как от нее зависит качество пережевывания пищи, а ведь именно пережевывание пищи является основной функцией зубного ряда человека. При ослаблении альвеол зубки могут начать выпадать, при этом человек в кратчайшие сроки может полностью лишиться всех своих зубов, без видимых внешних проявлениях заболевания. Вдруг они начинают шататься, смещаться в сторону, а если своевременно не отреагировать, то внешне вполне здоровый зуб может выпасть во время пережевывания пищи, и вставить его на место уже будет невозможно.

Однако, не только лишь альвеола надкостницы ответственна за фиксирование зубов в челюсти — важную роль при этом играет также периодонт. Поэтому при нарушении крепления врач рассматривает в комплексе состояние как альвеол, так и периодонта.

Различается в зависимости от формы и функциональности каждого конкретного зуба. Например, альвеолы многокорневых зубов имеют межкорневые перегородки, которые отсутствуют для однокорневых. Одна от другой отделяется специальной костной межзубной перегородкой. Те и другие перегородки по своему строению и предназначению похожи, различие составляет только длина: межкорневые перегородки более короткие, они существенно меньше длины корня.

Альвеолярный отросток состоит из:

  • наружной стенки (в зависимости от расположения может быть губной или щечной);
  • внутренней стенки (вне зависимости от расположения может быть только языковой);
  • специального губчатого вещества, в котором непосредственно расположены альвеолы с зубами.

Стенки альвеолы прочные и состоят из костных пластин, которые полностью пронизаны волокнами периодонта. При этом стенки являются пористыми и имеют небольшие микроскопические отверстия, в которых расположены кровеносные сосуды и нервные волокна. Именно поэтому альвеолы такие чувствительные.

Альвеолярный отросток близок к костной ткани и состоит из неорганических и органических веществ. Все промежутки, которые неизбежно образуются между альвеолами и отростком, заполнены так называемым губчатым веществом, из которого сделаны также межзубные и межкорневые перегородки.

Со временем строение альвеол претерпевает некоторые возрастные изменения, поскольку с возрастом увеличивается подвижность, стенки обнаруживают признаки резорбции, которые заметнее всего на медиальной стороне альвеол, ведь именно в этом направлении двигается зуб во время смещения в сторону при пережевывании пищи. Противоположная стенка наоборот испытывает некоторое натяжение.

Такие же изменения в строении альвеол можно обнаружить и при ортодонтическом лечении, связанным с перемещениями в зубном ряду. Стенка по направлению перемещения зуба испытывает усиленное давление, в то время как противоположная стенка испытывает натяжение, в результате чего могут появляться новообразования кости, что является нормальным явлением в данном случае.

Альвеолы: анатомия и функции

Газообмен между альвеолярным воздухом и кровью осуществляется путем диффузии. Для того чтобы такой газообмен был достаточно эффективным, необходима не только большая обменная поверхность, но и как можно меньшее диффузионное расстояние. Диффузионный барьер в лёгких полностью отвечает обоим этим условиям. Кровь лёгочных капилляров отделена от альвеолярного пространства лишь тонким слоем ткани – так называемой альвеолярно-капиллярной мембраной, образованной альвеолярным эпителием, узким интерстициальным пространством и эндотелием капилляра. Общая толщина этой мембраны не превышает 1 мкм.

Поверхностное натяжение в альвеолах. Внутренняя поверхность альвеол выстлана тонкой пленкой жидкости. В связи с этим в альвеолах действуют силы поверхностного натяжения, которые всегда возникают на поверхности раздела между газами и жидкостями и стремятся снизить величину этой поверхности. Поскольку такие силы действуют в каждой из множества альвеол, лёгкие стремятся спасться. Тщательные расчёты показывают, что, если бы альвеолы были выстланы чисто водной пленкой, в них действовали бы очень большие силы поверхностного натяжения и они были бы крайне нестабильны. На самом же деле поверхностное натяжение альвеол в 10 раз меньше, чем теоретическая величина, рассчитанная для соответствующей водной поверхности. Это связано с тем, что в альвеолярной жидкости содержатся вещества, снижающие поверхностное натяжение. Их называют поверхностно-активными веществами или сурфактантами. Снижение поверхностного натяжения происходит в результате того, что гидрофильные головки этих молекул прочно связаны с молекулами воды, а их гидрофобные окончания очень слабо притягиваются друг к другу и к другим молекулам в растворе, так что молекулы сурфактантов образуют на поверхности жидкости тонкий гидрофобный слой. Сурфактанты можно извлечь из ткани лёгких и проанализировать их химический состав. Как было показано, альвеолярная жидкость содержит смесь белков и липидов. Наибольшей поверхностной активностью из всех компонентов этой смеси обладают производные лецитина, образующиеся в альвеолярном эпителии.

Сурфактанты выполняют еще одну функцию – они препятствуют спадению мелких альвеол и выходу из них воздуха в более крупные альвеолы. Согласно закону Лапласа, при данном напряжении в стенке альвеолы давление в её просвете возрастает по мере снижения радиуса, что должно было бы привести к переходу воздуха из мелких альвеол в крупные. Однако такому дестабилизирующему влиянию противодействует то, что по мере уменьшения радиуса альвеол снижается и поверхностное натяжение в них. В расширенных, сильно растянутых альвеолах оно составляет около 0,05 Н/м, а в нерастянутых в 10 раз меньше. Это связано с тем, что эффект поверхностно-активных веществ тем выше, чем плотнее располагаются их молекулы, а при уменьшении диаметра альвеол эти молекулы сближаются.

Особенности дыхательной системы человека:

1) Наличие «мёртвого» пространства: около 150 см 3 воздуха остаётся после выдоха и при повторном вдохе снова попадает в альвеолы.

2) Направление движения воздуха меняется на вдохе и выдохе, при этом половину дыхательного цикла лёгкие «не работают» по извлечению кислорода из воздуха.

3) Дыхательная система человека занимает около 5% объёма тела.

Особенности дыхательной системы птиц:

1) Наличие пяти и более пар воздушных мешков, которые входят даже в полости костей (тем самым облегчая скелет). Например, дыхательная система утки занимает 20% объёма тела, из них 2% лёгкие и 18% воздушные мешки.

2) Объём лёгкого у птиц постоянный, т.е. его не надо раздувать, совершая мышечную работу, отсутствуют поверхностно-активные вещества в сурфактанте.

3) Движение воздуха на вдохе и выдохе происходит через лёгкие, этим обеспечивается высокая эффективность извлечения кислорода.

Моделирование дыхательной системы

В области моделирования дыхательной системы имеются два типа моделей.

1. Модель с сосредоточенными параметрами – представление об упругом резервуаре, построенное на основе экспериментальных данных о свойствах лёгкого как нелинейно-упругого тела и имеющего зависимость Vлёгкого=f(рат, рвн, Sтрахеи). Рассматривают следующие величины: ра – внешнее атмосферное давление; р1 – давление внутри лёгких; р2 – давление в плевральной области; R2, R3, R4 – сопротивление потоку воздуха соответственно внутри лёгких, вне лёгких, верхних дыхательных путей.

Работа с моделью осуществляется с использованием данных дыхательных тестов.

2. Модель с распределёнными параметрами – представление о дыхательной системе как многофазной сплошной среды. В объёме лёгких выделяют жидкую фазу (кровь), газообразную фазу (воздух), твёрдую фазу (стенки дыхательных путей). Тогда каждый элементарный объём среды dV рассматривается как совокупность трёх фаз, в которой невозможно выделить чёткие границы раздела фаз. Для всех фаз записываются уравнения баланса массы, импульсов и энергии, привлекаются конкретные параметры, получаемые их экспериментов и рассматриваются задачи, связанные с движением воздуха и крови, тепло-, массо- и энергообмена между фазами.

Анатомическое мёртвое пространство. Анатомическим мёртвым пространством называют объём воздухоносных путей, потому что в них не происходит газообмена. Это пространство включает носовую и ротовую полости, глотку, гортань, трахею, бронхи и бронхиолы. Объём мёртвого пространства зависит от роста и положения тела. Приближенно можно считать, что у сидящего человека объём мёртвого пространства (в миллилитрах) равен удвоенной массе тела (в килограммах). Таким образом, у взрослых он равен около 150 мл. При глубоком дыхании он возрастает, так как при расправлении грудной клетки расширяются и бронхи с бронхиолами.

Функциональное мёртвое пространство. Под функциональным (физиологическим) мёртвым пространством понимают все те участки дыхательной системы, в которых не происходит газообмена. К функциональному мёртвому пространству в отличие от анатомического относятся не только воздухоносные пути, но также и те альвеолы, которые вентилируются, но не перфузируются кровью. В таких альвеолах газообмен невозможен, хотя их вентиляция и происходит. В здоровых лёгких количество подобных альвеол невелико, поэтому в норме объёмы анатомического и функционального мёртвого пространства практически одинаковы. Однако при некоторых нарушениях функции лёгких, когда лёгкие вентилируются и снабжаются кровью неравномерно, объём второго может оказаться значительно больше объёма первого.

Источники:

http://fb.ru/article/329684/chto-takoe-alveola-alveolyi-legkih
http://topdent.ru/articles/alveola.html
http://studfiles.net/preview/3496190/page:3/

Ссылка на основную публикацию

Adblock
detector