Plămânii sunt organele primare ale sistemului respirator la om și la multe alte animale, inclusiv câțiva pești și niște melci. La mamifere și la majoritatea celorlalte vertebrate, doi plămâni sunt situați lângă coloana vertebrală de ambele părți ale inimii. Funcția lor în sistemul respirator este de a extrage oxigenul din atmosferă și de a-l transfera în sânge și de a elibera dioxid de carbon din sânge în atmosferă, într-un proces de schimb de gaze. Respirația este condusă de diferite sisteme musculare la diferite specii. Mamiferele, reptilele și păsările își folosesc diferiții mușchi pentru a susține și a stimula respirația. La începutul tetrapodelor, aerul a fost condus în plămâni de către mușchii faringieni prin pompare bucală, un mecanism încă văzut la amfibieni. La om, principalul mușchi al respirației care antrenează respirația este diafragma. Plămânii asigură, de asemenea, un flux de aer care face posibilă sunetele vocale, inclusiv vorbirea umană.

 

Oamenii au doi plămâni, un plămân drept și un plămân stâng. Aceștia sunt situați în cavitatea toracică a pieptului. Plămânul drept este mai mare decât cel stâng, care împarte spațiul în piept cu inima. Plămânii cântăresc împreună aproximativ 1,3 kilograme, iar plămânul drept este mai greu. Plămânii fac parte din tractul respirator inferior, care începe de la trahee și se ramifică în bronhii și bronșiole și care primesc aerul respirat prin zona conductoare. Zona conducătoare se termină la bronșiolele terminale. Acestea se împart în bronhiolele respiratorii ale zonei respiratorii care se împart în conducte alveolare care dau naștere la sacii alveolari care conțin alveolele, unde are loc schimbul de gaze. Alveolele sunt, de asemenea, slab prezente pe pereții bronhiolelor respiratorii și ale conductelor alveolare. Împreună, plămânii conțin aproximativ 2.400 de kilometri de căi respiratorii și 300 până la 500 de milioane de alveole. Fiecare plămân este închis într-un sac pleural care conține lichid pleural, care permite pereților interiori și exteriori să alunece unul pe celălalt în timp ce respirația are loc, fără frecare mare. Acest sac împarte, de asemenea, fiecare plămân în secțiuni numite lobi. Plămânul drept are trei lobi, iar cel stâng are doi. Lobii sunt împărțiți în continuare în segmente bronhopulmonare și lobuli pulmonari. Plămânii au un aport de sânge unic, primind sânge dezoxigenat din inimă în circulația pulmonară în scopul primirii de oxigen și eliberarea de dioxid de carbon și o aprovizionare separată de sânge oxigenat către țesutul plămânilor, în circulația bronșică.

 

Țesutul plămânilor poate fi afectat de o serie de boli respiratorii, inclusiv pneumonie și cancer pulmonar. Boala pulmonară obstructivă cronică include bronșită cronică și emfizem și poate fi legată de fumat sau de expunerea la substanțe nocive. O serie de boli pulmonare profesionale pot fi cauzate de substanțe precum praful de cărbune, fibrele de azbest și praful de silice cristalină. Boli precum bronșita pot afecta și căile respiratorii. Termenii medicali legați de plămân încep adesea cu pulmo-, din latina pulmonarius (a plămânilor) ca în pneumologie sau cu pneumo- (din greacă πνενμων „pulmon”) ca în pneumonie.

În dezvoltarea embrionară, plămânii încep să se dezvolte ca o ieșire a foregutului, un tub care continuă să formeze partea superioară a sistemului digestiv. Când plămânii sunt formați, fătul este ținut în sacul amniotic plin de lichid și astfel nu funcționează pentru a respira. Sângele este, de asemenea, deviat de la plămâni prin canalul arterios. Cu toate acestea, la naștere, aerul începe să treacă prin plămâni, iar conducta diversivă se închide, astfel încât plămânii să poată începe să respire. Plămânii se dezvoltă pe deplin doar în copilăria timpurie.

 

Anatomie

Plămânii sunt localizați în piept, de ambele părți ale inimii, în cutia toracică. Au o formă conică, cu un vârf îngust rotunjit în partea superioară și o bază largă concavă care se sprijină pe suprafața convexă a diafragmei. Vârful plămânului se extinde în rădăcina gâtului, ajungând puțin peste nivelul capătului sternal al primei coaste. Plămânii se întind de la aproape de coloana vertebrală în cutia toracică până la partea din față a pieptului și în jos din partea inferioară a traheei până la diafragmă. Plămânul stâng împarte spațiul cu inima și are o indentare la marginea sa numită crestătura cardiacă a plămânului stâng pentru a găzdui aceasta. Partea din față și cea exterioară a plămânilor se confruntă cu coastele, care fac indentări ușoare pe suprafețele lor. Suprafețele mediale ale plămânilor se îndreaptă spre centrul pieptului și se află împotriva inimii, vaselor mari și carinei, unde traheea se împarte în cele două bronhii principale. [3] Amprenta cardiacă este o indentare formată pe suprafețele plămânilor unde se odihnesc împotriva inimii.

Ambii plămâni au o recesiune centrală numită hil la rădăcina plămânului, unde vasele de sânge și căile respiratorii trec în plămâni. Există, de asemenea, ganglioni limfatici bronhopulmonari pe hil.

Plămânii sunt înconjurați de pleura pulmonară. Pleura este două membrane seroase; pleura parietală exterioară căptușește peretele interior al cutiei toracice, iar pleura viscerală internă acoperă direct suprafața plămânilor. Între pleure este un spațiu potențial numit cavitate pleurală care conține un strat subțire de lichid pleural lubrifiant.

 

Lobi și segmente

Fiecare plămân este împărțit în lobi de către pliurile pleurei sub formă de fisuri. Fisurile sunt pliuri duble ale pleurei care secționează plămânii și ajută la expansiunea lor.

Bronhiile principale sau primare pătrund în plămâni la nivelul hilului și se ramifică inițial în bronhiile secundare, cunoscute și sub numele de bronhiile lobare, care furnizează aer fiecărui lob al plămânului. Bronhiile lobare se ramifică în bronhii terțiare cunoscute și sub numele de bronhii segmentare și acestea furnizează aer către alte diviziuni ale lobilor cunoscute sub numele de segmente bronhopulmonare. Fiecare segment bronhopulmonar are propriile bronhii (segmentare) și aportul arterial. Segmentele pentru plămânul stâng și drept sunt prezentate în tabel. Anatomia segmentară este utilă clinic pentru localizarea proceselor bolii în plămâni. Un segment este o unitate discretă care poate fi îndepărtată chirurgical fără a afecta grav țesutul înconjurător.

 

Plămânul drept

Plămânul drept are mai mulți lobi, cât și segmente decât stângul. Este împărțit în trei lobi, un lob superior, unul mediu și unul inferior prin două fisuri, una oblică și una orizontală. [8] Fisura superioară, orizontală, separă partea superioară de lobul mijlociu. Începe în fisura oblică inferioară lângă marginea posterioară a plămânului și, alergând orizontal înainte, tăie marginea anterioară la un nivel cu capătul sternal al celui de-al patrulea cartilaj costal; pe suprafața mediastinală poate fi urmărită înapoi până la hil.

Fisura inferioară, oblică, separă lobul inferior de cel mediu și cel superior și este strâns aliniată cu fisura oblică din plămânul stâng.

Suprafața mediastinală a plămânului drept este indentată de o serie de structuri din apropiere. Inima stă într-o impresie numită impresie cardiacă. Deasupra hilului plămânului este o canelură arcuită pentru vena azygos, iar deasupra aceasta este o canelură largă pentru vena cavă superioară și vena brahiocefalică dreaptă; în spatele acestuia și aproape de vârful plămânului se află o canelură pentru artera brahiocefalică. Există o canelură pentru esofag în spatele hilului și ligamentul pulmonar, iar în apropierea părții inferioare a canelurii esofagiene se află o canelură mai profundă pentru vena cavă inferioară înainte de a intra în inimă.

Greutatea plămânului drept variază între indivizi, cu un domeniu de referință standard la bărbați de 155-720 g și la femeile de 100-590 g.

Plămânul stâng

Plămânul stâng este împărțit în doi lobi, un lob superior și un lob inferior, de fisura oblică, care se extinde de la costal la suprafața mediastinală a plămânului, atât deasupra cât și sub hil. Plămânul stâng, spre deosebire de cel drept, nu are un lob mediu, deși are o trăsătură omologă, o proiecție a lobului superior denumită lingula. Numele său înseamnă „limbă mică”. Lingula de pe plămânul stâng servește ca o paralelă anatomică cu lobul mediu de pe plămânul drept, ambele zone fiind predispuse la infecții și complicații anatomice similare. Există două segmente bronhopulmonare ale lingulei: superior și inferior.

Suprafața mediastinală a plămânului stâng are o impresie cardiacă mare unde se află inima. Aceasta este mai profundă și mai mare decât cea de pe plămânul drept, la ce nivel inima se proiectează spre stânga.

Pe aceeași suprafață, imediat deasupra hilului, este o canelură curbată bine marcată pentru arcada aortică și o canelură sub aceasta pentru aorta descendentă. Artera subclaviană stângă, o ramură a arcului aortic, stă într-o canelură de la arc până aproape de vârful plămânului. O canelură mai puțin adâncă în fața arterei și aproape de marginea plămânului, găzduiește vena brahiocefalică stângă. Esofagul poate sta într-o amprentă superficială mai largă la baza plămânului.

Greutatea plămânului stâng, la intervalul de referință standard, la bărbați este de 110–675 g, la femei 105–515 g.

Microanatomie

Plămânii fac parte din tractul respirator inferior și acomodează căile respiratorii bronșice atunci când se ramifică din trahee. Căile respiratorii bronșice se termină în alveole, parenchimul pulmonar (țesutul din mijloc) și vene, artere, nervi și vase limfatice. Traheea și bronhiile au plexuri de capilare limfatice în mucoasa și submucoasa lor. Bronhiile mai mici au un singur strat de capilare limfatice și sunt absente în alveole. Plămânii sunt alimentați cu cel mai mare sistem de drenaj limfatic al oricărui alt organ din corp. Fiecare plămân este înconjurat de o membrană seroasă a pleurei viscerale, care are un strat subiacent de țesut conjunctiv slab atașat la substanța plămânului.

Țesut conjunctiv

Țesutul conjunctiv al plămânilor este alcătuit din fibre elastice și de colagen care sunt intercalate între capilare și pereții alveolari. Elastina este proteina cheie a matricei extracelulare și este componenta principală a fibrelor elastice. Elastina oferă elasticitatea și rezistența necesare pentru întinderea persistentă implicată în respirație, cunoscută sub denumirea de complianță pulmonară. De asemenea, este responsabil pentru reculul elastic necesar. Elastina este mai concentrată în zone cu stres ridicat, cum ar fi deschiderile alveolelor și joncțiunile alveolare. Țesutul conjunctiv leagă toate alveolele pentru a forma parenchimul pulmonar care are un aspect de burete. Alveolele au în pereții lor pasaje de aer interconectate cunoscute sub numele de porii lui Kohn.

Epiteliul respirator

Toate căile respiratorii inferioare, inclusiv traheea, bronhiile și bronhiolele, sunt căptușite cu epiteliu respirator. Acesta este un epiteliu ciliat intercalat cu celule calice care produc mucină componenta principală a mucusului, celulelor ciliate, celulelor bazale și în bronhiolii terminali – celulele club cu acțiuni similare celulelor bazale și macrofage. Celulele epiteliale și glandele submucoase din tractul respirator secretă suprafața căilor respiratorii, a cărei compoziție este bine reglată și determină cât de bine funcționează degajarea mucociliara.

Celulele neuroendocrine pulmonare se găsesc în întregul epiteliu respirator, inclusiv epiteliul alveolar, deși reprezintă doar aproximativ 0,5% din populația epitelială totală. PNEC sunt celule epiteliale ale căilor respiratorii inervate, care sunt concentrate în special în punctele de joncțiune ale căilor respiratorii. Aceste celule pot produce serotonină, dopamină și norepinefrină, precum și produse polipeptidice. Procesele citoplasmatice din celulele neuroendocrine pulmonare se extind în lumenul căilor respiratorii unde pot simți compoziția gazului inspirat.

Căile respiratorii bronșice

În bronhii există inele traheale incomplete de cartilaj și plăci mai mici de cartilaj care le mențin deschise. Bronchiolele sunt prea înguste pentru a susține cartilajul și pereții lor sunt de mușchi neted, iar acest lucru este în mare parte absent în bronhiolele respiratorii mai înguste. care sunt în principal doar de epiteliu. Absența cartilajului în bronhiolele terminale le conferă un nume alternativ de bronșiole membranare.

Zona respiratorie

Zona conducătoare a căilor respiratorii se termină la bronșiolele terminale atunci când acestea se ramifică în bronhiolele respiratorii. Aceasta marchează începutul unui acinus care include bronhiolele respiratorii, canalele alveolare, sacii alveolari și alveolele. Aceasta se mai numește și unitatea respiratorie terminală. Un acin măsoară până la 10 mm în diametru. Un lob pulmonar primar este acea parte a acinului care include conductele alveolare, sacii și alveolele, dar nu include bronhiolele respiratorii. Unitatea descrisă ca lobul pulmonar secundar este lobul cel mai denumit lobul pulmonar sau lobul respirator. Acest lol este o unitate discretă care este cea mai mică componentă a plămânului care poate fi văzută fără ajutor . Este probabil ca lobul pulmonar secundar să fie format din 30 și 50 de lobuli primari. Lobulul este alimentat de o bronșiolă terminală care se ramifică în bronșiole respiratorii. Bronhiolele respiratorii furnizează alveolele din fiecare acinus și sunt însoțite de o ramură a arterei pulmonare. Fiecare lobul este închis de o septă interlobulară. Fiecare acinus este separat incomplet de o septă interlobulară.

Bronșiola respiratorie dă naștere la conductele alveolare care duc la sacii alveolari, care conțin două sau mai multe alveole. Pereții alveolelor sunt extrem de subțiri, permițând o rată rapidă de difuzie. Alveolele au interconectate mici pasaje de aer în pereții lor, cunoscute sub numele de porii Kohn.

Alveolele

Alveolele constau din două tipuri de celule alveolare și un macrofag alveolar. Cele două tipuri de celule sunt cunoscute sub numele de celule de tip I și tip II (cunoscute și sub denumirea de pneumocite). Tipurile I și II alcătuiesc pereții și septurile alveolare. Celulele de tip I asigură 95% din suprafața fiecărei alveole și sunt plane („scuamoase”), iar celulele de tip II se grupează în general în colțurile alveolelor și au o formă cuboidală. În ciuda acestui fapt, celulele apar într-un raport aproximativ egal de 1: 1 sau 6: 4.

Tipul I sunt celule epiteliale scuamoase care alcătuiesc structura peretelui alveolar. Au pereți extrem de subțiri care permit un schimb ușor de gaze. Aceste celule de tip I alcătuiesc și septurile alveolare care separă fiecare alveolă. Septa constă dintr-o căptușeală epitelială și membrane bazale asociate. Celulele de tip I nu sunt capabile să se divizeze și, prin urmare, se bazează pe diferențierea de celulele de tip II.

Tipul II sunt mai mari și acoperă alveolele și produc și secretă lichid epitelial de căptușeală și surfactant pulmonar. Celulele de tip II sunt capabile să se divizeze și să se diferențieze de celulele de tip I.

Macrofagele alveolare au un rol imunologic important. Elimină substanțele care se depun în alveole, inclusiv celulele roșii din sânge, care au fost forțate să iasă din vasele de sânge.

Microbiom

Există o prezență mare de microorganisme în plămâni cunoscute sub numele de microbiom pulmonar sau microbiotă. Microbiomul pulmonar interacționează cu celulele epiteliale ale căilor respiratorii. Microbiomul este complex la persoanele sănătoase și este modificat în boli precum astmul și BPOC. Microbiomul pulmonar este dinamic și pot avea loc modificări semnificative în BPOC după infectarea cu rinovirus. Interacțiunea dintre microbiom și celulele epiteliale are o importanță probabilă în menținerea homeostaziei stabile. Genurile fungice care se găsesc frecvent în microbiota pulmonară, cunoscute sub numele de micobiom pulmonar includ Candida, Malassezia, Saccharomyces și Aspergillus.

Tractului respirator

Tractul respirator inferior face parte din sistemul respirator și constă din trahee și structurile de sub aceasta, inclusiv plămânii. Traheea primește aer din faringe și călătorește până la un loc în care se desparte (carina) într-o bronhie dreaptă și stângă. Acestea furnizează aer către plămânii dreapta și stânga, împărțindu-se progresiv în bronhiile secundare și terțiare pentru lobii plămânilor și în bronhiole din ce în ce mai mici până devin bronhiole respiratorii. Acestea la rândul lor furnizează aer prin conducte alveolare în alveole, unde are loc schimbul de gaze. Oxigenul inspirat, difuzează prin pereții alveolelor în capilarele învelitoare și în circulație, iar dioxidul de carbon difuzează din sânge în plămâni pentru a fi expirat.

Estimările suprafeței totale a plămânilor variază de la 50 la 75 de metri pătrați; deși acest lucru este adesea citat în manuale și media fiind „de dimensiunea unui teren de tenis”, este de fapt mai puțin de jumătate din dimensiunea unui teren de simplu.

Bronhiile din zona conductoare sunt întărite cu cartilaj hialin pentru a menține deschise căile respiratorii. Bronhiolele nu au cartilaj și sunt înconjurate în schimb de mușchi netezi. Aerul este încălzit la 37 ° C umezit și curățat de zona conductoare. Particulele din aer fiind îndepărtate de cili pe epiteliul respirator căptușind căile de trecere, într-un proces numit clearance mucociliar.

Receptorii de întindere pulmonară din mușchiul neted al căilor respiratorii inițiază un reflex cunoscut sub numele de reflexul Hering-Breuer care împiedică plămânii să se umfle în exces, în timpul inspirației puternice.

Rezerva de sânge

Plămânii au un aport dublu de sânge asigurat de o circulație bronșică și pulmonară. Circulația bronșică furnizează sânge oxigenat căilor respiratorii ale plămânilor, prin arterele bronșice care părăsesc aorta. Există, de obicei, trei artere, două la plămânul stâng și una la dreapta și se ramifică alături de bronhii și bronșiole. Circulația pulmonară transportă sângele dezoxigenat din inimă în plămâni și întoarce sângele oxigenat în inimă pentru a alimenta restul corpului.

Volumul de sânge al plămânilor este în medie de aproximativ 450 de mililitri, aproximativ 9% din volumul total de sânge al întregului sistem circulator. Această cantitate poate fluctua cu ușurință între jumătate și dublu față de volumul normal. De asemenea, în cazul pierderii de sânge prin hemoragie, sângele din plămâni se poate compensa parțial prin transferul automat în circulația sistemică.

Alimentarea cu nervi

Plămânii sunt alimentați de nervii sistemului nervos autonom. Intrarea din sistemul nervos parasimpatic are loc prin nervul vag. Atunci când este stimulat de acetilcolină, acest lucru determină constricția mușchiului neted care acoperă bronhia și bronhiolele și crește secrețiile din glande. tractului, care determină bronhodilatarea.

Acțiunea respirației are loc din cauza semnalelor nervoase trimise de centrul respirator în trunchiul cerebral, de-a lungul nervului frenic de la plexul cervical la diafragmă.

Variație

Lobii plămânului sunt supuși variațiilor anatomice. O fisură interlobară orizontală sa dovedit a fi incompletă în 25% din plămânii drepți sau chiar absentă în 11% din toate cazurile. O fisură accesorie a fost găsită și la 14% și, respectiv, la 22% din plămânii stângi și drepți. S-a constatat că o fisură oblică este incompletă în 21% până la 47% din plămânii stângi. În unele cazuri, o fisură este absentă sau suplimentară, rezultând un plămân drept cu doar doi lobi sau un plămân stâng cu trei lobi.

O variație a structurii de ramificare a căilor respiratorii a fost găsită în mod specific în ramificarea căii aeriene centrale. Această variație este asociată cu dezvoltarea BPOC la vârsta adultă.

Dezvoltare

Dezvoltarea plămânilor umani apare din șanțul laringotraheal și se dezvoltă până la maturitate timp de câteva săptămâni la făt și pentru câțiva ani după naștere.

Laringele, traheea, bronhiile și plămânii care alcătuiesc căile respiratorii, încep să se formeze în a patra săptămână de embriogeneză de la mugurul pulmonar care apare ventral la porțiunea caudală a foregutului.

Plămânii în timpul dezvoltării, arătând ramificarea timpurie a mugurilor bronșici primitivi
Tractul respirator are o structură ramificativă și este, de asemenea, cunoscut sub numele de copac respirator. În embrion, această structură este dezvoltată în procesul morfogenezei ramificate și este generată de împărțirea repetată a vârfului ramurii. În dezvoltarea plămânilor (ca și în alte organe) epiteliul formează tuburi ramificate. Plămânul are o simetrie stânga-dreaptă și fiecare mugur cunoscut sub numele de mugur bronșic crește ca un epiteliu tubular care devine o bronșă. Fiecare bronhie se ramifică în bronșiole. Ramificarea este un rezultat al vârfului fiecărui tub bifurcat. Procesul de ramificare formează bronhiile, bronhiolele și, în cele din urmă, alveolele. Cele patru gene asociate în cea mai mare parte cu morfogeneza ramificată în plămâni sunt proteina de semnalizare intercelulară – ariciul sonor (SHH), factorii de creștere a fibroblastelor FGF10 și FGFR2b și proteina morfogenetică osoasă BMP4. FGF10 are rolul cel mai proeminent. FGF10 este o moleculă de semnalizare paracrină necesară pentru ramificarea epitelială, iar SHH inhibă FGF10. Dezvoltarea alveolelor este influențată de un mecanism diferit prin care bifurcația continuă este oprită și vârfurile distale se dilată pentru a forma alveolele.

La sfârșitul celei de-a patra săptămâni mugurii pulmonari se împart în doi, mugurii bronșici primari dreapta și stânga de fiecare parte a traheei. În timpul celei de-a cincea săptămâni mugurul drept se ramifică în trei muguri bronșici secundari și ramurile stângi în doi muguri bronșici secundari. Acestea dau naștere lobilor plămânilor, trei în dreapta și doi în stânga. În săptămâna următoare, mugurii secundari se ramifică în muguri terțiari, aproximativ zece pe fiecare parte. Din a șasea săptămână până în a șaisprezecea săptămână, elementele majore ale plămânilor apar, cu excepția alveolelor. Din săptămâna 16 până în săptămâna 26, bronhiile se măresc, iar țesutul pulmonar devine foarte vascularizat. De asemenea, se dezvoltă bronhiole și conducte alveolare. Până în săptămâna 26 s-au format bronșiolele terminale care se ramifică în două bronșiole respiratorii. În perioada care acoperă a 26-a săptămână până la naștere se stabilește bariera importantă sânge-aer. Apar celule alveolare de tip I specializate unde va avea loc schimbul de gaze, împreună cu celulele alveolare de tip II care secretă surfactant pulmonar. Surfactantul reduce tensiunea superficială la suprafața aer-alveolară, ceea ce permite expansiunea sacilor alveolari. Sacii alveolari conțin alveolele primitive care se formează la sfârșitul conductelor alveolare , iar apariția lor în jurul celei de-a șaptea luni marchează punctul în care respirația limitată ar fi posibilă, iar bebelușul prematur ar putea supraviețui.

Deficitul de vitamina A

Plămânul în curs de dezvoltare este deosebit de vulnerabil la modificările nivelurilor de vitamina A. Deficiența vitaminei A a fost legată de modificări ale căptușelii epiteliale a plămânului și a parenchimului pulmonar. Acest lucru poate perturba fiziologia normală a plămânilor și predispune la boli respiratorii. Deficiența nutrițională severă a vitaminei A are ca rezultat o reducere a formării pereților alveolari (septuri) și la modificări notabile ale epiteliului respirator; modificările sunt observate în matricea extracelulară și în conținutul de proteine ale membranei bazale. Matricea extracelulară menține elasticitatea pulmonară; membrana bazală este asociată cu epiteliul alveolar și este importantă în bariera sânge-aer. Deficiența este asociată cu defecte funcționale și stări de boală. Vitamina A este crucială în dezvoltarea alveolelor, care continuă timp de câțiva ani după naștere.

După naștere

La naștere, plămânii bebelușului sunt umpluți cu lichid secretat de plămâni și nu sunt umflați. După naștere, sistemul nervos central al sugarului reacționează la schimbarea bruscă a temperaturii și a mediului. Aceasta declanșează prima respirație, în decurs de aproximativ 10 secunde după naștere. Înainte de naștere, plămânii sunt plini cu lichid pulmonar fetal. După prima respirație, lichidul este absorbit rapid în corp sau expirat. Rezistența în vasele de sânge ale plămânului scade dând o suprafață crescută pentru schimbul de gaze, iar plămânii încep să respire spontan. Aceasta însoțește alte modificări care duc la o cantitate crescută de sânge care intră în țesuturile pulmonare.

La naștere, plămânii sunt foarte nedezvoltați, cu doar o șesime din alveolele plămânului adult prezente. Alveolele continuă să se formeze până la vârsta adultă timpurie, iar capacitatea lor de a se forma atunci când este necesar se observă în regenerarea plămânilor. Septe alveolare au o rețea dublă capilară în locul rețelei unice a plămânului dezvoltat. Abia după maturizarea rețelei capilare, plămânul poate intra într-o fază normală de creștere. În urma creșterii timpurii a numărului de alveole există o altă etapă a alveolelor care sunt lărgite.

Funcţiile plămânilor

Schimb de gaze

Funcția majoră a plămânilor este schimbul de gaze între plămâni și sânge. Gazele capilare alveolare și pulmonare se echilibrează peste bariera subțire sânge-aer.Această membrană subțire (grosime de aproximativ 0,5-2 μm) este pliată în aproximativ 300 de milioane de alveole, oferind o suprafață extrem de mare (estimări variind între 70 și 145 m2) pentru schimbul de gaze.

Efectul mușchilor respiratori în extinderea cutiei toracice.
Plămânii nu sunt capabili să se extindă pentru a respira singuri și vor face acest lucru numai atunci când există o creștere a volumului cavității toracice. Acest lucru se realizează prin mușchii respirației, prin contracția diafragmei și prin mușchii intercostali care trasează cutia toracică în sus, așa cum se arată în diagramă.În timpul expirației, mușchii se relaxează, readucând plămânii în poziția de repaus. În acest moment, plămânii conțin capacitatea funcțională reziduală (FRC) a aerului, care, la omul adult, are un volum de aproximativ 2,5-3,0 litri.

În timpul respirației abundente, ca și în timpul efortului, sunt recrutați un număr mare de mușchi accesori din gât și abdomen, care în timpul expirației trag carcasa în jos, scăzând volumul cavității toracice. [70] FRC este acum scăzut, dar din moment ce plămânii nu pot fi goliti complet, mai rămâne aproximativ un litru de aer rezidual.Testarea funcției pulmonare este efectuată pentru a evalua volumele și capacitățile pulmonare.

Protecţie

Plămânii posedă mai multe caracteristici care protejează împotriva infecției. Tractul respirator este căptușit de epiteliul respirator sau mucoasa respiratorie, cu proiecții asemănătoare părului numite cilii care bat ritmic și transportă mucus. Această eliminare mucociliară este un important sistem de apărare împotriva infecțiilor aeriene. [31] Particulele de praf și bacteriile din aerul inhalat sunt prinse în suprafața mucoasei căilor respiratorii și sunt deplasate în sus către faringe prin acțiunea ritmică de bătăi în sus a cililor. [30] [71]: 661-730 Căptușeala plămânul secretă, de asemenea, imunoglobulina A, care protejează împotriva infecțiilor respiratorii; [71] celulele calicice secretă mucus [30], care conține, de asemenea, mai mulți compuși antimicrobieni, cum ar fi defensinele, antiproteazele și antioxidanții. [71] A fost descris un tip rar de celulă specializată numită ionocit pulmonar care poate regla vâscozitatea mucusului. [72] [73] [74] În plus, căptușeala plămânului conține și macrofage, celule imune care înghit și distrug resturile și microbii care intră în plămâni într-un proces cunoscut sub numele de fagocitoză; și celule dendritice care prezintă antigeni pentru a activa componentele sistemului imunitar adaptiv, cum ar fi celulele T și celulele B. [71]

Mărimea căilor respiratorii și fluxul de aer protejează, de asemenea, plămânii de particule mai mari. Particulele mai mici se depun în gură și în spatele gurii în orofaringe, iar particulele mai mari sunt prinse în părul nazal după inhalare.

Altele

Pe lângă funcția lor în respirație, plămânii au o serie de alte funcții. Sunt implicați în menținerea homeostaziei, ajutând la reglarea tensiunii arteriale ca parte a sistemului renină-angiotensină. Căptușeala interioară a vaselor de sânge secretă enzima de conversie a angiotensinei (ACE), o enzimă care catalizează conversia angiotensinei I în angiotensină II. Plămânii sunt implicați în homeostazia acid-bazică a sângelui prin expulzarea dioxidului de carbon în timpul respirației.

Plămânii au și un rol protector. Mai multe substanțe transmisibile din sânge, cum ar fi câteva tipuri de prostaglandine, leucotriene, serotonină și bradikinină, sunt excretate prin plămâni. Medicamentele și alte substanțe pot fi absorbite, modificate sau excretate în plămâni. Plămânii filtrează mici cheaguri de sânge din vene și le împiedică să pătrundă în artere și să provoace accident vascular cerebral.

Plămânii joacă, de asemenea, un rol esențial în vorbire, oferind aer și flux de aer pentru crearea sunetelor vocale, și alte comunicații paralanguage, cum ar fi suspinele și gâfâitul.

Noi cercetări sugerează un rol al plămânilor în producția de trombocite din sânge

Semnificația clinică

Plămânii pot fi afectați de o varietate de boli. Pneumologia este specialitatea medicală care se ocupă de bolile care implică căile respiratorii, iar chirurgia cardiotoracică este domeniul chirurgical care se ocupă de chirurgia plămânilor.

Inflamație și infecție

Condițiile inflamatorii ale țesutului pulmonar sunt pneumonie, ale tractului respirator sunt bronșite și bronșiolite și ale pleurei care înconjoară pleurezia plămânilor. Inflamația este de obicei cauzată de infecții datorate bacteriilor sau virușilor. Când țesutul pulmonar este inflamat din alte cauze, se numește pneumonită. O cauză majoră a pneumoniei bacteriene este tuberculoza.nfecțiile cronice apar adesea la cei cu imunodeficiență și pot include o infecție fungică de către Aspergillus fumigatus care poate duce la formarea unui aspergilom în plămâni.

Modificări ale aportului de sânge

Modificări ale aportului de sânge O embolie pulmonară este un cheag de sânge care se depune în arterele pulmonare. Majoritatea embolilor apar din cauza trombozei venoase profunde la nivelul picioarelor. Embolii pulmonari pot fi investigați folosind o scanare de ventilație / perfuzie, o scanare CT a arterelor plămânului sau teste de sânge, cum ar fi dimerul D. Hipertensiunea pulmonară descrie o presiune crescută la începutul arterei pulmonare care are un număr mare de cauze diferite. Alte afecțiuni mai rare pot afecta, de asemenea, alimentarea cu sânge a plămânului, cum ar fi granulomatoza cu poliangiită, care provoacă inflamația vaselor de sânge mici ale plămânilor și rinichilor.

O contuzie pulmonară este o vânătăie cauzată de traumatisme toracice. Rezultă în hemoragia alveolelor provocând o acumulare de lichid care poate afecta respirația și aceasta poate fi ușoară sau severă. Funcția plămânilor poate fi, de asemenea, afectată de compresia din lichid în cavitatea pleurală revărsat pleural sau de alte substanțe, cum ar fi aerul (pneumotorax), sângele (hemotoraxul) sau cauze mai rare. Acestea pot fi investigate folosind o radiografie toracică sau o tomografie computerizată și pot necesita introducerea unui dren chirurgical până când se identifică și se tratează cauza subiacentă.

Boli pulmonare obstructive

Astmul, bronșita cronică, bronșiectazia și boala pulmonară obstructivă cronică (BPOC) sunt toate boli pulmonare obstructive caracterizate prin obstrucție a căilor respiratorii. Aceasta limitează cantitatea de aer care poate intra în alveole din cauza constricției arborelui bronșic, din cauza inflamației. Bolile obstructive pulmonare sunt adesea identificate din cauza simptomelor și diagnosticate cu teste ale funcției pulmonare, cum ar fi spirometria. Multe boli pulmonare obstructive sunt gestionate prin evitarea factorilor declanșatori (cum ar fi acarienii sau fumatul), prin controlul simptomelor, cum ar fi bronhodilatatoarele, și prin suprimarea inflamației (cum ar fi prin corticosteroizi) în cazuri severe. O cauză frecventă a bronșitei cronice și a emfizemului este fumatul; iar cauzele frecvente ale bronșiectaziei includ infecții severe și fibroză chistică. Cauza definitivă a astmului bronșic nu este încă cunoscută.

Defalcarea țesutului alveolar, adesea ca urmare a fumatului de tutun, duce la emfizem, care poate deveni suficient de sever pentru a se transforma în BPOC. Elastaza descompune elastina din țesutul conjunctiv al plămânului, care poate duce și la emfizem. Elastaza este inhibată de proteina în fază acută, antitripsina alfa-1, iar atunci când există un deficit în aceasta, se poate dezvolta emfizem. Odată cu stresul persistent din cauza fumatului, celulele bazale ale căilor respiratorii se dezorganizează și își pierd capacitatea regenerativă necesară pentru a repara bariera epitelială. Celulele bazale dezorganizate sunt considerate a fi responsabile de modificările majore ale căilor respiratorii caracteristice BPOC și, cu stres continuu, pot suferi o transformare malignă. Studiile au arătat că dezvoltarea inițială a emfizemului se concentrează pe modificările timpurii ale epiteliului căilor respiratorii ale căilor respiratorii mici. Celulele bazale devin mai tulburate în tranziția unui fumător la BPOC definită clinic.

Boli pulmonare restrictive

Unele tipuri de boli pulmonare cronice sunt clasificate ca boli pulmonare restrictive, din cauza unei restricții a cantității de țesut pulmonar implicat în respirație. Acestea includ fibroza pulmonară care poate apărea atunci când plămânul este inflamat pentru o perioadă lungă de timp. Fibroza în plămâni înlocuiește țesutul pulmonar funcțional cu țesutul conjunctiv fibros. Acest lucru se poate datora unei mari varietăți de boli pulmonare profesionale, cum ar fi pneumoconioza lucrătorului cărbunelui, boli autoimune sau mai rar unei reacții la medicamente.Tulburările respiratorii severe, în care respirația spontană nu sunt suficiente pentru a menține viața, pot necesita utilizarea unei ventilații mecanice pentru a asigura o alimentare adecvată cu aer.

Cancer

Cancerul pulmonar poate apărea direct din țesutul pulmonar sau ca rezultat al metastazelor dintr-o altă parte a corpului. Există două tipuri principale de tumori primare descrise fie ca carcinoame pulmonare cu celule mici, fie cu celule mici. Factorul major de risc pentru cancer este fumatul. Odată ce un cancer este identificat, acesta este pus în scenă folosind scanări, cum ar fi o scanare CT și o probă de țesut (o biopsie). Cancerele pot fi tratate prin îndepărtarea chirurgicală a tumorii, radioterapie, chimioterapie sau combinații ale acestora sau cu scopul controlului simptomelor.

Tulburări congenitale

Tulburările congenitale includ fibroza chistică, hipoplazia pulmonară (o dezvoltare incompletă a plămânilor) [88] hernia diafragmatică congenitală și sindromul de detresă respiratorie infantilă cauzat de un deficit de surfactant pulmonar. Un lob azigos este o variație anatomică congenitală, care, deși fără efect, poate provoca probleme în procedurile toracoscopice.

Altele

Un pneumotorax (plămânul prăbușit) este o colecție anormală de aer din spațiul pleural care provoacă o decuplare a plămânului de peretele toracic. Plămânul nu se poate extinde împotriva presiunii aerului din interiorul spațiului pleural. Un exemplu ușor de înțeles este un pneumotorax traumatic, în care aerul pătrunde în spațiul pleural din exteriorul corpului, așa cum se întâmplă cu puncția la peretele toracic. În mod similar, scafandrii care urcă în timp ce își țin respirația cu plămânii complet umflați pot provoca sacii de aer (alveole) să explodeze și să scurgă aer de presiune ridicată în spațiul pleural.

Examen pulmonar

Ca parte a unui examen fizic ca răspuns la simptome respiratorii de respirație scurtă și tuse, se poate efectua o examinare pulmonară. Acest examen include palparea și auscultația. Zonele plămânilor care pot fi ascultate folosind un stetoscop se numesc câmpuri pulmonare și acestea sunt câmpurile pulmonare posterioare, laterale și anterioare. Câmpurile posterioare pot fi ascultate din spate și includ: lobii inferiori (ocupând trei sferturi din câmpurile posterioare); câmpurile anterioare ocupă celălalt sfert; iar câmpurile laterale de sub axile, axila stângă pentru lingual, axila dreaptă pentru lobul mijlociu drept. Câmpurile anterioare pot fi, de asemenea, auscultate din față. Sunetele anormale de respirație auzite în timpul unui examen pulmonar pot indica prezența unei afecțiuni pulmonare; respirația șuierătoare, de exemplu, este frecvent asociată cu astmul și BPOC.

Testarea funcției pulmonare

Testarea funcției pulmonare se realizează prin evaluarea capacității unei persoane de a inspira și expira în diferite circumstanțe. Volumul de aer inhalat și expirat de o persoană în repaus este volumul mareelor ​​(în mod normal, 500-750mL); volumul de rezervă inspirator și volumul de rezervă expirator sunt sumele suplimentare pe care o persoană le poate inspira forțat și, respectiv, expiră. Suma totală de inspirație și expirație forțată este capacitatea vitală a unei persoane. Nu tot aerul este expulzat din plămâni chiar și după o respirație forțată; restul aerului se numește volum rezidual. Împreună, acești termeni sunt denumiți volume pulmonare.

Pletismografele pulmonare sunt utilizate pentru măsurarea capacității reziduale funcționale. Capacitatea reziduală funcțională nu poate fi măsurată prin teste care se bazează pe respirație, întrucât o persoană este capabilă să respire maximum 80% din capacitatea sa funcțională totală. Capacitatea pulmonară totală depinde de vârsta, înălțimea, greutatea și sexul persoanei și variază în mod normal între 4 și 6 litri. Femelele tind să aibă o capacitate cu 20-25% mai mică decât masculii. Oamenii înalți au tendința de a avea o capacitate pulmonară totală mai mare decât cei mai mici. Fumătorii au o capacitate mai mică decât nefumătorii. Persoanele mai subțiri tind să aibă o capacitate mai mare. Capacitatea pulmonară poate fi mărită prin antrenament fizic cu până la 40%, dar efectul poate fi modificat prin expunerea la poluarea aerului.

Alte teste ale funcției pulmonare includ spirometria, măsurarea cantității (volumului) și fluxului de aer care poate fi inhalat și expirat. Volumul maxim de respirație care poate fi expirat se numește capacitate vitală. În special, cât de mult o persoană este capabilă să expire într-o secundă (numit volum expirator forțat (FEV1)) ca proporție a cât de mult este capabilă să expire în total (FEV). Acest raport, raportul FEV1 / FEV, este important pentru a distinge dacă o boală pulmonară este restrictivă sau obstructivă. Un alt test este cel al capacității de difuzie a plămânului – aceasta este o măsură a transferului de gaze din aer în sângele din capilarele pulmonare.

 

 

 

 

LĂSAȚI UN MESAJ

Please enter your comment!
Please enter your name here