Alveol

Pulmoner alveol ⓘ
Alveoller
Detaylar
Sistem	Solunum sistemi
Konum	Akciğer
Tanımlayıcılar
Latince	alveolus pulmonis
Anatomik terminoloji

Hava kesesi veya hava boşluğu olarak da bilinen pulmoner alveol (çoğul: alveol, Latince alveolus, "küçük boşluk"), akciğerlerde oksijenin karbondioksitle değiş tokuş edildiği milyonlarca içi boş, genişleyebilen fincan şeklindeki boşluklardan biridir. Alveoller, memeli akciğerlerinin akciğer parankimi olarak bilinen ve toplam akciğer hacminin yüzde 90'ını kaplayan işlevsel dokusunu oluşturur. ⓘ

Alveoller ilk olarak solunum bölgesinin başlangıcını işaret eden solunum bronşiyollerinde bulunur. Bu bronşiyollerde seyrek olarak bulunurlar, alveolar kanalların duvarlarını kaplarlar ve kör uçlu alveolar keselerde daha çok sayıdadırlar. Asiniler solunumun temel birimleridir ve gaz alışverişi mevcut tüm alveollerde gerçekleşir. Alveolar membran, bir kılcal damar ağı ile çevrili gaz değişim yüzeyidir. Membran boyunca oksijen kılcal damarlara difüze edilir ve karbondioksit kılcal damarlardan alveollere solunmak üzere salınır. ⓘ

Alveoller memeli akciğerlerine özgüdür. Diğer omurgalılarda gaz alışverişinde farklı yapılar yer alır. ⓘ

Alveol diagramı ⓘ

Bronşiyal anatomi ⓘ

Yapı

Alveol keseleri (10) ve lobülleri (9) içeren büyütülmüş iç yapıları gösteren akciğerin diyagramatik görünümü.

Alveoller ilk olarak solunum bronşiyollerinde, lümenlerinden uzanan dağınık dış cepler olarak bulunur. Solunum bronşiyolleri hatırı sayılır uzunlukta uzanır ve alveollerle derin bir şekilde kaplanan alveolar kanalların yan dallarıyla giderek alveolleşir. Her bronşiyolden çıkan kanalların sayısı iki ila on bir arasındadır. Her bir kanal, alveol kümelerinin açıldığı beş ya da altı alveol kesesine açılır. ⓘ

Her bir terminal solunum ünitesi asinus olarak adlandırılır ve solunum bronşiyolleri, alveolar kanallar, alveolar keseler ve alveollerden oluşur. Yeni alveoller sekiz yaşına kadar oluşmaya devam eder. ⓘ

Alveolar keseler ve kılcal damarlar. ⓘ

Tipik bir çift insan akciğeri yaklaşık 300 milyon alveol içerir ve gaz alışverişi için 70 ila 80 metrekare arasında bir toplam yüzey alanı sağlar. Her bir alveol, alanının yaklaşık %70'ini kaplayan ince bir kılcal damar ağıyla sarılmıştır. Bir alveolün çapı 200 ila 500 μm arasındadır. ⓘ

Mikroanatomi

Alveoller etrafında kan dolaşımı ⓘ

Bir alveol, basit skuamöz epitelden (çok ince, yassılaşmış hücreler) oluşan bir epitel tabakası ve kılcal damarlarla çevrili bir hücre dışı matristen oluşur. Epitel astar, solunum zarı olarak da bilinen ve gaz alışverişini sağlayan alveolar membranın bir parçasıdır. Membranın birkaç katmanı vardır - yüzey aktif madde içeren bir alveolar astar sıvısı katmanı, epitel katmanı ve bazal membranı; epitel astar ile kılcal membran arasında ince bir interstisyel boşluk; genellikle alveolar bazal membran ile kaynaşan bir kılcal bazal membran ve kılcal endotelyal membran. Ancak tüm zar en ince kısmında sadece 0,2 μm ve en kalın kısmında 0,6 μm arasındadır. ⓘ

Alveol duvarlarında, Kohn gözenekleri olarak bilinen alveoller arasında birbirine bağlanan hava geçitleri vardır. Alveolar kesedeki alveolleri ayıran alveolar septa bazı kolajen lifler ve elastik lifler içerir. Septa ayrıca her bir alveolü çevreleyen iç içe geçmiş kılcal damar ağını da barındırır. Elastik lifler, alveollerin soluk alma sırasında hava ile dolduğunda esnemesini sağlar. Daha sonra karbondioksit açısından zengin havayı dışarı atmak için nefes verme sırasında geri yaylanırlar. ⓘ

Bir insan alveolar kesesinin histolojik lamı ⓘ

Üç ana tip alveolar hücre vardır. İki tip, alveol duvarında bulunan tip I ve tip II hücreler olarak bilinen pnömositler veya pnömonositler ve alveollerin lümenlerinde ve aralarındaki bağ dokusunda hareket eden alveolar makrofaj olarak bilinen büyük bir fagositik hücredir. Tip I pnömositler veya tip I alveolar hücreler olarak da adlandırılan tip I hücreler skuamöz, ince ve düzdür ve alveollerin yapısını oluşturur. Tip II pnömositler veya tip II alveolar hücreler olarak da adlandırılan tip II hücreler, yüzey gerilimini düşürmek için pulmoner yüzey aktif madde salgılar ve ayrıca hasarlı tip I hücrelerin yerini almak üzere farklılaşabilir. ⓘ

Gelişim

Alveolleri içerecek en erken yapılar olan solunum bronşiyolleri 16. gebelik haftasında oluşmuştur; alveolleri oluşturacak hücreler bu bronşiyollerin sonunda görülmeye başlar. 20. hafta civarında fetal solunum hareketleri başlayabilir. Alveolar keseler 32. gebelik haftasında oluşur ve bu hava keseleri 8 yaşına ve muhtemelen ergenlik çağına kadar oluşmaya devam eder. ⓘ

Fonksiyon

Tip I hücreler

Kılcal damarları olan bir alveolün kesiti gösterilmektedir. Kesitin bir kısmı, oksijen gazı ve karbondioksitin tip I hücreler ve kılcal hücrelerden difüzyonunu göstermek için büyütülmüştür. ⓘ

Alveolde gaz değişimi. ⓘ

Tip I hücreler iki hücre tipinden daha büyük olanıdır; alveollerin yapısını oluşturan ince, düz epitel astar hücreleridir (membranöz pnömositler). Yassıdırlar (her hücreye daha fazla yüzey alanı sağlarlar) ve alveolar yüzeyin %95'inden fazlasını kaplayan uzun sitoplazmik uzantılara sahiptirler. ⓘ

Tip I hücreler alveoller ve kan arasındaki gaz alışverişi sürecinde yer alır. Bu hücreler son derece incedir - bazen sadece 25 nm - tüm alveollerin epitel ile kaplı olduğunu kanıtlamak için elektron mikroskobuna ihtiyaç duyulmuştur. Bu ince astar, alveollerdeki hava ile çevredeki kılcal damarlardaki kan arasındaki gaz alışverişinin hızlı bir şekilde difüzyonunu sağlar. ⓘ

Tip I hücrenin çekirdeği geniş bir serbest sitoplazma alanı kaplar ve organelleri etrafında kümelenerek hücrenin kalınlığını azaltır. Bu aynı zamanda kan-hava bariyerinin kalınlığını da minimuma indirir. ⓘ

İnce kısımdaki sitoplazma, küçük partiküllü kirleticilerin dış yüzeyden uzaklaştırılmasında rol oynayabilecek pinositotik veziküller içerir. Desmozomlara ek olarak, tüm tip I alveolar hücreler doku sıvısının alveolar hava boşluğuna sızmasını önleyen tıkayıcı bağlantılara sahiptir. ⓘ

Oksijenin nispeten düşük çözünürlüğü (ve dolayısıyla difüzyon hızı), alveollerin geniş iç yüzey alanını (yaklaşık 80 m kare [96 yarda kare]) ve çok ince duvarlarını gerektirir. Kılcal damarlar arasında dokunan ve onları desteklemeye yardımcı olan hücre dışı matris, elastik ve kolajen liflerden oluşan ağ benzeri bir dokudur. Daha sert olan kolajen lifler duvara sertlik verirken, elastik lifler solunum sırasında duvarların genişlemesine ve daralmasına izin verir. ⓘ

Tip I pnömositler çoğalamazlar ve toksik etkilere karşı hassastırlar. Hasar durumunda, tip II hücreler çoğalabilir ve telafi etmek için tip I hücrelere farklılaşabilir. ⓘ

Tip II hücreler

Alveolün açıklamalı bir diyagramı ⓘ

Tip II hücreler küboidaldir ve tip I hücrelerden çok daha küçüktür. Alveollerde en fazla sayıda bulunan hücrelerdir, ancak skuamöz tip I hücreler kadar fazla yüzey alanı kaplamazlar. Alveolar duvardaki Tip II hücreler (granüllü pnömositler), hücre zarlarıyla kaynaşan ve pulmoner sürfaktan salgılayan lamellar cisimcikler veya lamellar granüller olarak bilinen salgı organelleri içerir. Bu sürfaktan, alveolar yüzey gerilimini azaltan bir grup fosfolipid olan yağlı maddelerden oluşan bir filmdir. Fosfolipidler lamel cisimciklerinde depolanır. Bu kaplama olmasaydı alveoller çökerdi. Yüzey aktif madde ekzositoz yoluyla sürekli olarak salınır. Ekshalasyonun ardından alveollerin yeniden şişmesi, alveollerin ince sıvı kaplamasındaki yüzey gerilimini azaltan yüzey aktif madde tarafından kolaylaştırılır. Sıvı kaplama, kan ve alveolar hava arasındaki gaz transferini kolaylaştırmak için vücut tarafından üretilir ve tip II hücreler tipik olarak kan-hava bariyerinde bulunur. ⓘ

Tip II hücreler gebeliğin yaklaşık 26. haftasında gelişmeye başlar ve az miktarda sürfaktan salgılar. Bununla birlikte, yaklaşık 35. gebelik haftasına kadar yeterli miktarda sürfaktan salgılanmaz - bu, 35. gebelik haftasının üzerindeki yaşlarda büyük ölçüde azalan bebek solunum sıkıntısı sendromu oranlarının artmasının ana nedenidir. ⓘ

Tip II hücreler de hücresel bölünme yeteneğine sahiptir ve akciğer dokusu hasar gördüğünde daha fazla tip I ve II alveolar hücreye yol açar. ⓘ

Tip II pnömositlerle ilişkili bir insan geni olan MUC1, akciğer kanserinde bir belirteç olarak tanımlanmıştır. ⓘ

COVID-19'un şiddetli solunum semptomlarının gelişiminde tip 2 akciğer alveolar hücrelerinin önemi ve bu hücrelerin SSRI'lar fluvoksamin ve fluoksetin tarafından nasıl korunduğuna dair potansiyel mekanizmalar Nisan 2022'de bir derlemede özetlenmiştir. ⓘ

Alveolar makrofajlar

Alveolar makrofajlar alveollerin, alveolar kanalların ve bronşiyollerin iç lüminal yüzeylerinde bulunur. Toz, bakteri, karbon partikülleri ve yaralanmalardan kaynaklanan kan hücreleri gibi akciğerlerdeki yabancı partikülleri yutmaya yarayan hareketli çöpçülerdir. Pulmoner makrofajlar ve toz hücreleri olarak da adlandırılırlar. ⓘ

Klinik önemi

Hastalıklar

Yüzey aktif madde

Alveollerdeki yetersiz sürfaktan, atelektaziye (akciğerin bir kısmının veya tamamının çökmesi) katkıda bulunabilecek nedenlerden biridir. Pulmoner sürfaktan olmadan atelektazi kesin bir durumdur. Preterm bebeklerin akciğerlerindeki yetersiz sürfaktan, bebek solunum sıkıntısı sendromuna (IRDS) neden olur. ⓘ

Sürfaktan regülasyonunun bozulması, pulmoner alveolar proteinoz adı verilen bir durumda alveollerde sürfaktan proteinlerinin birikmesine neden olabilir. Bu da gaz alışverişinin bozulmasına neden olur. ⓘ

Enflamasyon

Pnömoni, akciğer dokusunda hem virüslerin hem de bakterilerin neden olabileceği iltihabi bir durumdur. Sitokinler ve sıvılar, enfeksiyona yanıt olarak alveolar boşluğa, interstisyuma veya her ikisine birden salınır ve gaz değişiminin etkili yüzey alanının azalmasına neden olur. Hücresel solunumun sürdürülemediği ciddi vakalarda ek oksijen gerekebilir.

• Yaygın alveolar hasar, akciğerin ciddi bir enflamatuar hastalığı olan akut solunum sıkıntısı sendromunun (ARDS) bir nedeni olabilir.
• Astımda bronşiyoller daralır ve akciğer dokusuna hava akışı miktarının büyük ölçüde azalmasına neden olur. Havadaki tahriş edici maddeler, örneğin fotokimyasal duman ve kişinin alerjik olduğu maddeler tarafından tetiklenebilir.
• Kronik bronşit, akciğerler tarafından bol miktarda mukus üretildiğinde ortaya çıkar. Bu maddenin üretimi, akciğer dokusu tahriş edici maddelere maruz kaldığında doğal olarak gerçekleşir. Kronik bronşitte alveollere giden hava geçitleri, yani solunum bronşiyolleri mukusla tıkanır. Bu durum mukusu uzaklaştırmak için öksürüğün artmasına neden olur ve genellikle uzun süre sigara dumanına maruz kalmanın bir sonucudur.
• Hipersensitivite pnömonisi ⓘ

Yapısal

Neredeyse her tür akciğer tümörü veya akciğer kanseri alveolleri sıkıştırabilir ve gaz değişim kapasitesini azaltabilir. Bazı durumlarda tümör alveolleri doldurur.

• Kaviter pnömoni, alveollerin tahrip olduğu ve bir boşluk oluşturduğu bir süreçtir. Alveoller tahrip oldukça, gaz değişiminin gerçekleşeceği yüzey alanı azalır. Kan akışındaki daha fazla değişiklik akciğer fonksiyonlarında düşüşe yol açabilir.
• Amfizem, alveol duvarlarındaki elastinin nötrofil elastaz (sigara dumanı ile yükselir) ve alfa-1 antitripsin (aktivite genetik veya kritik bir metiyonin kalıntısının sigara dumanı dahil toksinlerle reaksiyonu nedeniyle değişir) üretimi arasındaki dengesizlik nedeniyle parçalandığı bir başka akciğer hastalığıdır. Akciğerlerde ortaya çıkan elastikiyet kaybı, genişlemiş akciğerin pasif geri tepmesi yoluyla gerçekleşen nefes verme süresinin uzamasına yol açar. Bu da nefes başına daha küçük hacimde gaz alışverişine yol açar.
• Pulmoner alveolar mikrolitiazis, alveollerde küçük taş oluşumuyla seyreden nadir bir akciğer hastalığıdır. ⓘ

Sıvı

Pulmoner kontüzyon, travma nedeniyle akciğer dokusunda oluşan bir zedelenmedir. Hasarlı kılcal damarlar kan ve diğer sıvıların akciğer dokusunda birikmesine neden olarak gaz alışverişini bozabilir. ⓘ

Akciğer ödemi, parankim ve alveollerde genellikle sol ventrikül kalp yetmezliği veya akciğer ya da damar sisteminin hasar görmesi sonucu oluşan sıvı birikimidir. ⓘ

Koronavirüs

Tip II alveolar hücrelerde anjiyotensin dönüştürücü enzim 2'nin (ACE2) yüksek ekspresyonu nedeniyle akciğerler, şiddetli akut solunum sendromu (SARS) ve koronavirüs hastalığı 2019'a (COVID-19) neden olan virüsler de dahil olmak üzere bazı koronavirüslerin neden olduğu enfeksiyonlara karşı hassastır. ⓘ