Álvéolos pulmonares: características, funções, anatomia - Ciência - 2023

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o alvéolos pulmonares São pequenos sacos localizados nos pulmões dos mamíferos, circundados por uma rede de capilares sanguíneos. Sob um microscópio, em um alvéolo, o lúmen do alvéolo e sua parede, composta por células epiteliais, podem ser distinguidos.

Eles também contêm fibras de tecido conjuntivo que lhes conferem sua elasticidade característica. As células planas do tipo I e as células em forma de cubo do tipo II podem ser distinguidas no epitélio alveolar. Sua principal função é mediar a troca gasosa entre o ar e o sangue.

À medida que ocorre o processo respiratório, o ar entra no corpo pela traqueia, onde viaja para uma série de túneis dentro do pulmão. No final dessa intrincada rede de tubos estão os sacos alveolares, por onde o ar entra e é captado pelos vasos sanguíneos.

Já no sangue, o oxigênio do ar é separado do restante dos componentes, como o dióxido de carbono. Este último composto é eliminado do corpo através do processo de expiração.

Características gerais

Dentro dos pulmões existe um tecido esponjoso de textura composto por um número bastante grande de alvéolos pulmonares: de 400 a 700 milhões nos dois pulmões de um ser humano adulto saudável. Os alvéolos são estruturas semelhantes a sacos, cobertos internamente por uma substância pegajosa.

Nos mamíferos, cada pulmão contém milhões de alvéolos, intimamente associados à rede vascular. Em humanos, a área dos pulmões está entre 50 e 90 m² e contém 1000 km de capilares sanguíneos.

Esse elevado número é fundamental para garantir a necessária captação de oxigênio 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 pelas "narinas"; Isso passa pela cavidade nasal e daí para as narinas internas conectadas à faringe. Aqui convergem duas vias: a respiratória e a digestiva.

A glote se abre para a laringe e depois para a traqueia. Este é dividido em dois brônquios, um em cada pulmão; por sua vez, os brônquios se dividem em bronquíolos, que são tubos menores e levam aos ductos alveolares e alvéolos.

Características

A principal função dos alvéolos é permitir as trocas gasosas, vitais para os processos respiratórios, permitindo que o oxigênio entre na corrente sanguínea e seja transportado para os tecidos do corpo.

Da mesma forma, os alvéolos pulmonares estão envolvidos na remoção 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 delgado que facilita a troca de gases entre o ar e os capilares sanguíneos. Têm diâmetro aproximado de 0,05 e 0,25 mm, circundados por alças capilares. Eles são arredondados ou de forma poliédrica.

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 recobertos pelo epitélio cuboidal simples.

Do lado de fora de um alvéolo estão os capilares sanguíneos que, juntamente 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 uma reminiscência de um favo de mel. Eles são constituídos externamente por uma parede de células epiteliais denominadas pneumócitos.

Acompanhando a membrana alveolar, estão as células responsáveis pela defesa e limpeza dos alvéolos, denominadas macrófagos alveolares.

Tipos de células nos alvéolos

A estrutura dos alvéolos foi amplamente descrita na bibliografia e inclui os seguintes tipos de células: tipo I que medeia as trocas gasosas, tipo II com funções secretoras e imunológicas, células endoteliais, macrófagos alveolares que participam de defesa e fibroblastos intersticiais.

Células tipo I

As células do tipo I são caracterizadas por serem incrivelmente finas e planas, provavelmente para facilitar a troca gasosa. Eles são encontrados em aproximadamente 96% da superfície dos alvéolos.

Essas células expressam um número significativo de proteínas, incluindo T1-α, aquaporina 5, canais iônicos, receptores de adenosina e genes de resistência a vários medicamentos.

A dificuldade de isolar e cultivar essas células tem impedido seu estudo em profundidade. Porém, uma possível função da homotese no pulmão é levantada, como o transporte de íons, água e participação no controle da proliferação celular.

A maneira de superar essas dificuldades técnicas é estudar as células por métodos moleculares alternativos, chamados de microarrays de DNA. Usando essa metodologia, foi possível concluir que as células do tipo I também estão envolvidas na proteção contra o dano oxidativo.

Células tipo II

As células do tipo II têm forma cuboidal e geralmente estão localizadas nos cantos dos alvéolos em mamíferos, sendo encontradas em apenas 4% da superfície alveolar remanescente.

Suas funções incluem a produção e secreção de biomoléculas, como proteínas e lipídios, que constituem os surfactantes pulmonares.

Os surfactantes pulmonares são substâncias compostas principalmente por lipídios e uma pequena porção de proteínas, 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 dentro dos pulmões.

Além disso, em vários modelos animais, foi demonstrado 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

Essas células são fusiformes e caracterizadas por longas extensões de actina. Sua função é a secreção da matriz celular no alvéolo para manter sua estrutura.

Da mesma forma, as células podem controlar o fluxo sanguíneo, reduzindo-o conforme apropriado.

Macrófagos alveolares

Os alvéolos abrigam células com propriedades fagocíticas derivadas de monócitos sanguíneos chamados macrófagos alveolares.

Estes são responsáveis por eliminar, pelo processo de fagocitose, partículas estranhas que entraram nos alvéolos, como poeira ou microorganismos infecciosos, como Mycobacterium tuberculosis. Além disso, eles envolvem células sanguíneas que podem entrar nos alvéolos se houver insuficiência cardíaca.

São caracterizados por apresentarem uma cor marrom e uma série de extensões variadas. Os lisossomos são bastante abundantes no citoplasma desses macrófagos.

O número de macrófagos pode aumentar se o corpo tiver alguma doença relacionada ao coração, se o indivíduo fizer uso de anfetaminas ou pelo uso de cigarros.

Poros de Kohn

São uma série de poros localizados nos alvéolos localizados nas partições interalveolares, que comunicam um alvéolo com o outro e permitem a circulação de ar entre eles.

Como ocorre a troca gasosa?

Troca de gás entre oxigênio (O₂) e dióxido de carbono (CO₂) é o objetivo principal dos pulmões.

Esse fenômeno ocorre nos alvéolos pulmonares, onde sangue e gás se encontram a uma distância mínima de aproximadamente um mícron. Este processo requer dois conduítes ou canais bombeados corretamente.

Um deles é o sistema vascular do pulmão conduzido pela região direita do coração, que envia sangue venoso misto (composto de sangue venoso do coração e outros tecidos através do retorno venoso) para a região onde ocorre na troca.

O segundo canal é a árvore traquebrônquica, cuja ventilação é conduzida 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.

Troca gasosa: pressões parciais

Quando o ar entra no sistema respiratório, sua composição muda, tornando-se saturado com vapor d'água. Ao chegar aos alvéolos, o ar se mistura com o ar que sobrou do círculo respiratório anterior.

Graças a essa combinação, a pressão parcial do oxigênio cai e a do dióxido de carbono aumenta. Uma vez que a pressão parcial de oxigênio é mais alta 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 do dióxido de carbono é maior nos capilares dos pulmões, em comparação com os alvéolos. Por esse motivo, o dióxido de carbono passa para os alvéolos por um processo de difusão simples.

Transporte de gases dos tecidos para o sangue

O oxigênio e quantidades significativas de dióxido de carbono são transportados por "pigmentos respiratórios", incluindo a hemoglobina, que é a mais popular entre os grupos de vertebrados.

O sangue responsável por transportar oxigênio dos tecidos para os pulmões também deve transportar dióxido de carbono de volta dos pulmões.

No entanto, o dióxido de carbono pode ser transportado por outras vias, pode ser transmitido pelo sangue e se dissolver no plasma; além disso, pode se difundir para os glóbulos vermelhos.

Nos eritrócitos, a maior parte do dióxido de carbono é convertida em ácido carbônico pela enzima anidrase carbônica. A reação ocorre da seguinte forma:

CO₂ + H₂O ↔ H₂CO₃ ↔ H⁺ + HCO₃^–

Os íons de hidrogênio da reação combinam-se com a hemoglobina para formar a desoxihemoglobina. Essa união evita uma queda repentina do pH do sangue; ao mesmo tempo, ocorre a liberação de oxigênio.

Íons de bicarbonato (HCO₃^–) deixam o eritrócito por troca de íons de cloro. Em contraste com o dióxido de carbono, os íons de bicarbonato podem permanecer no plasma graças à sua alta solubilidade. A presença de dióxido de carbono no sangue causaria uma aparência semelhante à de uma bebida carbonatada.

Transporte de gases do sangue para os alvéolos

Conforme indicado pelas setas em ambas as direções, as reações descritas acima são reversíveis; isto é, o produto pode ser convertido de volta aos reagentes iniciais.

Quando o sangue chega aos pulmões, o bicarbonato entra nas células sanguíneas novamente. Como no caso anterior, para que o íon bicarbonato entre, um íon cloro deve deixar a célula.

Nesse momento, a reação ocorre no sentido inverso com a catálise da enzima anidrase carbônica: o bicarbonato reage com o íon hidrogênio e é reconvertido em dióxido de carbono, que se difunde para o plasma e daí para os alvéolos.

Desvantagens da troca gasosa nos pulmões

A troca gasosa ocorre apenas nos alvéolos e ductos alveolares, que estão localizados na extremidade dos ramos do tubo.

Por isso podemos falar de um “espaço morto”, onde o ar passa para os pulmões mas não ocorre a troca gasosa.

Se compararmos com outros grupos de animais, como peixes, eles têm um sistema de troca gasosa de via única muito eficiente. Da mesma forma, as aves possuem um sistema de sacos de ar e parabronchos 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 reabastecido, deixando o restante do ar preso nos pulmões.

Patologias associadas aos alvéolos

Efisema pulmonar

Essa condição consiste em dano e inflamação dos alvéolos; consequentemente, o corpo não consegue receber oxigênio, causa tosse e dificulta a recuperação do fôlego, principalmente durante as atividades físicas. Uma das causas mais comuns dessa patologia é o tabagismo.

Pneumonia

A pneumonia é causada por uma infecção bacteriana ou viral do trato respiratório e provoca um processo inflamatório com a presença de pus ou fluidos no interior dos alvéolos, impedindo a ingestão de oxigênio, causando graves dificuldades respiratórias.

Referências

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