Альвеола что такое: Недопустимое название — Викисловарь

Содержание

Укрепить иммунитет сейчас – вопрос жизни и смерти

Пятый месяц на планете бушует пандемия. Не остается сомнений в том, что коронавирус не выдумка. Болезнь уже унесла тысячи жизней. Никто не застрахован от заражения.

Опустевшие улицы и переполненные стационары. Строительство новых госпиталей и баннеры с лицами героев-медиков. Это стало частью нашей современной жизни.

Режим самоизоляции является государственной мерой, направленной на снижение вероятности инфицирования. Отсутствие эффективных методов лечения делает критически важной профилактику заражения. При этом каждый человек обязан лично позаботиться о сохранении своего здоровья. И уделить ему большее внимание, чем обычно.

Что мы знаем сегодня о новой инфекции?

  1. Существует большое количество зараженных с легким течением заболевания или бессимптомным вирусоносительством.
  2. Передача вируса происходит аспирационным и контактным путем, то есть через вдыхание вирусных частиц или контакт загрязненных рук со слизистой глаз, ротовой полости.
  3. Хронические заболевания повышают риск инфицирования и развития тяжелых осложнений, вплоть до летального исхода.
  4. Устойчивость организма к инфекции тем выше, чем сильнее иммунитет.

На основании анализа данных пациентов, обращавшихся в медицинские учреждения по всему миру (таких обращений на сегодняшний день около 4 млн), выявлены основные звенья патогенеза коронавирусной инфекции.

Это знание необходимо каждому, чтобы максимально обезопасить себя и избежать тяжелых осложнений.

Итак, органом-мишенью являются легкие. Жизнь начинается с первого вдоха и оканчивается последним выдохом. Без дыхания жизнь невозможна.

Легкие представляют собой парный орган, отвечающий за газообмен между кровью и воздухом. Они состоят из множества пузырьков, в которых осуществляется передача кислорода в сеть мельчайших кровеносных сосудов, пронизывающих стенки этих пузырьков – альвеол. Изнутри альвеолы выстланы особым веществом – сурфактантом, который не позволяет стенкам альвеол слипаться. Сурфактант на 99% состоит из жира.

В случае коронавирусной пневмонии, течение которой отличается от течения других – бактериальных и вирусных, – установлен следующий механизм развития патологического процесса:

Молниеносный кризис микроциркуляции – мельчайшие сосуды альвеол заполняются микросгустками крови – тромбами, что приводит к прекращению насыщения крови кислородом, развитию тяжелейшей гипоксии и, как следствие, прекращению метаболизма в клетках и тканях.

В условиях пандемии коронавирусной инфекции для повышения защитных сил организма необходимо предпринимать серьезные меры:

  1. Даже в период самоизоляции следует заниматься физическими упражнениями для улучшения циркуляции крови. В мышцах сосредоточены целые депо крови. Упражнения будут способствовать выходу крови из депо и распределению по всем органам и тканям.
  2. Изменение характера питания. Для усиления выработки сурфактанта, необходимого для защиты альвеол, должно быть увеличено количество жиров в пище. Добавьте в свой рацион сливочное и растительное масло, сало, авокадо, грецкие орехи, арахис.
  3. Для улучшения микроциркуляции в тканях идеально подходит ВЛОК – внутривенное лазерное облучение крови. Суть метода заключается в следующем: в вену вводится тонкий катетер, излучающий инфракрасный свет. Под влиянием света изменяются физические свойства эритроцитов – красных кровяных клеток, ответственных за перенос кислорода к органам и тканям. Эритроциты становятся более гибкими, что позволяет им проникать в мельчайшие капилляры, насыщая организм кислородом. Процедура длится от 15 до 30 мин. Для получения результата достаточно 5-7 процедур с интервалом 3-5 дней. ВЛОК также обладает антивирусным и иммуномодулирующим действием.
  4. Положительное влияние на микроциркуляцию оказывает и озонотерапия – внутривенное введение раствора, обогащенного кислородом. Такой раствор обладает антивирусным действием.

Каждый из нас дорог кому-то: родителям, детям, любящим супругам. В условиях пандемии, охватившей весь мир, очень важно позаботиться о себе и своих близких, применяя все возможные средства для укрепления здоровья. Они могут спасти жизнь!

Ответить

АЛЬВЕОЛА — Что такое АЛЬВЕОЛА?

Слово состоит из 8 букв: первая а, вторая л, третья ь, четвёртая в, пятая е, шестая о, седьмая л, последняя а,

Слово альвеола английскими буквами(транслитом) — alveola

Значения слова альвеола. Что такое альвеола?

Альвеол

Альвеол — а (лат. alveolus ячейка, углубление, пузырек) — в данном учебнике речь идет об углублении в челюсти (зубная лунка), в котором помещается корень зуба.

Большой глоссарий по антропологии. — 2001

Альвеола

Альвеола (лат. alveolus — ячейка, углубление, пузырёк) — концевая часть дыхательного аппарата в лёгком, имеющая форму пузырька, открытого в просвет альвеолярного хода. Альвеолы участвуют в акте дыхания, осуществляя газообмен с лёгочными капиллярами.

ru.wikipedia.org

ЛЕГОЧНЫЕ АЛЬВЕОЛЫ -, alveoli pulmonis (лат. alveolus, i, m пузырек, альвеола, pulmo) мелкие (~200 мкм) округлые выпячивания альвеолярных мешочков, альвеолярных протоков и альвеолярных бронхиол…

Техвер Ю.Т. Словарь ветеринарных гистологических терминов

Альвеола. Альвеола (лат. alveolus – пузырек, углубление, клетка) — образование в легких млекопитающих, имеющее вид пузырька. Альвеолы оплетены сетью капилляров. Через стенки альвеол в легких происходит газообмен.

ne-kurim.ru

Альвеола зуба

Альвеола зуба (alveolus dentalis, PNA: лат. alveolus лунка, ячейка; син.: зубная альвеола, зубная ячейка, луночка зуба) углубление в челюсти, в котором помещаются корни зуба.

Медицинская эциклопедия

Альвеола зуба — углубление в челюсти, в котором помещаются корни зуба. Источник: «Медицинская Популярная Энциклопедия»

Медицинские термины. — 2000

Альвеола легкого

Альвеола легкого (alveolus pulmonis, PNA, BNA, JNA, LNH; лат. alveolus лунка, ячейка; син. легочная альвеола) гроздевидное образование, расположенное на стенке дыхательной бронхиолы, альвеолярного хода или альвеолярного мешочка…

Большой медицинский словарь. — 2000

Альвеола лёгкого (alveolus pulmonis, PNA, BNA, NA, LNH; лат. alveolus лунка, ячейка; син. легочная альвеола) гроздевидное образование, расположенное на стенке дыхательной бронхиолы, альвеолярного хода или альвеолярного мешочка…

Медицинская эциклопедия

Альвеола легкого — гроздевидное образование на стенке дыхательной бронхиаолы. Через эпителий альвеолы проходит газообмен между кровью в легочных капиллярах и воздухом в полости альвеолы.

Медицинские термины. — 2000

МОЛОЧНЫЕ АЛЬВЕОЛЫ

МОЛОЧНЫЕ АЛЬВЕОЛЫ -, alveoli lactiferi (лат. alveolus, i, m желобок, выемка, lac, lactis, n молоко + fero носить) концевые отделы молочной железы диаметром от 50 до 350 мкм.

Техвер Ю.Т. Словарь ветеринарных гистологических терминов

Русский язык

Альвео́л/а.

Морфемно-орфографический словарь. — 2002

  1. альвеолами
  2. альвеолам
  3. альвеолах
  4. альвеола
  5. альвеолит
  6. альвеолярный
  7. альвеол

Значение, Определение, Предложения . Что такое альвеола

Каждая Альвеола обернута тонкой сеткой капилляров, покрывающих около 70% ее площади.
Другие результаты
То есть небольшие зоны альвеол сдуты.
Легочные сурфактанты также естественным образом секретируются клетками альвеол легких млекопитающих II типа.
Это уменьшает способность альвеол возвращаться к нормальной форме во время выдоха.
Болезнь альвеол может привести к смерти.
Молоко вырабатывается в секретирующих молоко клетках альвеол.
Высвобождение пролактина заставляет клетки альвеол вырабатывать молоко.
Когда эта мышца сокращается, молоко выталкивается из альвеол через протоки и из груди через сосок.
На концах протоков находятся дольки, или скопления альвеол, где молоко вырабатывается и хранится в ответ на гормональные сигналы.
Молоко вырабатывается в секретирующих молоко клетках альвеол.
Каждый канал открывается в пять или шесть альвеолярных мешочков, в которые открываются скопления альвеол.
Клетки типа I, также называемые пневмоцитами типа I, или альвеолярными клетками типа I, являются плоскими, тонкими и плоскими и образуют структуру альвеол.
Клетки типа I — это тонкие и плоские клетки эпителиальной выстилки, которые образуют структуру альвеол.
Это поверхностно-активное вещество представляет собой пленку жирных веществ, группу фосфолипидов, снижающих поверхностное натяжение альвеол.
Альвеолярные макрофаги располагаются на внутренней просветной поверхности альвеол, альвеолярных протоков и бронхиол.
Гиперинфляция или гипераэрация — это когда объем легких ненормально увеличивается, при этом увеличивается наполнение альвеол.
Некоторые случаи связаны с антителами, направленными против базальной мембраны альвеол легких, что приводит к синдрому Гудпастура.
Антитела против ГБМ атакуют базальные мембраны альвеол и клубочков.
Курение наносит вред альвеолам, которые отвечают за поглощение кислорода.
Эластичные волокна позволяют альвеолам растягиваться, когда они наполняются воздухом во время вдоха.
Этот процесс происходит в легочных капиллярах, прилегающих к альвеолам легких.
Газообмен в легких происходит в миллионах маленьких воздушных мешочков, называемых альвеолами у млекопитающих и рептилий, но предсердиями у птиц.
Дыхательные бронхиолы ведут в альвеолярные протоки, которые глубоко выстланы альвеолами.
В альвеолярных стенках имеются соединительные воздушные каналы между альвеолами, известные как поры Кона.
Клетки I типа участвуют в процессе газообмена между альвеолами и кровью.
Соты также называли альвеолами, кружевом, каменным кружевом, фреттингом или миниатюрным выветриванием тафони.
Альвеолаты — это группа протистов, которая включает в себя Цилиофору, Апикомплекс и Динофлагеллату.
Она булькала в дыхательных путях, бурлила в альвеолах.
В альвеолах газ увлажнился и получил углекислый газ из венозной крови.
Кислород также диффундировал в артериальную кровь, уменьшая парциальное давление кислорода в альвеолах.

Предикторы кардиодепрессивного эффекта «мобилизации альвеол» у кардиохирургических больных | Романов

1. Ерёменко А. А., Левиков Д. И., Егоров В. М. и соавт.

2. Зорина Ю. Г., Мороз В. В., Голубев А. М., Никифоров Ю. В.Оценка эффективности «открытия альвеол» у кардиохирургических больных с низкой фракцией выброса левого желудочка. Общая реаниматология 2009; V (3): 20—23.

3. Celebi S., Koner O., Menda F. et al.The pulmonary and hemodynamic effects of two different recruitment maneuvers after cardiac surgery. Anesth. Analg. 2007; 104 (2): 384—389.

4. Nielsen J., Ostergaard M., Kjaergaard J. et al.Lung recruitment maneuvers depresses central hemodynamics in patients following cardiac surgery. Int. Care Med. 2005; 31 (9): 1189—119

5. Reis Miranda D., Commers D., Struijs A. et al.The open lung concept: effects on right ventricular afterload after cardiac surgery. Br. J. Anaesth. 2004; 93 (3): 327—332.

6. Malbouisson L. M., Brito M., Carmona M. J., Auler J. O.Hemodynamic impact of alveolar recruitment maneuver in patients evolving with car-diogenic shock in the immediate postoperative period of myocardial revascularization. Rev. Bras. Anestesiol. 2008; 58 (2): 112—123.

7. Козлов И. А., Романов А. А.Маневр открытия («мобилизация») альвеол при интраоперационном нарушении оксигенирующей функции лёгких у кардиохирургических больных. Анестезиология и реаниматология 2007; 2: 42—46.

8. Gernoth C., Wagner G., Pelosi P., Luecke T.Respiratory and hemodynam-ic changes during decremental open lung positive end expiratory pressure titration in patients with acute respiratory distress syndrome. Crit. Care 2009; 13 (2): R59. (http://ccforum.com/content/13/2/R59).

9. Miranda D. R., Klompe L., Cademartiri F. et al.The effect of open lung ventilation on right ventricular and left ventricular function in lunglavaged pigs. Crit. Care 2006; 10 (3): R86. (http://ccforum.com/con-tent/10/3/R86).

10. Козлов И. А., Романов А. А.Особенности транспорта кислорода при нарушении оксигенирующей функции легких в ранние сроки после искусственного кровообращения. Общая реаниматология 2009; V (6): 13—20.

11. Козлов И. А., Романов А. А., Дзыбинская Е. В.Центральная гемодинамика и транспорт кислорода при «мобилизации альвеол» в ранние сроки после искусственного кровообращения. Общая реаниматология 2009; V (5): 20—25.

12. Fincke R., Hochman J. S., Lowe A. M. et al.Cardiac power is the strongest hemodynamic correlate of mortality in cardiogenic shock: a report from the SHOCK trial registry. J. Amer. Col. Cardiol. 2004; 44 (2): 340—348.

13. Duggan M., Kavanagh B. P.Pulmonary atelectasis. Anesthesiology 2005; 102 (4): 838—854.

14. Rady M. Y., Ryan T., Starr N. J.Early onset of acute pulmonary dysfunction after cardiovascular surgery: risk factors and clinical outcome. Crit. Care Med. 1997; 25 (11): 1831 — 1839.

15. Eberhardt F., Mehlhorn U., Larose K. et al.Structural myocardial changes after coronary artery surgery. Eur. J. Clin. Invest. 2000; 30 (9): 938—946.

16. Heusch G., Schulz R., Rahimtoola S.Myocardial hibernation: a delicate balance. Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2005; 288 (3): 984—999.

17. Gore J. M., Alpert J. S., Benotti J. R. et al.Handbook of Hemodynamic Monitoring, 1-st ed. Boston: Little Brown & Co, 1985.

18. Cohen-Solal A., TabetJ. Y., Logeart D. et al.A non-invasively determined surrogate of cardiac power (‘circulatory power’) at peak exercise is a powerful prognostic factor in chronic heart failure. Eur. Heart J. 2002; 23 (10): 806—814.

19. Смёткин А. А., Киров М. Ю., Кузьков В. В. и соавт.Мониторинг гемодинамики и транспорта кислорода при реваскуляризации миокарда на работающем сердце. Общая реаниматология 2009; V(3): 34—38.

Сохранение альвеолы после удаления зуба: клиническое и гистологическое исследование

Альвеолярная регенерация: «Сохранение альвеолы после удаления зуба: клиническое и гистологическое исследование.».

Исходная статья:
The International Journal of Periodontics & Restorative Dentistry 2008 Oct;28(5):469-477

Краткий обзор

В тех случаях, когда план лечения предусматривает постановку имплантата после удаления зуба, возникает необходимость в сохранении имеющихся размеров альвеолы. В литературных источниках существует описание большого количества таких методик. Кроме этого доказано, что заполнение альвеолы с помощью костнопластического материала и мембраны позволяет сохранить объем кости альвеолярного гребня, в отличие от заживления лунки естественным путем. Однако существуют некоторые разногласия, касающиеся качества тканей, формирующихся в лунке после аугментации.

Целью данного исследования являлась оценка возможности сохранения щечной и язычной костной пластинок альвеолы после удаления с помощью заполнения лунки костнопластическим материалом. Кроме того, изучалась также роль этого материала в сохранении альвеолярного гребня после удаления жевательных зубов. В ходе исследования после удаления 10-ти жевательных зубов их лунки были заполнены костнопластическим материалом ксеногенного происхождения (Gen-Os, OsteoBiol®, Tecnoss®, Coazze, Italy), после чего альвеолы были накрыты коллагеновой мембраны (Evolution, OsteoBiol®, Tecnoss®, Coazze, Italy) и рана ушита без достижения первичного заживления. Через 4 месяца после операции было проведено гистологическое исследование образцов, полученных из участков, ранее подвергшихся аугментации. В результате этого исследования было выявлено, что размеры альвеолярного гребня были сохранены на 85% по отношению к первоначальным, что создало оптимальные условия для имплантации. С гистологической точки зрения было обнаружено формирование костной ткани во всех участках.

Заключение

Результаты, полученные в ходе данного исследования, свидетельствуют о том, что процесс резорбции альвеолярного гребня может быть в значительной степени уменьшен благодаря применению костнопластического материала, а также аугментация альвеолы после удаления зуба позволяет сохранить исходную форму гребня, создавая оптимальные условия для имплантации. По мнению авторов, «применение костнопластического материала для заполнения альвеолы после удаления зуба позволяет избежать потери объема костной ткани».

Использованные материалы

  • Костнопластический материал OsteoBiol Gen-Os
  • Мембрана OsteoBiol Evolution

Легче легкому: российский препарат в пять раз снизил смертность от COVID-19 | Статьи

Отечественный препарат, созданный для лечения тяжелых поражений легких, оказался эффективен и против COVID-19. Больные ощущали улучшение сразу после ингаляций сурфактанта-БЛ, полученного российскими учеными из легких крупного рогатого скота. Об этом свидетельствует опыт медиков Петербурга, Москвы, Тюмени и Сыктывкара. Согласно среднемировой практике, 80% пациентов с тяжелой формой COVID умирают. Применение лекарства помогло снизить смертность в этой категории больных до 14,3%. По окончании исследования планируется включить применение сурфактанта-БЛ в рекомендации Минздрава по лечению больных коронавирусной инфекцией.

Бычье здоровье

Судя по среднемировой практике, в общей массе больных COVID-19 тяжелые случаи составляют около 5%. Почти 80% из них умирают. Опыт медицинского центра Алмазова, где пациентов с COVID-19 лечили с мая по август, подтвердил пропорцию тяжелых пациентов, а смертность в этой категории больных здесь удалось снизить до 14,3%.

В группе из 28 пациентов с тяжелым течением инфекции COVID-19, получавших терапию сурфактантом, 24 выздоровели, — сообщил «Известиям» заведующий научно-исследовательской лабораторией анестезиологии и реаниматологии НМИЦ им. В.А. Алмазова Андрей Баутин.

А.Е. Баутин в реанимации

Фото: НМИЦ им. В.А. Алмазова

Сурфактант-БЛ — природный препарат, получаемый из легких крупного рогатого скота (сурфактант — жидкость, выстилающая легочные альвеолы изнутри, БЛ — бычье легкое. — «Известия»). Его давно применяют при поражениях легких, но, как выяснилось, сурфактант-БЛ оказался также эффективен и при лечении коронавируса.

Как рассказал Андрей Баутин, его вводили пациентам ингаляционно, процедура занимала по 30 минут дважды в сутки. Кому-то хватило двух суток лечения, в некоторых случаях препарат вводили до пяти дней. Четверо умерших пациентов стали жертвами наиболее агрессивных проявлений болезни — катастрофической гипериммунной реакции, именуемой цитокиновым штормом, и развившегося вследствие борьбы с ним сепсиса в сочетании с тромбозом.

В клинике Сеченовского университета из 32 тяжелых больных, получавших сурфактант-БЛ, выжили 30. Именно здесь главный пульмонолог Минздрава России Сергей Авдеев впервые применил ингаляционный способ введения препарата вместо бронхоскопического, что комфортнее для пациентов, удобнее и проще для персонала, а также позволяет поймать и развернуть в обратную сторону процесс на более ранних стадиях. Ранее для больных с послеоперационными поражениями легких аэрозольный путь введения считался не очень эффективным. Но COVID-19 эти представления перевернул.

В Перинатальном центре Тюмени сурфактантом пролечили 16 беременных женщин и родильниц с тяжелыми формами COVID-19. Ни одна из пациенток не была переведена на искусственную вентиляцию легких, все они выжили.

— Эффект от сурфактанта однозначно есть, он оказывает защитное действие и альвеолы не слипаются, — отметила в беседе с «Известиями» заместитель главного врача Перинатального центра Тюмени, руководитель анестезиолого-реанимационной службы Марина Швечкова.

Фото: РИА Новости/Владимир Астапкович

Всего за время борьбы с COVID-19 сурфактантом пролечили 120 больных. Эти данные в разговоре с «Известиями» привел разработчик препарата Олег Розенберг, руководитель лаборатории медицинской биотехнологии Российского научного центра радиологии и хирургических технологий им. А.М. Гранова, где и был 20 лет назад создан отечественный препарат.

— Больные, которых лечат сурфактантом, достоверно реже переводятся в реанимацию на ИВЛ, и летальность среди них в 3–5 раз ниже, — сказал Розенберг, пояснив, что обобщенные данные по всем случаям применения препарата еще в процессе сбора. Он с коллегами, работавшими с сурфактантом при лечении ковидных больных, убеждены, что выдвинутая ими в начале пандемии гипотеза о том, что препарат может помочь в борьбе с новой инфекцией, оправдалась на 100%.

В основе гипотезы лежал опыт применения сурфактанта при осложнениях гриппа A/h2N1 в 2009–2010 и 2015–2016 годах, бронхиальной астме, послеоперационных застойных пневмониях, туберкулезе и других тяжелых поражениях легких.

Тройной удар по вирусу

Попадая в легкие, вирус SARS-CoV-2 связывается с рецепторами АПФ2 (ангиотензинпревращающего фермента 2, который является входными воротами для вируса. — «Известия»), которые есть на альвеолоцитах — плоских клетках, выстилающих изнутри альвеолы легких и покрытых сверху слоем сурфактанта, вырабатываемого самими альвеолоцитами. В альвеоле — воздушном мешочке — происходит газообмен: кровь насыщается кислородом и отдает углекислый газ.

Собственный, эндогенный сурфактант поддерживает альвеолу в расправленном состоянии. Когда вирус проникает в альвеолоцит и убивает его, выработка собственного сурфактанта прекращается, — пояснил «Известиям» Андрей Баутин, описывая механизм повреждения вирусом легочной ткани. — Мембрана между альвеолой и кровеносным сосудом повреждается, и в альвеолу поступает жидкая часть крови — плазма. Альвеола заполняется, перестает участвовать в газообмене и напоминает сдувшийся и слипшийся воздушный шарик. Дальше ненасыщенная кислородом кровь попадает в левые отделы сердца и разносится по организму. Человек ощущает нехватку кислорода, падает сатурация — насыщение крови кислородом.

В отделении ранимации

Фото: НМИЦ им. В.А. Алмазова

По словам Андрея Баутина, если при дыхании кислородом с потоком 6–8 л в минуту у пациента сатурация не поднимается выше 92%, ему показано лечение препаратом сурфактанта.

Недостаток синтезируемого самим организмом сурфактанта компенсируется внешним препаратом. Это позволяет даже поврежденной вирусом альвеоле оставаться в расправленном состоянии и осуществлять газообмен, насыщать кровь кислородом, — добавил эксперт.

Впрочем, есть еще два способа противодействия вирусу со стороны сурфактанта. Препарат блокирует рецепторы АПФ2, «закрывая» вирусу ворота в альвеолоциты. Поэтому ученые сделали вывод, что сурфактант работает превентивно на более ранней стадии, когда вирус только пытается внедриться в альвеолы.

Третий удар по вирусу препарат наносит, участвуя в иммунной защите легких.

Клетки макрофаги внутри альвеолы призваны бороться с вирусами и бактериями. Сурфактант их стимулирует, повышая местную иммунную защиту, — пояснил Андрей Баутин.

Центр сердца, крови и эндокринологии им. В.А. Алмазова

Фото: Наталия Михальченко

Этот тезис подтверждает опыт Марины Швечковой.

— Сурфактант препятствует присоединению вторичной бактериальной флоры, — добавила она. — Вторичная бактериальная флора опасна тем, что может привести к сепсису. Она развивается из-за ослабления иммунной системы после медикаментозного удара по ней, чтобы сбить цитокиновый шторм, который является гиперреакцией организма на SARS-CoV-2.

Ингаляционный путь введения препарата, который попадает сразу в легкие, позволил исключить антагонизм с какими-либо другими лекарствами, находящимися в кровеносном русле.

На шаг впереди

В мире существует около 10 препаратов сурфактанта. Все они, включая российский, изначально создавались для помощи недоношенным детям, которые еще не могут самостоятельно дышать из-за незрелости легких. Но только отечественный разрешен к применению у взрослых. Врачи и ученые попробовали его применить при других тяжелых болезнях легких, и это получилось. Сурфактант-БЛ помог как в свое время при свином гриппе, так и сейчас при COVID-19.

Иностранные коллеги идут в том же направлении, что и мы. Но мы оказались на шаг впереди, — сказал главный пульмонолог Минздрава РФ, заведующий кафедрой пульмонологии лечебного факультета Первого МГМУ им. И.М. Сеченова Сергей Авдеев.

Фото: ТАСС/Сергей Бобылев

Ученый добавил, что гордиться этим времени нет, ведь, несмотря на то что найденное российскими учеными и клиницистами решение позволяет улучшить состояние многих больных, пока нельзя сказать, что все их проблемы решены.

В России с июля развернуто новое рандомизированное исследование применения препарата, сообщил Сергей Авдеев. В его рамках будут пролечены в общей сложности 90 больных, десятая часть уже прошла курс.

По итогам второго исследования планируется включить применение сурфактанта-БЛ в рекомендации Минздрава по лечению больных с COVID-19.

Острое повреждение легких — MyPathologyReport.ca

Что такое острое повреждение легких?

Легкие могут быть повреждены инфекциями, травмами, вдыханием токсичных веществ, аутоиммунными заболеваниями, лекарствами и облучением грудной клетки. Хотя существует множество причин повреждения легких, изменения, наблюдаемые при исследовании легких под микроскопом, одинаковы независимо от причины. Острое повреждение легких — это общий термин, который патологи используют для описания этих изменений.

Легкие

Когда вы дышите, воздух попадает в ваше тело через рот и нос и по дыхательным путям попадает в легкие. У вас два легких: одно с правой стороны груди, а другое — с левой. Внутри легких кислород попадает в кровь, а углекислый газ выводится из организма. Когда дыхательные пути входят в легкие, они разделяются на все меньшие и меньшие дыхательные пути, называемые бронхиолами, которые в конечном итоге заканчиваются заполненными воздухом пространствами, называемыми альвеолами.

Альвеолы ​​- это чрезвычайно маленькие чашевидные заполненные воздухом пространства, выстланные плоскими клетками, называемыми пневмоцитами. Есть два типа пневмоцитов. Пневмоциты 1 типа маленькие и плоские. Пневмоциты 2 типа больше по размеру и имеют форму куба. Альвеолы ​​окружены тонкой сетью кровеносных сосудов, называемых капиллярами, по которым кровь попадает в легкие и выходит из них.

Особенности острого повреждения легких

Острое повреждение легких можно разделить на два типа травм: пневмония или диффузное повреждение альвеол (дополнительную информацию см. Ниже). Эти две модели различаются серьезностью травмы и связанными с ней симптомами.

Пациенты с диффузным поражением альвеол могут сильно болеть и могут быть госпитализированы в отделение интенсивной терапии. В отделении интенсивной терапии цель состоит в том, чтобы поддерживать дыхание, поскольку пациенты могут испытывать трудности с получением достаточного количества кислорода. Иногда для этого требуется интубация, при которой в трахею вводят трубку, чтобы в легкие попало больше воздуха. С другой стороны, пациенты с организованной пневмонией обычно имеют более легкие симптомы и могут вылечиться дома.

Организация пневмонии

Симптомы пневмонии могут включать сухой кашель, затрудненное дыхание, лихорадку и потерю веса. Когда образец легочной ткани исследуется под микроскопом, в воздушном пространстве можно увидеть набор специализированных клеток, называемых фибробластами. Специализированный воспалительные клетки такие как лимфоциты, также могут быть замечены в стенках альвеол.

Организованная пневмония часто поражает только части легкого, в то время как другие части остаются нормальными и здоровыми. Группы фибробластов в пораженных участках легкого не позволяют воздуху заполнять альвеолы. В результате пациенты с организованной пневмонией могут ощущать одышку. В радиологических отчетах эти области легких часто описываются как помутнения матового стекла.

Организованная пневмония — это форма острого повреждения легких, имеющая множество причин. К наиболее частым причинам организации пневмонии относятся:

  • Инфекции бактериями, вирусами, грибками и паразитами
  • Некоторые препараты
  • Облучение грудной клетки
  • Заболевания соединительной ткани и воспалительные заболевания
  • Травма легких из-за многократной аспирации содержимого желудка

Ваш врач рассмотрит ваши симптомы, историю болезни, недавние поездки и принимаемые лекарства, чтобы определить причину развития пневмонии. Если причина не может быть обнаружена, ставится диагноз «криптогенная организующая пневмония». Криптогенная пневмония, организующаяся, как правило, связана с хорошим прогноз и хорошо реагирует на кортикостероиды, такие как преднизон.

Диффузное альвеолярное поражение

Такая картина острого повреждения легких может быть очень серьезной. Диффузное альвеолярное повреждение (DAD) наблюдается при остром респираторном дистресс-синдроме (ARDS), который является клиническим термином, используемым для описания людей с тяжелой одышкой, низким уровнем кислорода в крови и жидкостью в воздушных пространствах легких.

Когда образец легочной ткани исследуют под микроскопом, изменения, связанные с диффузным повреждением альвеол, включают образование гиалиновой мембраны, замену пневмоцитов 1 типа пневмоцитами 2 типа и утолщение альвеолярных стенок.

Эти изменения мешают легким нормально функционировать, препятствуя эффективному обмену кислорода и углекислого газа в альвеолах. Это может привести к сильной одышке и дыхательной недостаточности.

Диффузное альвеолярное повреждение — это тип острого повреждения легких, имеющий множество причин. Наиболее частые причины диффузного повреждения альвеол включают:

  • Пневмония вызванные инфекционными микроорганизмами, такими как Пневмоцистис jirovecii or ТОРС-коронавирус-2
  • Тяжелая инфекция кровотока (сепсис)
  • Почти утопающий
  • Травмы при вдыхании, такие как вдыхание токсичного газа, повреждение легких, вызванное курением, или дым
  • Лекарственная реакция
  • Аспирация содержимого желудка или другого инородного материала
  • Другие формы шока, например сильные ожоги.
  • Травма груди или легких

Ваш врач рассмотрит ваши симптомы, историю болезни, недавние поездки и принимаемые лекарства, чтобы определить причину диффузного альвеолярного повреждения. Если причина не может быть обнаружена, ставится диагноз «острая интерстициальная пневмония». Прогноз для пациентов с острой интерстициальной пневмонией плохой, и в настоящее время нет специальных методов лечения.

Тесты, проводимые для определения причины острого повреждения легких.

Если ваш врач подозревает, что у вас острое повреждение легких, он может выполнить процедуру, называемую биопсия который отбирает небольшой образец ткани для исследования патологоанатомом. Ваш патолог рассмотрит образец ткани под микроскопом и может назначить дополнительные тесты, чтобы определить причину.

Эти дополнительные тесты могут включать специальное пятно называется метенаминовым серебром Грокотта (также называемым GMS) для поиска грибковых микроорганизмов и иммуногистохимия искать конкретные типы вирусы. Если не удается найти конкретную причину, ваш патолог опишет изменения, наблюдаемые в вашей биопсии, и предложит вашему врачу рассмотреть эти изменения вместе с другой информацией о вас, чтобы поставить окончательный диагноз. Эта комбинация информации называется клинической корреляцией.

Катерина Баранова MD и Мэтью Дж. Чеккини MD PhD FRCPC (11 декабря 2020 г.)

Структура, функция и заболевания легких

Альвеолы ​​являются важной частью дыхательной системы. Дыхательная система — это часть вашего тела, которая помогает вам дышать.

Альвеолы ​​представляют собой крошечные воздушные мешочки в форме шара. Их работа заключается в перемещении молекул кислорода и углекислого газа (CO2) в кровоток и обратно.

В этой статье мы обсудим структуру и функцию альвеол. Также будут описаны некоторые медицинские состояния, которые могут повлиять на альвеолы.

Веривелл / Джей Ар Би

Строение альвеол

Альвеолы ​​представляют собой крошечные структуры в форме шара. Это мельчайшие структуры дыхательной системы.

Альвеолы ​​расположены группами по всему легкому. Они сидят на концах ветвей вашего дыхательного дерева. Этот термин используется для описания древовидной структуры проходов, по которым воздух поступает в легкие.

Стенки альвеол очень тонкие. Это позволяет кислороду и CO2 легко проходить между альвеолами и капиллярами, которые представляют собой очень маленькие кровеносные сосуды.

Один кубический миллиметр легочной ткани содержит около 170 альвеол. Человеческие легкие имеют площадь поверхности около 70 квадратных метров.

Хотя общее количество варьируется от человека к человеку, это означает, что в легких человека находятся миллионы альвеол.

Клетки альвеол

Альвеолы ​​состоят из двух разных типов клеток. Каждый тип имеет разные функции:

  • Пневмоциты I типа . Это клетки, отвечающие за обмен кислорода и СО2.
  • Пневмоциты типа II . Эти клетки выполняют две важные функции. Они производят поверхностно-активное вещество, которое помогает предотвратить разрушение формы воздушного шара. Они также могут превращаться в клетки типа I, чтобы восстанавливать повреждения.

Альвеолы ​​также содержат иммунные клетки, называемые альвеолярными макрофагами. Макрофаги подобны мусоровозам иммунной системы. Эти клетки фагоцитируют или поедают мусор.

Макрофаги очищают все вдыхаемые частицы и попадают в альвеолы.Они также удаляют мертвые клетки и бактерии.

Что делают альвеолы ​​

Альвеолы ​​являются конечной точкой дыхательной системы. Дыхательный процесс начинается, когда вы вдыхаете воздух ртом или носом. Воздух проходит по трахее, также называемой трахеей. Затем воздух проходит через дыхательные пути, называемые бронхами, в легкие.

Оттуда воздух направляется через все более и более мелкие проходы, называемые бронхиолами. Воздух проходит через крошечный канал, называемый альвеолярным каналом, и, наконец, входит в отдельную альвеолу.

Альвеолы ​​выстланы жидкостью, называемой поверхностно-активным веществом. Эта жидкость поддерживает форму воздушного мешка и помогает держать его открытым для прохождения кислорода и CO2.

В этот момент молекулы кислорода проходят через один слой клеток легких в альвеолах, затем через один слой клеток в капилляре попадают в кровоток.

CO2 является побочным продуктом процесса в клетках, который использует кислород для производства энергии. По мере того, как кислород выходит из альвеол, молекулы CO2 переходят в них.Затем они выдыхаются из тела через нос или рот.

Альвеолы ​​в легких.

Дорлинг Киндерсли / Getty Images

Кислород может проходить из альвеол в капилляры, потому что концентрация кислорода в капиллярах ниже, чем в альвеолах.

Точно так же СО2 движется в обратном направлении, потому что концентрация углекислого газа в альвеолах ниже, чем в капиллярах.

Ваша диафрагма — это мышца, которая контролирует ваше дыхание.Когда вы вдыхаете, ваша диафрагма сокращается. Это создает отрицательное давление в груди, заставляя альвеолы ​​расширяться и втягивать воздух. Когда вы выдыхаете, ваша диафрагма расслабляется. Это заставляет альвеолы ​​отскакивать или пружинить, выталкивая воздух.

Резюме

Альвеолы ​​обменивают кислород и углекислый газ в легких. Кислород необходим клеткам организма для выработки энергии. Углекислый газ является побочным продуктом этого процесса.

Заболевания, поражающие альвеолы ​​

Определенные медицинские условия могут напрямую влиять на альвеолы.Это так называемые альвеолярные заболевания легких.

Эти заболевания могут вызвать воспаление и рубцевание альвеол. Некоторые заболевания также могут вызывать их наполнение водой, гноем или кровью. Воспаление или инфекция в альвеолах могут повредить их.

Альвеолы ​​будут функционировать правильно только в том случае, если они накачаны до нужного уровня. Некоторые состояния и травмы могут привести к нарушению этого баланса:

  • Перерастяжение : Это означает, что альвеолы ​​растянуты.Здоровая система поддержки соединительной ткани обычно предотвращает это. Использование механической вентиляции или респиратора, который помогает пациенту дышать, может вызвать перерастяжение.
  • Дисфункция сурфактанта : Сурфактант предотвращает спадение альвеол между вдохами. Медицинские состояния, такие как респираторный дистресс-синдром у младенцев, могут вызывать проблемы с функцией сурфактанта. Определенные генетические условия также могут быть причиной этого. Эти проблемы могут привести к коллапсу альвеол, что затрудняет работу легких.

Ряд заболеваний затрагивает альвеолы. К ним относятся:

Пневмония

Пневмония – это инфекция легких. Это может быть вызвано бактериями, вирусами или грибками. Пневмония вызывает воспаление альвеол одного или обоих легких. Воспаленные альвеолы ​​заполняются гноем, что затрудняет дыхание.

Эмфизема легких

Эмфизема — это хроническое или длительное заболевание легких. Обычно развивается у людей с длительным стажем курения.У пациентов с эмфиземой есть воспаление в легких. Это вызывает разрушение альвеол.

Оставшиеся альвеолы ​​также не работают. Они теряют способность растягиваться или пружинить, когда пациент выдыхает. Это приводит к состоянию, называемому воздушной ловушкой, когда воздух остается в легких даже после выдоха.

Пациенты с эмфиземой обычно испытывают больше затруднений при выдохе, чем при вдохе. Неспособность вытеснить воздух из легких приводит к большему растяжению альвеол.Это увеличивает потерю функции.

Туберкулез

Туберкулез (ТБ) — инфекционное заболевание, вызываемое бактериями. Заболевание вызывает рост узелков (масс) в легочной ткани. Бактерии туберкулеза размножаются в альвеолах. Заболевание может вызвать разрушение альвеолярных клеток.

Альвеолярный протеиноз

Легочный альвеолярный протеиноз (ЛАП) — редкое заболевание. PAP вызывает накопление белков в альвеолах. Чаще всего это аутоиммунное заболевание, при котором иммунная система атакует здоровые клетки.

ПАП обычно возникает у взрослых в возрасте от 20 до 50 лет. Он также может возникать как врожденное заболевание. Врожденные заболевания присутствуют при рождении.

Бронхиолоальвеолярная карцинома

Бронхиолоальвеолярная карцинома (БАК) является разновидностью рака легкого. Это подтип аденокарциномы легкого, один из наиболее распространенных видов рака легкого. BAC начинается в альвеолах и часто обнаруживается в одном или обоих легких.

Острый респираторный дистресс-синдром

Острый респираторный дистресс-синдром (ОРДС) представляет собой опасное для жизни состояние легких.При ОРДС в альвеолах скапливается жидкость. Это предотвращает попадание кислорода в легкие. ОРДС часто встречается у пациентов в критическом состоянии.

Респираторный дистресс-синдром

Респираторный дистресс-синдром (РДС) наблюдается у недоношенных детей. Дети, рожденные слишком рано, не имеют достаточного количества сурфактанта, выстилающего альвеолы. Это означает, что для обмена кислорода и СО2 доступна меньшая площадь поверхности.

Отек легких

Отек легких – это состояние, вызванное избытком жидкости в легких.Эта жидкость скапливается в альвеолах и может вызвать дыхательную недостаточность. Дыхательная недостаточность — это когда кровь не получает достаточного количества кислорода.

Резюме

Многие заболевания затрагивают альвеолы. Эти условия могут быть долгосрочными или краткосрочными. Некоторые могут привести к дыхательной недостаточности.

Как курение влияет на альвеолы ​​

Курение является важным фактором риска легочных заболеваний. Табачный дым воздействует на дыхательные пути на всех уровнях. Сюда входят альвеолы.

Сигаретный дым влияет на работу альвеол. Дым наносит ущерб вплоть до молекулярного уровня. Это нарушает способность вашего организма восстанавливаться после инфекции или травмы. Если воздействие дыма продолжается, альвеолярное повреждение продолжает ухудшаться.

Резюме

Альвеолы ​​являются важной частью дыхательной системы. Они отвечают за поступление кислорода в кровоток и выброс СО2 из него.

Заболевания, поражающие альвеолы, могут вызвать серьезные проблемы со здоровьем.К ним относятся хронические заболевания легких, такие как эмфизема и туберкулез. Некоторые виды рака также могут начинаться в альвеолах.

Другие заболевания, такие как пневмония, являются краткосрочными, но все же серьезными. Некоторые состояния, поражающие альвеолы, могут привести к дыхательной недостаточности.

Курение является важным фактором риска легочных заболеваний. Отказ от курения может снизить риск развития заболеваний, связанных с альвеолами.

Слово от Verywell

Альвеолы ​​выполняют одну из важнейших функций организма.Они являются воротами, через которые кислород поступает в кровоток. Они также являются основным путем выхода углекислого газа из организма.

Заболевания, поражающие альвеолы, поражают весь организм. Поврежденные альвеолы ​​доставляют к тканям меньше кислорода. Это называется гипоксия. Гипоксия может привести к повреждению всех основных органов.

Часто задаваемые вопросы

  • Что такое поверхностно-активное вещество?

    Легочный сурфактант представляет собой жидкость, состоящую из фосфолипидов и белков, которая выстилает альвеолы ​​в легких.Он помогает воздушным мешочкам сохранять свою форму и позволяет проходить кислороду и углекислому газу.

  • Где происходит газообмен?

    Газообмен происходит в альвеолах, которые представляют собой крошечные баллонообразные образования в легких. Это когда кислород поглощается кровью и выделяется углекислый газ.

Альвеолы: функция, определение и мешочки — видео и расшифровка урока

Дыхательная система

Наше тело нуждается в кислороде, чтобы жить.Мы получаем кислород из воздуха, которым дышим. Однако, чтобы наши тела могли использовать этот кислород, он должен попасть из наших легких в нашу кровь. В конечном итоге это произойдет в альвеолах; но мы обсудим это немного позже. Чтобы понять альвеолы, нам сначала нужно изучить основные части дыхательной системы .

Дыхательная система

Наша дыхательная система включает структуры, участвующие в нашем дыхании.Когда вы делаете вдох, воздух втягивается в ваш рот и нос и в трубку, называемую трахеей или трахеей. Давайте проследим путь воздуха, когда он проходит через трахею в ваши легкие.

Бронхиальное дерево

На пути к легким трахея разветвляется на два основных отдела, каждый из которых называется бронхом . Есть правый главный бронх, впадающий в правое легкое, и левый главный бронх, впадающий в левое легкое. Каждый из этих бронхов (множественное число от бронха) затем разветвляется на несколько бронхов.Те, в свою очередь, разветвляются на более мелкие трубки, называемые бронхиолами . Все это разветвление в конечном итоге приводит к структуре, действительно напоминающей перевернутое дерево. Трахея — это ствол, от которого отходят все ответвления. По этой причине он известен как бронхиальное дерево .

Хотя это разветвление не продолжается вечно, оно происходит примерно 25 раз после первого разветвления трахеи. Последние бронхиолы делятся на так называемые респираторных бронхиол , каждая из которых делится на крошечные отверстия, называемые альвеолярными ходами .Вы можете себе представить, как каждая трубка становилась все меньше и меньше по мере того, как она разветвлялась. К тому времени, когда мы достигаем альвеол, трубочки становятся микроскопическими — а их миллионы!

Альвеолы ​​в нашей анатомии

В конце каждой из множества крошечных ветвей нашего бронхиального дерева мы находим отверстия для микроскопических мешочков. Каждый мешочек является альвеолой , единственной для альвеол. От одного протока может отходить несколько альвеол, образующих небольшое скопление. Эти группы альвеол чем-то напоминают гроздья винограда, которые все прикреплены друг к другу.Именно в альвеолах происходит один из самых важных переносов во всем нашем организме. Именно здесь дыхательная система вступает в непосредственный контакт с системой кровообращения, или кровеносными сосудами.

Альвеолы ​​и капилляры

Функция альвеол

Мы вдыхаем кислород, чтобы части нашего тела могли использовать его для различных клеточных функций. Но мы должны каким-то образом доставить кислород из легких в кровь, чтобы его можно было транспортировать во многие места, где он необходим.Точно так же наши тела производят углекислый газ в качестве побочного продукта. Он должен быть выдыхаем из нашего тела, но должен попасть из кровотока в наши легкие. Именно альвеолы ​​отвечают за этот перенос газов. Но как именно это работает?

К наружным стенкам альвеол прикреплено множество крошечных кровеносных сосудов, называемых капиллярами . По сути, капилляры представляют собой сетку, покрывающую альвеолярные мешочки. Место, где капиллярная ткань встречается с альвеолярной тканью, создает чрезвычайно тонкий слой, через который могут проходить молекулы.Она называется дыхательной мембраной . Вспомните мультфильм, где призрак проходит прямо сквозь стены. Именно так мы можем представить кислород и углекислый газ, проходящие через мембрану.

Теперь давайте разберем его от начала до конца. Воздух вдыхается и проходит через легкие, бронхи, бронхиолы и, наконец, в альвеолы. Здесь O2 проходит через дыхательную мембрану и попадает в капилляр. Теперь он находится в кровотоке, где он связывается с эритроцитом и перемещается через кровь в область, где он необходим.

Точно так же CO2 был произведен в клетках как продукт жизнедеятельности и теперь перемещается по кровотоку. Он поступает через капилляр в альвеолу и проходит через дыхательную мембрану. Теперь он идет по пути, противоположному O2, проходя через бронхиальное дерево, пока не достигнет легких, где он выдыхается. Это демонстрирует жизненно важное значение альвеол, поскольку они обеспечивают интерфейс между дыхательной системой и системой кровообращения.

Краткое содержание урока

Альвеолы ​​являются неотъемлемой частью нашей дыхательной системы.Это крошечные мешочки в самом конце последних бронхиол бронхиального дерева. Альвеолы ​​покрыты капиллярами, а в месте встречи альвеол и капилляров создается дыхательная мембрана. O2 и CO2 проходят через эту мембрану в кровоток и из него.

Результаты обучения

К концу этого урока вы должны уметь:

  • Обобщать функции и структуру дыхательной системы
  • Опишите бронхиальное дерево
  • Обсудить роль альвеол в дыхательном процессе

Альвеолы ​​- Physiopedia

Легочные Альвеолы ​​(множественное число; Альвеолы) представляют собой крошечные воздушные мешочки, которые функционируют как основные дыхательные единицы.Это полая чашеобразная полость в паренхиме легкого, где происходит газообмен. Легочные альвеолы ​​находятся в ацинусах в начале респираторной зоны. Они расположены редко в респираторных бронхиолах, выстилая стенки альвеолярных протоков. Альвеолы ​​расположены в альвеолярных мешочках легких в легочных дольках респираторной зоны. Их больше в альвеолярных мешочках со слепыми концами. [1]

Респираторные бронхиолы ведут в альвеолярные протоки, глубоко выстланные альвеолами.Каждая респираторная бронхиола дает от двух до одиннадцати альвеолярных ходов. Каждый проток открывается в пять или шесть альвеолярных мешочков, в которые открываются скопления альвеол. Количество альвеол в легких человека экспоненциально увеличивалось в течение первых 2 лет жизни, но продолжало увеличиваться, хотя и с меньшей скоростью, в подростковом возрасте. [2]

Альвеолярная мембрана представляет собой поверхность газообмена, окруженную сетью капилляров [3] .

Типичная пара легких человека содержит около 480 миллионов альвеол.Это дает от 50 до 75 квадратных метров (от 540 до 810 квадратных футов) площади поверхности. [4]

Альвеолярные клетки имеют несколько различных типов в зависимости от функции. Двумя основными типами являются пневмоциты (клетки типа I) или пневмоциты (клетки типа II). Они обнаружены в альвеолярной стенке и крупной фагоцитарной клетке, известной как альвеолярный макрофаг [5] , которая перемещается в просветах альвеол и в соединительной ткани между ними.

Пневмоциты (клетки типа I)[править | править источник]

Это тонкие, плоскоклеточные и плоские клетки эпителиальной выстилки, которые формируют структуру альвеол. [6] Имеют длинные цитоплазматические отростки, покрывающие более 95% альвеолярной поверхности. [4] Тонкая подкладка обеспечивает быструю диффузию газообмена между воздухом в альвеолах и кровью в окружающих капиллярах. Ядро клетки занимает большую площадь свободной цитоплазмы, а его органеллы группируются вокруг него, уменьшая толщину клетки. Это помогает свести к минимуму толщину гемато-воздушного барьера. Относительно низкая растворимость кислорода требует большой площади внутренней поверхности и очень тонких стенок альвеол.

Цитоплазма в тонкой части содержит пиноцитозные пузырьки, которые могут играть роль в удалении мелких твердых частиц с внешней поверхности. В дополнение к десмосомам все альвеолярные клетки типа I имеют окклюзионные соединения, которые предотвращают утечку тканевой жидкости в альвеолярное воздушное пространство. Чтобы обеспечить расширение и сокращение стенок во время дыхания, клетки типа I имеют сетчатую ткань из эластических и коллагеновых волокон. волокна обеспечивают упругость и эластичность.

Пневмоциты типа I неспособны к репликации и восприимчивы к токсическим повреждениям. Это более крупный из двух типов клеток. В случае повреждения клетки типа II могут пролиферировать и дифференцироваться в клетки типа I для компенсации.

Пневмоноциты (клетки II типа)[править | править источник]

Они имеют кубическую форму, намного меньше и многочисленны, чем клетки типа I. [6] Клетки типа II в альвеолярной стенке содержат секреторные органеллы, известные как ламеллярные тельца, которые сливаются с клеточными мембранами и секретируют легочный сурфактант.Этот сурфактант представляет собой пленку жировых веществ, которые снижают альвеолярное поверхностное натяжение. Покрытие, постоянно высвобождаемое экзоцитозом, предотвращает коллапс альвеол. Жидкое покрытие создается организмом для облегчения переноса газов между кровью и альвеолярным воздухом, а клетки типа II обычно находятся на гемато-воздушном барьере. [7]

 Альвеолярные макрофаги (пылевые клетки) располагаются на внутренней просветной поверхности альвеол, альвеолярных протоков и бронхиол.Это мобильные мусорщики, которые служат для поглощения инородных частиц в легких, таких как пыль, бактерии, частицы углерода и клетки крови от травм. [5]

Болезни[править | править источник]

Недостаток поверхностно-активного вещества может вызвать;[edit | править источник]
  • Легочный альвеолярный протеиноз.
Воспаление[править | править источник]
Структурный[править | править источник]
Коронавирус[править | править источник]

Визуальный осмотр можно использовать для оценки уровня дистресса, использования вспомогательных мышц, положения дыхания, структуры грудной клетки, характера дыхания и других признаков, не относящихся к грудной клетке. [8]

Обследование легких состоит из осмотра, пальпации, перкуссии и аускультации. Процесс осмотра начинается и продолжается на протяжении всего контакта с пациентом. Пальпация, подтвержденная перкуссией, оценивает болезненность и степень расширения грудной клетки. Аускультация, более чувствительный процесс, подтверждает более ранние данные и может помочь идентифицировать специфические патологические процессы, которые ранее не распознавались. [9]

  1. ↑ Мур К.  Клинически ориентированная анатомия .п. 336. Издание пятое. Филадельфия: Здоровье Уолтерса Клювера, 2018 г.
  2. ↑ Херринг М., Путни Л., Вятт Г., Финкбайнер В., Даллас М. и Хайд Д. Рост альвеол во время постнатального развития человека на основе стереологической оценки. Американский журнал физиологии Молекулярная физиология клеток легких. 2014; https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4137164/
  3. ↑ Пакстон С., Пекхэм М., Ниббс А. . «Функции дыхательного отдела». Руководство по гистологии Лидса . Факультет биологических наук Лидского университета.2003.
  4. 4.0 4.1 Стэнтон Б., Кеппе Б. Берн и Леви, физиология (6-е изд.). Филадельфия: Мосби/Эльзевир.2008. стр. 418–422. ISBN 978-0-323-04582-7.
  5. 5.0 5.1 Рубинс Дж. Альвеолярные макрофаги, владеющие обоюдоострым мечом воспаления. Американский журнал респираторной и интенсивной терапии. 2004; 167:2, стр. 103–104 https://www.atsjournals.org/doi/full/10.1164/rccm.2210007
  6. 6.0 6.1 Кнудсен Л; Окс М. «Микромеханика альвеол легких: структура и функция сурфактанта и тканевых компонентов». Гистохимия и клеточная биология .2018; 150  (6): 661–676. doi: 10.1007/s00418-018-1747-9. PMC 6267411. PMID 303

    .
  7. ↑ Ференбах Х. «Клетка альвеолярного эпителия II типа: новый взгляд на защитника альвеол». Респираторные исследования . 2001 г.; 2  (1): 33–46. дои: 10.1186/rr36. PMC 59567. PMID 11686863.
  8. ↑ https://emedicine.medscape.com/article/1
  9. 9-техника
  10. ↑ https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK368/

Что делают альвеолы?

Вы уже знаете, что легкие являются основным органом дыхательной системы и играют важную роль в доставке кислорода к остальным частям тела. Легкие также помогают удалять газообразные отходы из организма. Процесс подачи воздуха в организм, извлечения кислорода, доставки его к тканям тела и удаления углекислого газа — потенциально вредного газа, который выводится при дыхании, — сложен.Альвеолы ​​являются частью легких; это крошечные воздушные мешочки, в которых происходит газообмен — углекислый газ на кислород.

Узнайте больше о функции альвеол при газообмене и о том, как ваши альвеолы ​​влияют на общее состояние здоровья вашего организма.

Вы, наверное, видели несколько снимков и изображений легких. Вы знаете, что у вас есть дыхательные пути, называемые трахеей («дыхательное горло»), которые проходят от носа и рта к легким. В легких этот дыхательный путь разветвляется на две трубки — бронхи.Один бронх кровоснабжает левое легкое; один поставляет право.

Бронхи продолжают разветвляться на все более мелкие трубки, называемые бронхиолами. Представьте себе корни деревьев: главные бронхи похожи на большие корни, которые вы видите на поверхности земли. Под землей каждый из этих больших корней делится на все меньшие и меньшие корни. Бронхи и бронхиолы легких намного меньше — на самом деле, бронхиола имеет толщину всего лишь одной пряди волос, но они удивительно похожи на корни дерева.

В конце каждой бронхиолы (а их в каждом легком около 30 000!) находится крошечное скопление альвеол или воздушных мешочков. Они очень маленькие и надувные; альвеолы ​​расширяются и сжимаются при каждом вдохе. Каждая альвеола (одна альвеола) покрыта сетью крошечных кровеносных сосудов, называемых капиллярами. Молекулы кислорода поступают в кровоток, а углекислый газ покидает кровь в альвеолах.

Альвеолы ​​и капилляры имеют общую мембрану, поэтому такие газы, как кислород и углекислый газ, могут свободно перемещаться из альвеол в капилляры и из капилляров в альвеолы.

Когда вы вдыхаете, воздух проходит через ваши бронхи в легкие. В альвеолах кислород во вдыхаемом воздухе проходит через эту общую мембрану в капилляры. Там молекулы кислорода соединяются с красными кровяными тельцами. Когда кровь циркулирует по телу, клетки всех тканей и органов получают доступ к этому кислороду, который необходим для правильного функционирования клеток.

Когда клетки используют кислород, они производят углекислый газ, который в больших количествах может быть вреден для организма.Углекислый газ, вырабатываемый клетками, переносится в кровь (представьте, что кислород выходит из поезда, а углекислый газ входит). Когда кровь возвращается в легкие, углекислый газ пересекает мембрану из капилляров в альвеолы, и когда вы выдыхаете, вы выдыхаете углекислый газ.

Согласно Руководствам Merck, около трех десятых литра кислорода переносится из альвеол в кровь каждую минуту, и такое же количество углекислого газа перемещается из крови в альвеолы ​​и выдыхается.Один газ заменяется другим.

Если альвеолы ​​работают плохо, у человека могут возникнуть трудности с дыханием. Эмфизема, например, характеризуется необратимым повреждением и утратой альвеол. Некоторые воздушные мешочки разрываются, поэтому организм не может эффективно обменивать кислород и углекислый газ. Некоторым людям с эмфиземой необходимо использовать дополнительный кислород, чтобы снабжать клетки достаточным количеством кислорода для выживания.

Легкие взрослого человека обычно содержат от 300 до 500 миллионов альвеол. Здоровые альвеолы ​​необходимы для нормального функционирования организма.Позаботьтесь о них!

Альвеолы: Анатомия, функции и клинические точки

Автор: Элис Фернг BS, MD, PhD • Рецензент: Димитриос Митилинаиос, доктор медицины, доктор философии
Последнее рассмотрение: 14 декабря 2021 г.
Время чтения: 7 минут

Термин alveolus (единственное число) относится к полой полости, бассейну или чаше на латыни. Следовательно, существуют различные типы альвеол (множественное число), обнаруженные по всему телу человека. Однако чаще всего альвеолы ​​используются для описания небольших воздушных мешочков легких млекопитающих, и поэтому они более конкретно известны как легочных альвеол .

альвеолы ​​легких представляют собой баллонообразные воздушные мешочки, расположенные на дистальных концах бронхиального дерева. В каждом легком насчитывается до 700 миллионов альвеол, где они способствуют газообмену кислорода и углекислого газа между вдыхаемым воздухом и кровотоком.

Ключевые факты об альвеолах
Функция Обмен кислорода и углекислого газа через дыхательную мембрану
Альвеолярные клетки Пневмоциты типа I (плоскоклеточные альвеолярные клетки с тонкой мембраной; обеспечивают газообмен)
Пневмоциты II типа (восстанавливают альвеолярный эпителий, секретируют легочный сурфактант)
Альвеолярные макрофаги
Дыхательная мембрана Плоскоклеточные альвеолярные клетки
Подвальная мембрана
Капиллярный эндотелий

В этой статье мы обсудим анатомию и функцию альвеол.

Анатомия

Легочная альвеола представляет собой мешок диаметром от 0,2 до 0,5 мм. Эти альвеолы ​​расположены на концах воздухоносных путей в легких. Иногда люди сравнивают структуру альвеол с малиной или «виноградной гроздью».

В среднем взрослом легком имеется в среднем 480 миллионов альвеол (с диапазоном 274-790 миллионов, коэффициент вариации: 37%; хотя это число варьируется в зависимости от общего объема легких) с общей средней площадью поверхности около 75 квадратных метров.Каждая альвеола, в свою очередь, окружена гнездом кровеносных капилляров, кровоснабжаемых мелкими ветвями легочной артерии.

Дыхательная мембрана создает барьер между альвеолярным воздухом и кровью, и эта мембрана состоит только из плоской альвеолярной клетки, плоской эндотелиальной клетки капилляра и их общей базальной мембраны. Мембраны имеют общую толщину всего 0,5 микрометра, в отличие от 7,5-микрометрового диаметра эритроцитов (клеток крови), которые проходят через капилляры.

Хотите продолжать изучать анатомию дыхательной системы? Попробуйте наши викторины по дыхательной системе и схемы с надписями.

Теперь, когда вы знакомы с анатомией альвеол, почему бы не проверить свои знания с помощью нашей викторины по бронхиальному дереву и альвеолам!

Типы ячеек

Пневмоциты I типа

Основной тип клеток, обнаруженный на альвеолярной поверхности, покрывающий около 95% площади поверхности, представляет собой тонкие, широкие клетки, известные как плоскоклеточные (тип I) альвеолярные клетки , также известные как пневмоциты типа I .Тонкие стенки этих клеток обеспечивают быструю диффузию газа между воздухом и кровью и, следовательно, обеспечивают газообмен . Остальные 5% площади поверхности альвеолы ​​покрыты большими альвеолярными клетками от круглых до кубических (тип II). Хотя альвеолярные клетки типа II покрывают меньшую площадь поверхности, их количество значительно превосходит плоскоклеточные альвеолярные клетки.

Гистологические слайды, иллюстрирующие пневмоциты типа I (слева) и пневмоциты типа II (справа)

Пневмоциты II типа

Альвеолярные клетки типа II (также известные как пневмоциты типа II) выполняют две функции: (1) восстанавливают альвеолярный эпителий при повреждении плоскоклеточных клеток и (2) секретируют легочный сурфактант.Сурфактант состоит из фосфолипидов и белка и покрывает альвеолы ​​и мельчайшие бронхиолы, что предотвращает коллапс альвеол при повышении давления при выдохе. Без сурфактанта стенки сдувающейся альвеолы ​​слипались бы вместе, как листы мокрой бумаги, и было бы очень трудно снова надуть их при следующем вдохе.

Альвеолярные макрофаги

Альвеолярные макрофаги (гистологический слайд)

Самыми многочисленными из всех клеток в легких являются альвеолярных макрофагов (клетки пыли), которые дрейфуют через просветы альвеол и соединительную ткань между ними, удаляя остатки путем фагоцитоза.Эти макрофаги «съедают» частицы пыли, выделяющиеся из слизи в верхних отделах дыхательных путей, а также другой мусор, который не улавливается и не очищается вашей слизью. Если ваши легкие заражены или кровоточат, макрофаги также функционируют для фагоцитирования бактерий и свободных клеток крови. В конце каждого дня до 100 миллионов этих альвеолярных макрофагов умирают, когда они поднимаются по мукоцилиарному эскалатору, чтобы быть проглоченными в пищеводе и переваренными — так удаляются остатки из легких.

Функция

При вдохе во время вдоха концентрация поступающего кислорода в альвеолах выше, чем в эритроцитах. По этой причине кислород покинет альвеолы ​​и попадет в эритроциты.

Во время выдоха происходит обратное. Концентрация углекислого газа в альвеолах ниже, чем в эритроцитах, поэтому углекислый газ покидает эритроцит, попадает в альвеолы ​​и выдыхается.

Поскольку газы постоянно необходимы физиологически и образуются как побочный продукт клеточных и метаболических процессов в организме, чрезвычайно важна эффективная система их обмена. Таким образом, дыхание играет важную регулирующую роль в газообмене.

Например, метаболические изменения у пациентов с диабетическим кетоацидозом (ДКА) в конечном итоге приводят к изменениям паттернов дыхания. Это связано с тем, что ДКА приводит к метаболическому ацидозу, при котором организм изначально буферизует изменения с помощью системы бикарбонатного буфера.Однако, как только организм перегружен и больше не может компенсировать ацидоз, одним из компенсаторных механизмов является гипервентиляция, чтобы снизить уровень углекислого газа в крови путем выдувания углекислого газа через выдох (крайние формы этой гипервентиляции известны как ). дыхание Куссмауля ).

Подробнее об анатомии альвеол читайте ниже. Или пройдите наш специальный тест, чтобы проверить себя на все крошечные особенности альвеол!

Клинические заметки

В клинике очень важно предотвратить скопление жидкости в альвеолах, так как газы слишком медленно диффундируют через жидкость, чтобы иметь возможность достаточно аэрировать кровь.За исключением тонкой пленки влаги на альвеолярной стенке, альвеолы ​​остаются сухими благодаря абсорбции избыточной жидкости кровеносными капиллярами (в зависимости от гидростатических и онкотических сил, описываемых уравнением Старлинга).

Их среднее кровяное давление составляет всего 10 мм рт. ст., а онкотическое давление — 28 мм рт. ст., что означает, что осмотическое поглощение воды преобладает над фильтрацией и сохраняет альвеолы ​​свободными от жидкости.

В целом легкие также имеют более обширный лимфатический дренаж, чем любой другой орган в организме, поскольку отек (накопление жидкости) может вызывать многие патофизиологические состояния, некоторые из которых часто приводят к летальному исходу.Кроме того, низкое капиллярное кровяное давление также предотвращает разрыв тонкой дыхательной мембраны.

Источники

Использованная литература:

  • Энн М. Гилрой, Брайан Р. Макферсон, Лоуренс М. Росс и Майкл Шуенке, Атлас анатомии, 2-е издание, Тиме.
  • Кеннет Саладин, Анатомия и физиология: единство формы и функции, 6-е издание, McGraw-Hill Science/Engineering/Math.
  • Ochs M, Nyengaard JR, Jung A, Knudsen L, Voigt M, Wahlers T, Richter J, Gundersen HJ: количество альвеол в легких человека. Am J Respir Crit Care Med. 2004 1 января; 169 (1): 120-4.

Иллюстраторы:

  • Обзор альвеолы ​​- Пол Ким

Альвеолы: хотите узнать об этом больше?

Наши увлекательные видеоролики, интерактивные викторины, подробные статьи и атлас HD помогут вам быстрее достичь наилучших результатов.

На чем ты предпочитаешь учиться?

«Я бы честно сказал, что Kenhub сократил время моего обучения вдвое». – Читать далее. Ким Бенгочеа, Реджисский университет, Денвер

© Если не указано иное, все содержимое, включая иллюстрации, является исключительной собственностью Kenhub GmbH и защищено немецкими и международными законами об авторском праве. Все права защищены.

Альвеолы ​​- обзор | ScienceDirect Topics

Патогенез

После того, как микобактерии туберкулеза попали в легкие в виде капель, достаточно мелких, чтобы достичь альвеол, может возникнуть ряд реакций от немедленной элиминации организма до первичной инфекции, хронической инфекции или активного заболевания. через много лет после первичного заражения.Эти результаты для каждого отдельного пациента определяются комбинацией факторов, относящихся как к организму, так и к хозяину. Лишь у 5–10% инфицированных иммунокомпетентных лиц в течение жизни развивается активное заболевание, но риск значительно возрастает у пациентов с ВИЧ-инфекцией.

Большая часть понимания естественного течения инфекции исходит из вскрытий, проведенных до появления противотуберкулезных препаратов и животных моделей. Начальная реакция включает инфильтрацию нейтрофильными гранулоцитами.Они быстро заменяются макрофагами, которые поглощают бациллы. Инфицированные макрофаги продуцируют цитокины и хемокины, которые привлекают другие фагоцитирующие клетки, включая моноциты, другие альвеолярные макрофаги и нейтрофилы, которые в конечном итоге образуют узелковую гранулематозную структуру, называемую бугорком. Если размножение бактерий не контролируется, бугорок увеличивается, и бациллы попадают в местные дренирующие лимфатические узлы. Это приводит к лимфаденопатии, характерному проявлению первичного туберкулеза.Поражение, вызванное распространением бугорка на паренхиму легкого и поражением лимфатических узлов, называется комплексом Гона. По мере того, как бациллы продолжают размножаться, развивается клеточный иммунитет, который можно продемонстрировать через 3–8 недель после первоначальной инфекции положительной реакцией на внутрикожную инъекцию белка туберкулезной палочки (туберкулин/очищенное производное белка, PPD).

Среди инфицированных лиц, у которых развивается постпервичный ТБ, примерно у половины это происходит в течение первых 2–3 лет после заражения.Если хозяину не удается создать эффективный клеточный иммунитет и реакцию восстановления тканей, происходит прогрессирующее разрушение легкого. На этой стадии можно увидеть классическую патологию туберкулеза. Гранулематозные поражения состоят из центральной области некротического материала, называемого казеозом, окруженного эпителиоидными клетками и гигантскими клетками Лангерганса с множественными ядрами, обе клетки происходят из макрофагов. Присутствуют лимфоциты и разная степень фиброза. Впоследствии казеозные области заживают, и многие из них кальцифицируются.Если бактериальный рост продолжает оставаться неконтролируемым, бациллы могут распространяться гематогенно, вызывая диссеминированный или милиарный ТБ. Бациллы также могут распространяться механически путем эрозии казеозных поражений в дыхательные пути легких. Именно в этот момент хозяин становится заразным для других.

Известно, что не менее 20% кальцифицированных первичных поражений содержат туберкулезные палочки, изначально находящиеся в состоянии покоя, но способные к реактивации. Хотя иммуносупрессия явно связана с реактивацией ТБ, неясно, какие факторы хозяина специфически поддерживают инфекцию в латентном состоянии в течение многих лет и что вызывает манифестацию латентной инфекции.Однако существуют определенные иммунодепрессивные состояния, связанные с реактивацией ТБ, включая ВИЧ-инфекцию и синдром приобретенного иммунодефицита (СПИД), терминальную стадию почечной недостаточности, сахарный диабет, применение кортикостероидов и лечение препаратами, блокирующими действие фактора некроза опухоли. -альфа, цитокин, критически важный для поддержания целостности гранулем. M.tuberculosis , вероятно, модулирует in vivo , чтобы повлиять на иммунный ответ хозяина таким образом, чтобы сделать его допустимым для бацилл в гранулемах.Реактивация приводит к типичному постпервичному туберкулезу легких с образованием полостей обычно в верхушке или верхней зоне легкого.

структура и функция поверхностно-активных веществ и тканевых компонентов

Histochem Cell Biol. 2018; 150 (6): 661–676.

1, 1, 2, 2, 3 и 9 и 1, 2, 3

Lars Knudsen

1 Институт функциональной и прикладной анатомии, Hannover Medium School, Carl Neuberg-Str .1, 30625 Ганновер, Германия

2 Биомедицинские исследования терминальной и обструктивной болезни легких Ганновер (BREATH), член Немецкого центра исследований легких (DZL), Ганновер, Германия

3 REBIRTH Cluster of Excellence, Ганновер , Германия

Matthias Ochs

1 Институт функциональной и прикладной анатомии, Ганноверская медицинская школа, Carl-Neuberg-Str. 1, 30625 Ганновер, Германия

2 Биомедицинские исследования терминальной и обструктивной болезни легких Ганновер (BREATH), член Немецкого центра исследований легких (DZL), Ганновер, Германия

3 REBIRTH Cluster of Excellence, Ганновер , Германия

1 Институт функциональной и прикладной анатомии, Ганноверская медицинская школа, Carl-Neuberg-Str.1, 30625 Ганновер, Германия

2 Биомедицинские исследования терминальной и обструктивной болезни легких Ганновер (BREATH), член Немецкого центра исследований легких (DZL), Ганновер, Германия

3 REBIRTH Cluster of Excellence, Ганновер , Германия

Автор, ответственный за переписку. Открытый доступ Эта статья распространяется на условиях международной лицензии Creative Commons Attribution 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/), который разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе, при условии, что вы укажете первоначальных авторов и источник, предоставите ссылку на лицензию Creative Commons и укажете, были ли внесены изменения. статья была процитирована другими статьями в PMC.

Abstract

Структура легких млекопитающих оптимизирована для выполнения их основной функции: газообмена. Это происходит в альвеолярной области (паренхиме), где воздух и кровь сближаются на большой поверхности.Воздух достигает просвета альвеол через проводящее дерево дыхательных путей. Кровь течет по капиллярной сети, встроенной в межальвеолярные перегородки. Барьер между воздухом и кровью состоит из непрерывного альвеолярного эпителия (мозаика альвеолярных эпителиальных клеток типа I и типа II), непрерывного капиллярного эндотелия и промежуточного слоя соединительной ткани. Благодаря своим дыхательным движениям легкие должны противостоять механическим воздействиям на протяжении всей жизни. Альвеолы ​​должны быть защищены от чрезмерного растяжения, а также от коллапса за счет внутренних стабилизирующих факторов.Механическая стабильность паренхимы обеспечивается двумя компонентами: сетью соединительнотканных волокон и системой сурфактанта. Соединительнотканные волокна образуют непрерывный тенсегритиный (натяжение + целостность) остов, состоящий из аксиальных, периферических и септальных волокон. Сурфактант (поверхностно-активное вещество) является секреторным продуктом клеток альвеолярного эпителия II типа и покрывает альвеолярный эпителий биофизически активной тонкой и сплошной пленкой. Здесь мы кратко рассмотрим структурные компоненты, имеющие отношение к газообмену.Затем мы опишем наше текущее понимание того, как эти компоненты функционируют в нормальных условиях и как повреждение легких приводит к дисфункции альвеолярной микромеханики, что в конечном итоге приводит к фиброзу легких.

Ключевые слова: Ацинус, Альвеолярная эпителиальная клетка II типа, Сурфактант, Соединительная ткань, Острое повреждение легких, Фиброз

Структурные компоненты газообмена

В биологии функция следует за формой, а форма следует за функцией. Легкие млекопитающих являются парадигматическим примером этого принципа.Это сложный орган, функциональная способность которого как газообменника напрямую определяется его микроструктурой (обзор см. Weibel 1984, 2017; Ochs and Weibel 2015; Ochs et al. 2016; Hsia et al. 2016). У человека в конце глубокого вдоха более 80 % всего объема легких составляет воздух, а около 10 % — кровь. Таким образом, менее 10% (всего несколько сотен г) состоит из «настоящей» ткани. Эта ткань состоит из более чем 40 типов клеток, происходящих из всех трех зародышевых листков, и сложной сети соединительной ткани.Вместе они образуют орган со сложной архитектурой, оптимизированный для выполнения своей основной функции.

Газообмен происходит в альвеолах легких. Альвеолярная область (паренхима) легкого составляет около 90% его общего объема. Оставшаяся непаренхима состоит из проводящих дыхательных путей (которые являются частью анатомического мертвого пространства) и более крупных сосудов. Дыхательные пути разветвляются в легком неправильной дихотомией вместе с артериями, определяя таким образом бронхо-артериальные единицы «изнутри-наружу» (от ворот к периферии).В самых дистальных поколениях ветвления альвеолы ​​связаны с воздухоносными путями. Скопления альвеол организованы в функциональные единицы, называемые ацинусами. Ацинус определяется как слепая паренхиматозная единица, начинающаяся с переходной (то есть первого поколения альвеолярной) бронхиолы. Внутри ацинуса все дыхательные пути (альвеолярные ходы и, в зависимости от вида, респираторные бронхиолы) имеют прикрепленные к своим стенкам альвеолы ​​и, таким образом, участвуют в газообмене. Собственно «стенка» альвеолярных ходов состоит не более чем из сети альвеолярных отверстий.В легких человека насчитывается около 30 000 ацинусов (обзор Weibel et al. 2005).

Межальвеолярная перегородка обеспечивает структурную основу газообмена в легких (см. Weibel 1973; Weibel and Gil 1977; Maina and West 2006). Он отделяет воздушный отсек (альвеолярное воздушное пространство) от кровяного отсека (капиллярный просвет). Конструкция межальвеолярной перегородки должна отвечать определенным конструктивным требованиям для эффективной диффузии кислорода и углекислого газа между воздухом и кровью, в частности обеспечивать большую площадь поверхности (в легком человека около 140 м 2 ) и тонкий диффузионный барьер. (в легком человека около 2 мкм) (Gehr et al.1978). Кроме того, он также должен отвечать функциональным требованиям стабильности (тем самым предотвращая чрезмерное растяжение или спадение альвеол) и гибкости (тем самым позволяя следовать движениям грудной клетки во время дыхательного цикла). Легочные альвеолы ​​механически стабилизируются двумя факторами: системой легочного сурфактанта и легочной соединительной тканью (см. ниже).

Внутри межальвеолярной перегородки тканевой барьер, разделяющий воздух и кровь, состоит из двух непрерывных клеточных слоев: эпителия, обращенного к просвету альвеол, и эндотелия, обращенного к просвету капилляра.Между ними находится интерстициальное пространство различной толщины и состава. Альвеолярный эпителий представляет собой мозаику из клеток альвеолярного эпителия типа I, которые покрывают около 95% всей альвеолярной поверхности с их тонкими плоскоклеточными отростками, перемежающимися одиночными кубовидными клетками альвеолярного эпителия типа II, которые легко распознаются по их характерным секреторным органеллам, поверхностно-активным веществам. запасающие пластинчатые тела (рис. ). Таким образом, существует два типа альвеолярных эпителиальных клеток с отчетливой функциональной специализацией и, следовательно, отчетливой структурной дифференцировкой.Обновление и репарация обеспечиваются клетками II типа, которые помимо своей секреторной функции составляют популяцию клеток-предшественников альвеолярного эпителия. Численное соотношение клеток типа I и типа II составляет примерно 1:2 (Crapo et al., 1982). Клетки как типа I, так и типа II могут быть обращены более чем в один альвеолярный просвет, т. е. они способны пересекать межальвеолярную перегородку, тем самым выполняя свои выстилающие (клетки типа I) или секреторные (клетки типа II) функции по обеим сторонам межальвеолярного просвета. альвеолярная перегородка.Этот уровень структурной (и, следовательно, функциональной) сложности до сих пор не принимался во внимание ни в одной из моделей гематоэнцефалического барьера in vitro. Непрерывность и герметичность альвеолярного эпителия и эндотелия капилляров необходимы для баланса жидкости в альвеолярной области, поскольку эти слои ткани разделяют (и активно регулируют) компартменты внеклеточной жидкости: плазму крови, интерстициальную жидкость и жидкость альвеолярной выстилки.

Просвечивающая электронная микроскопия. Человеческое легкое.Межальвеолярная перегородка с альвеолярными эпителиальными клетками типа I (AEC1) и типа II (AEC2). Обратите внимание на пластинчатые тела (LB), накапливающие сурфактант, в клетках типа II. Стрелки отмечают плотные соединения между клеткой II типа и соседними отростками клеток типа I. Коллагеновые фибриллы (col) присутствуют в интерстиции. Alv просвет альвеолярного отростка, Cap просвет капилляра, Endo эндотелиальная клетка капилляра. Масштабная линейка 2 мкм

Тщательные электронно-микроскопические исследования выявили наличие тонкого и непрерывного слоя выстилки альвеол, состоящего из поверхностной пленки и водной гипофазы (Weibel and Gil 1968; Gil and Weibel 1969/70).Это означает, что альвеолярный эпителий не подвергается прямому воздействию воздуха, а покрыт жидким выстилающим слоем, средняя толщина которого в легком крысы оценивается примерно в 200 нм (Bastacky et al. 1995). Поверхностно-активное вещество присутствует в гипофазе и образует поверхностную пленку на границе раздела воздух-жидкость (обзор см. в Perez-Gil 2008; Ochs 2010; Ochs and Weibel 2015; Olmeda et al. 2017). Все компоненты сурфактанта (около 90 % липидов, в основном насыщенные фосфолипиды, и около 10 % белков, включая белки сурфактанта SP-A, SP-B, SP-C и SP-D) синтезируются, запасаются, секретируются и в значительной степени рециклируется клетками альвеолярного эпителия II типа (рис.). Большая часть внутриклеточного сурфактанта (по крайней мере, липиды и гидрофобные SP-B и SP-C) собирается в специфических органеллах, ламеллярных телах, перед секрецией. Внутриальвеолярный сурфактант включает поверхностную пленку и различные подтипы в гипофазе, которые можно различить морфологически (рис. ). Интересно, что эти морфологически различные подтипы в значительной степени соответствуют разным стадиям метаболизма и активности сурфактанта. Свежесекретируемые ламеллярные тельца трансформируются в трубчатый миелин, который может действовать как предшественник поверхностной пленки на границе раздела воздух-жидкость, хотя предполагаются дополнительные многослойные поверхностно-ассоциированные резервуары.«Отработанный» сурфактант обычно присутствует в виде небольших однослойных везикул, которые могут поглощаться клетками типа II для повторного использования или деградации или альвеолярными макрофагами («пылесосами» внутри гипофазы) для деградации. В целом сурфактант выполняет как биофизические, так и иммуномодулирующие функции. В частности, сурфактант стабилизирует альвеолярные размеры и, таким образом, предотвращает альвеолярный коллапс за счет снижения альвеолярного поверхностного натяжения в зависимости от площади поверхности и, следовательно, необходим для нормальной альвеолярной микромеханики и функции легких (см. ниже).

Просвечивающая электронная микроскопия. Человеческое легкое. Межальвеолярная перегородка с коллагеновыми фибриллами (col) и эластическими волокнами (el). Альвеолярный эпителий (тонкое вырастание клеток I типа, отмеченное стрелками) покрыт выстилающим слоем, содержащим внутриальвеолярный сурфактант (Surf). Alv просвет альвеолярного отростка. Масштабная линейка 1 мкм. На вставке показан тубулярный миелин, подтип поверхностно-активного внутриальвеолярного сурфактанта, при большем увеличении. Масштабная линейка 0,5 мкм

Интерстиций, т. е. ограниченное пространство между альвеолярным эпителием и капиллярно-эндотелиальной базальной пластинкой, содержит клетки и внеклеточную сеть эластических волокон и пучков полосатых коллагеновых фибрилл, образующих волокна (Weibel and Crystal 1997).Наиболее многочисленными клетками интерстиция являются фибробласты. Они представляют собой гетерогенную клеточную популяцию. В то время как «классические» фибробласты производят и поддерживают внеклеточный матрикс, многие из них в основном обладают сократительными свойствами. Эти миофибробласты содержат филаменты, ориентированные поперек межальвеолярной перегородки, таким образом, соединяя две эпителиальные стороны перегородки и скрепляя интерстициальное пространство (Kapanci et al. 1974). Через поры в базальной мембране миофибробласты способны напрямую связывать альвеолярный эпителий и капиллярный эндотелий (Sirianni et al.2003). Сеть внеклеточных волокон соединительной ткани переплетается с альвеолярно-капиллярной сетью (Weibel and Crystal 1997; Weibel and Bachofen 1997). Таким образом, воздушно-гематический барьер имеет толстые части, где сосредоточены ядра клеток и сеть волокон (что обеспечивает регенеративную способность и механическую стабильность), и тонкие части, где альвеолярный эпителий и эндотелий капилляров имеют общую базальную пластинку (таким образом предотвращая накопление жидкости и сводя к минимуму толщина диффузионного барьера значительно меньше 1 мкм).В легких человека около половины общей поверхности барьера тонкая (Weibel, 1973; Weibel and Gil, 1977). В зависимости от расположения соединительнотканная сеть подразделяется на аксиальные, периферические и септальные волокна (Weibel, Gil, 1977; Weibel, 2009). Осевые волокна охватывают дыхательные пути от ворот, где главный бронх входит в легкое, до альвеолярных протоков, где они образуют сеть колец, открывающихся в альвеолы. Периферические волокна отходят от висцеральной плевры в междольковые перегородки, разграничивая таким образом бронхо-артериальные единицы «снаружи-внутрь» (от периферии к воротам).Перегородочные волокна прикрепляются как к аксиальным (на входных кольцах альвеол), так и к периферическим (на границе ацинусов) волокнам, таким образом, образуя континуум волокон по всему легкому. Эта непрерывная сеть соединительной ткани образует в легком самостабилизирующуюся структуру тенсегрити (напряжение + целостность) (Weibel 2009; Ingber 2003). Особый интерес для альвеолярной микромеханики представляют свободные края межальвеолярных перегородок, где система осевых волокон альвеолярных ходов соединяется с перегородочными волокнами альвеол (Wilson and Bachofen, 1982).В этих входных кольцах альвеол (которые также представляют собой «стенку» альвеолярных ходов) могут быть обнаружены соединительнотканные (преимущественно эластические) волокна и гладкомышечные клетки (рис. ). Воздух в дистальных ацинарных воздушных пространствах находится либо внутри альвеолярных входных колец (альвеолярное воздушное пространство), либо снаружи (протоковое воздушное пространство). Газообмен возможен только в пределах альвеолярного воздушного пространства с его капиллярными перегородками. Таким образом, соотношение альвеолярного воздушного пространства и протокового воздушного пространства имеет большое значение для правильной функции легких (см. ниже).

Просвечивающая электронная микроскопия. Человеческое легкое. Межальвеолярная перегородка со свободным краем (справа), указывающим на вход в просвет альвеолярного отростка (Alv). Обратите внимание на усиленное входное кольцо с эластическими волокнами (el) в альвеолярном отверстии, где аксиальные волокна соединяются с септальными волокнами. col коллагеновые фибриллы, Fb отростки фибробластов, bl базальная пластинка альвеолярного эпителия, плотное соединение наконечника стрелы между альвеолярными эпителиальными клетками I типа. Масштабная линейка 1 мкм

Общая площадь поверхности эндотелия альвеолярных капилляров соответствует площади эпителия.Индивидуальная эндотелиальная клетка, однако, покрывает гораздо меньшую поверхность по сравнению с ее эпителиальным аналогом, клеткой I типа (Crapo et al. 1982). Это связано с тем, что эндотелиальные клетки имеют менее сложную ветвящуюся архитектуру, чем клетки типа I, которые обладают несколькими цитоплазматическими пластинами, выстилающими межальвеолярную перегородку (Weibel 2017). Структура альвеолярно-капиллярной сети значительно отличается от системного кровообращения (Weibel, 1963; Mühlfeld et al., 2010; Townsley, 2012).Его отдельные сегменты образуют небольшие петли (где длина сегментов находится в диапазоне диаметра капилляра), что приводит к плотной сети с вертикальными столбиками ткани между ними. Это обеспечивает структурную основу концепции пластового течения в альвеолярных капиллярах (Fung and Sobin 1969). Поскольку артерии в легком следуют по проводящим воздухоносным путям и их разветвлениям в центре бронхо-артериальных узлов, а вены идут по разделяющим их соединительнотканным перегородкам, то кровоток в этих узлах направлен от центра к периферии.В ранней постнатальной фазе в межальвеолярных перегородках существует двойной слой капиллярной сети (по одному на просвет каждого альвеолярного отростка). После ремоделирования микрососудов во взрослом легком присутствует только один слой. Как следствие, этот единственный слой обменивается кислородом и углекислым газом с двумя соседними альвеолами. Когда волокна перегородки, которые переплетаются с этим единственным капиллярным слоем, растягиваются, капилляры распространяются по обеим альвеолярным поверхностям межальвеолярной перегородки зигзагообразным образом, таким образом, максимально увеличивая площадь контакта между воздухом и кровью с минимальным количеством интерстициальной соединительной ткани. ткани, насколько это возможно (Weibel and Gil 1977; Ochs and Weibel 2015).

Функция в нормальных условиях

Во время дыхательного цикла дистальные воздушные пространства легочной паренхимы постоянно подвергаются изменениям объема. Эти изменения объема вызывают деформацию воздухоносных протоков и альвеол и, что наиболее важно, межальвеолярных перегородок. Такие деформации лучше всего можно описать с помощью термина «деформация», который представляет собой размер (например, длину, поверхность или объем) конструкции после деформации по отношению к исходной ситуации (Влахакис и Хубмайр, 2005 г.).В органном масштабе нагрузка на легкое соответственно рассчитывается с использованием дыхательного объема, соответствующего деформации легкого, и функционального остаточного объема, соответствующего исходному состоянию легкого. Во время ИВЛ дыхательный объем обеспечивается аппаратом ИВЛ, а функциональный остаточный объем равен объему легких при заданном положительном давлении в конце выдоха (ПДКВ). Напряжение, с другой стороны, определяется как сила, приходящаяся на площадь, так что напряжение и давление имеют одну и ту же единицу измерения (Vlahakis and Hubmayr 2005).На микроскопическом уровне изменения микроархитектоники, связанные с изменением давления, и, следовательно, деформация были описаны в воздухоносных протоках и альвеолярных пространствах, а также в межальвеолярных перегородках (Gil et al., 1979; Bachofen et al., 1987; Tschumperlin and Margulies, 1999). ; Роан и Уотерс, 2011 г.). Основываясь на этих наблюдениях, имеет физиологический смысл различать протоковые и альвеолярные воздушные пространства, поскольку с анатомической точки зрения они по-разному ограничены частично разными стабилизирующими элементами, что приводит к различным механическим свойствам (Wilson and Bachofen 1982; Haefeli-Bleuer and Weibel 1988). .

Внеклеточный матрикс, клетки и микромеханика протоковых и альвеолярных воздушных пространств

Экономичная сеть волокон служит для стабилизации дистальных воздушных пространств, несущих и передающих нагрузки, связанные с эластическим возвратным давлением легкого (= трансальвеолярное давление). Последнее определяется как разница между давлением в ацинарных воздушных пространствах и на плевральной поверхности (Loring et al., 2016). In vivo давление на плевральной поверхности по сравнению с атмосферным давлением обычно отрицательное и в основном основано на эластической отдаче легкого, основанной на сети эластических волокон и поверхностном натяжении (Fredberg and Kamm 2006; Wilson and Bachofen). 1982).Осевая система эластических и коллагеновых волокон берет начало от стенок проводящих дыхательных путей, входит в центры ацинусов и способствует формированию альвеолярных входных колец, окружающих альвеолярные ходы. Следовательно, альвеолярный проток как таковой не имеет собственной стенки, а ограничен входными кольцами альвеол, включающими элементы осевой сети соединительнотканных волокон. Другими словами, система аксиальных волокон обвивает воздушные полости протоков (рис.). Таким образом, объемные изменения альвеолярных ходов приводят в первую очередь к деформации входных колец альвеол и растяжению системы осевых волокон. В этом контексте было замечено, что с уменьшением объема легких диаметр альвеолярных входных колец становится меньше (Mercer et al., 1987). Альвеолярные стенки, однако, образованы межальвеолярными перегородками, которые включают прежде всего альвеолярно-капиллярную сеть, разнообразные типы клеток и минимум стабилизирующих соединительнотканных элементов. Осевая система соединительнотканных волокон, сосредоточенная у входных колец альвеол, связана с периферической системой, отходящей от плевры, волокнами стенки альвеолярных перегородок, которые располагаются между базальными пластинками альвеолярного эпителия и эндотелия, что соответствует толстой стороне альвеолярного эпителия. воздушно-гематический барьер.Эти волокна на толстой стороне представляют собой основу межальвеолярных перегородок и передают силы растяжения, которые в случае однородного распределения нагрузки в легком создаются градиентами давления между ацинарным воздушным пространством и плевральной полостью (Mead et al., 1970) (Mead et al., 1970). Инжир. ). В связи с этим было показано, что объемная плотность коллагеновых и эластических волокон внутри перегородок увеличивается по направлению к свободному краю перегородок, образующих «стенку» альвеолярного протока (Mercer and Crapo 1990; Toshima et al.2004). Эластические волокна имеют линейную зависимость между напряжением и деформацией в широком диапазоне деформации, что позволяет удвоить их базовую длину (= 200% деформации), так что эти волокна способствуют упругому возврату и стабилизации паренхимы легких при меньших объемах легких, включая диапазон нормальное дыхание, обычно определяемое как объемный спектр от 40 до 80% от общей емкости легких (ОЕЛ) (Suki et al. 2011; Yuan et al. 2000). Коллагеновые волокна, с другой стороны, имеют более или менее извилистую структуру при малых объемах легких.Как следствие, коллагеновые волокна становятся прямыми при больших объемах легких и затем характеризуются сильно нелинейной зависимостью напряжения от деформации и высокой жесткостью (Suki et al. 2005).

Несущие элементы ацинарных воздушных пространств. В предыдущем исследовании (Knudsen et al. 2018) легкие здоровых крыс фиксировали in vivo при давлении открытия дыхательных путей (Pao), равном 1 ( a ) и 10 см H 2 O ( b ). При низком давлении альвеолярные протоки узкие, а стенки межальвеолярных перегородок характеризуются складками и складками.Стенки перегородки вдаются в альвеолярный проток и соединяются с протоком через вход в альвеолярный отросток. Проводя прямую линию между краями перегородочных стенок, альвеолярные и протоковые воздушные пространства были отделены друг от друга (тонкие пунктирные линии). Осевая сеть эластических и коллагеновых волокон сосредоточена по краям альвеолярных перегородок и изгибает альвеолярный ход. Здесь эта система показана в виде пружин, охватывающих альвеолярный ход (красные пружины). При низком РаО (или объеме легких) эластические волокна лишь слегка растянуты ( а, б ).Волокна оказывают тянущее усилие на альвеолярные края/входные кольца в направлении просвета протока (красные стрелки а, с ) и противодействуют силам поверхностного натяжения (зеленые стрелки а, с ), которые тянут перегородку. стены от воздуховода и привести к нагромождению и, наконец, коллапсу воздушных пространств. При Pao = 10 см H 2 O альвеолярный ход расширен, аксиальная система волокон растянута (красные пружинки в c и d). Силы, ответственные за раздувание легкого, связаны с градиентом давления между плевральной полостью ( P Pl ) и альвеолярным пространством ( P alv ).Внешние силы ( F O ) передаются на систему волокон в стенках перегородки и здесь соответствуют внутренним силам ( F i ). Изображение основано на моделях Wilson and Bachofen (1982) и Mead et al. (1970). Масштабная линейка 100 мкм

Стабилизирующие компоненты межальвеолярных перегородок и, следовательно, альвеолярных воздушных пространств также включают базальную пластинку альвеолярного эпителия, которая, как предполагается, также становится несущей нагрузку при больших объемах легких (Maina and West 2006).Увеличение объема альвеол может привести к растяжению альвеолярных эпителиальных клеток, которые фиксируются к базальной мембране посредством спаек с клеточным матриксом (Tschumperlin and Margulies 1999). Это представляет собой важное отличие по сравнению с альвеолярным протоком, у которого отсутствует граница с когезионной эпителиальной выстилкой. Однако электронно-микроскопические исследования базальной мембраны на тонкой стороне воздушно-гематологического барьера межальвеолярных перегородок показали складчатость даже при больших объемах легких (например,выше 80% TLC), что указывает на то, что, по крайней мере, в некоторых областях базальная пластинка (и покрывающие клетки) не полностью растянута (Bachofen et al., 1987). В здоровом легком эти очень экономично организованные стабилизирующие системы элементов соединительной ткани, описанные выше, позволяют изменять объем во время дыхания с минимальными усилиями и без вмешательства в важнейшую функцию газообмена паренхимы (Weibel et al., 1991; Weibel et al., 1992). . Кроме того, вполне вероятно, что деформация тканевых компонентов происходит без значительного напряжения альвеолярного эпителия в интактном легком при нормальном спокойном дыхании, поскольку скаффолд выдерживает нагрузку, а поверхностное натяжение в присутствии интактной системы сурфактанта снижается при малых объемах легких.

Базальная пластинка и другие компоненты внеклеточного матрикса образуют каркас, к которому клеточные компоненты, включая альвеолярные эпителиальные клетки, интерстициальные клетки и эндотелиальные клетки, фиксируются посредством контактов между клетками и матриксом, таких как фокальные спайки. Хотя клетки могут оказывать деформирующее воздействие на окружающий внеклеточный матрикс, было показано, что механические свойства легких претерпевают лишь незначительные изменения в процессе децеллюляризации каркаса легкого (Nonaka et al.2014). В этом контексте было подсчитано, что клеточные компоненты межальвеолярных перегородок мало влияют на общие механические свойства легких, такие как эластичность и жесткость (Oeckler and Hubmayr 2008). Кроме того, напряжение и стресс, воздействующие на внеклеточный матрикс, могут передаваться стрессоустойчивым элементам клеток через клеточно-матриксные и межклеточные контакты, такие как плазматическая мембрана и цитоскелет. большие объемы легких.Эти силы приводят к клеточной деформации и, по оценкам, составляют 5000 Па при фокальной адгезии. В связи с этим Tschumperlin и Margulies сообщили об увеличении площади поверхности базальной пластинки эпителия на 35% по сравнению с объемами легких, которые соответствовали 42% и 100% TLC (Tschumperlin and Margulies 1999). Следовательно, при больших объемах легких цитоскелет и плазматическая мембрана альвеолярных эпителиальных и эндотелиальных клеток также могут подвергаться стрессу из-за их связи с базальной мембраной (Cong et al.2017). Следовательно, эти слои клеток становятся восприимчивыми к стрессовому разрушению, т.е. при повреждающей вентиляции с увеличением дыхательного объема, что, как было показано, приводит к ультраструктурным признакам повреждения эндотелиальных и эпителиальных клеток, таким как разрушение клеточной плазматической мембраны, вздутие и оголение базальной мембраны (Costello et al., 1992; Fu et al. 1992; Дрейфус и Саумон, 1998). Следует отметить, что согласно этим исследованиям альвеолярные эпителиальные клетки типа II оказались менее повреждаемыми при повышенном напряжении (Dreyfuss and Saumon 1998).Тем не менее, наблюдались различные механизмы, позволяющие клеткам противостоять повышенному напряжению без отказа. Повышенное напряжение на клеточном уровне также может возникать в физиологических условиях, например, при при глубоком вдохе, при физической нагрузке или вздохе. Складки плазматической мембраны разворачиваются, чтобы приспособиться к силам бокового натяжения. Но даже если в плазматической мембране возникают разрывы, клетки могут восстанавливать эти дефекты, не подвергаясь клеточной гибели. Разрывы плазматической мембраны диаметром менее 1 мкм могут быть устранены термодинамическим латеральным потоком плазматической мембраны, образующим липидные бислои, независимым образом от Ca 2+ (Vlahakis et al.2002 г.; Конг и др. 2017). Кроме того, было показано, что растяжение клеток активирует так называемый индуцированный деформацией перенос липидов, который включает перенос эндогенных липидных везикул в соответствующий разрыв, а также эндоцитоз поврежденной плазматической мембраны и образование мембранного участка (Cong et al. 2017).

Поверхностное натяжение и альвеолярная микромеханика

Система легочного сурфактанта также вносит вклад в легочную механику и стабилизирует альвеолы, в частности, при более низких объемах легких (Bachofen and Schürch 2001).Высокое поверхностное натяжение на границе воздух-жидкость оказывает важное влияние на альвеолярную микроархитектуру и приводит к уменьшению площади альвеолярной поверхности, вызывая коллапсирование воздушных пространств. Этому противодействует внутриальвеолярный сурфактант за счет снижения поверхностного натяжения в конце выдоха. Поверхностно-активный слой сурфактанта на границе раздела воздух-жидкость предотвращает не только коллапс альвеол в конце выдоха и образование отека (Possmayer et al., 2001), но и межфазное напряжение. Межфазное напряжение в условиях высокого поверхностного натяжения основано на жидкостях, которые колеблются на поверхности эпителия во время дыхания и деформируют e.г. клетки альвеолярного эпителия II типа посредством сил сдвига. Следовательно, только межфазный стресс может привести к серьезной дисфункции альвеолярных эпителиальных клеток типа II, как показано в тест-системах in vitro (Hobi et al. 2012; Ravasio et al. 2011).

В здоровом легком макро- и микромеханические свойства определяются поверхностным натяжением на границе раздела альвеолярный воздух-жидкость при малых объемах легких, в то время как при больших объемах легких компоненты внеклеточного матрикса становятся несущими нагрузку и определяют структуру и механику легких (Bachofen et al.1987 год; Уилсон и Бахофен, 1982 г.; Бахофен и Шюрх, 2001). Осевая система волокон, окружающих альвеолярные входные кольца, образует круговую решетку, которая окружает альвеолярный проток и уравновешивает поверхностное натяжение на границе альвеолярного воздуха и жидкости (рис. ). Напряжения, возникающие в результате поверхностного натяжения в альвеолах, действуют таким образом, что межальвеолярные перегородки накапливаются в углу альвеол, так что площадь альвеолярной поверхности уменьшается. При этом растягиваются эластические и коллагеновые волокна, окружающие альвеолярные ходы и концентрирующиеся по краям перегородочных стенок.Следовательно, эти волокна уравновешивают силы, создаваемые поверхностным натяжением на границе альвеолярного воздуха и жидкости. Система внутриальвеолярного сурфактанта в сочетании с сетью волокон стабилизирует площадь альвеолярной поверхности, доступную для газообмена, которая в противном случае уменьшалась бы с увеличением поверхностного натяжения (Wilson and Bachofen, 1982). Заполнение легкого физиологическим раствором устраняет границу раздела воздух-жидкость и, следовательно, поверхностное натяжение. Это оказывает несколько эффектов на микроархитектонику, таких как относительно узкий диаметр альвеолярных ходов, неравномерная альвеолярная текстура с выпуклыми капиллярами и отсутствием складок перегородок в альвеолярных углах (Gil et al.1979). В заполненном воздухом легком с сохраненным поверхностным натяжением альвеолярные стенки плоские, капилляры не выпячиваются в воздушное пространство, а альвеолярные протоки кажутся более широкими. Следовательно, по сравнению с легкими, наполненными физиологическим раствором, легкие, заполненные воздухом, имеют уменьшенную площадь альвеолярной поверхности, измеренную с помощью стереологии, основанной на дизайне, из-за эффекта поверхностного натяжения (Gil et al., 1979). Повышенное поверхностное натяжение, в результате чего, например, повреждение клеток альвеолярного эпителия II типа, продуцирующих сурфактант, связано с дальнейшим увеличением диаметра альвеолярных ходов и уменьшением площади альвеолярной поверхности, структурными изменениями, которые легко могут быть неверно истолкованы как эмфизема легких (Mouded et al.2009). Эти наблюдения показывают, что площадь альвеолярной поверхности является прямой функцией поверхностного натяжения: чем выше поверхностное натяжение, тем меньше площадь альвеолярной поверхности при малых и средних объемах легких до 80% от TLC (Bachofen et al., 1979; Bachofen and Schürch, 2001). ). Поверхностное натяжение на границе раздела воздух-жидкость снижается сурфактантом почти до нуля мН/м в конце выдоха, так что альвеолы ​​стабилизируются, а осевая система эластических волокон лишь слегка растягивается при меньших объемах легких (Wilson and Bachofen, 1982; Bachofen). и другие.1987). Это взаимодействие поверхностных сил и системы волокон имеет большое значение, поскольку оно предполагает, что при нормальном дыхании, т.е. в пределах от 40 до 80% TLC, клеточные компоненты межальвеолярных перегородок, такие как альвеолярный эпителий, защищены от потенциально вредных механических воздействий. При больших легочных объемах, т.е. выше 80% TLC поверхностное натяжение увеличивается, но эластичные, а также коллагеновые волокна и базальная пластинка эпителия растягиваются, так что теперь они стабилизируют и формируют воздушные пространства и потенциально могут передавать стресс и напряжение клеткам.Поскольку эти компоненты ткани становятся несущими, а их свойства определяют механические характеристики при больших объемах легких, поверхностным натяжением можно пренебречь (Wilson and Bachofen 1982; Maina and West 2006). В этом контексте было показано, что старение приводит к увеличению воздушного пространства и уменьшению эластической отдачи легких. Недавно было высказано предположение, что эти наблюдения можно объяснить исключительно возрастным перераспределением эластических и коллагеновых волокон в межальвеолярных перегородках «вдали от альвеолярного протока», подчеркивая актуальность пространственного распределения и ориентации сетей волокон (Subramaniam et al. др.2017).

Механизмы альвеолярной микромеханики

Как указывалось выше, структурная конструкция легкого предполагает, что межальвеолярные перегородки защищены от чрезмерного механического напряжения и напряжения, по крайней мере, во время дыхательной вентиляции в здоровых условиях (Bachofen and Schürch 2001). Этот аспект имеет большое значение, поскольку исследования клеточных культур in vitro показали, что альвеолярные эпителиальные клетки восприимчивы к повреждению клеток, вызванному напряжением (Tschumperlin et al., 2000; Dolinay et al.2017), вопрос, который, несомненно, актуален in vivo в контексте вентиляционно-индуцированного повреждения легких (VILI) (Cong et al. 2017). Однако наши текущие знания об альвеолярной микромеханике и механике деформации альвеол, включая их стенки, во время вентиляции все еще очень ограничены (Roan and Waters 2011). Это связано с ограничениями пространственного и временного разрешения доступных методов визуализации, которые не позволяют напрямую визуализировать ацинарную микромеханику, определяемую как архитектурные и функциональные изменения во время дыхательного цикла.Действительно, осмысленное исследование, учитывающее клеточную деформацию межальвеолярных перегородок, потребует электронно-микроскопического разрешения. На основании количественных оценок площади альвеолярной поверхности или альвеолярного размера на разных стадиях кривой давление-объем было установлено, что деформация и, следовательно, деформация альвеол в линейных размерах во время спокойного дыхания (обычно определяемая между 40 и 80 % TLC) находится в пределах 4% (Tschumperlin and Margulies 1999; Mercer et al.1987) до 10 % (Gil et al., 1979) и в принципе может даже увеличиваться до 20 % и более (Gil et al., 1979; Mercer et al., 1987) в случае истощения резерва вдоха, т.е. во время глубоких вздохов или физических упражнений (Fredberg and Kamm 2006). Фредберг и Камм подчеркнули актуальность этих оценок альвеолярной деформации. Они подсчитали, что в течение жизни альвеолярные структуры должны справляться с альвеолярной нагрузкой, связанной с дыханием, до 10 9 циклов деформации, и далее пришли к выводу: «По стандартам обычных инженерных материалов эти деформации являются экстремальными и, по-видимому, требуют тканевых структур, которые весьма значительны» (Fredberg and Kamm 2006).

Из этого рассуждения возникает вопрос, как межальвеолярные перегородки справляются с нагрузкой, связанной с изменением объема. Другими словами, каковы механизмы, с помощью которых альвеолы ​​и, прежде всего, межальвеолярные перегородки адаптируются к альвеолярному и септальному напряжению, связанному с дыхательным циклом, не подвергая альвеолярные эпителиальные клетки чрезмерному механическому стрессу. Элегантные исследования, проведенные более 30 лет назад с использованием квазистатических условий и сосудистой перфузионной фиксации легочной ткани при определенных давлениях вдоха и выдоха в петлях давление-объем (PV), показали, что задействованы различные механизмы деформации стенки перегородки, которые могут привести к индивидуальному альвеолярному объему. изменяется во время вдоха и выдоха.Гил и его коллеги обсудили 4 механизма: (1) рекрутмент/дерекрутинг альвеолярных единиц; (2) изотропное растяжение и растяжение с баллоноподобными изменениями размера альвеол; (3) изменение формы альвеол (например, с двенадцатигранной на сферическую и наоборот), что в силу различной геометрии связано с изменением размеров альвеол; и (4) складывание и развертывание альвеолярных стенок и аккордеонная деформация, которая может напоминать складывание и разворачивание бумажного мешка (Gil et al. 1979). Эти потенциальные механизмы были получены из подходов ex vivo к изолированным и перфузированным легким и оценивали поведение легких в диапазоне давлений на входе в дыхательные пути от почти нуля (0.от 1 см H 2 O) до 30 см H 2 O (= 100% ТСХ) (Bachofen et al. 1987). Поэтому эти наблюдения трудно сравнивать с ситуацией in vivo, в которой объем легких обычно не падает ниже остаточного объема. В первых дыхательных циклах дегазированного легкого рекрутирование полных альвеол во время вдоха играет важную роль и объясняет увеличенный гистерезис начальных квазистатических петель PV (Bachofen et al., 1987; Bates and Irvin, 2002; Carney et al.1999). Подходы на основе моделей с использованием магнитно-резонансной томографии предоставили доказательства того, что рекрутирование альвеол во время вдоха может быть задействовано в физиологических условиях у здоровых людей (Hajari et al. 2012). Однако эти модельные прогнозы противоречат ряду других исследований, в которых использовалась прямая визуализация альвеол или количественная оценка структуры легких с помощью стереологии, основанной на дизайне, для изучения альвеолярной микромеханики в здоровых легких. В этих исследованиях не было обнаружено каких-либо доказательств рекрутмента и дерекрутмента полных альвеол во время выдоха в здоровом легком в условиях in vivo выше функционального остаточного объема (Oldmixon and Hoppin 1991; Schiller et al.2001 г.; Павоне и др. 2007 г.; Перлман и др. 2011 г.; Сера и др. 2013; Кнудсен и др. 2018; Ловрик и др. 2017). Было предсказано, что во взаимосвязанной сети альвеолярных стенок альвеолы ​​будут очень стабильными со сбалансированными напряжениями, действующими на межальвеолярные перегородки, пока поверхностное натяжение уменьшено и согласовано между альвеолами разных размеров (Fung 1975; Mead et al. 1970).

На рисунке обобщаются вероятные концепции альвеолярной микромеханики во время дефляции в здоровых легких, основанные на морфометрических исследованиях с использованием фиксированной легочной ткани на разных стадиях квазистатических петель ЛВ (Gil et al.1979 год; Бахофен и др. 1987 год; Олдмиксон и Хоппин, 1991 г.; Чумперлин и Маргулис, 1999 г.; Кнудсен и др. 2018). Однако следует подчеркнуть, что объемная история легкого, а также условия, при которых изучались легкие, т.е. in vivo по сравнению с ex vivo имеют большое значение, поэтому были опубликованы противоречивые результаты. При относительно низких объемах легких (= снижении давления открытия дыхательных путей) довольно часто наблюдается образование складок стенок межальвеолярных перегородок, так что развертывание и складывание стенок альвеолярных перегородок (но не полных альвеолярных единиц) имеет значение. для альвеолярной микромеханики, прежде всего при малых легочных объемах.Это показали структурные оценки, выполненные как в условиях ex vivo (Tschumperlin and Margulies 1999), так и в условиях in vivo (Knudsen et al. 2018). Действительно, было продемонстрировано, что эластичность тканей во время механической вентиляции с ПДКВ 1 см H 2 O была значительно увеличена по сравнению с механической вентиляцией с PEEP 5 см H 2 O в легких здоровых крыс. Другими словами, легкое становится жестче, если давление на входе в дыхательные пути снижается с 5 до 1 см H 2 O.На основании установления структурно-функциональной взаимосвязи это увеличение жесткости легких продемонстрировало высокую корреляцию с уменьшением среднего альвеолярного размера, что, скорее всего, может быть связано с возникновением складок межальвеолярных перегородок при дефляции с 5 до 1 см H 2 O, наблюдаемое на электронно-микроскопическом уровне (Кнудсен и др., 2018; Чумперлин и Маргулис, 1999). Следует отметить, что количество открытых альвеол не отличалось между легкими, зафиксированными in vivo (закрытая грудная клетка) при давлении открытия дыхательных путей 1 и 5 см H 2 O на выдохе, так что не было никаких признаков потери альвеолярных единиц.Вместо этого уменьшение площади поверхности и альвеолярного объема может быть связано с образованием складок/складок межальвеолярных перегородок. Однако другие исследователи, использующие аналогичную экспериментальную установку (in vivo, закрытая грудная клетка), поставили под сомнение актуальность этого механизма в здоровом легком, поскольку складки или сморщивание межальвеолярных перегородок почти не наблюдались в диапазоне давления открытия дыхательных путей от 3 до 16 см. H 2 O. Однако нельзя исключать образование складок ниже этого диапазона давлений (Oldmixon and Hoppin 1991).Было указано, что при средних и высоких объемах легких, достигающих 100% TLC (обычно определяемый как объем легких при 30 см H 2 O транспульмонарном давлении), изменения формы альвеолярных воздушных пространств и растяжение/растяжение альвеолярных стенок происходят за счет несколько исследователей (Роан и Уотерс, 2011). Гил и его коллеги описали изменения формы от многогранной до более сферической в ​​условиях ex vivo (Gil et al. 1979). Чумперлин и Маргулис в экспериментальной установке ex vivo измерили площадь поверхности эпителиальной базальной пластинки во время сдувания конечности петли PV, исходящей из 25 см H 2 O, и наблюдали довольно стабильные значения в диапазоне примерно 80–40 % ТСХ, в то время как наблюдалось значительное снижение в диапазоне от 100 до 80% ТСХ.Исходя из этих данных, авторы предположили, что растяжение альвеолярных эпителиальных клеток имеет большое значение выше 80% TLC, а ниже 80% TLC, деформации без значительных изменений площади поверхности базальной пластинки (и, следовательно, растяжение альвеолярных эпителиальных клеток). ) доминируют над микромеханикой, например разворачивание/складывание стенок перегородки или изменение формы (Чумперлин и Маргулис, 1999). Общая деформация в двух измерениях базальной мембраны и, следовательно, прилегающих эпителиальных и эндотелиальных клеток оценивается в 35% между 40 и 100% TLC, в то время как диапазон между 80 и 100% TLC составляет 80% этого общего штамм (Чумперлин и Маргулис, 1999).В этом контексте 25-процентная деформация в двух измерениях монослоя первичных альвеолярных эпителиальных клеток, которая может соответствовать постоянной вентиляции легких до объемов легких, находящихся в пределах от 80 до 100 % ООЛ, приводит к клеточному повреждению, такому как стресс эндоплазматического ретикулума. и апоптоз (Dolinay et al. 2017). Эти результаты показывают, что объем легких во время вентиляции не обязательно должен превышать TLC, чтобы создать чрезмерную, потенциально опасную нагрузку на альвеолярный эпителий.

Механизмы альвеолярной микромеханики во время дефляционного участка кривой давление-объем.Было предложено четыре механизма (Gil et al. 1979): (1) альвеолярное отторжение, (2) изотропное (баллонообразное) растяжение, (3) изменение формы и (4) складчатость альвеолярных стенок. In vivo объем легкого обычно не падает ниже функционального остаточного объема, который находится выше нижней точки поражения. Возникновение альвеолярного отторжения маловероятно в этом диапазоне давлений, но может наблюдаться при очень низких легочных объемах, т.е. с отрицательным давлением открытия дыхательных путей. Другие 3 механизма, вероятно, проявляются на протяжении частичного отношения PV выше FRC, хотя есть убедительные доказательства того, что фолдинг преобладает при меньших объемах, в то время как дестрейч наиболее заметен при больших объемах.Было описано, что изменения формы преобладают на промежуточных объемах. Это изображение основано на наблюдениях Gil et al. (1979), Bachofen et al. (1987), Tschumperlin and Margulies (1999) и Knudsen et al. (2018). Световые микроскопические изображения были взяты из гистологических срезов предыдущего исследования (Knudsen et al. 2018). Описание, представленное на этом изображении, основано на оценках легких, зафиксированных при различном давлении во время петли PV. Отдельные явления, происходящие в стенках перегородки, такие как складчатость, изменение формы или растяжение, никогда не наблюдались непосредственно в одной и той же альвеоле.Масштабная линейка 50 мкм

Используя подходы ex vivo, другие исследователи обнаружили доказательства рекрутмента и дерекрутмента в диапазоне давления открытия дыхательных путей от 0 до 30 см H 2 O (Gil and Weibel 1972; Bachofen et al. 1987), соответствующие соотношение давление-объем во всем диапазоне ТСХ изолированного легкого. Следовательно, объемная история отличалась между теми исследованиями ex vivo, которые наблюдали альвеолярное отторжение, и теми, которые этого не делали. При нормальном дыхании и в условиях in vivo объем легких обычно не падает ниже функциональной остаточной емкости и, следовательно, нижней точки поражения петли ЛВ (Salazar, Knowles, 1964; Venegas et al.1998), аспект, который сильно отличается от упомянутых выше экспериментов ex vivo, так как возникновение альвеолярного отторжения в конце выдоха более чем сомнительно в диапазоне физиологического дыхания. Используя микроскопию in vivo и нефизиологическую ситуацию с дегазированными, но здоровыми легкими собаки, Карни и его коллеги наблюдали рекрутирование альвеол до объема легких, соответствующего примерно 80% TLC, в то время как те альвеолы, которые были открыты, характеризовались более или менее стабильным индивидуальным тома (Карни и др.1999). Синхротронная компьютерная томография с усилением рефракции для прямой визуализации ацинусов легких in situ не предоставила никаких доказательств рекрутирования альвеол у мышей во время надувания в квазистатических условиях и подтвердила концепцию изменения формы и аккордеонообразного развертывания во время вдоха (Sera et al. 2013).

Несколько исследований ex vivo и in vivo также продемонстрировали, что в диапазоне физиологического дыхания (например, при транспульмональном градиенте давления ниже 10 см H 2 O) изменения объема происходят преимущественно в альвеолярных протоках, тогда как меньшая доля изменения объема происходит в альвеолы ​​(Sera et al.2013; Мерсер и др. 1987 год; Кнудсен и др. 2010, 2018). При спонтанном дыхании синхротронная рентгенограмма показала, что 34% дыхательного объема приводят к увеличению альвеолярного объема, а оставшиеся 66% во время вдоха попадают в протоки или проводящие воздушные пространства (Chang et al. 2015). Эти результаты примерно подтверждаются микроскопией in vivo, показывающей, что размер альвеол увеличивается лишь незначительно во время дыхательной вентиляции (Schiller et al., 2001). Следовательно, связанные с приливной вентиляцией изменения объема альвеолярного компартмента кажутся сравнительно низкими, так что, по оценкам, вариации линейных размеров альвеол составляют 3–4%.Однако при больших объемах, т.е. градиенты транспульмонального давления > 10 см H 2 O, морфометрические данные свидетельствуют о том, что 50% изменений объема во время петли PV происходит в альвеолярных протоках и альвеолах (Mercer et al. 1987).

Дисфункция: повреждение легких и фиброз

Свойства сети эластических и коллагеновых волокон, а также поверхностное натяжение на границе раздела воздух-жидкость в альвеолярном пространстве определяют альвеолярную микромеханику и, в конечном счете, механические свойства легких в органном масштабе .Баланс напряжений в легочной паренхиме необходим для более или менее однородной вентиляции дистальных отделов воздушного пространства во время дыхательного цикла в здоровых условиях. Таким образом, в своей двумерной модели взаимосвязанной сети эластических элементов в легком Мид и его коллеги подчеркнули фундаментальную роль однородности вентиляции во избежание механического напряжения и деформации стенок перегородки во время дыхания (Мид и др., 1970). . Однако патологии легких, возникающие в результате острого и хронического повреждения легких, серьезно мешают гомогенной вентиляции.Гетерогенная вентиляция возникает в контексте дисфункции сурфактанта, альвеолярного коллапса, образования внутриальвеолярного отека, воспаления легких или очагового фиброзного ремоделирования. Этим патологиям была отведена роль концентраторов стресса, которые могут создавать потенциальные вредные нагрузки и напряжения на окружающие ткани во время дыхания (Mead et al., 1970; Makiyama et al., 2014). Весенняя модель, предложенная Mead et al. (1970) был основан на взаимозависимости альвеол шестиугольной формы, которые имеют общие стенки межальвеолярных перегородок.Пока вентиляция однородна, внутрилегочные нагрузки уравновешены, защищая легочные единицы (= альвеолы) от коллапса в конце выдоха и перерастяжения при вдохе. Неоднородность вентиляции альвеол связана с серьезными аномалиями альвеолярной микромеханики из-за коллапса в конце выдоха в сочетании с огромным напряжением и деформацией (= напряжением) соседних альвеол, включая межальвеолярные перегородки (Mead et al., 1970; Wilson and Bachofen). 1982; Макияма и др., 2014). Эти прогнозы подразумевают, что в поврежденном легком альвеолярная микромеханика может быть серьезно изменена локально и может стать независимым триггером прогрессирования повреждения легкого.

Дисфункция сурфактанта возникает, например, в результате повреждения клеток альвеолярного эпителия II типа и предшествует развитию дальнейших признаков острого повреждения легких (ALI), таких как образование альвеолярного отека, увеличение маркеров воспаления или даже ремоделирование легочной ткани (Steffen et al. , 2017; Лутц и др., 2015; Лопес-Родригес и др., 2016; Икегами и др., 2005; Окс и др., 1999). Дисфункция сурфактанта губительна для легких, поскольку препятствует гомогенной вентиляции и равномерному распределению нагрузок.В дополнение к увеличению поверхностного натяжения и альвеолярной нестабильности, возникающим при малых объемах легких, могут возникать различия в поверхностном натяжении между различными альвеолами, что приводит к градиентам внутриацинарного давления, что является основой феномена альвеолярного отвисания (см. ниже) (Tabuchi et al. др. 2016). И наоборот, дисфункция сурфактанта также может быть прямым следствием аномальной альвеолярной микромеханики. Механическая, но также и спонтанная вентиляция может быть связана с чрезмерным напряжением альвеол и значительными изменениями площади альвеолярной поверхности, которые, как было показано, ответственны за изменения внутриклеточной и внутриальвеолярной систем сурфактанта и, наконец, за острое повреждение легких (Milos et al.2017; Вельдхуйзен и др. 2002 г.; Маскерони и др. 1988). Механическая вентиляция с большими дыхательными объемами, вызывающая аномально высокую нагрузку на легкие, приводит к превращению биофизически активных крупных агрегатов сурфактанта в неактивные мелкие агрегаты сурфактанта в воздушном пространстве (Veldhuizen et al. 2002). В свете этих наблюдений было высказано предположение, что ОПЛ или острый респираторный дистресс-синдром (ОРДС) в первую очередь является заболеванием вентиляции, а измененная микромеханика и ателектаз играют центральную роль в этой патофизиологии (Albert 2012).

Актуальность аномальной альвеолярной микромеханики как независимого триггера повреждения легких во время искусственной вентиляции хорошо описана в последние десятилетия. В этом контексте динамические напряжения и деформации легочной паренхимы, вызванные циклическим закрытием и открытием альвеол во время дыхательного цикла (ателеэлектротравма) (Muscedere et al., 1994; Steinberg et al., 2004; Chu et al., 2004), а также перерастяжение открытых альвеол (волюмальная травма), например из-за гетерогенной вентиляции (Retamal et al.2014) представляют собой важные механизмы, усугубляющие ОРДС. В здоровом легком сочетание волюмотравмы с повышенным легочным напряжением и ателектравмы обычно необходимы для возникновения острого повреждения легких, в то время как в предварительно поврежденных легких одного из этих факторов обычно достаточно, чтобы усугубить повреждение легких (Seah et al. 2011; Nieman et al. 2015). Ателектравма, иногда также называемая малообъемной травмой, возникает в результате циклического открытия и закрытия дистальных отделов дыхательных путей или даже альвеол и, как было показано, усугубляет острое повреждение легких (Muscedere et al.1994 год; Стейнберг и др. 2004). Во время течения прогрессирующего ВИНИ нарастающая альвеолярная нестабильность с циклическим интратидальным альвеолярным рекрутированием и дерекрутированием (R/D), а также формирование отека было связано с ухудшением механических свойств легких (Smith et al. 2013, 2017). В контексте ателектравмы из-за дисфункции сурфактанта и накопления внутриальвеолярного отека прекращенные альвеолы ​​вынуждены вновь открываться во время вдоха входящим пузырьком воздуха. Основываясь на подходах к моделированию, включая компьютерное моделирование и валидацию in vitro, событие повторного открытия дыхательных путей оказывает вредное деформирующее напряжение на эпителиальные клетки, что приводит во время повторного открытия дыхательных путей к вытягиванию, выталкиванию и срезанию пораженных клеток (Bilek et al.2003 г.; Кей и др. 2004). Волютравма, с другой стороны, приводит к чрезмерному растяжению межальвеолярных перегородок при больших альвеолярных объемах в ситуациях, когда напряжения каркаса передаются клеткам через контакты между клетками и матриксом, которые затем подвергаются стрессовому разрушению. Эти механизмы недавно подробно обсуждались в контексте как острого повреждения легких, так и легочного фиброза (Cong et al. 2017). Возникновение клеточного стрессового отказа документировано, в частности, на ультраструктурном уровне для альвеолярных эпителиальных и эндотелиальных клеток (Dreyfuss and Saumon 1998).

Однако влияние ALI на альвеолярную микромеханику выходит за рамки механизмов альвеолярного R/D (Gatto and Fluck 2004; Schiller et al. 2001) и альвеолярного перерастяжения (Cong et al. 2017). Используя методы визуализации в реальном времени in vivo, такие как оптическая когерентная томография и прижизненная микроскопия, исследователи описали несколько феноменов, которые резюмируются как асинхронная альвеолярная динамика, возникающая независимо от альвеолярного R/D (Mertens et al. 2009; Tabuchi et al. 2016). В норме альвеолы ​​и альвеолярные скопления расширяются синхронно с вентилятором.Это означает, что во время фаз плато в конце выдоха и в конце вдоха, характеризующихся нулевым потоком на входе в дыхательные пути, изменений объема не наблюдается. После индукции острого повреждения легких Mertens et al. (2009) наблюдали снижение связанного с вентиляцией расширения в когорте альвеол, в то время как другие альвеолы ​​были увеличены. Это наблюдение соответствовало концепции перераспределения воздуха в ацинарных воздушных пространствах и гетерогенной вентиляции (Mertens et al. 2009; Schirrmann et al.2010). Используя различные мышиные модели ALI, Tabuchi et al. (2016) удалось отследить альвеолярные микромеханические изменения при развитии ОПЛ. Асинхронность между вентилятором и альвеолярной динамикой наблюдалась уже через 10 минут после индукции повреждения легких и соответствовала феномену альвеолярного отвисания. Альвеолярный маятник был определен как асинхронный альвеолярный микромеханический паттерн: когорта альвеол увеличивала отдельные объемы во время фазы плато в конце выдоха, в то время как во время давления плато в конце вдоха эти альвеолы ​​уменьшали альвеолярный объем (Tabuchi et al.2016). Тот факт, что альвеолы ​​меняли свой размер во время фаз плато, свидетельствовал о существовании внутрипаренхиматозных градиентов давления, которые приводили к перераспределению воздуха. По мере прогрессирования заболевания в дальнейшем появились явления альвеолярной асинхронии, включающие альвеолярный оглушение (отсутствие изменения объема во время вентиляции) и обратную альвеолярную вентиляцию (уменьшение объема на вдохе, увеличение объема на выдохе), которые были связаны с нарушением оксигенации крови в прилежащих капиллярах стенки перегородки. (Табучи и др.2016). Использование конфокальной микроскопии для визуализации альвеолярной динамики в модели перфузии легких ex vivo у крыс Perlman et al. исследовали альвеолярную взаимозависимость между альвеолами, заполненными отеком, и альвеолами, заполненными воздухом (Perlman et al. 2011). Основываясь на этих наблюдениях, заполненные отеком альвеолы ​​оказывают связывающие силы на заполненные воздухом альвеолы, поскольку силы, действующие на межальвеолярные перегородки, больше не уравновешиваются, и в заполненных отеком альвеолах преобладает высокое поверхностное натяжение. Следовательно, из-за возникновения отечных заполненных альвеол альвеолы, заполненные воздухом, становятся склонными к перерастяжению и, следовательно, к волюмотравме в результате взаимозависимости альвеол, которые имеют общие межальвеолярные перегородки (Perlman et al.2011 г.; Ву и др. 2014). Эти наблюдения предоставили убедительные экспериментальные доказательства в отношении основанных на модели предсказаний Мида и его сотрудников (1970).

Outlook

Очевидно, что как система волокон соединительной ткани, так и система сурфактантов являются важными и взаимозависимыми компонентами альвеолярной микромеханики (Weibel and Bachofen 1997). Для альвеолярной физиологии и патофизиологии важно не только то, что происходит в альвеолярной стенке, но и то, что происходит на ее поверхности.В этом смысле сурфактант, безусловно, больше, чем «просто краска на альвеолярной стенке» (Николас, 1996). Тем не менее, несмотря на значительные усилия последних десятилетий, мы все еще далеки от всестороннего понимания альвеолярной микромеханики.

Развитие методов микроскопии в реальном времени in vivo, несомненно, улучшило понимание альвеолярной микромеханики во время искусственной вентиляции легких в физиологических и патофизиологических условиях, как указано выше. Однако из-за технических ограничений доступ к альвеолам ограничен, поэтому в большинстве исследований с использованием микроскопии in vivo анализируются субплеврально расположенные альвеолы, которые могут не отражать всю популяцию альвеол в легком.Кроме того, в то время как микроскопия in vivo позволяет анализировать изменения альвеолярного объема, механизмы деформации, происходящие внутри межальвеолярных перегородок, не могут быть оценены, поскольку разрешения недостаточно для этой цели. Таким образом, эти исследования не дают ответа на вопрос, приводит ли изменение объема внутри альвеолы ​​к реальному растяжению клеток межальвеолярных перегородок или связано с развертыванием складок и изменением формы. Углубленный анализ для ответа на эти вопросы потребует электронно-микроскопического разрешения (для обзора см. Ochs et al.2016) для визуализации базальной пластинки (и эпителиальных клеток), которая может быть растянута так, что площадь ее поверхности увеличится или просто развернется, как предполагают ультраструктурные исследования фиксированных легких. Однако до сих пор нет прямых визуальных доказательств того, действительно ли эти механизмы задействованы при спонтанной или искусственной вентиляции легких у живого субъекта.

Некоторые из этих ограничений можно устранить с помощью компьютерного моделирования (Берроуз и др., 2018 г.). Компьютерное моделирование может улучшить наше понимание ацинарной микромеханики и альвеолярной взаимозависимости, включая эффекты вплоть до клеточного уровня.Измерения механических свойств легких, таких как эластичность и податливость на органном уровне, так называемая макромеханика, отражают механизмы, которые происходят на альвеолярном уровне, такие как альвеолярный R/D или перерастяжение (Knudsen et al. 2018). В связи с этим компьютерное моделирование альвеолярной микромеханики было использовано для исследования патологических изменений R/D у мышей с VILI во время прогрессирования травмы (Smith and Bates 2013), чтобы понять повреждающие механические силы (Hamlington et al.2016), а также прогнозировать открытую фракцию дыхательных единиц и альвеолярное растяжение в зависимости от давления в дыхательных путях и тяжести заболевания (Smith et al. 2013, 2015; Knudsen et al. 2018). Эти эмпирические модели альвеолярного R/D основаны на предположении, что на микроскопическом уровне легкое состоит из дыхательных единиц (например, альвеол), вентилируемых параллельно. Каждая альвеола обладает определенной эластичностью и вязкоупругостью, а совокупность всех альвеол определяет механические свойства в масштабе органа.Во время дыхательного цикла транспульмональное давление увеличивается во время вдоха и снижается во время выдоха. В зависимости от поверхностного натяжения и «липкости» жидкой альвеолярной выстилки альвеолы ​​могут дерекрутироваться (то есть коллапсировать), если давление падает ниже определенного предела, давления закрытия альвеол. Однако во время вдоха альвеолы ​​могут снова рекрутироваться, если транспульмональное давление превышает определенное давление открытия альвеол (Bates and Irvin 2002). Эти модельные предположения были выдвинуты в последние годы, и в нескольких исследованиях было продемонстрировано, что они могут воспроизводить эмпирически измеренные механические свойства легких, а также структурные данные (Smith et al.2013; Кнудсен и др. 2018).

Сетевые модели Spring были разработаны для моделирования механики легочной паренхимы. В своем первоначальном описании пружинная модель состояла из двумерной сети пружин (т. е. межальвеолярных перегородок), образующих шестиугольные (т. е. альвеолярные) пространства (Mead et al., 1970). Эта модель была доработана и применена для имитации течения времени и механических повреждений легких при легочном фиброзе, а также легочной эмфиземе, включая реакцию на операцию по уменьшению объема легкого (Bates et al.2007 г.; Мисима и др. 1999 г.; Мондоньедо и Суки, 2017 г.). Кроме того, пружинные модели использовались для понимания аспектов взаимозависимости альвеол и альвеолярных дыхательных путей (Ма и Бейтс, 2012, 2014; Ма и др., 2013a, b, 2015; Мид и др., 1970; Макияма и др., 2014; Бейтс и др.). , 2007). Давно известно, что альвеолярная взаимозависимость играет важную роль в детерминации напряжения на уровне отдельных перегородок (Mead et al. 1970; Perlman et al. 2011). Тем не менее, влияние дисфункции сурфактанта и дерекрутмента на распределение септальной деформации недостаточно хорошо описано, особенно во время прогрессирования заболевания.В связи с этим было высказано предположение, что дисфункция сурфактанта, динамика R/D и альвеолярная взаимозависимость с повышенным напряжением играют решающую роль в патогенезе фиброзного заболевания легких (Todd et al. 2015; Lopez-Rodriguez et al. 2017; Knudsen et al. и др., 2017; Конг и др., 2017). Недавние визуализирующие исследования легких, страдающих идиопатическим легочным фиброзом (ИЛФ), предоставили доказательства нестабильности дистальных отделов легких в тех областях легких, которые еще не подвергались фиброзному ремоделированию (Mai et al.2017; Петрулия и др. 2018). Май и его коллеги использовали микрокомпьютерную томографию эксплантатов легкого с ИЛФ и обнаружили микроателектазы в областях, близких к фиброзной ткани, но еще не затронутых фиброзом. Основываясь на этих наблюдениях, микроателектазы можно отнести к роли концентраторов стресса, которые вызывают прогрессирование заболевания, включая повреждение легких, альвеолярный коллапс, фиброзное ремоделирование и индурацию коллапса (Burkhardt 1989; Knudsen et al. 2017).

Благодарности

Работа лаборатории авторов финансировалась и финансируется Немецкой исследовательской федерацией (DFG: OC23/7-3, 8-1, 9-3, 10-1; KN916/1–1, SFB 587/ TP B18; INST 192/504-1, INST 193/57-1; REBIRTH Cluster of Excellence), Федерального министерства образования и исследований (BMBF: Немецкий центр исследований легких DZL; 01DG14009) и Швейцарского национального научного фонда (SNF). : 116417, 121390, CRSII3_160704/1).Авторы благодарят профессора Дэнни Йонигка (кафедра патологии, Ганноверская медицинская школа) за любезно предоставленную ткань легких человека, доктора Яна Хегерманна (исследовательский центр электронной микроскопии, Ганноверская медицинская школа) за его неоценимую помощь с цифрами ЭМ и Мариту Петер. (Институт функциональной и прикладной анатомии Ганноверской медицинской школы) за помощь в оформлении изображения на рис. .

Соответствие этическим стандартам

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Ссылки

  • Альберт Р.К. Роль вентиляционно-индуцированной дисфункции сурфактанта и ателектазов в развитии острого респираторного дистресс-синдрома. Am J Respir Crit Care Med. 2012; 185:702–708. [PubMed] [Google Scholar]
  • Bachofen H, Schürch S. Альвеолярные поверхностные силы и архитектура легких. Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol. 2001; 129: 183–193. [PubMed] [Google Scholar]
  • Bachofen H, Gehr P, Weibel ER. Изменения механических свойств и морфологии иссеченных легких кроликов, промытых детергентом.J Appl Physiol. 1979; 47: 1002–1010. [PubMed] [Google Scholar]
  • Bachofen H, Schürch S, Urbinelli M, Weibel ER. Отношения между альвеолярным поверхностным натяжением, площадью поверхности, объемом и давлением отдачи. J Appl Physiol. 1987; 62: 1878–1887. [PubMed] [Google Scholar]
  • Bastacky J, Lee CYC, Goerke J, Koushafar H, Yager D, Kenaga L, Speed ​​TP, Chen Y, Clements JA. Слой альвеолярной выстилки тонкий и непрерывный: низкотемпературная сканирующая электронная микроскопия легких крысы. J Appl Physiol. 1995; 79: 1615–1628.[PubMed] [Google Scholar]
  • Bates JH, Irvin CG. Зависимость рекрутмента и дерекрутмента в легких от времени: теоретическая модель. J Appl Physiol. 2002; 93: 705–713. [PubMed] [Google Scholar]
  • Бейтс Дж. Х., Дэвис Г. С., Маджумдар А., Бутнор К. Дж., Суки Б. Связь прогрессирования паренхиматозного заболевания с изменениями механической функции легких путем перколяции. Am J Respir Crit Care Med. 2007; 176: 617–623. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Билек А.М., Ди К.С., Гавер Д.П. Механизмы повреждения эпителиальных клеток, вызванного поверхностным натяжением, в модели повторного открытия легочных дыхательных путей.J Appl Physiol. 2003; 94: 770–783. [PubMed] [Google Scholar]
  • Буркхардт А. Альвеолит и коллапс в патогенезе легочного фиброза. Ам преподобный Респир Дис. 1989; 140: 513–524. [PubMed] [Google Scholar]
  • Берроуз К.С., Иравани А., Канг В. Интегрированная механика легочной ткани по частям: вычислительное моделирование в масштабах биологии. Клин Биомех. 2018 г.: 10.1016/j.clinbiomech.2018.01.002. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
  • Carney DE, Bredenberg CE, Schiller HJ, Picone AL, McCann UG, Gatto LA, Bailey G, Fillinger M, Nieman GF.Механизм изменения объема легких при ИВЛ. Am J Respir Crit Care Med. 1999; 160:1697–1702. [PubMed] [Google Scholar]
  • Chang S, Kwon N, Kim J, Kohmura Y, Ishikawa T, Rhee CK, Je JH, Tsuda A. Синхротронное рентгеновское изображение легочных альвеол при дыхании у живых интактных мышей. Научн. отп. 2015; 5:8760. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Чу Э.К., Уайтхед Т., Слуцкий А.С. Влияние циклического открытия и закрытия при низко- и высокообъемной вентиляции на цитокины бронхоальвеолярного лаважа.Крит Уход Мед. 2004; 32: 168–174. [PubMed] [Google Scholar]
  • Cong X, Hubmayr RD, Li C, Zhao X. Ранение и восстановление плазматической мембраны при легочных заболеваниях. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2017; 312:L371–L391. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Costello ML, Mathieu-Costello O, West JB. Стрессовая недостаточность клеток альвеолярного эпителия изучена с помощью сканирующей электронной микроскопии. Ам преподобный Респир Дис. 1992; 145:1446–1455. [PubMed] [Google Scholar]
  • Crapo JD, Barry BE, Gehr P, Bachofen M, Weibel ER.Количество клеток и характеристики клеток нормального легкого человека. Ам преподобный Респир Дис. 1982; 126: 332–337. [PubMed] [Google Scholar]
  • Долинай Т., Хаймс Б.Е., Шумятчер М., Лоуренс Г.Г., Маргулис С.С. Интегрированная реакция на стресс опосредует повреждение эпителия при искусственной вентиляции легких. Am J Respir Cell Mol Biol. 2017;57:193–203. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Дрейфус Д., Саумон Г. Повреждение легких, вызванное вентилятором: уроки экспериментальных исследований. Am J Respir Crit Care Med.1998; 157: 294–323. [PubMed] [Google Scholar]
  • Fredberg JJ, Kamm RD. Передача стресса в легких: пути от органа к молекуле. Annu Rev Physiol. 2006; 68: 507–541. [PubMed] [Google Scholar]
  • Fu Z, Costello ML, Tsukimoto K, Prediletto R, Elliott AR, Mathieu-Costello O, West JB. Большой объем легких увеличивает стрессовую недостаточность легочных капилляров. J Appl Physiol. 1992; 73: 123–133. [PubMed] [Google Scholar]
  • Fung YC. Поверхностное натяжение делает легкое по своей природе нестабильным? Цирк Рез.1975; 37: 497–502. [PubMed] [Google Scholar]
  • Fung YC, Sobin SS. Теория листового течения в альвеолах легких. J Appl Physiol. 1969; 26: 472–488. [PubMed] [Google Scholar]
  • Gatto LA, Fluck RR. Альвеолярная механика при остром повреждении легкого: роль альвеолярной нестабильности в патогенезе вентилятор-индуцированного повреждения легких. Уход за дыханием. 2004;49:1045–1055. [PubMed] [Google Scholar]
  • Гер П., Бахофен М., Вайбель Э.Р. Нормальное легкое человека: ультраструктура и морфометрическая оценка диффузионной способности.Респир Физиол. 1978; 32: 121–140. [PubMed] [Google Scholar]
  • Gil J, Weibel ER. /70) Улучшения в демонстрации слизистой оболочки альвеол легких с помощью электронной микроскопии. Респир Физиол. 1969; 8: 13–36. [PubMed] [Google Scholar]
  • Gil J, Weibel ER. Морфологическое исследование гистерезиса давление-объем в легких крыс, фиксированных сосудистой перфузией. Респир Физиол. 1972; 15: 190–213. [PubMed] [Google Scholar]
  • Gil J, Bachofen H, Gehr P, Weibel ER. Отношение альвеолярного объема к площади поверхности в легких, наполненных воздухом и физиологическим раствором, фиксируется сосудистой перфузией.J Appl Physiol. 1979; 47: 990–1001. [PubMed] [Google Scholar]
  • Haefeli-Bleuer B, Weibel ER. Морфометрия легочных ацинусов человека. Анат Рек. 1988; 220:401–414. [PubMed] [Google Scholar]
  • Хаджари А.Дж., Яблонский Д.А., Сукстанский А.Л., Квирк Д.Д., Конради М.С., Вудс Д.К. Морфометрические изменения легочных ацинусов человека при раздувании. J Appl Physiol. 2012; 112:937–943. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Hamlington KL, Smith BJ, Allen GB, Bates JH. Прогнозирование повреждения легких, вызванного вентилятором, с использованием функции стоимости повреждения легких.J Appl Physiol. 2016; 121:106–114. [Статья бесплатно PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Hobi N, Ravasio A, Haller T. Межфазный стресс влияет на передачу сигналов альвеолярного типа II крысы и экспрессию генов. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2012;303:L117–L129. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Hsia CCW, Hyde DM, Weibel ER. Структура легких и внутренние проблемы газообмена. сост. физиол. 2016; 6: 827–895. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Ikegami M, Whitsett JA, Martis PC, Weaver TE.Обратимость воспаления легких, вызванного дефицитом SP-B. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2005; 289:L962–L970. [PubMed] [Google Scholar]
  • Ingber DE. Тенсегрити I. Структура клетки и биология иерархических систем. Дж. Клеточные науки. 2003; 116:1157–1173. [PubMed] [Google Scholar]
  • Kapanci Y, Assimacopoulos A, Irle C, Zwahlen A, Gabbiani G. «Сократительные интерстициальные клетки» в легочных альвеолярных перегородках: возможный регулятор соотношения вентиляции и перфузии? Джей Селл Биол. 1974; 60: 375–392.[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Кей С.С., Билек А.М., Ди К.С., Гавер Д.П. Градиент давления, а не продолжительность воздействия, определяет степень повреждения эпителиальных клеток в модели повторного открытия легочных дыхательных путей. J Appl Physiol. 2004; 97: 269–276. [PubMed] [Google Scholar]
  • Knudsen L, Weibel ER, Gundersen HJ, Weinstein FV, Ochs M. Оценка характеристик размера воздушного пространства путем измерения точки пересечения (хорды): точный и эффективный стереологический подход. J Appl Physiol.2010; 108:412–421. [PubMed] [Google Scholar]
  • Knudsen L, Ruppert C, Ochs M. Ремоделирование тканей при легочном фиброзе. Сотовые Ткани Res. 2017; 367: 607–626. [PubMed] [Google Scholar]
  • Knudsen L, Lopez-Rodriguez E, Berndt L, Steffen L, Ruppert C, Bates JHT, Ochs M, Smith BJ. Альвеолярная микромеханика при поражении легких, вызванном блеомицином. Am J Respir Cell Mol Biol. 2018 г.: 10.1165/rcmb.2018-0044OC. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
  • Lopez-Rodriguez E, Boden C, Echaide M, Perez-Gil J, Kolb M, Gauldie J, Maus UA, Ochs M, Knudsen L.Дисфункция сурфактанта при избыточной экспрессии TGF-β1 предшествует профибротическому ремоделированию легких in vivo. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2016; 310:L1260–L1271. [PubMed] [Google Scholar]
  • Лопес-Родригес Э., Гей-Хорди Г., Муччи А., Лахманн Н., Серрано-Моллар А. Метаболизм сурфактанта в легких: в раннем возрасте, в начале заболевания и в клеточной терапии. Сотовые Ткани Res. 2017; 367: 721–735. [PubMed] [Google Scholar]
  • Лоринг С.Х., Топулос Г.П., Хубмайр Р.Д. Транспульмональное давление: важность точных определений и ограничивающих предположений.Am J Respir Crit Care Med. 2016; 194:1452–1457. [PubMed] [Google Scholar]
  • Ловрик Г., Вогиацис Ойкономидис И., Моксо Р., Стампанони М., Рот-Кляйнер М., Шиттни Д.К. Автоматизированный компьютерный количественный анализ интактных легких мышей в альвеолярном масштабе. ПЛОС Один. 2017;12:e0183979. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Lutz D, Gazdhar A, Lopez-Rodriguez E, Ruppert C, Mahavadi P, Günther A, Klepetko W, Bates JH, Smith B, Geiser T, Ochs M, Knudsen L. Альвеолярное отторжение и индурация коллапса как важнейшие механизмы повреждения легких и фиброза.Am J Respir Cell Mol Biol. 2015; 52: 232–243. [PubMed] [Google Scholar]
  • Ma B, Bates JH. Модели континуума и пружинной сети взаимозависимости дыхательных путей и паренхимы. J Appl Physiol. 2012; 113:124–129. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Ma B, Bates JH. Механические взаимодействия между соседними дыхательными путями в легком. J Appl Physiol. 2014; 116: 628–634. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Ma B, Breen B, Bates JH. Влияние паренхиматозной гетерогенности на паренхиматозную взаимозависимость дыхательных путей.Респир Физиол Нейробиол. 2013; 188:94–101. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Ma B, Sanderson M, Bates JH. Паренхиматозно-дыхательные взаимозависимости в срезе легкого. Респир Физиол Нейробиол. 2013;185:211–216. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Ma B, Smith BJ, Bates JH. Сопротивление изменению формы альвеол ограничивает диапазон распространения силы в паренхиме легких. Респир Физиол Нейробиол. 2015; 211:22–28. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Mai C, Verleden SE, McDonough JE, Willems S, De Wever W, Coolen J, Dubbeldam A, Van Raemdonck DE, Verbeken EK, Verleden GM, Hogg JC, Vanaudenaerde Б.М., Вуйтс В.А., Вершакелен Дж.А.Особенности идиопатического легочного фиброза на КТ в тонких срезах коррелируют с микро-КТ и гистологическим анализом. Радиология. 2017; 283:252–263. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Maina JN, West JB. Тонкий и сильный! Биоинженерная дилемма в структурно-функциональном дизайне гематогазового барьера. Physiol Rev. 2006; 85: 811–844. [PubMed] [Google Scholar]
  • Макияма А.М., Гибсон Л.Дж., Харрис Р.С., Венегас Дж.Г. Концентрация напряжения вокруг ателектатической области: модель конечных элементов.Респир Физиол Нейробиол. 2014; 201:101–110. [PubMed] [Google Scholar]
  • Mascheroni D, Kolobow T, Fumagalli R, Moretti MP, Chen V, Buckhold D. Острая дыхательная недостаточность после фармакологически индуцированной гипервентиляции: экспериментальное исследование на животных. Интенсивная терапия Мед. 1988; 15:8–14. [PubMed] [Google Scholar]
  • Мид Дж., Такишима Т., Лейт Д. Распределение напряжения в легких: модель эластичности легких. J Appl Physiol. 1970; 28: 596–608. [PubMed] [Google Scholar]
  • Mercer R, Crapo J.Пространственное распределение коллагеновых и эластиновых волокон в легких. J Appl Physiol. 1990; 69: 756–765. [PubMed] [Google Scholar]
  • Mercer RR, Laco JM, Crapo JD. Трехмерная реконструкция альвеол в легких крысы для соотношения давление-объем. J Appl Physiol. 1987; 62: 1480–1487. [PubMed] [Google Scholar]
  • Мертенс М., Табучи А., Мейснер С., Крюгер А., Ширрманн К., Кертшер У., Приес А.Р., Слуцкий А.С., Кох Э., Кюблер В.М. Альвеолярная динамика при остром повреждении легких: неоднородное растяжение, а не циклическое открытие и коллапс.Крит Уход Мед. 2009; 37: 2604–2611. [PubMed] [Google Scholar]
  • Milos S, Khazaee R, McCaig LA, Nygard K, Gardiner RB, Zuo YY, Yamashita C, Veldhuizen R. Влияние вентиляционного повреждения легких на структуру и функцию пластинчатых тел. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2017; 313:L524–L533. [PubMed] [Google Scholar]
  • Mishima M, Hirai T, Itoh H, Nakano Y, Sakai H, Muro S, Nishimura K, Oku Y, Chin K, Ohi M, Nakamura T, Bates JH, Alencar AM, Suki B , Сложность терминальной геометрии воздушного пространства, оцененная с помощью компьютерной томографии легких у здоровых людей и пациентов с хронической обструктивной болезнью легких.Proc Natl Acad Sci USA. 1999;96:8829–8834. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Mondoñedo JR, Suki B. Прогнозирование структурно-функциональных отношений и выживаемости после хирургического и бронхоскопического уменьшения объема легких при лечении эмфиземы. PLoS Comput Biol. 2017;13:e1005282. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Mouded M, Egea EE, Brown MJ, Hanlon SM, Houghton AM, Tsai LW, Ingenito EP, Shapiro SD. Апоптоз эпителиальных клеток вызывает острое повреждение легких, маскирующееся под эмфизему.Am J Respir Cell Mol Biol. 2009;41:407–414. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Mühlfeld C, Weibel ER, Hahn U, Kummer W, Nyengaard JR, Ochs M. Является ли длина подходящей оценкой для характеристики легочных альвеолярных капилляров? Критическая оценка в легких человека. Анат Рек. 2010; 293:1270–1275. [PubMed] [Google Scholar]
  • Muscedere JG, Mullen JB, Gan K, Slutsky AS. Приливная вентиляция при низком давлении в дыхательных путях может усугубить повреждение легких. Am J Respir Crit Care Med. 1994; 149:1327–1334.[PubMed] [Google Scholar]
  • Николай TE. Легочный сурфактант: не просто краска на альвеолярной стенке. Респирология. 1996; 1: 247–257. [PubMed] [Google Scholar]
  • Nieman GF, Gatto LA, Habashi NM. Влияние ИВЛ на патофизиологию прогрессирующего острого повреждения легких. J Appl Physiol. 2015;119:1245–1261. [PubMed] [Google Scholar]
  • Нонака П.Н., Уриарте Дж.Дж., Кампильо Н., Мело Э., Навахас Д., Фарре Р., Оливейра Л.В. Механические свойства легких мышей при децеллюляризации органов додецилсульфатом натрия.Респир Физиол Нейробиол. 2014; 200:1–5. [PubMed] [Google Scholar]
  • Охс М. Чем ближе мы смотрим, тем больше видим? Количественный микроскопический анализ легочной сурфактантной системы. Cell Physiol Biochem. 2010;25:27–40. [PubMed] [Google Scholar]
  • Ochs M, Weibel ER. Функциональная конструкция легкого человека для газообмена. В: Grippi MA, Elias JA, Fishman JA, Kotloff RM, Pack AI, Senior RM, редакторы. Легочные болезни и расстройства Фишмана. 5. Нью-Йорк: Макгроу-Хилл; 2015. с.20–62. [Google Scholar]
  • Ochs M, Nenadic I, Fehrenbach A, Albes J, Wahlers T, Richter J, Fehrenbach H. Ультраструктурные изменения подтипов внутриальвеолярного сурфактанта после экспериментальной ишемии и реперфузии. Am J Respir Crit Care Med. 1999; 160:718–724. [PubMed] [Google Scholar]
  • Ochs M, Knudsen L, Hegermann J, Wrede C, Grothausmann R, Mühlfeld C. Использование электронных микроскопов для исследования легкого. Гистохим клеточной биологии. 2016; 146: 695–707. [PubMed] [Google Scholar]
  • Oeckler RA, Hubmayr RD.Ранение и восстановление клеток в поврежденных вентилятором легких. Респир Физиол Нейробиол. 2008; 163:44–53. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Oldmixon EH, Hoppin FG. Складка альвеолярных перегородок и вздутие легких в анамнезе. J Appl Physiol. 1991; 71: 2369–2379. [PubMed] [Google Scholar]
  • Olmeda B, Martinez-Calle M, Perez-Gil J. Метаболизм легочного сурфактанта в альвеолярном воздушном пространстве: биогенез, внеклеточные преобразования, рециркуляция. Энн Анат. 2017;209:78–92. [PubMed] [Google Scholar]
  • Павоне Л.А., Альберт С., Карни Д., Гатто Л.А., Холтер Дж.М., Ниман Г.Ф.Повреждающая механическая вентиляция в нормальном легком вызывает прогрессирующие патологические изменения в динамической альвеолярной механике. Критический уход. 2007;11:R64. дои: 10.1186/cc5940. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
  • Perez-Gil J. Структура мембран и пленок легочного сурфактанта: роль белков и липид-белковых взаимодействий. Биохим Биофиз Акта. 2008; 1778: 1676–1695. [PubMed] [Google Scholar]
  • Perlman CE, Lederer DJ, Bhattacharya J. Микромеханика альвеолярного отека.Am J Respir Cell Mol Biol. 2011;44:34–39. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Petroulia V, Funke M, Zumstein P, Berezowska S, Ebner L, Geiser T, Torbica N, Heverhagen J, Poellinger A. Повышенная плотность экспираторной компьютерной томографии выявляет возможные аномалии в рентгенологически сохраненная паренхима легкого при идиопатическом легочном фиброзе. Инвестируйте Радиол. 2018;53:45–51. [PubMed] [Google Scholar]
  • Поссмайер Ф., Наг К., Родригес К., Канбар Р., Шюрх С. Поверхностная активность in vitro: роль поверхностно-активных белков.Comp Biochem Physiol A Mol Integr Physiol. 2001; 129: 209–220. [PubMed] [Google Scholar]
  • Ravasio A, Hobi N, Bertocchi C, Jesacher A, Dietl P, Haller T. Поверхностное зондирование альвеолярными клетками типа II: новая концепция в физиологии легких? Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2011; 300:C1456–C1465. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Retamal J, Bergamini BC, Carvalho AR, Bozza FA, Borzone G, Borges JB, Larsson A, Hedenstierna G, Bugedo G, Bruhn A. Недолевой ателектаз вызывает воспаление и структурное альвеолярное повреждение окружающих здоровых тканей во время ИВЛ.Критический уход. 2014;18:505. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Roan E, Waters CM. Что мы знаем о механических напряжениях в альвеолах легких? Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2011;301:L625–L635. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Salazar E, Knowles JH. Анализ барометрических характеристик легкого. J Appl Physiol. 1964; 19: 97–104. [PubMed] [Google Scholar]
  • Schiller HJ, McCann UG, Carney DE, Gatto LA, Steinberg JM, Nieman GF. Изменение альвеолярной механики в остро поврежденном легком.Крит Уход Мед. 2001; 29: 1049–1055. [PubMed] [Google Scholar]
  • Ширрманн К., Мертенс М., Керцшер У., Кюблер В.М., Аффельд К. Теоретическое моделирование взаимодействия между альвеолами во время надувания и сдувания в нормальных и больных легких. Дж. Биомех. 2010;43:1202–1207. [PubMed] [Google Scholar]
  • Сих А.С., Грант К.А., Алиева М., Аллен Г.Б., Бейтс Дж.Х. Количественная оценка роли дыхательного объема и ПДКВ в патогенезе повреждения легких, вызванного вентилятором. Энн Биомед Инж. 2011;39:1505–1516.[PubMed] [Google Scholar]
  • Сера Т., Йокота Х., Танака Г., Уэсуги К., Яги Н., Шротер Р.С. Легочная ацинарная механика мышей во время квазистатического надувания с использованием компьютерной томографии с усилением синхротронной рефракции. J Appl Physiol. 2013; 115: 219–228. [PubMed] [Google Scholar]
  • Sirianni FE, Chu FS, Walker DC. Фибробласты альвеолярной стенки человека напрямую связывают эпителиальные клетки типа 2 с эндотелием капилляров. Am J Respir Crit Care Med. 2003; 168:1532–1537. [PubMed] [Google Scholar]
  • Smith BJ, Bates JHT.Оценка прогрессирования повреждения легких, вызванного вентилятором, у мышей. IEEE Trans Biomed Eng. 2013;60:3449–3457. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Smith BJ, Grant KA, Bates JH. Связь развития травм, вызванных вентилятором, с механической функцией легких. Энн Биомед Инж. 2013; 41: 527–536. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Smith B, Lundblad L, Kollisch-Singule M, Satalin J, Nieman G, Habashi N, Bates J. Прогнозирование реакции поврежденного легкого на профиль механического дыхания.J Appl Physiol. 2015; 118:932–940. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Smith BJ, Bartolak-Suki E, Suki B, Roy GS, Hamlington KL, Charlebois CM, Bates JHT. Связывание вызванной травмой вентилятора утечки через гематогазовый барьер с нарушениями функции легких у мышей. Фронт Физиол. 2017;8:466. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Steffen L, Ruppert C, Hoymann HG, Funke M, Ebener S, Kloth C, Mühlfeld C, Ochs M, Knudsen L, Lopez-Rodriguez E. Заместительная терапия сурфактантом снижает острое повреждение легких и ремоделирование легкого, связанное с коллапсом и уплотнением, в модели с блеомицином.Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol. 2017; 313:L313–L327. [PubMed] [Google Scholar]
  • Steinberg JM, Schiller HJ, Halter JM, Gatto LA, Lee HM, Pavone LA, Nieman GF. Альвеолярная нестабильность вызывает раннее повреждение легких, вызванное вентилятором, независимо от нейтрофилов. Am J Respir Crit Care Med. 2004; 169:57–63. [PubMed] [Google Scholar]
  • Субраманиам К., Кумар Х., Таваи М.Х. Доказательства зависимого от возраста расширения воздушного пространства, способствующего снижению давления упругой отдачи легочной ткани и увеличению модуля сдвига в пожилом возрасте.J Appl Physiol. 2017; 123:79–87. [PubMed] [Google Scholar]
  • Suki B, Ito S, Stamenovic D, Lutchen KR, Ingenito EP. Биомеханика паренхимы легких: решающая роль коллагена и механических сил. J Appl Physiol. 2005; 98: 1892–1899. [PubMed] [Google Scholar]
  • Суки Б., Стаменович Д., Хубмайр Р. Паренхиматозная механика легких. сост. физиол. 2011; 1:1317–1351. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Табучи А., Никлс Х.Т., Ким М., Семпл Дж.В., Кох Э., Брошар Л., Слуцкий А.С., Приес А.Р., Кюблер В.М.Острое повреждение легких вызывает асинхронную альвеолярную вентиляцию, которую можно скорректировать отдельными вздохами. Am J Respir Crit Care Med. 2016;193:396–406. [PubMed] [Google Scholar]
  • Тодд Н.В., Атамас С.П., Лузина И.Г., Галвин Дж.Р. Постоянный альвеолярный коллапс является преобладающим механизмом идиопатического легочного фиброза. Эксперт Respir Med. 2015;9:411–418. [PubMed] [Google Scholar]
  • Тошима М., Отани Ю., Отани О. Трехмерная архитектура сетей эластиновых и коллагеновых волокон в легких человека и крысы.Арх Хистол Цитол. 2004; 67: 31–40. [PubMed] [Google Scholar]
  • Таунсли, штат Мичиган. Строение и состав легочных артерий, капилляров и вен. сост. физиол. 2012;2:675–709. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Tschumperlin DJ, Margulies SS. Отношение площади поверхности альвеолярного эпителия к объему в изолированных легких крысы. J Appl Physiol. 1999;86:2026–2033. [PubMed] [Google Scholar]
  • Чумперлин Д.Дж., Освари Дж., Маргулис А.С. Деформационное повреждение клеток альвеолярного эпителия.Влияние частоты, продолжительности и амплитуды. Am J Respir Crit Care Med. 2000; 162: 357–362. [PubMed] [Google Scholar]
  • Veldhuizen RA, Welk B, Harbottle R, Hearn S, Nag K, Petersen N, Possmayer F. Механическая вентиляция изолированных легких крыс изменяет структуру и биофизические свойства сурфактанта. J Appl Physiol. 2002;92:1169–1175. [PubMed] [Google Scholar]
  • Venegas JG, Harris RS, Simon BA. Комплексное уравнение для кривой легочного давления-объема. J Appl Physiol.1998; 84: 389–395. [PubMed] [Google Scholar]
  • Vlahakis NE, Hubmayr RD. Сбой клеточного стресса в поврежденных вентилятором легких. Am J Respir Crit Care Med. 2005; 171:1328–1342. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Vlahakis NE, Schroeder MA, Pagano RE, Hubmayr RD. Роль транспорта липидов, индуцированного деформацией, в предотвращении стрессового отказа плазматической мембраны. Am J Respir Crit Care Med. 2002; 166:1282–1289. [PubMed] [Google Scholar]
  • Weibel ER. Морфометрия легких человека.Берлин: Спрингер; 1963. [Google Scholar]
  • Weibel ER. Морфологические основы альвеолярно-капиллярного газообмена. Physiol Rev. 1973; 53: 419–495. [PubMed] [Google Scholar]
  • Weibel ER. Путь кислорода. Строение и функции дыхательной системы млекопитающих. Кембридж: Издательство Гарвардского университета; 1984. [Google Scholar]
  • Weibel ER. Что делает легкие хорошими? Swiss Med Wkly. 2009; 139: 375–386. [PubMed] [Google Scholar]
  • Weibel ER. Морфометрия легких: связь между структурой и функцией.Сотовые Ткани Res. 2017; 367:413–426. [PubMed] [Google Scholar]
  • Weibel ER, Bachofen H. Каркас волокон паренхимы легких. В: Crystal RG, West JB, Weibel ER, Barnes PJ, редакторы. Легкие: научные основы. 2. Нью-Йорк: Липпинкотт-Рейвен; 1997. с. 11391146. [Google Scholar]
  • Weibel ER, Crystal RG. Структурная организация легочного интерстиция. В: Crystal RG, West JB, Weibel ER, Barnes PJ, редакторы. Легкие: научные основы. 2. Нью-Йорк: Липпинкотт-Рейвен; 1997.п. 685695. [Google Scholar]
  • Weibel ER, Gil J. Электронно-микроскопическая демонстрация внеклеточного дуплексного слоя выстилки альвеол. Респир Физиол. 1968; 4: 42–57. [PubMed] [Google Scholar]
  • Weibel ER, Gil J. Структурно-функциональные отношения на альвеолярном уровне. В: West JB, редактор. Биоинженерные аспекты легких. Биология легких в норме и при патологии. Нью-Йорк: Марсель Деккер; 1977. С. 1–81. [Google Scholar]
  • Weibel ER, Taylor CR, Hoppeler H. Концепция симморфоза: проверяемая гипотеза структурно-функциональных отношений.Proc Natl Acad Sci USA. 1991; 88: 10357–10361. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
  • Weibel ER, Taylor CR, Hoppeler H. Варианты функций и дизайна: тестирование симморфоза в дыхательной системе.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *