21.6A: Фактори, що впливають на легеневу вентиляцію: поверхневий натяг альвеолярної рідини

Last updated
Save as PDF

Page ID: 70376

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Поверхневий натяг альвеолярної рідини регулюється легеневим сурфактантом, що дозволяє ефективно дихати.

Цілі навчання

Охарактеризуйте поверхнево-активну речовину та її роль у поверхневому натягу альвеолярної рідини

Ключові моменти

Клітини епітелію II типу виділяють легеневу поверхнево-активну речовину для зниження поверхневого натягу води, що допомагає запобігти колапсу дихальних шляхів.
Реінфляція альвеол після видиху полегшується легеневим сурфактантом.
Поверхнево-активна речовина зменшує поверхневий натяг у всіх альвеолах за рахунок гідрофільних та гідрофобних сил.
Недостатня кількість легеневої сурфактанту в альвеолах може сприяти ателектазу (колапсу частини або всієї легені).
Недоношені діти часто не мають здатності виробляти достатню кількість поверхнево-активної речовини, щоб вижити самостійно.

Ключові умови

ателектаз: колапс частини або всієї легені, викликаний внутрішніми факторами, а не пневмотораксом.
ПАР: ліпопротеїн в тканині легені, який зменшує поверхневий натяг і дозволяє більш ефективно транспортувати газ.
Поверхневий натяг: Внутрішня сила, створена плівками молекул, які можуть зменшити площу поверхні.

ПРИКЛАДИ

Елективні кесарів розтин стають все більш поширеними. Одним з нещасних наслідків цього є те, що багато дітей, доставлених цим методом, насправді трохи фізіологічно недоношені. Їм не вистачає достатньої кількості сурфактанту, щоб ініціювати правильне дихання, а отже, переходять у дихальний дистрес.

Альвеоли - це високоеластичні структури в паренхімі легенів, які є функціональним місцем газообміну. У міру заповнення альвеол повітрям під час вдиху вони розширюються, а в міру виходу повітря з легкого з видихом альволі повертаються до свого ненадутого розміру. Причиною еластичності альвеол є білок, що знаходиться в позаклітинному матриксі альвеол, званий еластином, а також поверхневий натяг молекул води на самих альвеолах.

Поверхневий натяг в легенях

Поверхневий натяг - це сила, яку надають молекули води на поверхні легеневої тканини, коли ці молекули води стягуються. Вода (H ₂ O) - високополярна молекула, тому вона утворює міцні ковалентні зв'язки з іншими молекулами води. Сила цих ковалентних зв'язків ефективно створює внутрішню силу на поверхнях, таких як легенева тканина, з ефектом зменшення площі поверхні цієї поверхні, коли тканина стягується. Оскільки повітря всередині легенів вологе, всередині тканини легенів спостерігається значний поверхневий натяг. Оскільки альвеоли легенів дуже еластичні, вони не протистоять поверхневому натягу самостійно, що дозволяє силі цього поверхневого натягу сдути альвеоли, коли повітря витісняється під час видиху скороченням плевральної порожнини.

Легенева поверхнево-активна речовина

Сила поверхневого натягу в легенях настільки велика, що без чогось зменшити поверхневий натяг дихальні шляхи руйнувалися б після видиху, що робить повторне надування під час вдиху набагато складніше і менш ефективним. Колапс легенів називається алектазом. На щастя, епітеліальні клітини II типу альвеол постійно виділяють молекулу, звану поверхнево-активною речовиною, яка вирішує цю проблему.

Поверхнево-активна речовина - молекула ліпопротеїнів, яка зменшує силу поверхневого натягу від молекул води на легеневу тканину. Основна причина того, що поверхнево-активна речовина має цю функцію, пов'язана з ліпідним, який називається дипальмітоілфосфатидилхолін (DPPC), який містить гідрофільні та гідрофобні кінці. Гідрофільні кінці розчинні у воді і прикріплюються до молекул води на поверхні легенів. Гідрофільні кінці є нерозчинними у воді і звернені до повітря і відтягуються від води. Чистий результат полягає в тому, що поверхневий натяг легенів від води зменшується, так що легені все ще можуть надуватися і спускатися належним чином без можливості колапсу лише від поверхневого натягу.

Коли ненароджені люди ростуть і розвиваються в утробі матері, вони отримують кисень від матері, тому їх легені не повністю функціонують відразу. Особливе значення має той факт, що вони не виробляють поверхнево-активну речовину до 24 тижнів розвитку і зазвичай не мають достатньої кількості для запобігання колапсу легенів до 35 тижнів розвитку. Тому передчасно народжені немовлята мають високий ризик респіраторного дистрес-синдрому від колапсу дихальних шляхів, який може спричинити смерть, якщо не лікувати. Його лікують за допомогою замісної терапії легеневих сурфактантів та механічного лікування вентилятором, поки легені немовляти не стануть достатньо дорослими, щоб виділяти достатньо поверхнево-активної речовини, щоб вижити самостійно. Інші захворювання можуть спричинити ателектаз, наприклад ХОЗЛ, або будь-які травми легенів і запалення, які включають великі пошкодження плевральної порожнини або паренхіми легенів.

зображення

Діаграма альвеоли: Альвеоли як з поперечним, так і зовнішнім виглядом