Alveoli

Wat zijn alveoli

Alveoli zijn de kleine ballonachtige zakjes van 200-500μm diameter ^[1]die een vitaal deel uitmaakt van de ademhalingszone van de mens longen. Elke alveolus (enkelvoud) speelt een belangrijke rol bij het laten stromen van zuurstof en kooldioxide in en uit de bloedbaan tijdens het in- en uitademen ^{[2, 3]}.

Waar worden de alveoli gevonden

De alveoli zijn onderling met elkaar verbonden en vormen het laatste deel van de bronchiale boom. Afkomstig van de alveolaire ductus gelegen aan het eind van elke bronchiole ^[4]er kunnen meerdere alveoli ontstaan uit een enkele buis, vaak in clusters ^[2].

Hoeveel longblaasjes zitten er in elke long?

Bij een gezonde volwassene, is het aantal alveoli in de longen varieert van 400 miljoen tot 700 miljoen ^{[1, 5]}.

Structuur en Anatomie van de Alveoli

De ballonvormige alveoli beslaan ongeveer 70 vierkante meter gebied binnen de longenwaarbij dit grote oppervlak bijdraagt tot een efficiëntere gasuitwisseling ^[6].

Alveolar Epithelium

De eencellige dikke wanden van de alveoli zijn samengesteld uit twee distale luchtwegepitheel celtypes (pneumocyten) ^[7].

Type-1 squameuze alveolaire epitheelcellen: Samen 95% van het alveolaire oppervlak ^[8]De cellen van type 1 zijn uiterst dun en flexibel om te helpen bij de gasdiffusie, zodat de uitwisseling van zuurstof en kooldioxide tussen de alveoli en de haarvaten kan plaatsvinden. Deze cellen zijn echter zeer kwetsbaar voor verwondingen omdat zij geen mitose (celdeling) kunnen ondergaan ^[9].

Type-2 grote alveolaire epitheelcellen: De rest van het 5% alveolaire oppervlak wordt bedekt door grote, kubusvormige tot ronde type 2-epitheelcellen, die verantwoordelijk zijn voor de afscheiding van longsurfactant ^[8] zodat de longen hun elastische terugslag-eigenschap kunnen behouden. Hoewel ze een klein oppervlak innemen, zijn de epitheelcellen van type 2 talrijker dan de plaveiselcellen ^[1]die goed zijn voor 60% van het totale aantal alveolaire cellen ^[10]en zijn in staat tot mitose om nieuwe type 1-cellen te produceren ter vervanging van beschadigde cellen ^[6].

Er is een extracellulaire matrix, een smalle met vloeistof gevulde ruimte, die de alveolaire clusters omringt om de afzonderlijke zakjes te helpen op hun plaats te blijven en onafhankelijk te functioneren ^[6].

Ademhalingsmembraan

Een dun membraan, waarover de O₂-CO₂ uitwisseling plaatsvindt, bestaat het ademhalingsmembraan uit de squameuze alveolaire epitheelcel en de squameuze pulmonale capillaire endotheelcel, en hun gefuseerde basismembranen ^[11]. Het ademhalingsmembraan, de enige barrière tussen de zuurstofrijke lucht in de alveoli en het kooldioxiderijke bloed dat door de haarvaten wordt getransporteerd, is ongeveer 0,5 μm dik, in tegenstelling tot de 7,5 μm diameter van de bloedcellen die door de haarvaten stromen ^[1].

Histologie van de alveoli

Bloedvaten

De alveoli zijn omgeven door een fijn netwerk van bloedvaten die worden gevoed door kleine vertakkingen van de longslagader ^[10]. Deze haarvaten transporteren de CO₂-rijk bloed naar de longen om ze uit te wisselen voor O₂.

Poriën van Kohn

Er zijn kleine doorgangen of poriën in de alveolaire wanden die dienen als verbinding tussen aangrenzende alveoli ^[12]. Met een diameter van ongeveer 10 μm laten zij de lucht tussen de afzonderlijke alveolen passeren en fungeren zij als een alternatieve route voor lucht in geval van een obstructie ^[13]. Deze poriën zijn begrensd met onregelmatige reticulaire elastische vezels ^[14].

Alveolaire dode ruimte

Sommige longblaasjes nemen niet deel aan het diffusieproces door een beschadiging, zoals een infectie, littekenvorming of een verzwakt ademhalingssysteem door ouderdom of bepaalde medische ingrepen ^[15]. Zuurstof aanwezig in de lucht die deze gebieden bereikt, wordt niet uitgewisseld met kooldioxide. Deze gebieden worden alveolaire dode ruimte genoemd ^[6].

Er zijn talrijke macrofagen (een type witte bloedcellen) die door de ruimten tussen de luchtzakken bewegen om de longen schoon te houden van stof of vuil dat tijdens het inademen in de longen is terechtgekomen, waardoor infectie wordt voorkomen ^[8].

Wat is de functie van alveoli in het ademhalingsstelsel

Het menselijk lichaam heeft zuurstof nodig voor elke belangrijke celfunctie, en wanneer we inademen, zuigen we dit essentiële gas uit onze omgeving aan. Maar zodra de lucht het lichaam binnenkomt, moet het gasvormige zuurstof de bloedbaan bereiken, zodat het naar elke cel in het lichaam kan worden gestuurd. Ook het kooldioxide dat door het lichaam wordt geproduceerd als gevolg van de celademhaling, moet via het ademhalingssysteem worden uitgescheiden, en daarvoor moet de CO₂ moet vanuit het bloed de luchtwegen bereiken. Beide worden uitgevoerd in de alveoli ^[16].

Wat gebeurt er in de alveoli tijdens gaswisseling

Elke keer als we inademen, reist de ingeademde lucht langs de keelholte, larynxen luchtpijp in de bronchidie de longen binnenkomen via de bronchioles om de alveoli te bereiken ^[17]. De alveoli zijn aangepast voor gasuitwisseling met een groot oppervlak, waarbij elke alveolus een 1-cellige dikke wand heeft, en talrijke haarvaten die haar bedekken ^[18]. Deze haarvaten zijn ook 1-cellig dik ^[19]waardoor een barrière van minder dan 1 micrometer tussen de zuurstofhoudende lucht en de bloedstroom ^[20].

De O₂ en CO₂ De uitwisseling in de alveoli vindt plaats door diffusie, waarbij gas van een gebied met hoge druk naar een gebied met lage druk beweegt om de luchtdruk in de twee gebieden gelijk te maken zonder enige externe kracht of energie. ^[21]. Wanneer de ingeademde lucht de longblaasjes bereikt, komt de zuurstof in het bloed terecht als gevolg van een lage partiële zuurstofdruk in de longblaasjes. Aan de andere kant gaat kooldioxide over in een lage CO₂ drukgebied in de alveoli van een hoge CO₂ drukgebied in de haarvaten ^{[22, 23]}.

De rol van alveoli in de productie van oppervlakteactieve stoffen

Het voornaamste doel van de alveolaire cellen van type 2 is de productie van surfactant, een vloeistof die elke alveolus bekleedt en helpt om hun vorm en oppervlaktespanning te behouden ^[24]en zorgt ervoor dat ze tijdens de ademhaling niet dichtklappen. Dit oppervlakte-actieve lipoproteïne complex werkt volgens de Wet van Laplace van oppervlaktespanning om de elastische terugslag van de alveoli te handhaven, de kleinere bronchioles en op zijn beurt, de hele longen ^{[3, 6]}.

Geassocieerde voorwaarden

Atelectase: Atelectase is een ademhalingscomplicatie die vaak optreedt na grote operaties waarvoor anesthesie nodig is, en betekent een gedeeltelijke of volledige ineenstorting van de longen door het leeglopen van de alveoli. Symptomen zijn hoesten en kortademigheid, waarbij het probleem in kleine gevallen vanzelf overgaat, zodra de longblaasjes weer normaal gaan functioneren als het effect van de anesthesie wegebt. In ernstige gevallen met onderliggende aandoeningen zoals een bloedklonter of tumor kan een chirurgische ingreep nodig zijn ^[25].

Emfyseem: Emfyseem, een van de twee aandoeningen die chronisch obstructieve longziekte of COPD worden genoemd, is een progressieve ademhalingsziekte waarbij het ademen moeilijk wordt door hyperinflatie van de longblaasjes ^[26]waar ze niet meer goed functioneren. Hierdoor verliezen de zakjes uiteindelijk hun elasticiteit, wat leidt tot permanente ademhalingsproblemen ^[27]. Deze alveolaire vergroting komt vaak voor bij rokers, en de behandeling bestaat uit medicijnen, zuurstoftherapie en ademhalingsoefeningen ^[28].

Longontsteking: Een acute bacteriële of virale infectie van de luchtwegen die een ontsteking veroorzaakt samen met vocht- of pusophoping in de alveoli (oedeem) ^{[29, 30]}waardoor het proces van zuurstofopname wordt onderbroken, waardoor het moeilijk wordt om te ademen. De behandeling van deze potentieel levensbedreigende aandoening omvat gewoonlijk het gebruik van antibacteriële geneesmiddelen ^[31].

Pulmonary Fibrosis: Het is een idiopathische aandoening die wordt gekenmerkt door beschadiging, verharding en littekenvorming van de luchtzakken en het longweefsel eromheen, en wordt gekenmerkt door chronische ademhalingsmoeilijkheden die na verloop van tijd verergeren. De aandoening wordt meestal behandeld met medicijnen en steroïden, maar in zeldzame, ernstige gevallen kan een longtransplantatie nodig zijn ^[32].

Breuk van de longblaasjes: Dit kan optreden als een complicatie van een algemene anesthesie, waarbij de behandeling of het beheer afhangt van de onderliggende oorzaak en eventueel aanwezige geassocieerde aandoeningen ^[33].

Alveolar Capillary Dysplasia (aangeboren aandoening): Alveolaire capillaire dysplasie, waarbij de longaders tijdens de foetale ontwikkeling scheefgetrokken zijn, is een zeldzame aangeboren misvorming die binnen enkele uren na de geboorte tot ernstige, mogelijk fatale ademhalingsproblemen leidt, met een sterftecijfer van bijna 100% ^[34].