फुफ्फुसीय वायुकोशिका: विशेषताएं, कार्य, शरीर रचना - शरीर रचना विज्ञान और शरीर विज्ञान - 2025

फेफड़े के एल्वियोली छोटे स्तनपायी के फेफड़ों, रक्त केशिकाओं के एक नेटवर्क से घिरा में स्थित थैलियों हैं। एक माइक्रोस्कोप के तहत, एक एल्वोलस में, एल्वोलस के लुमेन और इसकी दीवार, जो उपकला कोशिकाओं से बना है, को प्रतिष्ठित किया जा सकता है।

उनमें संयोजी ऊतक फाइबर भी होते हैं जो उन्हें अपनी विशिष्ट लोच प्रदान करते हैं। टाइप I फ्लैट सेल और टाइप II क्यूब के आकार की कोशिकाओं को वायुकोशीय उपकला में प्रतिष्ठित किया जा सकता है। इसका मुख्य कार्य वायु और रक्त के बीच गैस विनिमय को मध्यस्थ करना है।

जैसा कि श्वास प्रक्रिया होती है, हवा विंडपाइप के माध्यम से शरीर में प्रवेश करती है, जहां यह फेफड़ों के भीतर सुरंगों की एक श्रृंखला की यात्रा करती है। ट्यूबों के इस जटिल नेटवर्क के अंत में वायुकोशीय थैली हैं, जहां हवा प्रवेश करती है और रक्त वाहिकाओं द्वारा ऊपर ले जाती है।

पहले से ही रक्त में, हवा में ऑक्सीजन को बाकी घटकों से अलग किया जाता है, जैसे कि कार्बन डाइऑक्साइड। यह अंतिम यौगिक शरीर से साँस छोड़ने की प्रक्रिया के माध्यम से समाप्त हो जाता है।

सामान्य विशेषताएँ

फेफड़ों के अंदर एक स्पंजी-बनावट वाला ऊतक होता है जो फुफ्फुसीय एल्वियोली की काफी अधिक संख्या से बना होता है: एक स्वस्थ वयस्क मानव के दो फेफड़ों में 400 से 700 मिलियन तक होता है। एल्वियोली एक चिपचिपे पदार्थ द्वारा आंतरिक रूप से कवर की गई पवित्र संरचनाएं हैं।

स्तनधारियों में, प्रत्येक फेफड़े में लाखों एल्वियोली होते हैं, जो संवहनी नेटवर्क से निकटता से जुड़े होते हैं। मनुष्यों में, फेफड़े का क्षेत्र 50 से 90 मीटर ^{2 के} बीच होता है और इसमें 1000 किमी की रक्त केशिकाएं होती हैं।

यह उच्च संख्या आवश्यक ऑक्सीजन को सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक है और इस प्रकार स्तनधारियों के उच्च चयापचय का अनुपालन करने में सक्षम है, मुख्य रूप से समूह की एंडोथर्मी के कारण।

स्तनधारियों में श्वसन प्रणाली

हवा नाक के माध्यम से प्रवेश करती है, विशेष रूप से "नथुने" के माध्यम से; यह नाक गुहा में गुजरता है और वहाँ से ग्रसनी से जुड़े आंतरिक नथुने तक। यहाँ दो मार्ग परिवर्तित होते हैं: श्वसन और पाचन।

ग्लॉटिस स्वरयंत्र और फिर श्वासनली के लिए खुलता है। यह दो ब्रांकाई में विभाजित है, प्रत्येक फेफड़े में एक; बदले में, ब्रोंची ब्रोंचीओल्स में विभाजित होती है, जो छोटी ट्यूब होती हैं और वायुकोशीय नलिकाओं और एल्वियोली की ओर ले जाती हैं।

विशेषताएं

एल्वियोली का मुख्य कार्य गैस विनिमय, श्वसन प्रक्रियाओं के लिए महत्वपूर्ण, ऑक्सीजन को शरीर के ऊतकों में ले जाने के लिए रक्तप्रवाह में प्रवेश करने की अनुमति देना है।

उसी तरह, फुफ्फुसीय एल्वियोली साँस लेने और छोड़ने की प्रक्रियाओं के दौरान रक्त से कार्बन डाइऑक्साइड को हटाने में भाग लेते हैं।

एनाटॉमी

वायुकोशीय और वायुकोशीय नलिकाएं एक बहुत पतली एकल-स्तरित एंडोथेलियम से मिलकर बनती हैं जो हवा और रक्त केशिकाओं के बीच गैसों के आदान-प्रदान की सुविधा प्रदान करती हैं। उनके पास लगभग 0.05 और 0.25 मिमी का व्यास है, जो केशिका छोरों से घिरा हुआ है। वे आकार में गोल या पॉलीहेड्रल हैं।

प्रत्येक लगातार एलेवोलस के बीच इंटरल्वोलर सेप्टम होता है, जो दोनों के बीच आम दीवार है। इन सेप्टा की सीमा चिकनी मांसपेशियों की कोशिकाओं द्वारा गठित और सरल घनास्त्र उपकला द्वारा कवर बेसल रिंग्स बनाती है।

एक वायुकोशीय के बाहरी भाग में रक्त केशिकाएं होती हैं, जो वायुकोशीय झिल्ली के साथ मिलकर, वायुकोशीय-केशिका झिल्ली का निर्माण करती हैं, उस क्षेत्र में जहां गैस का आदान-प्रदान हवा के बीच होता है, जो केशिकाओं में फेफड़ों और रक्त में प्रवेश करती है।

उनके अजीबोगरीब संगठन के कारण, फुफ्फुसीय एल्वियोली एक छत्ते की याद ताजा करती है। वे बाहर की ओर उपकला कोशिकाओं की एक दीवार द्वारा गठित किए जाते हैं जिन्हें न्यूमोसाइट्स कहा जाता है।

वायुकोशीय झिल्ली का संपीडन, वायुकोशीय मैक्रोफेज कहे जाने वाले अल्वियोली की रक्षा और सफाई के लिए जिम्मेदार कोशिकाएं हैं।

एल्वियोली में सेल प्रकार

एल्वियोली की संरचना को साहित्य में व्यापक रूप से वर्णित किया गया है और इसमें निम्नलिखित सेल प्रकार शामिल हैं: प्रकार I जो गैस विनिमय में मध्यस्थता करता है, द्वितीय प्रकार के स्रावी और प्रतिरक्षा कार्यों के साथ, एंडोथेलियल कोशिकाओं, वायुकोशीय मैक्रोफेज में भाग लेते हैं रक्षा और बीचवाला फ़ाइब्रोब्लास्ट।

I सेल टाइप करें

प्रकार I कोशिकाओं को गैस विनिमय की सुविधा के लिए अविश्वसनीय रूप से पतले और सपाट होने की विशेषता है। वे एल्वियोली की सतह के लगभग 96% में पाए जाते हैं।

ये कोशिकाएँ प्रोटीन की एक महत्वपूर्ण संख्या को व्यक्त करती हैं, जिसमें T1-α, एक्वापोरिन 5, आयन चैनल, एडेनोसाइन रिसेप्टर्स और विभिन्न दवाओं के प्रतिरोध के लिए जीन शामिल हैं।

इन कोशिकाओं को अलग करने और संवर्धित करने की कठिनाई ने उनके गहन अध्ययन में बाधा डाली है। हालांकि, फेफड़ों में होमोसेसिस का एक संभावित कार्य उठाया जाता है, जैसे कि आयनों, पानी के परिवहन और सेल प्रसार के नियंत्रण में भागीदारी।

इन तकनीकी कठिनाइयों को दूर करने का तरीका वैकल्पिक आणविक विधियों द्वारा कोशिकाओं का अध्ययन करना है, जिन्हें डीएनए माइक्रोएरे कहा जाता है। इस पद्धति का उपयोग करके, यह निष्कर्ष निकालना संभव था कि प्रकार I कोशिकाएं भी ऑक्सीडेटिव क्षति से सुरक्षा में शामिल हैं।

टाइप II सेल

टाइप II सेल आकार में घनाकार हैं और आमतौर पर स्तनधारियों में एल्वियोली के कोनों में स्थित होते हैं, जो शेष एल्वोलर सतह के केवल 4% में पाए जाते हैं।

इसके कार्यों में प्रोटीन और लिपिड जैसे बायोमोलेक्यूल का उत्पादन और स्राव शामिल है जो फेफड़े के सर्फेक्टेंट का गठन करते हैं।

पल्मोनरी सर्फेक्टेंट मुख्य रूप से लिपिड और प्रोटीन के एक छोटे हिस्से से बने पदार्थ हैं, जो एल्वियोली में सतह के तनाव को कम करने में मदद करते हैं। सबसे महत्वपूर्ण है dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC)।

प्रकार II कोशिकाएं एल्वियोली की प्रतिरक्षा रक्षा में शामिल हैं, साइटोकिन्स जैसे विभिन्न प्रकार के पदार्थों को स्रावित करती हैं, जिनकी भूमिका फेफड़ों के भीतर भड़काऊ कोशिकाओं की भर्ती है।

इसके अलावा, विभिन्न पशु मॉडल में यह दिखाया गया है कि प्रकार II कोशिकाएं वायुकोशीय स्थान को तरल पदार्थों से मुक्त रखने के लिए जिम्मेदार हैं और सोडियम परिवहन में भी शामिल हैं।

अंतरालीय फाइब्रोब्लास्ट

ये कोशिकाएं स्पिंडल के आकार की होती हैं और लंबे एक्टिन एक्सटेंशन की विशेषता होती हैं। इसका कार्य इसकी संरचना को बनाए रखने के लिए एल्वोलस में सेलुलर मैट्रिक्स का स्राव है।

उसी तरह, कोशिकाएं रक्त प्रवाह का प्रबंधन कर सकती हैं, इसे उचित रूप में कम कर सकती हैं।

एल्वोलर मैक्रोफेज

एल्वियोली मैक्रोफेज नामक रक्त मोनोसाइट्स से प्राप्त फैगोसाइटिक गुणों के साथ एल्वियोली हार्बर कोशिकाएं।

ये फैगोसाइटोसिस विदेशी कणों की प्रक्रिया को समाप्त करने के लिए जिम्मेदार हैं, जो कि एल्वियोली में प्रवेश कर चुके हैं, जैसे धूल या संक्रामक सूक्ष्मजीव जैसे माइकोबैक्टीरियम ट्यूबरकुलोसिस। इसके अलावा, वे रक्त कोशिकाओं को संलग्न करते हैं जो हृदय की विफलता होने पर एल्वियोली में प्रवेश कर सकते हैं।

उन्हें एक भूरा रंग और विभिन्न एक्सटेंशन की एक श्रृंखला पेश करके विशेषता है। इन मैक्रोफेज के साइटोप्लाज्म में लाइसोसोम काफी प्रचुर मात्रा में होते हैं।

यदि शरीर में हृदय से संबंधित बीमारी है, अगर व्यक्ति एम्फ़ैटेमिन का उपयोग करता है या सिगरेट के उपयोग से मैक्रोफेज की संख्या बढ़ सकती है।

कोन पोर्स

वे अंतरालीय विभाजनों में स्थित एल्वियोली में स्थित छिद्रों की एक श्रृंखला है, जो एक एल्वोलस को दूसरे के साथ संचार करते हैं और उनके बीच हवा के संचलन की अनुमति देते हैं।

गैस एक्सचेंज कैसे होता है?

ऑक्सीजन (O ₂) और कार्बन डाइऑक्साइड (CO ₂) के बीच गैस विनिमय फेफड़ों का प्राथमिक उद्देश्य है।

यह घटना फुफ्फुसीय एल्वियोली में होती है, जहां रक्त और गैस लगभग एक माइक्रोन की न्यूनतम दूरी पर मिलते हैं। इस प्रक्रिया के लिए दो सही ढंग से पंप किए गए कण्डू या चैनल की आवश्यकता होती है।

इनमें से एक हृदय के सही क्षेत्र द्वारा संचालित फेफड़े की संवहनी प्रणाली है, जो मिश्रित शिरापरक रक्त (हृदय और शिरापरक रक्त के माध्यम से शिरापरक वापसी के माध्यम से बनता है) को उस क्षेत्र में भेजता है जहां यह विनिमय होता है।

दूसरा चैनल ट्रेकब्रोन्चियल ट्री है, जिसके वेंटिलेशन को सांस लेने में शामिल मांसपेशियों द्वारा संचालित किया जाता है।

सामान्य तौर पर, किसी भी गैस का परिवहन मुख्य रूप से दो तंत्रों द्वारा नियंत्रित होता है: संवहन और प्रसार; पहला प्रतिवर्ती है, जबकि दूसरा नहीं है।

गैस विनिमय: आंशिक दबाव

जब वायु श्वसन प्रणाली में प्रवेश करती है, तो इसकी संरचना बदल जाती है, जल वाष्प के साथ संतृप्त हो जाती है। एल्वियोली तक पहुंचने पर, हवा उस हवा के साथ मिश्रित होती है जो पिछले श्वास सर्कल से बची हुई थी।

इस संयोजन के लिए धन्यवाद, ऑक्सीजन की बूँदें और कार्बन डाइऑक्साइड का आंशिक दबाव बढ़ जाता है। चूंकि ऑक्सीजन का आंशिक दबाव रक्त में एल्वियोली की तुलना में अधिक होता है जो फेफड़ों की केशिकाओं में प्रवेश करता है, ऑक्सीजन प्रसार द्वारा केशिकाओं में प्रवेश करता है।

इसी प्रकार, एल्वियोली की तुलना में कार्बन डाइऑक्साइड का आंशिक दबाव फेफड़ों की केशिकाओं में अधिक होता है। इसलिए, कार्बन डाइऑक्साइड एक सरल प्रसार प्रक्रिया के माध्यम से एल्वियोली में गुजरता है।

ऊतकों से रक्त तक गैसों का परिवहन

ऑक्सीजन और महत्वपूर्ण मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड को "श्वसन वर्णक" द्वारा ले जाया जाता है, जिसमें हीमोग्लोबिन भी शामिल है, जो कशेरुकियों के समूहों में सबसे लोकप्रिय है।

ऊतकों से फेफड़ों तक ऑक्सीजन परिवहन के लिए जिम्मेदार रक्त को फेफड़ों से कार्बन डाइऑक्साइड को वापस परिवहन करना चाहिए।

हालांकि, कार्बन डाइऑक्साइड को अन्य मार्गों से ले जाया जा सकता है, इसे रक्त के माध्यम से प्रेषित किया जा सकता है और प्लाज्मा में भंग किया जा सकता है; इसके अलावा, यह रक्त एरिथ्रोसाइट्स में फैल सकता है।

एरिथ्रोसाइट्स में, अधिकांश कार्बन डाइऑक्साइड एंजाइम कार्बोनिक एनहाइड्रेज़ द्वारा कार्बोनिक एसिड में परिवर्तित हो जाता है। प्रतिक्रिया निम्नानुसार होती है:

सीओ ₂ + एच ₂ ओ ₂ एच ₂ सीओ ₃ ⁺ एच + एचसीओ ₃ ^-

प्रतिक्रिया से हाइड्रोजन आयन हीमोग्लोबिन के साथ मिलकर डीओक्सीहेमोग्लोबिन बनाते हैं। यह संघ रक्त में पीएच में अचानक कमी से बचा जाता है; उसी समय ऑक्सीजन की रिहाई होती है।

बाइकार्बोनेट आयन (HCO ₃ ^-) क्लोरीन आयनों के लिए एक एक्सचेंज द्वारा एरिथ्रोसाइट छोड़ते हैं। कार्बन डाइऑक्साइड के विपरीत, बाइकार्बोनेट आयन अपनी उच्च विलेयता के कारण प्लाज्मा में बने रह सकते हैं। रक्त में कार्बन डाइऑक्साइड की उपस्थिति एक कार्बोनेटेड पेय के समान दिखती है।

रक्त से वायुकोशिका में गैसों का परिवहन

जैसा कि दोनों दिशाओं में तीरों द्वारा इंगित किया गया है, ऊपर वर्णित प्रतिक्रियाएं प्रतिवर्ती हैं; यही है, उत्पाद फिर से प्रारंभिक अभिकारक बन सकता है।

जैसे ही रक्त फेफड़ों में पहुंचता है, बाइकार्बोनेट रक्त कोशिकाओं में फिर से प्रवेश करता है। जैसा कि पिछले मामले में, बाइकार्बोनेट आयन में प्रवेश करने के लिए, एक क्लोरीन आयन सेल से बाहर निकलना चाहिए।

इस समय प्रतिक्रिया रिवर्स दिशा में कार्बोनिक एनहाइड्रोज एंजाइम के उत्प्रेरक के साथ होती है: बाइकार्बोनेट हाइड्रोजन आयन के साथ प्रतिक्रिया करता है और वापस कार्बन डाइऑक्साइड में परिवर्तित हो जाता है, जो प्लाज्मा और वहां से अल्कोहल में फैल जाता है।

फेफड़ों में गैस विनिमय का नुकसान

गैस विनिमय केवल वायुकोशीय और वायुकोशीय नलिकाओं में होता है, जो ट्यूब शाखाओं के अंत में स्थित होते हैं।

इस कारण से हम एक "मृत स्थान" के बारे में बात कर सकते हैं, जहां हवा फेफड़ों में गुजरती है लेकिन गैस विनिमय नहीं होता है।

अगर हम अन्य जानवरों के समूहों के साथ तुलना करते हैं, जैसे कि मछली, तो उनके पास एक बहुत ही कुशल एकल-पथ गैस विनिमय प्रणाली है। इसी तरह, पक्षियों के पास वायु थैली और परब्रॉन्ची की एक प्रणाली होती है जहां वायु विनिमय होता है, जिससे प्रक्रिया की दक्षता बढ़ जाती है।

मानव वेंटिलेशन इतना अक्षम है कि एक नई प्रेरणा में केवल हवा का एक छठा स्थान बदला जा सकता है, जिससे बाकी हवा फेफड़ों में फंस जाती है।

एल्वियोली के साथ जुड़े विकृति

पल्मोनरी एफिसिमा

इस स्थिति में एल्वियोली की क्षति और सूजन शामिल है; नतीजतन, शरीर ऑक्सीजन प्राप्त करने में सक्षम नहीं है, खांसी का कारण बनता है और साँस लेने में कठिनाई को ठीक करता है, खासकर शारीरिक गतिविधियों के दौरान। इस विकृति के सबसे सामान्य कारणों में से एक धूम्रपान है।

न्यूमोनिया

निमोनिया श्वसन पथ में एक जीवाणु या वायरल संक्रमण के कारण होता है और एल्वियोली के अंदर मवाद या तरल पदार्थ की उपस्थिति के साथ एक भड़काऊ प्रक्रिया का कारण बनता है, इस प्रकार ऑक्सीजन का सेवन रोक देता है, जिससे साँस लेने में गंभीर कठिनाई होती है।

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