Alveolene og diffusjonsbarrieren
Koble alveolenes tynne vegg, store areal og surfaktant til effektiv og stabil gassutveksling.
Her møter luft og blod hverandre
Alveoler er små, blæreformede rom ved de ytterste delene av luftveiene. Rundt dem ligger et tett nett av lungekapillærer, kroppens minste blodårer. Luften er inne i alveolen, mens blodet strømmer utenfor i kapillærene. Gassene må derfor krysse en barriere mellom to adskilte rom.
Alveoleveggen består hovedsakelig av svært tynne epitelceller, og kapillærveggen av et tynt cellelag kalt endotel. Sammen med lagene mellom dem danner de alveole–kapillær-barrieren. Oksygen og karbondioksid kan diffundere gjennom denne barrieren uten at luft og blod blandes.
Stor overflate og kort avstand gir effektiv utveksling
De mange alveolene gir et samlet areal på flere titalls kvadratmeter; omkring 80 m² brukes ofte som et undervisningseksempel. Mange gassmolekyler kan dermed passere samtidig. Barrieren er samtidig under én mikrometer tykk i store deler av utvekslingsområdet; omtrent 0,7 µm er en forenklet referanseverdi.
Areal og tykkelse beskriver to ulike fordeler. Et større areal gir flere mulige passasjesteder, mens en kortere vei gjør diffusjonen raskere. Hvis overflaten reduseres eller avstanden øker, blir vilkårene for gassutveksling dårligere. Tallene er omtrentlige; prinsippet er viktigere enn å huske ett helt bestemt mål.
Surfaktant reduserer overflatespenningen
Alveolenes innside har et tynt væskelag. Vannmolekyler trekker på hverandre og skaper overflatespenning, som har tendens til å gjøre overflaten mindre. I en liten alveole bidrar dette til en kraft som vil trekke veggene innover.
Spesialiserte alveoleceller, type II-pneumocytter, lager surfaktant. Dette stoffet legger seg i væskeoverflaten og reduserer overflatespenningen. Dermed blir alveolene lettere å utvide, og risikoen for at de klapper sammen under utånding reduseres. Type I-pneumocytter danner det meste av den tynne gassutvekslingsflaten.
Frisk luft og blodstrøm må nå samme område
En tynn alveolevegg er ikke nok alene. Alveolen må få tilført frisk luft, og kapillærene rundt den må få blod. Ventilasjon er lufttilførselen, mens perfusjon er blodgjennomstrømningen. God gassutveksling avhenger av at begge fungerer i det samme området.
Dette forklarer hvorfor respirasjonssystemet og sirkulasjonssystemet må samarbeide. Alveolene gir møtestedet, ventilasjonen fornyer gassene i luften, og blodstrømmen bringer nytt blod forbi utvekslingsflaten.
Forstå sammenhengen
Effektiv gassutveksling krever både stort areal og kort vei. Surfaktant løser et annet problem: det reduserer kreftene som ellers ville gjort alveolene tyngre å åpne og lettere å kollapse.
Husk dette
- Alveoler har enlaget plateepitel
- Samlet areal er opptil ca. 80 m²
- Barrieren er ca. 0,7 µm
- Surfaktant reduserer overflatespenning og kollaps