Lunge

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Lunge
Lungs diagram detailed.svg
Diagramm der menschlichen Lungen mit sichtbarem Atemweg und unterschiedlichen Farben für jeden Lappen
Heart-and-lungs.jpg
Die menschlichen Lungen flankieren das Herz und große Gefäße in der Brusthöhle
Einzelheiten
System Atmungssystem
Kennungen
Latein Pulmo
griechisch πνεύμων (Pneumon)
Gittergewebe D008168
Ta98 A06.5.01.001
Ta2 3265
Anatomische Terminologie
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Das Lunge sind die primären Organe des Atmungssystem in Menschen und die meisten Tiere, einige Fische und einige Schnecken. Im Säugetiere und die meisten anderen Wirbeltierezwei Lungen befinden sich in der Nähe der Rückgrat zu beiden Seiten der Herz. Ihre Funktion im Atmungssystem besteht darin, zu extrahieren Sauerstoff von dem Luft und übertragen Sie es in die Blutkreislaufund um freizulassen Kohlendioxid vom Blutkreislauf in die Atmosphärein einem Prozess von Gasaustausch. Atmung wird von verschiedenen angetrieben Muskelsysteme in verschiedenen Arten. Säugetiere, Reptilien und Vögel benutze ihre unterschiedlichen Muskeln zu unterstützen und zu fördern Atmung. In früher Tetrapods, Luft wurde von der in die Lunge getrieben Pharyngealmuskeln über bukkales Pumpen, ein Mechanismus, der immer noch gesehen wird Amphibien. Beim Menschen die Haupt Atmungsmuskel Das fährt das Atmen an Membran. Die Lungen liefern auch Luftstrom, die Stimmgeräusche einschließlich Mensch macht Rede möglich.

Menschen haben zwei Lungen, eine rechte Lunge und eine linke Lunge. Sie befinden sich in der Brusthöhle des Truhe. Die rechte Lunge ist größer als die linke, was den Raum in der Brust mit dem teilt Herz. Die Lungen wiegen zusammen ungefähr 1,3 Kilogramm (2,9 lb) und das Recht ist schwerer. Die Lungen sind Teil der Unterwegtrakt das beginnt am Luftröhre und Zweige in die Bronchi und Bronchiolen, und welche erhalten Luft eingeatmet über die Leitungszone. Die leitende Zone endet an der Terminalbronchiolen. Diese teilen sich in die Atembronchiolen des Atemzone die sich in Alveolarkanäle das führt zu dem Alveolarsäcke das enthält das Alveoli, wo der Gasaustausch stattfindet. Alveolen sind auch spärlich an den Wänden der Atembronchiolen und Alveolarkanäle vorhanden. Zusammen enthalten die Lungen ungefähr 2.400 Kilometer Airways und 300 bis 500 Millionen Alveolen. Jede Lunge ist in a eingeschlossen Pleura -Sack von zwei Membranen genannt Pleurae; Die Membranen werden durch einen Film von getrennt Pleuraflüssigkeit, was es den inneren und äußeren Membranen ermöglicht, während der Zeit übereinander zu rutschen Atmung findet ohne viel Reibung statt. Die innere Pleura unterteilt auch jede Lunge in Abschnitte genannt Lappen. Die rechte Lunge hat drei Lappen und die linke hat zwei. Die Lappen sind weiter unterteilt in Bronchopulmonale Segmente und Lungenläppchen. Die Lungen haben eine einzigartige Blutversorgung, die in der Herzensdesoxygenblut aus dem Herzen erhalten Lungenkreislauf Zum Zwecke des Empfangs Sauerstoff und der Freisetzung von Kohlendioxid und einer separaten Versorgung mit sauerstoffhaltigem Blut am Lungengewebe in der Lunge Bronchialzirkulation.

Das Lungengewebe kann durch eine Reihe von beeinflusst werden Erkrankungen der Atemwege, einschließlich Lungenentzündung und Lungenkrebs. Chronisch obstruktive Lungenerkrankung inklusive chronische Bronchitis und Emphysemund kann mit dem verwandt sein mit Rauchen oder Exposition zu Schadstoffe. Eine Anzahl von berufliche Lungenerkrankungen kann durch Substanzen wie zum Beispiel verursacht werden Kohlenstaub, Asbestfasern, und kristallin Kieselsäure Staub. Krankheiten wie Bronchitis kann auch die beeinflussen Atemwege. Medizinische Begriffe im Zusammenhang mit der Lunge beginnen oft mit pulmo-, von dem Latein Pulmonarius (der Lungen) wie in Pulmonologie, oder mit Pneumo- (aus griechisch πνεύμων "Lung") wie in Lungenentzündung.

Im embryonale EntwicklungDie Lungen entwickeln sich als Übertipper des ausgleichen, ein Röhrchen, der den oberen Teil der bildet Verdauungstrakt. Wenn die Lungen gebildet werden, die Fötus wird in der gehalten flüssig gefüllt Fruchtwassersack Und so funktionieren sie nicht zu atmen. Blut wird auch durch die Lunge umgeleitet Ductus arteriosus. Bei der Geburt Die Luft beginnt jedoch durch die Lunge zu gehen, und der Umleitungskanal schließt, so dass die Lunge zu Atemstörungen beginnen können. Die Lungen entwickeln sich nur in der frühen Kindheit vollständig.

Struktur

Anatomie

Illu bronchi lungs.jpg

Die Lungen befinden sich in der Truhe zu beiden Seiten der Herz in dem Brustkorb. Sie sind konisch mit einer schmalen, abgerundeten Form Apex oben und ein breites Konkave Base das ruht auf der konvexen Oberfläche der Membran.[1] Die Spitze der Lunge erstreckt sich in die Wurzel des Halses und reicht kurz über der Ebene der sternal Ende des erste Rippe. Die Lungen erstrecken sich von nahe an die Rückgrat im Brustkorb zur Vorderseite der Truhe und nach unten vom unteren Teil der Luftröhre bis zum Zwerchfell.[1] Die linke Lunge teilt den Raum mit dem Herzen und hat eine Einrückung in ihrer Grenze genannt Herzkerbe der linken Lunge um dies aufzunehmen.[2][3] Die Vorder- und Außenseiten der Lunge sehen sich den Rippen aus, die auf ihren Oberflächen leichte Eindrücke herstellen. Die medialen Oberflächen der Lunge in Richtung der Brustmitte und liegen gegen das Herz. Große Schiffe, und die Carina wo sich die Luftröhre in die beiden Hauptbronchi teilt.[3] Das Herzeindruck ist eine Einrückung, die auf den Oberflächen der Lunge gebildet wird, wo sie sich gegen das Herz ruhen.

Beide Lungen haben eine zentrale Rezession namens die Hilum, bei dem die Blutgefäße und Atemwege In die Lungen gehen, die das ausmauern Lungenwurzel.[4] Es gibt auch Bronchopulmonale Lymphknoten Auf dem Hilum.[3]

Die Lungen sind von der umgeben Lungenpleura. Die Pleura sind zwei Seröse Membranen; das äußere Parietalpleura Linien die innere Wand der Brustkorb und das innere Viszerales Pleura direkt die Oberfläche der Lunge auslegt. Zwischen den Pleura ist a potenzieller Raum genannt Pleurahohlraum enthält eine dünne Schmierschicht Pleuraflüssigkeit.

Lappen

Lappen und bronchopulmonale Segmente[5]
Rechte Lunge Linke Lunge
Oberer, höher
  • Apikal
  • Hintere
  • Vordere
Mitte
  • Seitlich
  • Medial
Niedriger
  • Vorgesetzter
  • Medial
  • Vordere
  • Seitlich
  • Hintere
 Oberer, höher
  • Apicoposterior
  • Vordere

Lingula

  • Vorgesetzter
  • Minderwertig

Niedriger

  • Vorgesetzter
  • Anteriomedial
  • Seitlich
  • Hintere

Jede Lunge ist in Abschnitte unterteilt, die als Lappen durch die Verstöße der viszeralen Pleura als Fissuren bezeichnet werden. Lappen werden in Segmente unterteilt, und Segmente haben weitere Abteilungen als Läppchen. Es gibt drei Lappen in der rechten Lunge und zwei Lappen in der linken Lunge.

Risse

Die Risse werden früh gebildet Pränatale Entwicklung Durch Invaginationen der viszeralen Pleura, die die Lobarbronchi aufteilt und die Lungen in Lappen einteilen, die bei ihrer Ausdehnung helfen.[6][7] Die rechte Lunge ist durch a in drei Lappen unterteilt horizontale Fissur, und ein schräge Fissur. Die linke Lunge ist durch eine schräge Fissur in zwei Lappen unterteilt, die eng mit der schrägen Fissur in der rechten Lunge ausgerichtet ist. In der rechten Lunge die obere horizontale Fissur trennt den oberen (überlegenen) Lappen vom Mittellappen. Die untere, schräge Fissur trennt den unteren Lappen von der mittleren und oberen Lappen.[1][7]

Variationen in den Rissen sind ziemlich häufig, entweder unvollständig gebildet oder als zusätzliche Fissur wie in der vorhanden zu sein Azygos Fissur, oder abwesend. Unvollständige Risse sind verantwortlich für Kollateral -Lüftung zwischendringlich, Luftstrom zwischen Lappen, der in einigen unerwünscht ist Lungenvolumenreduzierung Verfahren.[6]

Segmente

Die Haupt- oder Primärbronchi betritt die Lunge am Hilum und verzweigen sich zunächst in die Lunge Sekundärbronchi Auch als Lobar -Bronchi bekannt, die Luftlappen der Lunge liefern. Der Lobar Bronchi -Zweig in Tertiärbronchi Auch als segmentale Bronchi bezeichnet und diese Versorgung Luft zu den weiteren Abteilungen der Lappen als bekannt als Bronchopulmonale Segmente. Jedes bronchopulmonale Segment hat einen eigenen (segmentalen) Bronchus und arterielle Versorgung.[8] Segmente für die linke und rechte Lunge sind in der Tabelle angezeigt.[5] Die segmentale Anatomie ist klinisch für Lokalisierung von Krankheitsprozessen in der Lunge nützlich.[5] Ein Segment ist eine diskrete Einheit, die chirurgisch entfernt werden kann, ohne das umgebende Gewebe ernsthaft zu beeinflussen.[9]

The left lung
The right lung
Die linke Lunge (links) und die rechte Lunge (rechts). Die Lungen der Lungen sind zu sehen und die Zentral Lungenwurzel ist auch vorhanden.

Rechte Lunge

Die rechte Lunge hat sowohl Lappen als auch Segmente als die linke. Es ist in drei Lappen unterteilt, eine obere, Mitte und einen unteren Lappen durch zwei Risse, einen schrägen und einen horizontalen.[10] Die obere horizontale Fissur trennt das Obere vom Mittellappen. Es beginnt in der unteren schrägen Fissur in der Nähe des hinteren Randes der Lunge und schneidet, horizontal vorwärts, den vorderen Rand auf einer Ebene mit dem sternal Ende des vierten Rippenknorpel; auf der Mediastinal Oberfläche kann es zurück auf die verfolgt werden Hilum.[1] Die untere, schräge Fissur trennt die untere von der mittleren und oberen Lappen und ist eng mit der schrägen Fissur in der linken Lunge ausgerichtet.[1][7]

Die mediastinale Oberfläche der rechten Lunge wird durch eine Reihe von nahe gelegenen Strukturen eingerichtet. Das Herz sitzt in einem Eindruck, der als Herzeindruck bezeichnet wird. Über dem Hilum der Lunge befindet sich eine gewölbte Rille für die Azygos Aderund darüber ist eine breite Groove für die Überlegene Vena Cava und rechts Brachiozephala; dahinter und nahe an der Spitze der Lunge befindet sich eine Rille für die Brachiozephale Arterie. Es gibt eine Rille für die Speiseröhre hinter dem Hilum und der Lungenbandund in der Nähe des unteren Teils der Speiseröhre ist eine tiefere Rille für die Minderwerker Vena Cava bevor es ins Herz eintritt.[3]

Das Gewicht der rechten Lunge variiert zwischen Individuen mit einem Standard Referenzbereich bei Männern von 155–720 g (0,342–1,587 lb)[11] und bei Frauen von 100–590 g (0,22–1,30 lb).[12]

Linke Lunge

Die linke Lunge ist in zwei Lappen, einen oberen und einen unteren Lappen, durch die schräge Fissur unterteilt, die sich von der erstreckt Kosten auf die mediastinale Oberfläche der Lunge sowohl oberhalb als auch unter dem Hilum.[1] Die linke Lunge hat im Gegensatz zu rechts keinen Mittellappen, obwohl sie eine hat homolog Feature, eine Projektion des oberen Lappen Lingula. Sein Name bedeutet "kleine Zunge". Die Lingula auf der linken Lunge dient als anatomischer Parallel zum Mittellappen auf der rechten Lunge, wobei beide Bereiche für ähnliche Infektionen und anatomische Komplikationen prädisponiert sind.[13][14] Es gibt zwei Bronchopulmonale Segmente der Lingula: überlegen und minderwertig.[1]

Die mediastinale Oberfläche der linken Lunge hat eine große Herzeindruck Wo das Herz sitzt. Dies ist tiefer und größer als das auf der rechten Lunge, bei dem das Herz links projiziert.[3]

Auf der gleichen Oberfläche, unmittelbar über dem Hilum, befindet sich eine gut markierte gekrümmte Rille für die Aortenbogenund eine Groove darunter für die absteigende Aorta. Das Links subclavische Arterie, ein Zweig vom Aortenbogen, sitzt in einer Groove vom Bogen bis in der Nähe der Spitze der Lunge. Eine flachere Rille vor der Arterie und in der Nähe der Lunge, die linke Loggen lagert Brachiozephala. Das Speiseröhre Kann in einem breiteren flachen Eindruck am Fuße der Lunge sitzen.[3]

Das Gewicht der linken Lunge nach Standard Referenzbereich, bei Männern ist 110–675 g (0,243–1,488 lb)[11] bei Frauen 105–515 g (0,231–1,135 lb).[12]

Illustrationen

  • Chest CT (axial lung window)

    Brust CT (Axial Lungenfenster)

  • Chest CT (coronal lung window)

    Brust CT (koronales Lungenfenster)

  • Brust CT (Axial Lungenfenster)

  • Brust CT (koronales Lungenfenster)

  • "Treffen Sie die Lungen" von Khan Akademie

  • Lungenvideo

  • 3D -Anatomie der Lungenlappen und Risse.

Mikroanatomie

Querschnittsdetail der Lunge

Die Lungen sind Teil der Unterwegtraktund basieren Sie die Bronchiallandwege auf, wenn sie sich von der Luftröhre verzweigen. Die Bronchiale Atemwege beenden in Alveoli die das funktionale Gewebe ausmachen (Parenchym) der Lunge und Venen, Arterien, Nerven und Lymphgefäße.[3][15] Die Luftröhre und die Bronchi haben Plexus von Lymphkapillaren in ihrer Schleimhaut und Submukosa. Die kleineren Bronchien haben eine einzige Schicht Lymphkapillaren und fehlen im Alveolen.[16] Die Lungen werden mit dem größten Lymphentwässerungssystem eines anderen Organs im Körper geliefert.[17] Jede Lunge ist von a umgeben Seröse Membran von Viszerales Pleura, was eine zugrunde liegende Schicht von hat Loses Bindegewebe an die Substanz der Lunge gebunden.[18]

Bindegewebe

Dick elastische Fasern von dem Viszerales Pleura (äußere Auskleidung) der Lunge
Tem Bild von Kollagenfasern in einer Querschnittsscheibe von Lungengewebe von Säugetieren.

Das Bindegewebe der Lunge besteht aus elastisch und Kollagenfasern das sind zwischen den Kapillaren und den Alveolarwänden durchsetzt. Elastin ist der Schlüssel Protein des Extrazelluläre Matrix und ist die Hauptkomponente der elastische Fasern.[19] Elastin gibt die notwendige Elastizität und Widerstandsfähigkeit an, die für die anhaltende Dehnung, die mit dem Atmen verbunden ist, als bekannt als bekannt als Lungenkonformität. Es ist auch verantwortlich für die elastischer Rückstoß erforderlich. Elastin konzentriert sich stärker auf Bereiche mit hohem Stress wie den Öffnungen der Alveolen und Alveolarverbindungen.[19] Das Bindegewebe verbindet alle Alveolen mit dem Lungenparenchym, das ein schwammartiges Aussehen hat. Die Alveolen haben Luftpassagen in ihren Wänden miteinander verbunden, die als die bekannt sind Poren von Kohn.[20]

Atempithel

Hauptartikel: Atempithel

Alle unteren Atemwege einschließlich der Luftröhre, Bronchi und Bronchiolen sind mit ausgekleidet Atempithel. Das ist ein ciliert Epithel durchsetzt mit Becherzellen welche produzieren Mucin die Hauptkomponente von Schleim, ciliierte Zellen, Basalzellen, und in der Terminalbronchiolen–Clubzellen mit Aktionen ähnlich wie Basalzellen, und Makrophagen. Die Epithelzellen und die Submukosaldrüsen im gesamten Atemweg sekretieren Atemwegsoberfläche Flüssigkeit (ASL), deren Zusammensetzung eng reguliert ist und wie gut bestimmt Schleimhaut Arbeiten.[21]

Pulmonale neuroendokrine Zellen werden im gesamten Atempithel einschließlich des Alveolar -Epithels gefunden,[22] Obwohl sie nur rund 0,5 Prozent der gesamten Epithelpopulation ausmachen.[23] PNECs sind innervierte Atemwegsepithelzellen, die sich besonders an Atemwegsübergangspunkte konzentrieren.[23] Diese Zellen können Serotonin, Dopamin und Noradrenalin sowie Polypeptidprodukte produzieren. Zytoplasmatische Prozesse aus den lungenen neuroendokrinen Zellen erstrecken sich in das Atemwegslumen, wo sie die Zusammensetzung von inspiriertem Gas erkennen können.[24]

Bronchiale Atemwege

In der Bronchi gibt es unvollständig Trachealringe von Knorpel und kleinere Knorpelplatten, die sie offen halten.[25]: 472 Bronchiolen sind zu eng, um Knorpel zu unterstützen, und ihre Wände sind von von glatte Muskelzellen, und das fehlt im schmaleren weitaus fehlt Atembronchiolen die hauptsächlich nur vom Epithel sind.[25]: 472 Das Fehlen von Knorpel in den terminalen Bronchiolen gibt ihnen einen alternativen Namen von Membranische Bronchiolen.[26]

Ein Läppchen der Lunge, die in Septa eingeschlossen und von einer terminalen Bronchiol geliefert werden, die in die Atembronchiolen verzweigt. Jede Atmungsbronchiole liefert die Alveolen, die in jedem Acinus gehalten wird, begleitet von einem A. pulmonalarterischen Zweig.

Atemzone

Die leitende Zone des Atemwegs endet an den terminalen Bronchiolen, wenn sie sich in die Atembronchiolen verzweigen. Dies markiert den Beginn der terminalen Atemwegseinheit als die Acinus Dazu gehören die Atembronchiolen, die Alveolarkanäle, Alveolarsäckeund alveoli.[27] Ein Acinus misst einen Durchmesser von bis zu 10 mm.[28] A Primäres Lungenläppchen Ist der Teil des Acinus, der die Alveolarkanäle, Säcke und Alveolen umfasst, aber die Atembronchiolen nicht umfasst.[29] Die Einheit beschrieben als die Sekundäre Lungenläppchen ist das Läppler am meisten als das als das bezeichnet Lungenläppchen oder Atemfülle.[25]: 489[30] Dieses Lobul ist eine diskrete Einheit, die die kleinste Komponente der Lunge ist, die ohne Hilfe gesehen werden kann. Das sekundäre Lungenlappen besteht wahrscheinlich aus 30 und 50 Primärläppchen.[29] Das Läppchen wird von einer terminalen Bronchiol geliefert, die in Atembronchiolen verzweigt. Die Atembronchiolen liefern die Alveolen in jedem Acinus und wird von a begleitet Lungenarterie Zweig. Jedes Läppchen ist von einem interlobulären Septa eingeschlossen. Jedes Acinus ist unvollständig durch eine interlobulare Septa getrennt.[28]

Die Atembronchiol führt zu den Alveolarkanälen, die zu den Alveolarsäcken führen, die zwei oder mehr Alveolen enthalten.[20] Die Wände der Alveolen sind extrem dünn und ermöglichen eine schnelle Rate von Diffusion. Die Alveolen haben kleine Luftpassagen in ihren Wänden, die als die als die bezeichnet werden Poren von Kohn.[20]

Alveoli

Hauptartikel: Lungenalveolen
Alveoli und ihre Kapillarnetzwerke.
A 3D Medical illustration showing different terminating ends of Bronchial airways connected to alveoili, lung parenchyma & lymphatic vessels.
3d Medical Illustration mit unterschiedlichen Beendigung von Bronchiolen.

Alveolen bestehen aus zwei Arten von Alveolarzelle und ein Alveolar -Makrophagen. Die beiden Zellarten sind bekannt als tippe I und Typ -II -Zellen[31] (auch als Pneumozyten bekannt).[3] Die Typen I und II bilden die Wände und Alveolarsepta. Typ -I -Zellen liefern 95% der Oberfläche jedes Alveolen und sind flach ("Plattenepithel") und Typ -II -Zellen, die sich im Allgemeinen in den Ecken der Alveolen befinden, und haben eine quaderförmige Form.[32] Trotzdem treten Zellen in einem ungefähr gleichen Verhältnis von 1: 1 oder 6: 4 auf.[31][32]

Typ I sind Plattenepithelzellen Das macht die Alveolarwandstruktur aus. Sie haben extrem dünne Wände, die einen einfachen Gasaustausch ermöglichen.[31] Diese Typ -I -Zellen bilden auch die Alveolarsepta, die jedes Alveolen trennen. Die Septa bestehen aus einer epithelialen Auskleidung und assoziiert Kellermembranen.[32] Typ -I -Zellen können sich nicht teilen und folglich darauf verlassen Unterscheidung aus Typ -II -Zellen.[32]

Typ II sind größer und sie säumen die Alveolen und produzieren und sekretieren Epithelauskleidungsflüssigkeit und und sie sezernieren Lungenhalterung.[33][31] Typ -II -Zellen können sich dividieren und an Typ -I -Zellen differenzieren.[32]

Das Alveolare Makrophagen eine wichtige Rolle in der Immunsystem. Sie entfernen Substanzen, die sich in den Alveolen ablegen, einschließlich lockerer roter Blutkörperchen, die aus Blutgefäßen herausgedrückt wurden.[32]

Mikrobiota

Hauptartikel: Lungenmikrobiota

Es gibt eine große Anwesenheit von Mikroorganismen in den Lungen, die als die bekannt sind Lungenmikrobiota das interagiert mit den Atemwegsepithelzellen; Eine Wechselwirkung von wahrscheinlicher Bedeutung bei der Aufrechterhaltung der Homöostase. Das Mikrobiota ist komplex und dynamisch bei gesunden Menschen und verändert sich bei Krankheiten wie z. Asthma und COPD. Zum Beispiel können signifikante Änderungen in COPD nach einer Infektion mit mit einer Infektion erfolgen Rhinovirus.[34] Pilz Gattungen das werden allgemein als gefunden als Mykobiota In der Mikrobiota umfassen Candida, Malassezia, Saccharomyces, und Aspergillus.[35][36]

Atemwege

Hauptartikel: Atemwege
Die Lungen als Hauptteil des Atemwegs

Das Unterwegtrakt ist Teil von Atmungssystemund besteht aus dem Luftröhre und die strukturen darunter einschließlich der Lungen.[31] Die Luftröhre erhält Luft aus dem Rachen und reist zu einem Ort, an dem es sich aufteilt (die Carina) in eine rechte und linke Primär Bronchus. Diese liefern Luft nach rechts und links und spalteten sich schrittweise in die sekundäre und tertiäre Bronchien für die Lungen der Lungen und in immer kleinere Bronchiolen, bis sie die Atembronchiolen. Diese wiederum liefern Luft durch Alveolarkanäle in die Alveoli, bei dem die Austausch von Gasen stattfinden.[31] Sauerstoff eingeatmet, diffundiert durch die Wände der Alveolen in die Umhüllung Kapillaren und in die Verkehr,[20] und Kohlendioxid diffundiert aus dem Blut in die Lunge zu sein atmete aus.

Die Schätzungen der Gesamtfläche der Lungen variieren zwischen 50 und 75 Quadratmetern (540 bis 810 m²);[31][32] Obwohl dies oft in Lehrbüchern zitiert wird und die Medien "die Größe eines Tennisplatzes" sind, ist[32][37][38] Es ist tatsächlich weniger als halb so groß wie a Singles Court.[39]

Die Bronchi in der Leitungszone sind verstärkt mit Hyaline Knorpel Um die Atemwege zu öffnen. Die Bronchiolen haben keinen Knorpel und sind stattdessen von umgeben glatte Muskelzellen.[32] Die Luft wird auf 37 ° C erwärmt (99 ° F), befeuchtet und von der leitenden Zone gereinigt. Partikel von der Luft, die von der entfernt wird Zilien auf der Atempithel Die Durchgänge auskleiden,[40] in einem Prozess genannt Schleimhaut.

Lungenrezeptoren im glatten Muskel der Atemwege initiieren a Reflex bekannt als Hering -Breuer -Reflex Das verhindert, dass die Lunge während einer kraftvollen Inspiration eine Überinflation angeht.

Blutversorgung

Hauptartikel: Lungenkreislauf
3D-Rendering von a Hochauflösender CT-Scan des Thorax. Die vordere Brustwand, die Atemwege und die Lungengefäße anterior zur Lungenwurzel wurden digital entfernt, um die verschiedenen Ebenen des Lungenkreislauf.

Die Lungen haben eine doppelte Blutversorgung von a Bronchial und ein Lungenkreislauf.[4] Das Bronchialzirkulation liefert sauerstoffhaltiges Blut in die Atemwege der Lunge, durch die Bronchialarterien das lässt das Aorta. Es gibt normalerweise drei Arterien, zwei links und eine rechts, und sie verzweigen sich neben den Bronchi und Bronchiolen.[31] Das Lungenkreislauf trägt deoxygeniertes Blut vom Herzen in die Lunge und gibt das sauerstoffhaltige Blut ins Herz zurück, um den Rest des Körpers zu versorgen.[31]

Das Blutvolumen der Lunge beträgt durchschnittlich etwa 450 Milliliter, etwa 9% des gesamten Blutvolumens des gesamten Kreislaufsystems. Diese Menge kann leicht zwischen der Hälfte und dem doppelten normalen Volumen schwanken. Bei Blutverlust durch Blutung kann Blut aus den Lungen teilweise durch automatische Überweisung auf die systemische Zirkulation kompensieren.[41]

Nervenversorgung

Die Lungen werden durch die Nerven der geliefert vegetatives Nervensystem. Eingabe aus dem Parasympathisches Nervensystem tritt über die auf Vagusnerv.[4] Wenn durch AcetylcholinDies führt zu einer Verengung des glatten Muskels, der Bronchus und Bronchiolen auskleidet, und erhöht die Sekrete aus Drüsen.[42][Seite benötigt] Die Lungen haben auch einen sympathischen Ton von Noradrenalin auf das handeln Beta 2 Adrenozeptoren im Atemweg, der verursacht Bronchodilatation.[43]

Die Wirkung des Atmens findet aufgrund von Nervensignalen statt, die von der gesendet werden Atemzentrum in dem Hirnstamm, entlang der Phrenic -Nerv von dem zervikaler Plexus zum Zwerchfell.[44]

Variation

Die Lappen der Lunge unterliegen Anatomische Variationen.[45] Es wurde festgestellt, dass eine horizontale Zwischensperrfissur in 25% der rechten Lungen unvollständig ist oder in 11% aller Fälle sogar nicht vorhanden war. Eine Zubehörfissur wurde auch in 14% bzw. 22% der linken bzw. rechten Lunge festgestellt.[46] Es wurde festgestellt, dass eine schräge Fissur in 21% bis 47% der linken Lunge unvollständig ist.[47] In einigen Fällen fehlt ein Fissur oder extra, was zu einer rechten Lunge mit nur zwei Lappen oder einer linken Lunge mit drei Lappen führt.[45]

Eine Variation der Atemwegszweigstruktur wurde speziell in der zentralen Atemwegsabzweigung gefunden. Diese Variation ist mit der Entwicklung von verbunden COPD im Erwachsenenalter.[48]

Entwicklung

Weitere Informationen: Sonic Hedgehog § Lungenentwicklung

Die Entwicklung der menschlichen Lungen entsteht aus dem Laryngotracheal Groove und entwickeln Sie sich über mehrere Wochen im Fötus und mehrere Jahre nach der Geburt.[49]

Das Larynx, Luftröhre, Bronchi und Lungen, die den Atemweg ausmachen, beginnen sich in der vierten Woche von zu bilden Embryogenese[50] von dem Lungenknospe was ventral zum kaudalen Teil der erscheint ausgleichen.[51]

Lunge während der Entwicklung und zeigt die frühe Verzweigung der primitiven Bronchialknospen

Der Atemweg hat eine verzweigte Struktur und ist auch als Atembaum bekannt.[52] Im Embryo wird diese Struktur im Prozess von entwickelt Verzweigungsmorphogenese,[53] und wird durch die wiederholte Spaltung der Spitze des Zweigs erzeugt. Bei der Entwicklung der Lungen (wie in einigen anderen Organen) bildet das Epithel verzweigte Röhrchen. Die Lunge hat eine links-rechts-Symmetrie und jede Knospe, die als a bekannt ist Bronchialknospe wächst als tubuläres Epithel heraus, das zum Bronchus wird. Jeder Bronchus verzweigt in Bronchiolen.[54] Die Verzweigung ist ein Ergebnis der Spitze jedes Röhrchenbifurcierens.[52] Der Verzweigungsprozess bildet die Bronchi, die Bronchiolen und letztendlich das Alveolen.[52] Die vier Gene, die hauptsächlich mit der Verzweigungsmorphogenese in der Lunge assoziiert sind, sind die Interzelluläres Signalprotein – Sonic Hedgehog (Shh), Fibroblastenwachstumsfaktoren FGF10 und fgfr2b und Knochenmorphogenetischer Protein BMP4. FGF10 spielt die wichtigste Rolle. FGF10 ist a Parakrinsignale Molekül, das für die epitheliale Verzweigung benötigt wird, und Shh hemmt FGF10.[52][54] Die Entwicklung des Alveolen wird durch einen anderen Mechanismus beeinflusst, bei dem die anhaltende Bifurkation gestoppt wird und die distalen Spitzen zum Alveolen bilden.

Am Ende der vierten Woche teilt sich die Lungenknospe in zwei, die rechte und links Primäre Bronchialknospen Auf jeder Seite der Luftröhre.[55][56] In der fünften Woche verzweigt die rechten Knospen in drei sekundäre Bronchialknospen und die linken Zweige in zwei sekundäre Bronchialknospen. Diese führen zu den Lungen der Lunge, drei rechts und zwei links. In der folgenden Woche verzweigen sich die Sekundärknospen in tertiäre Knospen, etwa zehn auf jeder Seite.[56] Von der sechsten Woche bis zur sechzehnten Woche erscheinen die Hauptelemente der Lungen außer der Alveoli.[57] Von Woche 16 bis Woche 26 wird der Bronchi -Vergrößern und das Lungengewebe stark vaskularisiert. Auch Bronchiolen und Alveolarkanäle entwickeln sich. In Woche 26 haben sich die terminalen Bronchiolen gebildet, die in zwei Atembronchiolen verzweigen.[58] Während der Zeit der 26. Woche bis zur Geburt ist der wichtige Blut -Luft -Schranke ist festgelegt. Spezialisiert Alveolarzellen vom Typ I wo Gasaustausch wird zusammen mit dem stattfinden Alveolarzellen vom Typ II das sezern Lungentensid, erscheinen. Das Tensid reduziert die Oberflächenspannung an der luftalveolären Oberfläche, die die Expansion der Alveolarsäcke ermöglicht. Die Alveolarsäcke enthalten die primitiven Alveolen, die sich am Ende der Alveolarkanäle bilden,[59] und ihr Aussehen um den siebten Monat markiert den Punkt, an dem begrenzte Atmung möglich wäre, und das Frühgeborene könnte überleben.[49]

Vitamin -A -Mangel

Hauptartikel: Vitamin -A -Mangel

Die sich entwickelnde Lunge ist besonders anfällig für Veränderungen des Niveaus von Vitamin a. Vitamin -A -Mangel wurde mit Veränderungen in der epithelialen Auskleidung der Lunge und des Lungenparenchyms in Verbindung gebracht. Dies kann die normale Physiologie der Lunge stören und zu Atemwegserkrankungen prädisponieren. Schwerer Ernährungsmangel bei Vitamin A führt zu einer Verringerung der Bildung der Alveolarwände (SEPTA) und zu bemerkenswerten Veränderungen des Atempithels; Veränderungen sind in der extrazellulären Matrix und im Proteingehalt der Kellermembran festgestellt. Die extrazelluläre Matrix hält die Lungenelastizität aufrecht; Die Basalmembran ist mit Alveolarepithel assoziiert und ist wichtig für die Blut-Luft-Schranke. Der Mangel ist mit funktionellen Defekten und Krankheitszuständen verbunden. Vitamin A ist entscheidend für die Entwicklung des Alveolen, das mehrere Jahre nach der Geburt anhält.[60]

Nach der Geburt

Bei GeburtDie Lungen des Babys sind mit Flüssigkeit gefüllt, die von den Lungen sekretiert werden und nicht aufgeblasen werden. Nach der Geburt das Kind des Kindes zentrales Nervensystem reagiert auf die plötzliche Änderung der Temperatur und Umgebung. Dies löst den ersten Atemzug innerhalb von etwa 10 Sekunden nach der Lieferung aus.[61] Vor der Geburt sind die Lungen mit fetaler Lungenflüssigkeit gefüllt.[62] Nach dem ersten Atemzug wird die Flüssigkeit schnell in den Körper aufgenommen oder ausgeatmet. Das Widerstand In den Blutgefäßen der Lunge nimmt die Gefäße der Lunge ab, was eine erhöhte Oberfläche für den Gasaustausch ergibt, und die Lungen beginnen spontan zu atmen. Dies begleitet Andere Änderungen Dies führt zu einer erhöhten Blutmenge, die in die Lungengewebe eindringt.[61]

Bei der Geburt sind die Lungen sehr unentwickelt mit nur einem Sechsten der Alveolen der erwachsenen Lunge.[49] Die Alveolen bilden sich weiterhin bis zum frühen Erwachsenenalter, und ihre Fähigkeit, sich bei Bedarf zu bilden, ist bei der Regeneration der Lunge zu sehen.[63][64] Alveolarsepta haben ein Doppel Kapillarnetzwerk anstelle des einzelnen Netzwerks der entwickelten Lunge. Erst nach der Reifung des Kapillarnetzes kann die Lunge in eine normale Wachstumsphase eintreten. Nach dem frühen Wachstum der Anzahl der Alveolen gibt es eine weitere Stufe der Alveolen, die vergrößert wird.[65]

Funktion

Hauptartikel: Atmungssystem, Atmung, und Gasaustausch

Gasaustausch

Die Hauptfunktion der Lunge ist Gasaustausch zwischen der Lunge und dem Blut.[66] Das Alveolar und Lungenkapillare Gase äquilibrieren über das Dünn Blut -Luft -Schranke.[33][67][68] Diese dünne Membran (ca. 0,5 –2 μm dick) ist in etwa 300 Millionen Alveolen gefaltet und bietet eine extrem große Oberfläche (Schätzungen zwischen 70 und 145 m2) für den Gasaustausch.[67][69]

Die Wirkung der Atemmuskeln bei der Erweiterung der Brustkorb.

Die Lungen sind nicht in der Lage, sich zu expandieren atmen selbst und wird dies nur tun, wenn das Volumen der Brusthöhle zunimmt.[70] Dies wird durch die erreicht Atmungsmuskelndurch die Kontraktion der Membran, und die Interkostalmuskeln die das ziehen Brustkorb nach oben, wie im Diagramm gezeigt.[71] Während Ausatmen Die Muskeln entspannen sich und bringen die Lunge in ihre Ruheposition zurück.[72] Zu diesem Zeitpunkt enthalten die Lungen die Funktionelle Restkapazität (FRC) der Luft, die im erwachsenen Menschen ein Volumen von etwa 2,5 bis 3,0 Litern hat.[72]

Während schweres Atmen wie in Anstrengung, eine große Anzahl an Zubehörmuskeln Im Nacken und Bauch werden rekrutiert, dass während des Ausatmens den Brustkorb nach unten ziehen und das Volumen der Brusthöhle verringern.[72] Der FRC ist jetzt verringert, aber da die Lungen nicht vollständig entleert werden können, gibt es noch ein Liter Restluft übrig.[72] Lungenfunktionstests wird durchgeführt, um zu bewerten Lungenvolumen und Kapazitäten.

Schutz

Die Lungen besitzen mehrere Merkmale, die vor Infektionen schützen. Der Atemweg wird durch gesäumt Atempithel oder Atemschleimhaut mit haarähnlichen Projektionen genannt Zilien Das schlug rhythmisch und trägt Schleim. Dies Schleimhaut ist ein wichtiges Verteidigungssystem gegen Luft-übertragene Infektionen.[33] Die Staubpartikel und Bakterien in der inhalierten Luft sind in der Schleimhautoberfläche der Atemwege gefangen und werden durch die rhythmische Aufwärtsbewegungswirkung der Zilien in Richtung Rachen hinaufbewegt.[32][73]: 661–730 Die Lunge aus der Lunge sehnt auch ab Immunglobulin a was vor Atemwegsinfektionen schützt;[73] Becherzellen Sekretuelle Schleim[32] die auch mehrere antimikrobielle Verbindungen enthält, wie z. Verteidigung, AntiProteasen, und Antioxidantien.[73] Eine seltene Art von spezialisierter Zelle namens a Lungenionozyten Dies wird vermutet, dass die Schleimviskosität beschrieben wurde.[74][75][76] Darüber hinaus enthält die Lunge auch die Lunge Makrophagen, Immunzellen, die Trümmer und Mikroben verschlingen und zerstören Phagozytose; und dendritische Zellen welche Antigene zur Aktivierung von Komponenten des Adaptives Immunsystem wie zum Beispiel T -Zellen und B -Zellen.[73]

Die Größe des Atemwegs und der Luftstrom schützen auch die Lungen vor größeren Partikeln. Kleinere Partikel werden in der Ablagerung in der Ablagerung Mund und hinter dem Mund in der Oropharynxund größere Partikel sind eingeschlossen in Nasenhaar Nach dem Einatmen.[73]

Sonstiges

Zusätzlich zu ihrer Funktion bei der Atmung haben die Lungen eine Reihe anderer Funktionen. Sie sind an der Aufrechterhaltung beteiligt Homöostase, Hilfe bei der Regulierung von Blutdruck Im Rahmen des Renin -Angiotensin -System. Das Innenfutter der Blutgefäße Secreses Angiotensin-konvertierender Enzym (Ace) a Enzym das Katalysen die Umwandlung von Angiotensin i zu Angiotensin II.[77] Die Lungen sind in das Blut verwickelt Säure -Base -Homöostase durch Ausstrahlung Kohlendioxid beim Atmen.[70][78]

Die Lungen dienen auch einer Schutzrolle. Mehrere durch Blut übertragene Substanzen, wie einige Arten von Arten Prostaglandine, Leukotriene, Serotonin und Bradykinin, werden durch die Lunge ausgeschieden.[77] Medikamente und andere Substanzen können in der Lunge absorbiert, modifiziert oder ausgeschieden werden.[70][79] Die Lungen filtern klein aus Blutgerinnsel aus Venen und verhindern, dass sie eintreten Arterien und verursachen Striche.[78]

Die Lungen spielen auch eine entscheidende Rolle in Rede Durch die Bereitstellung von Luft und Luftstrom für die Erstellung von Gesangsklängen,[70][80] und andere Paralanguage Kommunikation wie zum Beispiel seufzt und Keuchen.

Untersuchungen deuten auf eine Rolle der Lunge bei der Produktion von Blutplättchen hin.[81]

Gen- und Proteinexpression

Weitere Informationen: Bioinformatik § Gen- und Proteinexpression

Ungefähr 20.000 Protein -kodierende Gene werden in menschlichen Zellen exprimiert und fast 75% dieser Gene werden in der normalen Lunge exprimiert.[82][83] Etwas weniger als 200 dieser Gene werden in der Lunge spezifischer exprimiert, wobei weniger als 20 Gene hochlungenspezifisch sind. Die höchste Expression von lungenspezifischen Proteinen ist unterschiedlich Tensid Proteine,[33] wie zum Beispiel SFTPA1, Sftpb und SFTPC, und Napsin, ausgedrückt in Typ -II -Pneumozyten. Andere Proteine ​​mit erhöhter Expression in der Lunge sind die Dynein Protein Dnah5 in Zilierzellen und die sekretierten SCGB1A1 Protein bei Schleimsekreting Becherzellen der Atemwegsschleimhaut.[84]

Klinische Bedeutung

Hauptartikel: Atemwegserkrankung und Pulmonologie

Lungen können durch eine Reihe von Krankheiten und Störungen beeinflusst werden. Pulmonologie ist der medizinische Spezialität Das befasst sich mit Erkrankungen der Atemwege mit der Lunge einbeziehen und Atmungssystem.[85] Kardiothorakale Chirurgie befasst sich mit Chirurgie der Lungen einschließlich Operation der Lungenvolumenreduktion, Lobektomie, Pneumektomie und Lungentransplantation.[86]

Entzündung und Infektion

Siehe auch: Ghon Focus

Entzündlich Bedingungen des Lungengewebes sind Lungenentzündungdes Atemwegs sind Bronchitis und Bronchiolitisund von der Pleurae um die Lungen umgeben Pleuritis. Entzündung wird normalerweise durch verursacht durch Infektionen wegen Bakterien oder Viren. Wenn das Lungengewebe aufgrund anderer Ursachen entzündet ist, wird es genannt Pneumonitis. Eine Hauptursache für Bakterienpneumonie ist Tuberkulose.[73] Chronisch Infektionen treten häufig bei denen mit auf Immunschwäche und kann a beinhalten Pilzinfektion durch Aspergillus fumigatus das kann zu einem führen Aspergilloma in der Lunge bilden.[73][87]

Alkohol wirkt sich auf die Lunge aus und kann entzündlich verursachen Alkoholische Lungenerkrankung. Die akute Exposition gegenüber Alkohol stimuliert das Schlagen von Zilien im Atempithel. Eine chronische Exposition hat jedoch den Einfluss der Desensibilisierung der Ziliarantwort, die sich verringert Schleimhaut (MCC). MCC ist ein angeborenes Verteidigungssystem, das vor Schadstoffen und Krankheitserregern schützt, und wenn dies die Anzahl der Anzahl von gestört wird Alveolare Makrophagen werden verringert. Eine anschließende entzündliche Reaktion ist die Freisetzung von Zytokine. Eine weitere Folge ist die Anfälligkeit für Infektionen.[88][89]

Blutveränderungen

Gewebe Tod der Lunge aufgrund von a Lungenembolie

A Lungenembolie ist ein Blutgerinnsel, das in der Unterkunft wird Pulmonalarterien. Die Mehrheit der Embolien entsteht wegen von tiefe Venenthrombose in den Beinen. Lungenembolien können mit a untersucht werden Lüftungs-/Perfusions -Scan, Ein CT -Scan der Arterien der Lunge, oder Blutuntersuchungen wie die D-Dimer.[73] Pulmonale Hypertonie beschreibt einen erhöhten Druck zu Beginn der Lungenarterie Das hat eine große Anzahl unterschiedlicher Ursachen.[73] Andere seltenere Zustände können auch die Blutversorgung der Lunge beeinflussen, wie z. Granulomatose mit Polyangiitis, was Entzündung der kleinen Blutgefäße der Lunge und Nieren verursacht.[73]

A Lungenkontusion ist ein blauen Fleck, der durch Brusttrauma verursacht wird. Dies führt zu einer Blutung der Alveolen, die eine Flüssigkeitsanbildung verursacht, die das Atmen beeinträchtigen kann, und dies kann entweder mild oder schwerwiegend sein. Die Funktion der Lunge kann auch durch Kompression aus Flüssigkeit in der Pleurahohlraum beeinflusst werden Pleura -Ergussoder andere Substanzen wie Luft (Pneumothorax), Blut (Hemothorax) oder seltenere Ursachen. Diese können mit a untersucht werden Brust Röntgen oder CT-Scanund kann die Einführung von a erfordern chirurgischer Abfluss bis die zugrunde liegende Ursache identifiziert und behandelt wird.[73]

Obstruktive Lungenerkrankungen

3D still Bild von eingeschränkten Atemwege wie in Bronchial -Asthma.
Lungengewebe, die vom Emphysem betroffen sind H & E -Fleck.

Asthma, Bronchiektasie, und chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) einschließlich chronische Bronchitis, und Emphysem, sind alle Obstruktive Lungenerkrankungen gekennzeichnet durch Atemwegsobstruktion. Dies begrenzt die Luftmenge, die aufgrund der Einschränkung des Bronchialbaums aufgrund von Entzündungen in Alveolen gelangen kann. Obstruktive Lungenerkrankungen werden häufig aufgrund von Symptomen identifiziert und diagnostiziert Lungenfunktionstests wie zum Beispiel Spirometrie. Viele obstruktive Lungenerkrankungen werden durch Vermeiden von Triggern behandelt (wie z. Staubmilben oder Rauchen) mit Symptomenkontrolle wie z. Bronchodilatorenund mit Unterdrückung von Entzündungen (wie durch Kortikosteroide) in schweren Fällen. Eine häufige Ursache für chronische Bronchitis und Emphysem ist das Rauchen; und gemeinsame Ursachen von Bronchiektasie schwere Infektionen einbeziehen und Mukoviszidose. Die endgültige Ursache von Asthma ist noch nicht bekannt.[73]

Der Abbau des Alveolargewebes, häufig aufgrund von Tabakraucher, führt zu Emphysem, das schwerwiegend genug werden kann, um sich zu COPD zu entwickeln. Elastase bricht die ab Elastin im Bindegewebe der Like, das auch zu einem Emphysem führen kann. Elastase wird von der gehemmt Akutphasenprotein, Alpha-1-Antitrypsinund wenn es a ist Mangel Darin kann sich das Emphysem entwickeln. Mit anhaltendem Stress durch das Rauchen, die Basalzellen der Atemwege werden nicht arrangiert und verliere ihre regenerativen Fähigkeiten, die für die Reparatur der Epithelbarriere erforderlich sind. Die unorganisierten Basalzellen sind als verantwortlich für die wichtigsten Atemwegsänderungen verantwortlich, die charakteristisch sind COPDund mit anhaltendem Stress können eine bösartige Transformation erfahren. Studien haben gezeigt, dass die anfängliche Entwicklung des Emphysems auf die frühen Veränderungen im Atemwegsepithel der kleinen Atemwege liegt.[90] Basalzellen werden im Übergang eines Rauchers zu klinisch definierter COPD weiter gestört.[90]

Restriktive Lungenerkrankungen

Einige Arten chronischer Lungenerkrankungen werden als klassifiziert als restriktive Lungenerkrankung, wegen einer Einschränkung in der Menge an Lungengewebe, die an der Atmung beteiligt ist. Diese beinhalten Lungenfibrose Dies kann auftreten, wenn die Lunge für einen langen Zeitraum entzündet ist. Fibrose in der Lunge ersetzt funktionierendes Lungengewebe durch Faseriges Bindegewebe. Dies kann auf eine große Auswahl an liegen berufliche Lungenerkrankungen wie zum Beispiel Pneumokoniose des Kohlearbeiter, Autoimmunerkrankungen oder seltener auf eine Reaktion auf Medikation.[73] Schwere Atemstörungen, bei denen spontanes Atmen nicht ausreicht, um das Leben aufrechtzuerhalten, benötigen möglicherweise die Verwendung von mechanische Lüftung um eine angemessene Luftversorgung zu gewährleisten.

Krebsarten

Lungenkrebs kann entweder direkt aus Lungengewebe oder als Ergebnis von entstehen Metastasierung von einem anderen Körperteil. Es gibt zwei Haupttypen von Primärtumor als beide als entweder Kleinzell oder Nicht-kleinzellige Lungenkarzinome. Der Hauptrisikofaktor für Krebs ist Rauchen. Sobald ein Krebs identifiziert ist, ist er inszeniert Verwendung von Scans wie a CT-Scan und eine Probe von Gewebe von a Biopsie wird genommen. Krebsarten können durch Entfernen des Tumors und die Verwendung von chirurgisch behandelt werden Strahlentherapie, Chemotherapie oder eine Kombination oder mit dem Ziel von Symptomkontrolle.[73] Lungenkrebs -Screening wird in den USA für Hochrisikopopulationen empfohlen.[91]

Angeborene Störungen

Angeborene Störungen enthalten Mukoviszidose, Lungenhypoplasie (eine unvollständige Entwicklung der Lunge)[92]angeborene Membranhernie, und Atemschild Syndrom für Kinder in der Atemwege verursacht durch einen Mangel an Lungentopf. Ein Azygosläppchen ist ein angeboren Anatomische Variation was zwar normalerweise ohne Wirkung zu Problemen führen kann thorakoskopisch Verfahren.[93]

Pleura -Raumdruck

A Pneumothorax (Zusammenbruch der Lunge) ist eine abnormale Sammlung von Luft in der Pleuraraum Das verursacht eine Entkopplung der Lunge aus dem Brustwand.[94] Die Lunge kann sich nicht gegen den Luftdruck im Pleura -Raum ausdehnen. Ein leicht verständliches Beispiel ist eine traumatische Pneumothorax, in der Luft von außerhalb des Körpers in den Pleuraraum eindringt, wie es bei Punktion zur Brustwand auftritt. Ähnlich, Taucher Aufsteigerung, während sie mit vollständig aufgeblasenen Lungen den Atem anhalten, kann Lufsäcke verursachen (Alveoli) Hochdruckluft in den Pleuraraum platzen und eintreten.

Untersuchung

Hauptartikel: Atemuntersuchung und Atemgeräusche

Im Rahmen einer körperliche Untersuchung als Reaktion auf Atmungssymptome von Kurzatmigkeit, und Husten, a Lungenprüfung kann durchgeführt werden. Diese Prüfung umfasst Palpation und Auskultation.[95] Die Gebiete der Lungen, die sein können zugehört Die Verwendung eines Stethoskops werden als das genannt Lungenfelderund dies sind die hinteren, lateralen und vorderen Lungenfelder. Die hinteren Felder können von hinten angehört werden und umfassen: die unteren Lappen (drei Viertel der hinteren Felder einnehmen); die vorderen Felder nehmen das andere Quartal auf; und die seitlichen Felder unter dem Axillae, die linke Achselhöhle für die Lingual, die rechte Axilla für den mittleren rechten Lappen. Die vorderen Felder können auch von vorne ausgeschult werden.[96] Ein Bereich, der als der bekannt ist Dreieck der Auskultation ist ein Bereich mit dünnerer Muskulatur auf der Rückseite, der ein verbessertes Zuhören ermöglicht.[97] Abnormal Atemgeräusche Während einer Lungenuntersuchung gehört, kann das Vorhandensein eines Lungenerkrankung anzeigen; Keuchen Zum Beispiel ist üblicherweise mit Asthma und COPD.

Funktionstests

Hauptartikel: Lungenfunktionstests und Lungenvolumen
Lungenvolumen Wie im Text beschrieben.
Eine Person, die eine macht Spirometrie Prüfung.

Lungenfunktionstests wird durch Bewertung der Fähigkeit einer Person zum Einatmen und Ausatmen unter verschiedenen Umständen durchgeführt.[98] Das von einer Person in Ruhe inhalierte und ausgeatmete Luftvolumen ist das tidal volume (normalerweise 500-750 ml); das Inspiratorische Reservenvolumen und Versiegelungsreservenvolumen sind die zusätzlichen Beträge, die eine Person gewaltsam einatmen und ausatmen kann. Die summierte Gesamtsumme von erzwungener Inspiration und Ablauf ist die einer Person Vitalkapazität. Nicht alle Luft wird auch nach einem erzwungenen Atemzug aus der Lunge ausgeschlossen; Der Rest der Luft wird die genannt Restvolumen. Zusammen werden diese Begriffe als als bezeichnet als Lungenvolumen.[98]

Lungen Plethysmographen werden verwendet, um zu messen Funktionelle Restkapazität.[99] Die funktionelle Restkapazität kann nicht durch Tests gemessen werden, die auf dem Ausatmen angewiesen sind, da eine Person nur maximal 80% ihrer Gesamtfunktionskapazität atmen kann.[100] Die gesamte Lungenkapazität hängt vom Alter, der Größe, des Gewichts und des Geschlechts der Person ab und liegt normalerweise zwischen 4 und 6 Litern.[98] Frauen haben tendenziell eine 20–25% niedrigere Kapazität als Männer. Große Menschen haben tendenziell eine größere Gesamtlungenkapazität als kürzere Menschen. Raucher haben eine geringere Kapazität als Nichtraucher. Dünnere Personen haben tendenziell eine größere Kapazität. Die Lungenkapazität kann durch körperliches Training um bis zu 40% erhöht werden, aber der Effekt kann durch Exposition gegenüber Luftverschmutzung geändert werden.[100][101]

Andere Lungenfunktionstests umfassen Spirometrie, Messung der Menge (Volumen) und Luftströmung, die eingeatmet und ausgeatmet werden können. Das maximale Atemvolumen, das ausgeatmet werden kann Vitalkapazität. Insbesondere wie viel kann eine Person in einer Sekunde ausatmen (genannt Zwangsvolumen (FEV1)) als Teil dessen, wie viel sie insgesamt ausatmen können (FEV). Dieses Verhältnis, das Fev1/Fev -Verhältnis, ist wichtig zu unterscheiden, ob eine Lungenerkrankung ist restriktiv oder obstruktiv.[73][98] Ein weiterer Test ist der der Lunge Kapazität diffuse - Dies ist ein Maß für die Gasübertragung von Luft zum Blut in den Lungenkapillaren.

Andere Tiere

Vögel

Hauptartikel: Vogelanatomie § Atmungssystem
Beim Einatmen fährt Luft in die Luftsäcke in der Nähe eines Vogels. Die Luft verläuft dann durch die Lunge zu Luftsülen in der Nähe der Vorderseite des Vogels, von wo aus die Luft ausgeatmet wird.
Der Kreuzstrom-Atemgasaustauscher in der Lunge von Vögeln. Die Luft wird unidirektional (von links nach rechts im Diagramm) durch die Parabronchi aus den Luftsäcken gezwungen. Die Lungenkapillaren umgeben den Parabronchi in der gezeigten Weise (Blut fließt von unterhalb des Parabronchus bis darüber im Diagramm).[102][103] Blut oder Luft mit einem hohen Sauerstoffgehalt wird rot gezeigt; Sauerstoffarme Luft oder Blut wird in verschiedenen Schattierungen von lilablau gezeigt.

Die Lungen von Vögeln sind relativ klein, sind aber mit 8 oder 9 verbunden Luftsäcke Das erstreckt sich über einen Großteil des Körpers und ist wiederum mit Lufträumen innerhalb der Knochen verbunden. Beim Einatmen fährt Luft durch die Luftröhre eines Vogels in die Luftsäcke. Die Luft reist dann kontinuierlich von den Luftsädern hinten durch die Lungen, die relativ fest sind, zu den Luftsäcken vorne. Von hier aus wird die Luft ausgeatmet. Diese Lungen der festen Größe werden als "Kreislauflungen" bezeichnet, wie sich von den in den meisten anderen Tieren gefundenen "Bellows-Lungen" unterscheidet.[102][104]

Die Lungen von Vögeln enthalten Millionen winziger paralleler Passagen, die genannt werden parabronchi. Kleine Säcke gerufen Atria aus den Wänden der winzigen Passagen strahlen; Diese sind wie die Alveolen in anderen Lungen der Ort von Gasaustausch durch einfache Diffusion.[104] Der Blutfluss um die Parabronchi und ihre Vorhöfe bilden einen Kreuzstromprozess des Gasaustauschs (siehe Diagramm rechts).[102][103]

Die Luftsäcke, die Luft halten, tragen nicht viel zum Gasaustausch bei, obwohl sie dünnwandig sind, da sie schlecht vaskularisiert sind. Die Luftsäcke erweitern sich und verziehen sich aufgrund von Änderungen des Volumens im Thorax und des Bauches. Diese Volumenänderung wird durch die Bewegung des Brustbeins und der Rippen verursacht, und diese Bewegung wird häufig mit der Bewegung der Flugmuskeln synchronisiert.[105]

Parabronchi, in denen der Luftstrom unidirektional ist Paläopulmonischer Parabronchi und werden in allen Vögeln gefunden. Einige Vögel haben jedoch zusätzlich eine Lungenstruktur, in der der Luftstrom im Parabronchi bidirektional ist. Diese werden bezeichnet Neopulmonic Parabronchi.[104]

Reptilien

Hauptartikel: Reptilienanatomie § Atmungssystem

Die Lungen der meisten Reptilien haben einen einzelnen Bronchus in der Mitte, aus dem zahlreiche Zweige einzelne Taschen in der gesamten Lunge erreichen. Diese Taschen ähneln Alveolen bei Säugetieren, aber viel größer und weniger. Diese geben der Lunge eine schwammartige Textur. Im Tuataras, Schlangen, und einige EidechsenDie Lungen sind in der Struktur einfacher, ähnlich wie bei typischen Amphibien.[105]

Schlangen und schlimmste Eidechsen besitzen typischerweise nur die richtige Lunge als wichtiges Atmungsorgan; Die linke Lunge ist stark reduziert oder sogar nicht vorhanden. AmphisbaenianerSie haben jedoch die entgegengesetzte Anordnung mit einer großen linken Lunge und einer reduzierten oder abwesenden rechten Lunge.[105]

Beide crocodilians und Eidechsen überwachen Haben Sie Lungen, die denen von Vögeln ähneln, einen unidirektionalen Luftstrom liefern und sogar Luftsäcke besitzen.[106] Der jetzt ausgestorbene Pterosaurier Scheinbar noch weiter verfeinert diese Art von Lunge, die Airsacs in die Flügelmembranen und, im Fall von Lonchodektids, Tupuxuara, und Azhdarchoiden, die Hindlimbs.[107]

Reptilien Lungen erhalten in der Regel Luft durch Erweiterung und Kontraktion der Rippen, die durch Axiale Muskeln und bukkales Pumpen. Krokodile auch auf die verlassen hepatisch Piston -Methode, bei der die Leber von einem Muskel zurückgezogen wird, der an den verankert ist Schambein (Teil des Beckens) als Diaphragmaticus bezeichnet,[108] Dies erzeugt wiederum einen Unterdruck in der Brusthöhle des Krokodils und ermöglicht es, die Luft nach Boyle's Gesetz in die Lunge zu bewegen. Schildkröten, die ihre Rippen nicht bewegen können, stattdessen ihre Vorderimbs verwenden und Schultergürtel Luft in und aus der Lunge zu zwingen.[105]

Amphibien

Weitere Informationen: Frosch § Atmung und Zirkulation
Axolotl
Das Axolotl (Ambystoma mexicanum) behält seine Larvenform mit Kiemen bis ins Erwachsenenalter bei

Die Lungen der meisten Frösche und andere Amphibien sind einfach und ballonartig, wobei der Gasaustausch auf die äußere Oberfläche der Lunge begrenzt ist. Dies ist nicht sehr effizient, aber Amphibien haben niedrige Stoffwechselanforderungen und können auch Kohlendioxid durch Diffusion über ihre Haut in Wasser schnell entsorgen und ihre Sauerstoffversorgung durch die gleiche Methode ergänzen. Amphibien beschäftigen a Positiver Druck System, um Luft in die Lunge zu bringen und Luft in die Lunge zu zwingen bukkales Pumpen. Dies unterscheidet sich von den meisten höheren Wirbeltieren, die ein Atemsystem verwenden, das von negativer Druck wo die Lungen durch Erweiterung des Brustkorbs aufgeblasen werden.[109] Beim bukkalen Pumpen wird der Mundboden abgesenkt und füllt die Mundhöhle mit Luft. Die Halsmuskeln drücken dann den Hals gegen die Unterseite der Schädeldie Luft in die Lunge zwingen.[110]

Aufgrund der Möglichkeit der Atmung über die Haut in Kombination mit geringer Größe, die alle lungenlos bekannt sind Tetrapods sind Amphibien. Die Mehrheit der Salamander -Arten ist Lungenlose Salamander, die durch ihre Haut und Gewebe respiriert, die ihren Mund auskleiden. Dies schränkt ihre Größe notwendigerweise ein: Alle sind klein und ziemlich fadenartig und maximieren die Hautoberfläche relativ zum Körpervolumen.[111] Andere bekannte lungenlose Tetrapoden sind die Bornean flachköpfiger Frosch[112] und Atretochoana Eiselti, a Caecilian.[113]

Die Lungen von Amphibien haben typischerweise einige schmale Innenwände (SEPTA) von Weichteilen um die Außenwände, was die Atemfläche erhöht und der Lunge ein Aussehen von Waben verleiht. In einigen Salamanders fehlen diese und die Lunge hat eine glatte Wand. In Caecilianern wie bei Schlangen erreicht nur die richtige Lunge jede Größe oder Entwicklung.[105]

Lungenfisch

Die Lungen von Lungenfisch sind ähnlich denen von Amphibien, mit wenigen, wenn überhaupt, interne Septa. In dem Australischer LungenfischEs gibt nur eine einzige Lunge, wenn auch in zwei Lappen unterteilt. Andere Lungenfische und PolypterusSie haben jedoch zwei Lungen, die sich im oberen Körperteil befinden, wobei der Verbindungskanal um und über dem krümmt wird Speiseröhre. Die Blutversorgung dreht sich auch um die Speiseröhre, was darauf hindeutet, dass sich die Lungen ursprünglich im ventralen Teil des Körpers wie in anderen Wirbeltieren entwickelt haben.[105]

Wirbellosen

Weitere Informationen: Atmungssystem von Gastropoden
Buchlunge der Spinne (in Pink gezeigt)

Etwas Wirbellosen haben lungenartige Strukturen, die einen ähnlichen Atemzweck erfüllen wie, sind jedoch nicht evolutionär mit Wirbeltierlungen verwandt. Etwas Arachnids, wie zum Beispiel Spinnen und Skorpione, haben Strukturen genannt Buchlunge Wird für den atmosphärischen Gasaustausch verwendet. Einige Spinnenarten haben vier Paar Buchlungen, aber die meisten haben zwei Paare.[114] Skorpione haben Spirakeln auf ihrem Körper zum Eingang der Luft in die Buchlunge.[115]

Das Kokoskrabbe ist terrestrisch und verwendet Strukturen genannt Branchiostegal Lungen Luft atmen.[116] Sie können nicht schwimmen und würden in Wasser ertrinken, aber sie besitzen einen rudimentären Satz Kiemen. Sie können an Land atmen und unter Wasser den Atem anhalten.[117] Die Branchiostegal-Lungen werden als entwicklungsanpassungsfähiger Stadium von Wasserleben angesehen, um das Landleben oder von Fischen bis Amphibien zu ermöglichen.[118]

Lungen sind meistens Landschnecken und Schnecken die eine einfache Lunge aus der entwickelt haben Mantelhöhle. Eine extern gelegene Öffnung namens The Pneumostom Ermöglicht Luft in die Lunge der Mantelhöhle.[119][120]

Evolutionäre Herkunft

Die Lungen der heutigen terrestrischen Wirbeltiere und die Gasblasen von heute Fische Es wird angenommen SpeiseröhreDies ermöglichte es frühen Fischen, unter sauerstoffarmen Bedingungen Luft zu schlucken.[121] Diese Ausschüsse entstanden zuerst in der Knochiger Fisch. In den meisten Ray-finned Fisch Die Säcke entwickelten sich zu geschlossenen Gasblasen, während eine Reihe von Karpfen, Forelle, Hering, Wels, und Aale habe das beibehalten physikalisch Zustand, wobei der Sack der Speiseröhre offen ist. In basaler knöcherner Fisch wie dem GAR, Bichir, Bowfin und die LappenfischDie Blasen haben sich entwickelt, um hauptsächlich als Lunge zu fungieren.[121] Die mitlappenfeindlichen Fische führten zu dem Land auf Landbasis Tetrapods. Somit sind die Lungen der Wirbeltiere homolog zu den Gasblasen von Fischen (aber nicht zu ihrer Kiemen).[122]

Siehe auch

Verweise

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