Plămân

miniatura|300px|Plămânii umani în poziție relativă cu inima; plămânul drept este mai mare decât cel stâng. Plămânii (, ) sunt organele pereche primare ale aparatului respirator la mamifere și la majoritatea tetrapodelor. La om, cei doi plămâni se află în cavitatea toracică, de o parte și de alta a inimii. Funcția lor principală este extragerea oxigenului din atmosferă și transferul acestuia în fluxul sangvin, concomitent cu eliminarea dioxidului de carbon din sânge în atmosferă - proces denumit schimb de gaze. Diafragma este mușchiul primar care controlează respirația la om.

Împreună, plămânii conțin aproximativ 2.400 km de căi aeriene și 300-500 de milioane de alveole. Suprafața totală de schimb gazos variază între 50 și 75 m². Pe parcursul a 24 de ore, ambii plămâni primesc circa 10.000 de litri de aer și 8.000 de litri de sânge.

Termenii medicali referitori la plămâni încep frecvent cu pulmo- (din latină: pulmonarius) - ca în pneumologie - sau cu pneumo- (din greacă: πνεύμων) - ca în pneumonie.

Structură

Anatomie

Plămânii sunt situați în cavitatea toracică, de fiecare parte a mediastinului, flancând inima și vasele sanguine adiacente. Au formă conică, cu un vârf (apex) îngust și rotunjit în partea superioară și o bază lată, concavă, care se sprijină pe suprafața convexă a diafragmei. Vârful plămânului depășește ușor nivelul capătului sternal al primei coaste, extinzându-se spre rădăcina gâtului.

Plămânul stâng împarte spațiu cu inima și prezintă o adâncitură la marginea sa numită incizura cardiacă a plămânului stâng. Fețele anterioare și externe ale plămânilor sunt orientate spre coaste. Suprafețele mediale sunt orientate spre centrul toracelui, în contact cu inima, marile vase și carena traheei.

Ambii plămâni au trei fețe (medială, costală și diafragmatică) și trei margini (anterioară, posterioară și inferioară). O recesiune centrală numită hilul pulmonar găzduiește vasele de sânge și căile aeriene care pătrund în plămân, formând rădăcina plămânului. La hil există și ganglioni limfatici bronhopulmonari.

Plămânii sunt înconjurați de pleurele pulmonare - două membrane seroase: pleura parietală căptușește peretele interior al cutiei toracice, iar pleura viscerală aderă direct la suprafața plămânilor. Între ele se află un spațiu potențial numit cavitatea pleurală, care conține un strat subțire de lichid pleural lubrifiant.

Plămânul drept este mai mare și mai greu decât cel stâng. Greutatea plămânului drept variază la bărbați între 155 și 720 g, iar la femei între 100 și 590 g; greutatea plămânului stâng este de 110-675 g la bărbați și 105-515 g la femei.

Lobii pulmonari

Fiecare plămân este împărțit în lobi de invaginările (scizurile) pleurei viscerale. Scizurile se formează în perioada prenatală prin invaginarea pleurei viscerale și contribuie la expansiunea plămânilor.

Plămânul drept prezintă trei lobi, separați de două scizuri: Scizura oblică - separă lobul inferior de lobul mijlociu și de cel superior; Scizura orizontală - separă lobul superior de lobul mijlociu; pornește din scizura oblică, lângă marginea posterioară, și taie marginea anterioară la nivelul cartilajului costal IV.

Plămânul stâng are doi lobi (superior și inferior) separați de o singură scizură oblică. Nu are lob mijlociu, dar prezintă o prelungire a lobului superior numită lingulă (de la lat. lingula = limbă mică), omoloagă anatomic lobului mijlociu drept. Lingula este predispusă la aceleași infecții și complicații anatomice ca lobul mijlociu drept.

Variații ale scizurilor sunt relativ frecvente: scizura orizontală este incompletă în 25% din plămânii drepți sau absentă în 11% din cazuri.

Segmente bronhopulmonare

Bronhiile primare intră în plămâni la nivelul hilului și se ramifică în bronhii secundare (lobare), care deservesc fiecare lob. Acestea se ramifică în bronhii terțiare (segmentare), care deservesc segmentele bronhopulmonare. Fiecare segment are propria bronhie segmentară și aport arterial propriu, reprezentând o unitate discretă care poate fi rezecată chirurgical fără a afecta grav țesuturile înconjurătoare.

Plămânul drept Plămânul stângLob superior Apical, Posterior, Anterior Lob mijlociu Lateral, Medial Lob inferior Superior, Medial bazal, Anterior bazal, Lateral bazal, Posterior bazalLob superior Apicoposterior, Anterior Lingulă Superior, Inferior Lob inferior Superior, Anteromedial bazal, Lateral bazal, Posterior bazal

Microanatomie

280px|thumb|right|Structura arborelui bronșic și a plămânilor Plămânii sunt parte a tractului respirator inferior și găzduiesc arborele bronșic. Bronhiile sunt ramificații tubulare ale traheei cu inele cartilaginoase incomplete. Prezintă două bronhii principale (stângă și dreaptă), desprinse din trahee la nivelul vertebrei T4 (unghiul sternal), care se ramifică în cinci bronhii secundare sau lobare: două pentru plămânul stâng și trei pentru cel drept.

Bronhiolele sunt prea înguste pentru a conține cartilaj; pereții lor sunt din mușchi neted. Bronhiolele terminale - ultimele ramificații ale zonei conductiive - nu participă la schimbul de gaze.

Zona conductivă (trahee, bronhii, bronhiole terminale) condiționează aerul: îl încălzește la 37°C, îl umidifică și îl curăță de particule prin clearance-ul mucociliar.

Zona respiratorie începe de la bronhiolele respiratorii și cuprinde ductele alveolare, sacii alveolari și alveolele - unitate funcțională numită acin (diametru până la 10 mm). Un lobul pulmonar secundar este cea mai mică unitate pulmonară vizibilă fără lupă; conține 30-50 de lobi primari, este alimentat de o bronhiolă terminală și delimitat de un sept interlobular.

Alveolele

thumb|right|250px|Diagrama unei alveole pulmonare cu rețeaua capilară adiacentă Alveolele pulmonare sunt structurile microanatomice și funcționale ale plămânilor, unde are loc schimbul de gaze. Peretele alveolar este alcătuit din:

Pneumocite de tip I - celule epiteliale scuamoase care formează ~95% din suprafața alveolară; permit difuziunea rapidă a gazelor prin membrana extrem de subțire (0,5-2 μm); nu se pot divide; Pneumocite de tip II - celule mai mari, cuboidale, care produc și secretă surfactantul pulmonar (amestec de fosfolipide și proteine ce reduce tensiunea superficială la interfața aer-lichid, prevenind colabarea alveolară); se pot diferenția în celule de tip I; Macrofage alveolare - celule fagocitare cu rol imunitar, care îndepărtează particulele, bacteriile și eritrocitele extravazate.

Alveolele au mici pasaje de comunicare cu alveolele adiacente - porii Kohn - care permit ventilația colaterală.

Țesutul conjunctiv

Țesutul conjunctiv al plămânilor este alcătuit din fibre elastice și de colagen, intercalate între capilare și pereții alveolari. Elastina este principalul component al fibrelor elastice, asigurând elasticitatea și reculul elastic necesar respirației. Este mai concentrată la orificiile alveolelor și la joncțiunile alveolare.

Epiteliul respirator

Tractul respirator inferior (trahee, bronhii, bronhiole) este căptușit cu epiteliu respirator ciliat, presărat cu: Celule caliciforme - produc mucus ce conține componente antimicrobiene (defensine, antiproteinaze, antioxidanți); Celule bazale - asigură regenerarea epiteliului; Celule neuroendocrine pulmonare - senzori ai compoziției aerului inspirat; secretă serotonină, dopamină și neuropeptide.

Irigarea sangvină

Plămânii au o dublă vascularizație: Circulația pulmonară - transportă sânge dezoxigenat din ventriculul drept spre plămâni (prin artera pulmonară) și returnează sânge oxigenat spre inimă (prin venele pulmonare); Circulația bronșică - asigură oxigenarea proprie a țesutului pulmonar prin arterele bronșice (ramuri ale aortei); de obicei sunt trei artere bronșice (două pentru stânga, una pentru dreapta).

Volumul de sânge din plămâni este de aproximativ 450 mL (~9% din volumul total circulant) și poate fluctua considerabil - plămânii funcționând ca un rezervor sangvin auxiliar.

Inervarea

Plămânii primesc inervație din sistemul nervos vegetativ: Sistemul parasimpatic - prin nervul vag; stimularea cu acetilcolină produce bronhoconstricție și crește secreția glandulară; Sistemul simpatic - norepinefrina acționează pe receptorii beta-2 adrenergici, producând bronhodilatație.

Actul respirator este controlat de centrul respirator din trunchiul cerebral, care trimite semnale prin nervul frenic (de la plexul cervical) spre diafragmă.

Embriologie și dezvoltare

Dezvoltarea plămânilor începe în săptămâna a 4-a de viață embrionară, din mugurele pulmonar - o evaginare ventrală a porțiunii caudale a intestinului primitiv anterior (foregut). Genele principale implicate în ramificarea morfogenetică sunt: sonic hedgehog (SHH), FGF10, FGFR2b și BMP4 - FGF10 având rolul cel mai important.

Etapele principale ale dezvoltării pulmonare: Săptămâna 4 - mugurele pulmonar se divide în doi muguri bronșici principali (drept și stâng); Săptămâna 5 - mugurele drept se divide în trei muguri secundari (trei lobi), cel stâng în doi muguri (doi lobi); Săptămânile 6-16 - apar elementele majore ale plămânilor, cu excepția alveolelor; Săptămânile 16-26 - bronhiile se măresc, plămânul se vascularizează; se formează bronhiolele și ductele alveolare; la finele săptămânii 26, bronhiolele terminale se bifurcă în bronhiole respiratorii; Săptămânile 26-naștere - se formează bariera sânge-aer; pneumocitele de tip I și II devin funcționale; la 7 luni, prematurul poate supraviețui cu asistență medicală.

La naștere, plămânii sunt plini cu lichid fetal secretat de plămâni. Primul inspir (la ~10 secunde după naștere), declanșat de schimbarea temperaturii și a mediului, expandează alveolele și scade brusc rezistența vasculară pulmonară de 5-10 ori. Lichidul este rapid absorbit sau expirat. La naștere există doar ~1/6 din numărul final de alveole; acestea continuă să se formeze în primii 2-8 ani de viață.

Deficiența de vitamina A în timpul dezvoltării reduce formarea pereților alveolari și alterează epiteliul respirator, predispunând la boli respiratorii.

Funcție

Schimbul de gaze

Funcția principală a plămânilor este schimbul de gaze dintre aer și sânge la nivelul membranei alveolo-capilare. Oxigenul din aerul inspirat difuzează prin membrana alveolară subțire (0,5-2 μm) în capilarele pulmonare, iar dioxidul de carbon difuzează în sens invers pentru a fi expirat.

Plămânii nu se expandează prin forță proprie, ci sunt dependenți de mușchii respiratori: Inspirul - determinat de contracția diafragmei (coboară, mărind volumul toracic) și a mușchilor intercostali externi (ridică coastele); în inspirul forțat participă și mușchi accesorii (scaleni, sternocleidomastoidieni); Expirul - la repaus este pasiv (relaxarea mușchilor); în expir forțat participă mușchii abdominali și intercostalii interni, care coboară coastele și reduc volumul toracic.

Receptorii de distensie pulmonari inițiază reflexul Hering-Breuer care previne suprainflarea plămânilor în timpul unui inspir puternic.

Volumele și capacitățile pulmonare

Evaluarea funcției pulmonare se face prin spirometrie și pletismografie corporală:

Parametru Definiție Valoare tipică (adult) Volum curent (VC) Volumul de aer inspirat/expirat în repaus 500–750 mL Capacitate vitală (CV) Volumul maxim expirat după inspir maxim 4–5 L VEMS (FEV1) Volumul expirat forțat în prima secundă ~3,5–4 L Raport VEMS/CV Distinge obstrucția de restricție >0,70 (normal) Capacitate reziduală funcțională (CRF) Volumul rămas după expir normal 2,5–3,0 L Volum rezidual (VR) Volumul rămas după expir maxim forțat ~1,2 L Capacitate pulmonară totală (CPT) Suma tuturor volumelor 4–6 L

Capacitatea pulmonară totală depinde de vârstă, înălțime, greutate și sex; femeile au o capacitate cu 20-25% mai mică decât bărbații. Fumătorii au capacitate mai mică decât nefumătorii. Raportul VEMS/CV este esențial pentru a diferenția bolile pulmonare obstructive (valoare scăzută <0,70) de cele restrictive (valoare normală, dar cu CPT redusă).

Protecție