引言

将肺部比喻为气球虽富有趣味性,但从生理学的专业视角来看,这种比喻并不准确。

01

肺能做的事

实际上,肺的结构远比两个简单的气球复杂,它们更类似于两块拥有众多微小孔隙和凹陷的厚实海绵

这些孔隙和凹陷不仅增加了肺部的表面积,还为其提供了高效的气体交换场所

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具体而言,肺部用于气体交换的部分,即肺泡及其相关结构,其总表面积极为庞大,可超过120平方米,这一数值是人体皮肤表面积的60多倍。如此广阔的面积,确保了肺部能够充分与环境中的气体进行交换,以满足人体新陈代谢的需求。

肺部之所以需要如此巨大的表面积,是因为人体每天都需要吸入大量的空气,其体积通常在十几至二十立方米之间。这一过程中,肺部作为直接与环境接触的器官,其暴露程度在全身各器官中无疑是最高的。

每次呼吸,人体大约吸入500毫升的空气,这些空气中不仅包含了人体必需的氧气,还夹杂着其他无用气体、微粒以及可能存在的有害物质。空气的成分及其含量,往往受到生活环境的影响。

比如在南极这样的寒冷地区,空气新鲜且污染极少;而在城市中心繁忙的街道上,人们则可能吸入各种有毒废气、汽车尾气中的颗粒物、石棉纤维以及轮胎磨损产生的橡胶微粒等有害物质。

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此外,空气中还可能存在大量的植物花粉、携带螨虫排泄物的室内灰尘等过敏原,这些都对人体的呼吸系统构成了潜在威胁。

除了这些人为产生的污染物外,空气中的微生物也是不容忽视的因素。细菌、病毒和真菌孢子等微生物可以附着在空气中的颗粒物、水蒸气上,或者直接悬浮在空气中,寻找新的栖息地。

因此,肺部的内皮细胞时刻面临着有毒化学物质、颗粒物以及微生物的侵袭。与其他部位的免疫系统相比,肺部的免疫系统在处理这些外来物质时表现出独特的谨慎性。它必须演化出一套既能有效清除污染物和入侵者,又不影响气体交换的平衡系统。

02

肺部免疫系统

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鼻腔作为呼吸系统的第一道防线,在保护肺部免受外界侵害方面发挥着重要作用。鼻腔内部生长着密集的鼻毛,这些鼻毛虽然无法阻挡微小颗粒物的进入,但能够有效阻挡较大的异物,如灰尘颗粒、花粉等。所以不要再想着把自己的鼻毛完全清理掉了,它们可是保护你免受疾病侵袭的重要武器。

此外,呼吸道表面还覆盖着一层黏液,这些黏液在打喷嚏时会被排出体外,从而带走部分附着在呼吸道表面的有害物质。

然而,这种黏液清除机制在肺脏深处并不适用。因为肺泡是储存气体的“小袋子”,其表面不能有黏液覆盖,否则将严重影响呼吸功能。

因此,在肺部的最深处,也是最脆弱的地方,仅有一层薄薄的上皮细胞将身体内部与外界环境分隔开来。这层上皮细胞暴露在外,成为了各种病原体的潜在攻击目标。

为了守护肺泡的安全,肺部生活着一种特殊的免疫细胞——肺泡巨噬细胞

这些巨噬细胞在肺部巡逻,负责清理垃圾和有害物质。虽然大多数残骸和有害物质在上呼吸道黏膜处就被拦截下来,但仍有一部分能够到达下呼吸道。

与皮肤上的巨噬细胞相比,肺泡巨噬细胞更加沉着冷静不易被激活。在呼吸道中,它们通过下调中性粒细胞等免疫细胞的敏感度,使免疫系统保持平和状态。更重要的是,肺泡巨噬细胞还具有缓和炎症的作用。因为炎症往往伴随着液体的渗出,而在肺部,液体的积聚会严重影响呼吸功能。

因此,肺泡巨噬细胞通过清除有害物质和调节免疫反应,维护着肺部的健康状态。

近年来,有研究表明肺部可能拥有自己的微生物组,或者至少存在短暂的生物群落与人体和平共处。

然而,与肠道微生物组相比,我们对肺部微生物组的了解仍然非常有限。这主要归因于多方面的原因。

首先,人的呼吸活动相当于一场持续不断的“飓风”,对微生物来说,在肺部安家远比在相对宁静的肠道中困难得多。其次,肺部为微生物提供的资源也相对匮乏,使得对人体有益的细菌在肺部谋生更加艰难。

此外,对肺部深处微生物组进行取样的难度极大。与肠道相比,肺部不仅狭窄且深邃,而且取样过程中极易受到污染。因此,尽管我们每天都在呼吸,但对肺部微生物组及其与肺部相互作用的了解仍然知之甚少。

End

写在文末

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由于肺部结构和功能均表现出了高度的复杂性和特殊性,因此,我们在这将其单拎出来,与全身常规免疫、肠道免疫并列。

夸张的说,笔者认为在免疫学中,肺部免疫是时至今日,人类探索的最少的一块,它仍有着许多宝藏,亟待我们发掘。

图源:《战斗细胞》、外网

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