Paru-paru

Paru-paru merupakan organ dalam sistem pernafasan dan termasuk dalam sistem kitaran vertebrata yang bernafas. Ia berfungsi untuk menukar oksigen dari udara dengan karbon dioksida dari darah dengan bantuan hemoglobin. Proses ini dikenali sebagai respirasi atau pernafasan. Istilah perubatan berkaitan paru-paru selalunya bermula dengan "pulmo-" dari perkataan Latin pulmones untuk paru-paru.
Fungsi utama paru-paru adalah pertukaran gas antara paru-paru dan darah. Gas di dalam alveolus dan kapilari pulmonari mencapai keseimbangan melalui penghalang darah-udara yang nipis. Membran nipis ini (kira-kira 0.5 –2 μm tebalnya) dilipat ke dalam kira-kira 300 juta alveolus, menyediakan kawasan permukaan yang sangat besar (anggaran antara 70 dan 145 m²) untuk berlakunya pertukaran gas.
Paru-paru tidak mampu mengembang untuk bernafas dengan sendirinya, dan hanya akan melakukannya apabila terdapat peningkatan dalam isipadu rongga toraks. Ini dicapai oleh otot pernafasan, melalui pengecutan diafragma, dan otot interkostal yang menarik rongga dada ke atas seperti yang ditunjukkan dalam rajah. Semasa pengeluaran nafas, otot-otot ini kembali berehat, mengembalikan paru-paru kepada kedudukan rehatnya. Pada ketika ini, paru-paru mengandungi kapasiti sisa fungsi (FRC) udara, yang, dalam manusia dewasa, mempunyai isipadu kira-kira 2.5–3.0 liter.
Semasa pernafasan berat seperti dalam senaman, sejumlah besar otot tambahan di leher dan abdomen direkrut, yang semasa pengeluaran nafas menarik rongga dada ke bawah, mengurangkan isipadu rongga toraks. FRC kini berkurangan, tetapi kerana paru-paru tidak boleh dikosongkan sepenuhnya, masih terdapat kira-kira satu liter udara sisa yang tinggal. Ujian fungsi paru-paru dilakukan untuk menilai isipadu paru-paru dan kapasiti.
Paru-paru mempunyai beberapa ciri yang melindungi daripada jangkitan. Saluran pernafasan dilapisi oleh epitelium pernafasan atau mukosa pernafasan, dengan unjuran seperti rambut yang dipanggil silia yang berdenyut secara berirama dan membawa lendir. Pembersihan mukosiliari ini adalah sistem pertahanan penting terhadap jangkitan udara. Zarah habuk dan bakteria dalam udara yang disedut terperangkap di permukaan mukosa saluran udara, dan dipindahkan ke atas ke arah faring oleh tindakan denyutan ke atas yang berirama daripada silia. Lapisan paru-paru juga merembeskan imunoglobulin A yang melindungi daripada jangkitan pernafasan; sel goblet goblet cells merembeskan lendir yang juga mengandungi beberapa sebatian antimikrob seperti defensin, antiprotease, dan antioksidan. Satu jenis sel khusus yang jarang ditemui yang dipanggil ionosit pulmonari yang dicadangkan mungkin mengawal kelikatan lendir telah diterangkan. Selain itu, lapisan paru-paru juga mengandungi makrofaj, sel imun yang menelan dan memusnahkan serpihan dan mikrob yang memasuki paru-paru dalam proses yang dikenali sebagai fagositosis; dan sel dendritik yang mempersembahkan antigen untuk mengaktifkan komponen sistem imun adaptif seperti sel T dan sel B.
Saiz saluran pernafasan dan aliran udara juga melindungi paru-paru daripada zarah yang lebih besar. Zarah yang lebih kecil mendap di mulut dan belakang mulut di orofaring, dan zarah yang lebih besar terperangkap dalam rambut hidung selepas penyedutan.
Selain fungsi mereka dalam pernafasan, paru-paru mempunyai beberapa fungsi lain. Mereka terlibat dalam mengekalkan homeostasis, membantu dalam pengawalan tekanan darah sebagai sebahagian daripada sistem renin-angiotensin. Lapisan dalaman saluran darah merembeskan angiotensin-converting enzyme (ACE), iaitu enzim yang mengkatalisis penukaran angiotensin I kepada angiotensin II. Paru-paru terlibat dalam homeostasis asid-bes darah dengan mengeluarkan karbon dioksida semasa bernafas.
Paru-paru juga memainkan peranan perlindungan. Beberapa bahan dalam darah, seperti beberapa jenis prostaglandin, leukotrien, serotonin dan bradikinin, dikeluarkan melalui paru-paru. Ubat-ubatan dan bahan-bahan lain boleh diserap, diubah atau dikeluarkan di dalam paru-paru. Paru-paru menapis keluar bekuan darah kecil dari vena dan menghalangnya daripada memasuki arteri dan menyebabkan strok.
Paru-paru juga memainkan peranan penting dalam ucapan dengan menyediakan udara dan aliran udara untuk penciptaan bunyi vokal, dan komunikasi paralinguistik seperti keluhan dan terkejut.
Penyelidikan mencadangkan peranan paru-paru dalam pengeluaran platelet darah.
Paru-paru mamalia mempunyai permukaan berspan (spongy texture) dan dipenuhi liang epitelium dengan itu mempunyai luas permukaan per isipadu yang lebih luas berbanding luas permukaan paru-paru. Paru-paru manusia adalah contoh biasa bagi paru-paru jenis ini.
Paru-paru terletak di dalam rongga dada (thoracic cavity), dilindungi oleh struktur bertulang tulang selangka dan diselaputi karung dwidinding dikenali sebagai pleura. Lapisan karung dalam melekat pada permukaan luar paru-paru dan lapisan karung luar melekat pada dinding rongga dada. Kedua lapisan ini dipisahkan oleh lapisan udara yang dikenali sebagai rongga pleural yang berisi cecair pleural; ini membenarkan lapisan luar dan dalam berselisih sesama sendiri, dan menghalang ia daripada terpisah dengan mudah.
Bernafas kebanyakannya dilakukan oleh diafragma di bawah, otot yang mengucup menyebabkan rongga di mana paru-paru berada mengembang. Sangkar selangka juga boleh mengembang dan mengucup sedikit.
Ini menyebabkan udara tetarik ke dalam dan keluar dari paru-paru melalui trakea dan salur bronkus (bronkhial tubes); yang bercabang dan mempunyai alveolus di hujung iaitu karung kecil dikelilingi oleh kapilari yang dipenuhi darah. Di sini oksigen meresap masuk ke dalam darah, di mana oksigen akan d angkut melalui hemoglobin.
Darah tanpa oksigen dari jantung memasuki paru-paru melalui pembuluh pulmonari dan, selepas dioksigenkan, kembali ke jantung melalui salur pulmonari.
Manusia mempunyai dua paru-paru, dengan sebelah kiri terbahagi kepada 2 bahagian dan bahagian kanan kepada 3 bahagian. Setiap satu mengandungi anggaran 1500 batu laluan udara dan 300 juta alveolus, dengan luas permukaan dianggarkan seluas 140 meter bagi orang dewasa (secara kasarnya seluas gelanggang tennis).
Paru-paru vertebrata darat masa kini dan pundi gas ikan masa kini dipercayai telah berevolusi dari kantung-kantung sederhana, sebagai pengembangan dari esofagus, yang membolehkan ikan awal menelan udara di bawah keadaan yang kekurangan oksigen. Pengembangan ini pertama kali muncul pada ikan bertulang. Pada kebanyakan ikan bersirip kipas, kantung-kantung ini berevolusi menjadi pundi gas tertutup, sementara sejumlah ikan seperti ikan mas, ikan trout, ikan hering, ikan keli, dan ikan belut mengekalkan keadaan physostome dengan kantung yang terbuka ke esofagus. Pada ikan bertulang yang lebih basal, seperti ikan gar, bichir, bowfin, dan ikan bersirip lobus, pundi-pundi ini berevolusi untuk berfungsi terutamanya sebagai paru-paru. Ikan bersirip lobus ini kemudiannya melahirkan tetrapod yang hidup di darat. Oleh itu, paru-paru vertebrata adalah homolog kepada pundi gas ikan (tetapi bukan kepada insangnya).