呼吸器：呼吸部

🧠 肺胞は「ガス交換に特化した薄い細胞（I型）」と「サーファクタントを分泌する厚い細胞（II型）」の2種類の上皮細胞で成り立つ、と数の少ないシンプルな図式で覚える。 I型は面積の大部分を占めるが数は少なく、II型は面積は小さいが数が多い——「広く薄いI型」「狭く厚いII型」という対比で2型の役割分担を押さえる。

肺胞とⅠ型・Ⅱ型肺胞上皮細胞

肺胞は単層扁平上皮 simple squamous 単層扁平上皮（simple squamous） simple squamous（単層扁平上皮） （肺胞上皮細胞pneumocytes肺胞上皮細胞（pneumocytes）pneumocytes（肺胞上皮細胞）, pneumocytes）に裏打ちされた盲端 blind end 盲端（blind end） blind end（盲端） の袋状構造で、ここでガス交換が行われる。

💡 肺胞の数は「約3億個」と一律に覚えないほうがよい。 仮定に依存しないデザインベース定量形態計測 morphometry 形態計測（morphometry） morphometry（形態計測） でヒト成人肺を実測すると、肺胞数の平均は4億8000万個、範囲は2億7400万〜7億9000万個（変動係数coefficient of variation 変動係数（coefficient of variation）coefficient of variation（変動係数） 37%）と個人差 individual variation 個人差（individual variation） individual variation（個人差） が大きい¹。一方で肺胞1個の大きさは肺の大小によらずほぼ一定（平均4.2×10⁶ µm³、変動係数coefficient of variation 変動係数（coefficient of variation）coefficient of variation（変動係数） 10%）で、肺実質1 mm³あたり約170個——つまり「肺が大きい人は肺胞が大きいのではなく、数が多い」。ガス交換面積も生体推定で男性118±22 m²、女性91±18 m²と性差・加齢差があり、加齢とともに減少する²。

flowchart TD
  A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='pneumocytes'>肺胞上皮細胞</span>"]
  A --> B["I型<span class='jp-term jp-term-diagram' title='pneumocytes'>肺胞上皮細胞</span>（type I）：扁平・薄い、ガス交換の主体、面積の大部分を占める"]
  A --> C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='type II alveolar epithelial cell (pneumocyte)'>II型肺胞上皮細胞</span>（type II）：立<span class='jp-term jp-term-diagram' title='squared-off'>方形</span>、サーファクタント分泌"]

⭐ サーファクタントは肺胞の表面張力 surface tension 表面張力（surface tension） surface tension（表面張力） を下げ、肺胞の虚脱を防ぐ——表面張力 surface tension 表面張力（surface tension） surface tension（表面張力） が高いままだと小さな肺胞ほど内圧が高くなり（ラプラスLaplace ラプラス（Laplace）Laplace（ラプラス） の法則）虚脱しやすくなるが、サーファクタントがこれを緩和することで肺全体の柔軟性（コンプライアンス）が保たれる。サーファクタント欠乏surfactant deficiency サーファクタント欠乏（surfactant deficiency）surfactant deficiency（サーファクタント欠乏） は新生児呼吸窮迫症候群neonatal respiratory distress syndrome (IRDS)新生児呼吸窮迫症候群（neonatal respiratory distress syndrome (IRDS)）neonatal respiratory distress syndrome (IRDS)（新生児呼吸窮迫症候群）の直接的な原因となる。

血液空気関門

肺胞とその周囲の毛細血管との間には、ガスが拡散する経路として極めて薄い血液空気関門blood-air barrier血液空気関門（blood-air barrier）blood-air barrier（血液空気関門）が形成される。

flowchart TD
  A["I型<span class='jp-term jp-term-diagram' title='pneumocytes'>肺胞上皮細胞</span>（薄い細胞質）"]
  A --> B["融合した基底膜（肺胞上皮＋<span class='jp-term jp-term-diagram' title='capillary endothelium'>毛細血管内皮</span>）"]
  B --> C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='capillary endothelium'>毛細血管内皮</span>細胞（<span class='jp-term jp-term-diagram' title='continuous capillary'>連続性毛細血管</span>）"]

この3層構造は合計でも0.2〜0.5μm程度と極めて薄く、酸素・二酸化炭素carbon dioxide, CO₂ 二酸化炭素（carbon dioxide, CO₂）carbon dioxide, CO₂（二酸化炭素） の効率的な拡散を可能にする。

💡 この「0.2〜0.5 µm」は関門の最も薄い部分の値で、肺全体の平均ではない。 形態計測morphometry 形態計測（morphometry）morphometry（形態計測） ではヒトの血液空気関門 blood-air barrier 血液空気関門（blood-air barrier） blood-air barrier（血液空気関門） の最薄部が0.2〜0.4 µm、拡散能diffusing capacity (DLCO) 拡散能（diffusing capacity (DLCO)）diffusing capacity (DLCO)（拡散能） の推定に最も重要な調和平均厚は約0.62 µmとされる⁴。毛細血管が肺胞腔 alveolar space 肺胞腔（alveolar space） alveolar space（肺胞腔） へ膨らむため、関門には基底膜が融合した「薄い側」と間質が挟まる「厚い側」ができ、ガス交換は主に薄い側で起こる——最薄部の値と平均値が食い違うのはこのためで、どちらか一方だけを「関門の厚さ」と覚えると数字が合わなくなる。代謝が極端に高いトガリネズミではさらに薄く0.33 µmになる。

肺胞マクロファージとⅠ型肺胞上皮細胞

肺胞腔alveolar space 肺胞腔（alveolar space）alveolar space（肺胞腔） 内には遊走性の肺胞マクロファージalveolar macrophages 肺胞マクロファージ（alveolar macrophages）alveolar macrophages（肺胞マクロファージ） （塵埃細胞, dust cells）が存在し、吸入された微粒子・病原体を貪食する（03-1-cellsのマクロファージ系列 monocyte-macrophage lineageマクロファージ系列（monocyte-macrophage lineage） monocyte-macrophage lineage（マクロファージ系列））。

⚠️ 肺胞マクロファージalveolar macrophages 肺胞マクロファージ（alveolar macrophages）alveolar macrophages（肺胞マクロファージ） は「血中の単球が肺胞へ出てきたもの」ではない。 成体マウスのBrdU標識とパラビオーシスで、定常状態の肺胞マクロファージ alveolar macrophages 肺胞マクロファージ（alveolar macrophages） alveolar macrophages（肺胞マクロファージ） 集団への血中単球の寄与は最小限であることが示されている⁵⁶。実体は胎生期embryonic period 胎生期（embryonic period）embryonic period（胎生期） 単球（原始マクロファージではない）に由来し、生後3日で肺胞腔 alveolar space 肺胞腔（alveolar space） alveolar space（肺胞腔） を占拠し、GM-CSFCSF（cerebrospinal fluid）依存的に生後1週間で表現型が固まり、以後はその場で自己複製して一生維持される組織常在集団である。GM-CSF欠損マウスでは肺胞マクロファージ alveolar macrophages 肺胞マクロファージ（alveolar macrophages） alveolar macrophages（肺胞マクロファージ） が分化しない——肺胞蛋白症pulmonary alveolar proteinosis肺胞蛋白症（pulmonary alveolar proteinosis）pulmonary alveolar proteinosis（肺胞蛋白症）でGM-CSFシグナルの破綻が問題になるのは、この依存性の裏返しとして理解できる。肺胞壁alveolar wall 肺胞壁（alveolar wall）alveolar wall（肺胞壁） にはさらに肺胞孔pores of Kohn肺胞孔（pores of Kohn）pores of Kohn（肺胞孔）という小孔があり、隣接する肺胞間で空気の側副換気 collateral ventilation 側副換気（collateral ventilation） collateral ventilation（側副換気） を可能にする。

💡 「なぜI型肺胞上皮細胞 pneumocytes 肺胞上皮細胞（pneumocytes） pneumocytes（肺胞上皮細胞） は分裂しないのに、肺の傷害後に上皮が再生できるのか」という一見矛盾する現象は、II型細胞がI型細胞の幹細胞的な前駆体として働き、傷害後に増殖してI型細胞へ分化することで説明できる——II型細胞はサーファクタント分泌だけでなく、肺胞上皮の再生源としての役割も担っている。これは「II型細胞は前駆細胞らしい」という印象論ではなく、系譜lineage 系譜（lineage）lineage（系譜） 追跡でSFTPC陽性細胞が約1年にわたり自己複製と分化を続けること、単離した1個の細胞が3次元培養で自己複製するアルベオロスフェアを作りI型細胞マーカー陽性細胞を生じることによって示された³。

💡 肺胞上皮を「I型とII型の2種類だけ」で閉じると、近年の細胞地図と合わなくなる。 2022年にヒト末梢肺の単一細胞・空間トランスクリプト crypt クリプト（crypt） crypt（クリプト） ーム解析が2報同時に発表され、呼吸細気管支respiratory bronchiole 呼吸細気管支（respiratory bronchiole）respiratory bronchiole（呼吸細気管支） に固有の細胞集団が同定された——一方は分泌細胞 secretory cell 分泌細胞（secretory cell） secretory cell（分泌細胞） （RAS細胞 S cellS細胞（S cell） S cell（S細胞）、呼吸気道分泌 airway secretion 気道分泌（airway secretion） airway secretion（気道分泌） 細胞）で、オルガノイドorganoid オルガノイド（organoid）organoid（オルガノイド） でII型細胞への一方向性 unidirectional 一方向性（unidirectional） unidirectional（一方向性） の前駆細胞として働き、慢性閉塞性肺疾患chronic obstructive pulmonary disease, COPD 慢性閉塞性肺疾患（chronic obstructive pulmonary disease, COPD）chronic obstructive pulmonary disease, COPD（慢性閉塞性肺疾患） で転写状態が変化する⁷。もう一方はAT0細胞という二方向性の中間状態で、再生中のII型細胞が一過性にこの状態を取り、そこからI型細胞にも細気管支 bronchiole 細気管支（bronchiole） bronchiole（細気管支） の分泌細胞 secretory cell 分泌細胞（secretory cell） secretory cell（分泌細胞） にも分化しうる⁸。⚠️ どちらもマウスには対応する構造・経路がないヒト／霊長類固有の所見で、マウスの実験結果をそのままヒトへ持ち込めない例として重要。I型・II型という古典的な2分類は今も肺胞の骨格だが、その周辺に「移行状態」と「気道側の供給源」が加わった、と位置づける。

まとめ

• 肺胞上皮はI型（薄い、ガス交換主体）とII型（サーファクタント分泌、I型の前駆細胞）の2種の細胞からなる。
• サーファクタントは表面張力 surface tension 表面張力（surface tension） surface tension（表面張力） を下げ肺胞の虚脱を防ぎ、欠乏は新生児呼吸窮迫症候群 neonatal respiratory distress syndrome (IRDS) 新生児呼吸窮迫症候群（neonatal respiratory distress syndrome (IRDS)） neonatal respiratory distress syndrome (IRDS)（新生児呼吸窮迫症候群） の原因となる。
• 血液空気関門blood-air barrier 血液空気関門（blood-air barrier）blood-air barrier（血液空気関門） はI型肺胞上皮・融合した基底膜・毛細血管内皮capillary endothelium 毛細血管内皮（capillary endothelium）capillary endothelium（毛細血管内皮） の3層からなる極めて薄い構造。
• 肺胞マクロファージalveolar macrophages 肺胞マクロファージ（alveolar macrophages）alveolar macrophages（肺胞マクロファージ） は胎生期 embryonic period 胎生期（embryonic period） embryonic period（胎生期） 単球に由来しGM-CSF依存的に定着する組織常在集団で、その場で自己複製しながら吸入した微粒子・病原体を貪食する。肺胞孔pores of Kohn 肺胞孔（pores of Kohn）pores of Kohn（肺胞孔） は隣接肺胞間の側副換気 collateral ventilation 側副換気（collateral ventilation） collateral ventilation（側副換気） を可能にする。
• 肺胞数はヒト成人で平均4億8000万個（範囲2億7400万〜7億9000万）と個人差 individual variation 個人差（individual variation） individual variation（個人差） が大きく、肺胞1個の大きさはほぼ一定である。
• 単一細胞解析により、呼吸細気管支respiratory bronchiole 呼吸細気管支（respiratory bronchiole）respiratory bronchiole（呼吸細気管支） のRAS細胞 S cell S細胞（S cell） S cell（S細胞） とAT0細胞というヒト固有の前駆／中間状態が同定され、I型・II型の2分類の外側に細胞地図が広がった。