Ljudski dišni sustav sastoji se od respiratornog trakta (gornjeg i donjeg) i pluća. Dišni sustav je odgovoran za izmjenu plinova između organizma i okoliša. Kako je izgrađen dišni sustav i kako funkcionira?

Ljudski dišni sustavtrebao bi omogućiti disanje - proces izmjene plinova, odnosno kisika i ugljičnog dioksida, između organizma i okoline. Svaka stanica u našem tijelu treba kisik za pravilno funkcioniranje i stvaranje energije. Proces disanja je podijeljen na:

  • vanjsko disanje - opskrba stanica kisikom
  • unutarnje disanje - unutarstanično

Vanjsko disanje nastaje zbog sinkronizacije dišnog sustava s živčanim centrima i podijeljeno je na niz procesa:

  • ventilacija pluća
  • difuzija plina između alveolarnog zraka i krvi
  • transport plinova kroz krv
  • difuzija plina između krvi i stanica

Struktura dišnog sustava

Dišni trakt se sastoji od:

  • gornji respiratorni trakt , odnosno: nosna šupljina ( cavum nasz ) i grlo ( ždrijelo)
  • donji respiratorni trakt : grkljan ( grkljan ), dušnik ( dušnik ), bronhi ( bronhija ) - desno i lijevo, koje se dalje dijele na manje grane, a one najmanje pretvaraju se u bronhiole ( bronhiole )

Završni dio dišnog puta vodi do alveola ( alveoli pulmonales ). Udahnuti zrak koji prolazi kroz dišne ​​puteve čisti se od prašine, bakterija i drugih sitnih nečistoća, vlaži i zagrijava. S druge strane, struktura bronha, kombinirajući hrskavice, elastične i glatke mišićne elemente, omogućuje regulaciju njihovog promjera. Grlo je mjesto gdje se križaju dišni i probavni sustavi. Iz tog razloga, prilikom gutanja, disanje prestaje i dišni put se zatvara kroz epiglotis.

  • pluća- upareni organi smješteni u prsima.

U anatomskom i funkcionalnom smislu, pluća su podijeljena na režnjeve (lijevo plućno krilo na dva režnja, a desno na tri), režnjevi se dalje dijele na segmente, segmenti na režnjeve, a režnjevi na grozdove.

Oni okružuju svako plućno krilodva sloja vezivnog tkiva - parijetalna pleura ( pleura parietalis ) i plućna pleura ( pleura pulmonalis ). Između njih je pleuralna šupljina ( cavum pleurae ), a tekućina u njoj omogućuje plućima prekrivenim plućnom pleurom da prianja uz parijetalnu pleuru spojenu s unutarnjom stijenkom prsnog koša. Na mjestu gdje bronhi prodiru u pluća nalaze se plućne šupljine, u koje se pored bronha nalaze i arterije i plućne vene.

ventilacija pluća

Bit ventilacije je uvlačenje atmosferskog zraka u alveole. Budući da zrak uvijek teče od višeg do nižeg tlaka, desni mišići sudjeluju u svakom udisanju i izdisaju, omogućujući usisavanje i kretanje prsnog koša pod pritiskom.

Na kraju izdisaja, tlak u alveolama jednak je atmosferskom tlaku, ali pri uvlačenju zraka, dijafragma ( dijafragma ) i vanjski interkostalni mišići (musculi intercostales) contract externi ), to povećava volumen prsa i stvara vakuum koji usisava zrak.

Kada se poveća potražnja za ventilacijom, aktiviraju se dodatni inspiratorni mišići: sternokleidomastoidni mišići ( musculi sternocleidomastoidei ), manji prsni mišići ( musculi pectormusculi pector), prednji nazubljeni mišići ( musculi serrati anteriores ), trapezni mišići ( musculi trapezii ), poluge lopatice ( musculi levatores scapulae ), veliki i mali paralelogramski mišići ( musculi rhomboidei maiores et minores ) i nagnuti mišići ( musculiscaleni)

Sljedeći korak je izdah. Počinje kada se inspiratorni mišići opuste na vrhuncu udisaja. Obično je to pasivan proces, jer su sile koje stvaraju rastegnuti elastični elementi u plućnom tkivu dovoljne da se prsni koš smanji u volumenu. Alveolarni tlak raste iznad atmosferskog tlaka i rezultirajuća razlika tlaka odvodi zrak prema van.

Situacija je malo drugačija kada se snažno izdiše. S njim se nosimo kada je ritam disanja usporen, kada izdisaj zahtijeva prevladavanje povećanog otpora disanja, npr. kod nekih plućnih bolesti, ali i u glasovnoj aktivnosti, osobito pri pjevanju ili sviranju puhačkih instrumenata. Stimuliraju se motoneuroni ekspiratornih mišića koji uključuju: interkostalne mišićeunutarnji mišići ( musculi intercostales interni ) i mišići prednje trbušne stijenke, posebno mišići rectus abdominis ( musculi recti abdominis ). ).

Brzina disanja

Brzina disanja je vrlo varijabilna i ovisi o mnogo različitih čimbenika. Odrasla osoba u mirovanju treba disati 7-20 puta u minuti. Čimbenici koji dovode do povećanja brzine disanja, koji se stručno nazivaju tahipneja, uključuju tjelovježbu, stanje pluća i izvanplućni respiratorni distres. S druge strane, bradipneja, odnosno značajno smanjenje broja udisaja, može biti posljedica neuroloških bolesti ili središnjih nuspojava opojnih droga. Djeca se po tome razlikuju od odraslih: što je dijete manje, to je veća fiziološka brzina disanja.

Volumen i kapacitet pluća

  • TLC (ukupni kapacitet pluća) -ukupni kapacitet pluća- volumen koji je u plućima nakon najdubljeg udisaja
  • IC -inspiracijski kapacitet- uvučeno u pluća tijekom najdubljeg udisaja nakon mirnog izdisaja
  • IRV (inspiratorni rezervni volumen) -inspiratorni rezervni volumen- uvučen u pluća tijekom maksimalnog nadahnuća na vrhuncu slobodne inspiracije
  • TV (dihalni volumen) -plimni volumen- slobodno udahnite i izdahnite dok udišete i izdišete
  • FRC -preostali funkcionalni kapacitet- ostaje u plućima nakon mirnog izdisaja
  • ERV (rezervni volumen izdisaja) -rezervni volumen izdisaja- uklanja se iz pluća tijekom maksimalnog izdisaja nakon slobodnog udisaja
  • RV (preostali volumen) -preostali volumen- uvijek ostaje u plućima tijekom maksimalnog izdisaja
  • VC (vitalni kapacitet) -vitalni kapacitet- uklanja se iz pluća nakon maksimalnog udisaja tijekom maksimalnog izdisaja
  • IVC (inspiratorni vitalni kapacitet) -inspiratorni vitalni kapacitet- uvučen u pluća nakon najdubljeg izdisaja pri maksimalnom udisanju; može biti nešto veći od VC jer u vrijeme maksimalnog izdisaja nakon kojeg slijedi maksimalni udah, alveolarni provodnici se zatvaraju prije nego što se zrak koji ispunjava mjehuriće ukloni

Tijekom slobodnog nadahnuća, plimni volumen je 500 mL. Međutim, ne dolazi sav taj volumen do alveola. Oko 150 ml ispunjava respiratorni trakt, koji nema uvjeta za izmjenu plinova između zraka i krvi, odnosno nosnu šupljinu, ždrijelo, grkljan, dušnik, bronhije i bronhiole. Ovo se zove anatomski respiratorni mrtvi prostor. Preostalih 350 mL se pomiješa sasa zrakom koji čini funkcionalni preostali kapacitet, istovremeno se zagrijava i zasićen vodenom parom. U alveolama, opet, nije sav zrak plinovit. U kapilare stijenki nekih alveola krv ne teče ili ne teče dovoljno da bi sav zrak iskoristio za izmjenu plinova. Ovo je fiziološki respiratorni mrtvi prostor i mali je kod zdravih ljudi. Nažalost, može se značajno povećati u bolesnim stanjima.

Prosječna brzina disanja tijekom odmora je 16 u minuti, a volumen dihanja je 500 mL, množenjem ove dvije vrijednosti, dobivamo plućnu ventilaciju. Iz ovoga proizlazi da se u minuti udahne i izdahne oko 8 litara zraka. Tijekom brzog i dubokog udisaja, vrijednost se može značajno povećati, čak od desetak do dvadeset puta.

Svi ovi komplicirani parametri: kapaciteti i volumeni uvedeni su ne samo da nas zbune, već imaju važnu primjenu u dijagnostici plućnih bolesti. Postoji test - spirometrija koji mjeri: VC, FEV1, FEV1 / VC, FVC, IC, TV, ERV i IRV. Neophodan je za dijagnozu i praćenje bolesti kao što su astma i KOPB.

Difuzija plina između alveolarnog zraka i krvi

Osnovna struktura koja tvori pluća su alveole. Ima ih oko 300-500 milijuna, svaki promjera od 0,15 do 0,6 mm, a ukupna površina im je od 50 do 90 m².

Zidovi alveola građeni su tankim, ravnim, jednoslojnim epitelom. Osim stanica koje čine epitel, folikuli sadrže još dvije vrste stanica: makrofage (stanice crijeva) i također folikularne stanice tipa II koje proizvode surfaktant. To je mješavina proteina, fosfolipida i ugljikohidrata proizvedenih iz masnih kiselina u krvi. Surfaktant, smanjujući površinsku napetost, sprječava lijepljenje alveola i smanjuje sile potrebne za rastezanje pluća. Izvana su vezikule prekrivene mrežom kapilara. Kapilare koje ulaze u alveole nose krv bogatu ugljičnim dioksidom, vodom, ali s malom količinom kisika. Nasuprot tome, u alveolarnom zraku parcijalni tlak kisika je visok, a ugljičnog dioksida nizak. Difuzija plina slijedi gradijent tlaka čestica plina, tako da kapilarni eritrociti hvataju kisik iz zraka i oslobađaju se ugljičnog dioksida. Molekule plina moraju proći kroz alveolarnu stijenku i stijenku kapilare, točnije kroz: sloj tekućine koji prekriva površinu alveola, alveolarni epitel, bazalnu membranu i endotelkapilare.

Transport plinova kroz krv

  • transport kisika

Kisik se najprije fizički otapa u plazmi, ali zatim difundira kroz ovojnicu u eritrocite, gdje se veže s hemoglobinom i tvori oksihemoglobin (oksigenirani hemoglobin). Hemoglobin ima vrlo važnu ulogu u transportu kisika, jer se svaka njegova molekula spaja s 4 molekule kisika, čime se sposobnost krvi za prijenos kisika povećava i do 70 puta. Količina transportiranog kisika otopljenog u plazmi je toliko mala da je irelevantna za disanje. Zahvaljujući krvožilnom sustavu, krv zasićena kisikom stiže do svake stanice u tijelu.

  • transport ugljičnog dioksida

Ugljični dioksid tkiva ulazi u kapilare i prenosi se u pluća:

  • ok. 6% fizički otopljeno u plazmi i u citoplazmi eritrocita
  • ok. 6% vezano za slobodne amino skupine proteina plazme i hemoglobina (kao karbamati)
  • većina, tj. približno 88% kao HCO3- ioni vezani bikarbonatnim puferskim sustavom plazme i eritrocita

Difuzija plina između krvi i stanica

U tkivima molekule plina ponovno prodiru duž gradijenta elastičnosti: kisik oslobođen iz hemoglobina difundira u tkiva, dok ugljični dioksid difundira u suprotnom smjeru - od stanica do plazme. Zbog razlika u potrebi za kisikom različitih tkiva, postoje i razlike u napetosti kisika. U tkivima s intenzivnim metabolizmom napetost kisika je niska, pa troše više kisika, dok venska krv koja odvodi sadrži manje kisika i više ugljičnog dioksida. Arteriovenska razlika u sadržaju kisika je parametar koji određuje stupanj potrošnje kisika u tkivima. Svako tkivo je opskrbljeno arterijskom krvlju s istim sadržajem kisika, dok ga venska krv može sadržavati više ili manje.

Unutarnje disanje

Disanje na staničnoj razini je višestupanjski biokemijski proces koji uključuje oksidaciju organskih spojeva koji proizvode biološki korisnu energiju. To je temeljni proces koji se nastavlja čak i kada su ostali metabolički procesi zaustavljeni (anaerobni alternativni procesi su neučinkoviti i ograničene važnosti).

Ključnu ulogu imaju mitohondriji - stanične organele, koje primaju molekule kisika difundirajući unutar stanice. Svi enzimi Krebsovog ciklusa (također poznat kao ciklus trikarboksilne kiseline) nalaze se na vanjskoj membrani mitohondrija, dok se enzimi lanca nalaze na unutarnjoj membrani.

U Krebsovom ciklusu, šećer, protein i metaboliti masti oksidiraju se u ugljični dioksid i vodu uz oslobađanje slobodnih atoma vodika ili slobodnih elektrona. Dalje u respiratornom lancu – posljednjoj fazi unutarstaničnog disanja – prijenosom elektrona i protona na uzastopne transportere, sintetiziraju se visokoenergetski spojevi fosfora. Najvažniji od njih je ATP, tj. adenozin-5′-trifosfat, univerzalni prijenosnik kemijske energije koji se koristi u staničnom metabolizmu. Troše ga brojni enzimi u procesima kao što su biosinteza, kretanje i dioba stanica. Prerada ATP-a u živim organizmima je kontinuirana i procjenjuje se da svaki dan čovjek pretvara količinu ATP-a usporedivu s njegovom tjelesnom težinom.

Regulacija disanja

U meduli je centar za disanje koji regulira frekvenciju i dubinu disanja. Sastoji se od dva centra sa suprotnim funkcijama, izgrađena od dvije vrste neurona. Obje se nalaze unutar retikularne formacije. U solitarnoj jezgri i u prednjem dijelu stražnjeg dvosmislenog vagusnog živca nalazi se inspiracijski centar, koji šalje živčane impulse do leđne moždine, do motornih neurona inspiratornih mišića. S druge strane, u dvosmislenoj jezgri vagusnog živca i u stražnjem dijelu stražnje dvosmislene jezgre vagusnog živca nalazi se centar izdisaja, koji stimulira motorne neurone ekspiratornih mišića.

Neuroni inspiracijskog centra šalju nalet živčanih impulsa nekoliko puta u minuti, koji prate granu koja se spušta do motornih neurona u leđnoj moždini i u isto vrijeme granu aksona koja se uzdiže do neurona retikularnog formiranje mosta. Postoji pneumotaksički centar koji inhibira inspiracijski centar na 1-2 sekunde, a zatim ponovno stimulira inspiracijski centar. Zbog uzastopnih razdoblja stimulacije i inhibicije inspiratornog centra, osigurava se ritmičnost udisaja. Inspiracijski centar reguliran je živčanim impulsima koji nastaju u:

  • kemoreceptori cervikalnog i aortalnog režnja, koji reagiraju na povećanje koncentracije ugljičnog dioksida, koncentracije vodikovih iona ili značajno smanjenje koncentracije kisika u arterijskoj krvi; impulsi iz aortnih ugrušaka putuju kroz glosofaringealni i vagusni živac. a učinak je ubrzanje i produbljivanje udisaja
  • interoreceptora plućnog tkiva i proprioreceptora prsnog koša;
  • Mehanoreceptori za napuhavanje nalaze se između glatkih mišića bronha, stimulirani su istezanjem plućnog tkiva, što pokreće izdisaj; zatim smanjenjem rastezanja plućnog tkiva pri izdisaju, ovaj put aktivira druge mehanoreceptoredeflatorni koji pokreću inhalaciju; Taj se fenomen naziva Hering-Breuerovi refleksi;
  • Inspiratorna ili ekspiracijska postavka prsnog koša iritira odgovarajuće proprioreceptore i mijenja frekvenciju i dubinu daha: što dublje udišete, to dublje izdišete;
  • centri gornjih razina mozga: korteks, limbički sustav, termoregulacijski centar u hipotalamusu

Kategorija:

Dišni sustav