UKŁAD ODDECHOWY

Wydajność w środowisku lądowym - wielkość powierzchni wymiany gazowej i sprawność wentylacji układu oddechowego

PŁUCA

* wentylacja płuc

a) przewietrzanie płuc zapewniają ruchy ssąco-tłoczące klatki piersiowej (zmieniające jej objętość)

b) wdech

- powodowany jest skurczem mięśni oddechowych: przepony rozpiętej na łuku żeber dolnych oraz mięśni międzyżebrowych rozciągniętych na żebrach,

- rozciągnięcie klatki piersiowej we wszystkich trzech kierunkach prowadzi do zwiększenia objętości płuc i wytworzenia podciśnienia zasysającego powietrze

c) wydech

- jest aktem biernym (wydech pogłębiony wymaga skurczu pomocniczych mięśni wydechowych)

- rozluźnienie mięśni oddechowych powoduje, że sprężysta klatka piersiowa, a więc i płuca powracają do pierwotnych rozmiarów

- lekkie nadciśnienie wytłacza wówczas powietrze z płuc

d) pojemność płuc

- podczas spokojnego wdechu wydechu dochodzi do wymiany ok. 500cm³ powietrza, jest to tzw. objętość oddechowa

- pogłębienie wdechu pozwala pobrać dodatkowe 2500cm³ powietrza, jest to objętość uzupełniająca

- pogłębienie wydechu pozwala na usunięcie 1200cm³ powietrza, jest to objętość zapasowa

- między stanem największego wdechu i wydechu wymieniane jest jednorazowo 4200cm³ powietrza, jest to tzw. pojemność życiowa płuc

- nawet najgłębszy wydech nie doprowadza do całkowitego zapadnięcia się płuc, zawsze zostaje w nich 1200cm³ powietrza zalegającego

- dopiero dodając pojemność życiową i zalegającą, otrzymujemy całkowitą pojemność płuc (5400 cm³)

e) regulacja pracy układu oddechowego:

- za regulację odpowiedzialne są ośrodki oddechowe, znajdujące się w rdzeniu przedłużonym

- głównym czynnikiem przyspieszającym wentylację jest wzrost stężenia dwutlenku węgla we krwi

- dwutlenek tworzy z wodą kwas węglowy, którego dysocjacja prowadzi do zwiększenia stężenia jonów wodorowych, a więc spadku pH krwi

- zmianę tę wychwytują wyspecjalizowane chemoreceptory występujące m.in. w ścianie aorty oraz tętnic szyjnych, a także w pniu mózgu

UKŁAD ODDECHOWY

CHOROBY UKŁADU ODDECHOWEGO

1) wentylacja pomieszczeń

- powietrze musi być wolne od zanieczyszczeń pyłowych i chemicznych

- w zamkniętych pomieszczeniach obniża się stężenie tlenu

- przy niewielkim spadku organizm reaguje pogłębieniem oddechów i przyspieszeniem pracy serca, zmniejsza się wydolność umysłowa

- przy większym spadku nasilają się objawy niedotlenienia (przerywanie oddechu, osłabienie, ospałość)

- dalszy spadek stężenia grozi uduszeniem

2) zatrucia tlenkami węgla

- ulatniają się z niesprawnych instalacji gazowych i pieców

- szczególnie niebezpieczny jest tlenek węgla (czad), powoduje wiązanie hemoglobiny w hemoglobinę tlenkowęglową (karboksyhemoglobinę), która nie przenosi tlenu, rozłożenie zablokowanej tlenkiem węgla hemoglobiny trwa bardzo długo

3) nikotyna

- szkodliwy wpływa substancji zawartych w dymie papierosowym

4) substancje szkodliwe

- azbest - włóknisty minerał, do niedawna stosowany w budownictwie, drobiny azbestu gromadzą się w płucach i są przyczyną chorób nowotworowych

- pył węglowy - powoduje pylicę węglową płuc, często cierpią na nią górnicy

- cztero-tlenek ołowiu

5) resuscytacja - przywracanie czynności oddechowej, np. w przypadku ofiar wypadków

6) choroba dekompresyjna/kesonowa

- narażeni są na nią głęboko nurkujący nurkowie

- związana ze zjawiskiem znacznego zwiększania objętości gazów podczas szybkiego wynurzania

- szybko zmniejszające się ciśnienie powoduje, że gazy rozpuszczone we krwi i soku komórek wydzielają się w postaci pęcherzyków

- najgroźniejszy jest słabo rozpuszczalny i nieprzetwarzany przez organizm azot cząsteczkowy (jego pęcherzyki blokują światło drobnych naczyń krwionośnych)

- objawami choroby mogą być bóle mięśni, stawów, zawroty głowy, paraliż i nawet śmierć

6) stany zapalne układu oddechowego

- zapalenie oskrzeli - następuje obrzęk jamy śluzowej, która produkuje nadmierną ilość śluz, towarzyszy temu zwężenie dróg oddechowych i uciążliwy kaszel, zapalenie mogą wywołać drobnoustroje, ale także dym papierosowy lub smog

- zapalenie płuc - odnosi się do różnych stanów zapalnych i obrzęków płuc, najczęstszą przyczyną są infekcje wirusowe lub bakteryjne, leczy się je antybiotykami

- astma - występują ataki świszczącego kaszlu i duszności wywoływane zwężeniem górnych dróg oddechowych, prawdopodobnie większość ataków astmy jest skutkiem alergii, astmę zwalcza się stosują leki rozszerzające oskrzela

- alergia - nadwrażliwość układu oddechowego np. na roztocza zawarte w kurzu czy pyłki roślin

Drogi oddechowe

Płuca

* pęcherzykowate narządy o płatowej budowie

Jama nosowa

Gardło

Krtań

TRANSPORT GAZÓW ODDECHOWYCH WE KRWI

* rozpuszczalność tlenu jest bardzo mała i dlatego w drodze ewolucji musiały powstać mechanizmy zwiększające pojemność tlenową krwi

* fizycznie rozpuszczony w osoczu tlen stanowi zaledwie 2-3% ilości transportowanej

* znaczne zwiększenie sprawności krwi stało się możliwe dzięki wykształceniu barwników oddechowych (np. hemoglobiny)

- to różnorodna grupa białek złożonych

- wiążą one nietrwale tlen, zwiększając stopień wysycenia nim krwi

- np. u człowieka krew utlenowana płynąca z płuc zawiera do 20% objętościowych tlenu

- narząd jest złożonym zespołem chrząstek (np. chrząstka tarczowata - jej wyniosłość to jabłko Adama), więzadeł i mięśni

- wejście do krtani ograniczone jest nagłośnią

- w najwęższej części krtani znajdują się fałdy głosowe (struny głosowe), które ograniczają szparę głośni

- z krtani wdychane powietrze przechodzi do tchawicy

- umożliwia wydawanie dźwięków

- wdychane powietrze dostaje się do nosa, tam ulega ogrzaniu, nawilżeniu i oczyszczeniu z kurzu, bakterii i innych drobnych zanieczyszczeń,

- jamy nosowa wyścielona silnie unaczynioną błoną śluzową z nabłonkiem wielowarstwowym migawkowym, zawierającym liczne komórki śluzowe (dlatego oddychanie przez nos to prawidłowy proces fizjologiczny)

- znajduję się tu także urzęsiony nabłonek węchowy, tworzący niewielkie pole węchowe, u człowieka ma 5cm² lecz pozwala nam odróżnić kilka tysięcy zapachów, sygnał z pola węchowego przenosi się nerwami węchowymi do mózgowia,

- jama nosowa łączy się od tyłu z gardłem

ODDYCHANIE WEWNĘTRZNE

* odbywa się zgodnie z gradientem stężeń

* dopływająca do tkanek utleniona krew zawiera dużo tlenu o ciśnieniu około 96mmHg (12,8kPa) i niewiele dwutlenku węgla o ciśnieniu około 40mmHg (5,3kPa)

* komórki ciała zużywają w procesach oddychania komórkowego tlen i wytwarzają dwutlenek węgla, co prowadzi do obniżenia ciśnienia tlenu w komórce do około 30mmHg i zwiększenia stężenia dwutlenku węgla do około 46mmHg

* wyższe o ponad 60mmHg ciśnienie tlenu we krwi dopływającej w zupełności wystarcza do wymuszenia dyfuzji tlenu z krwi do komórek

* niższe stężenie dwutlenku węgla spowoduje jego dyfuzję z komórek do krwi (różnica tak jak w płucach wynosi zaledwie 6mmHg ale wystarcza)

- krzyżują się tu drogi oddechowa i pokarmowa

- wdychane powietrze dostaje się z gardła to krtani

Tchawica

Oskrzela główne

- nieco spłaszczona, sprężysta rura

- wzmocniona licznymi chrząstkami

- w klatce piersiowej rozgałęzia się na dwa oskrzela główne

- podobne w budowie do tchawicy

- oskrzelami głównymi wdychane powietrze przedostaje się do parzystych płuc

Lewe płuco

Prawe płuco

Trzy płaty

Dwa płaty

Rozgałęzienie oskrzeli głównych (oskrzela płatowe)

Oskrzeliki

Woreczkowate rozszerzenia

Pęcherzyki płucne

* uwypuklenia rozszerzeń

* oplecione rozbudowaną siecią naczyń włosowatych

* właściwa czynna powierzchnia wymiany gazowej

WYMIANA GAZOWA W PŁUCACH (ODDYCHANIE ZEWNĘTRZNE)

* Wymiana gazowa - między organizmem a otoczeniem to oddychanie (respiracja), polega na pobieraniu tlenu z zewnątrz i usuwania z wnętrza organizmu dwutlenku węgla, pewien udział w wymianie gazowej u człowieka ma także skóra

* dyfuzja gazów pomiędzy powietrzem pęcherzykowym a krwią odbywa się zgodnie z gradientem ciśnień (stężeń)

* powietrze zasysane do płuc miesza się z powietrzem zalegającym i dlatego jego skład różni się od atmosferycznego

* w pęcherzykach ciśnienie parcjalne (cząstkowe) tlenu wynosi około 100mmHg (13,3kPa), a ciśnienie

dwutlenku węgla 40mmHg (5,3kPa)

* wymiana gazowa doprowadza do zwiększenia stężenia dwutlenku węgla i spadku stężenia tlenu w płucach

* skład powietrza:

- wdychane : 78% azotu, 21% tlenu, 0,03 % dwutlenku węgla i ok. 1% innych gazów

- wydychane : 78% azotu, 17% tlenu, 4% dwutlenku węgla i ok. 1% innych gazów nasyconych parą wodną

* aby zrozumieć istotę dyfuzji w pęcherzyku płucnym należy ustalić parametry krwi dochodzącej do kapilar płucnych

- zawiera ona zaledwie 5% objętościowych tlenu o ciśnieniu 40mmHg (5,3kPa) i aż 5,5% objętościowych dwutlenku węgla o ciśnieniu 46mmHg (6,1kPa)

- ciśnienie tlenu w pęcherzyku płucnym jest prawie o 60mmHg większe niż we krwi

- mimo małej rozpuszczalności tlenu w wodzie przy takiej różnicy ciśnień gaz ten sprawnie przekracza barierę ściany pęcherzyka i kapilary płucnej (ma ona grubość zaledwie około 1µm) - dyfuzja z pęcherzyka do krwi

- ciśnienie dwutlenku węgla w pęcherzyku jest mniejsze o około 6mmHg niż we krwi

- oznacza to dyfuzję z krwi do pęcherzyka, różnica ciśnień jest mała, ale dwutlenek węgla jest wielokrotnie lepiej rozpuszczalny w wodzie niż tlen i dlatego oddawanie go przebiega bardzo sprawnie

---