FIZJOLOGIA UKŁADU

ODDECHOWEGO CZŁOWIEKA

ORGANIZACJA ODDYCHANIA

ODDYCHANIE WEWNĘTRZNE

(oddychanie tkankowe)

Oddychanie wiążące się z przemianą materii i energii w każdej komórce.
Polega głównie na przenoszeniu elektronów z wodoru związków organicznych na
tlen cząsteczkowy, prowadząc do powstania wody.

O

2

+ 4 H



2 O

2-

+ 4 H

+



2 H

2

O

Drugi produkt utleniania – CO

2

powstaje głównie przez dekarboksylację kwasów

organicznych.

ODDYCHANIE ZEWNĘTRZNE

(wymiana gazowa)

Polega na pobieraniu tlenu i oddawaniu dwutlenku węgla.
Wentylacja narządów oddechowych i wymiana gazów między krwią we włośniczkach
powierzchni oddechowej a zewnętrznym środowiskiem organizmu.

ORGANIZACJA ODDYCHANIA

Oddychanie (wyłączając z niego wszystkie chemiczne przemiany w komórkach, jakie dla
zdobycia energii odbywają się w nich od chwili pobrania O

2

i do wydalenia CO

2

) dzieli się

na etapy:

1. WENTYLACJA

narządów oddechowych

2. WYMIANA GAZÓW

między krwią we włośniczkach

powierzchni oddechowej a zewnętrznym środowiskiem
organizmu

3. TRANSPORT GAZÓW

na przestrzeni między powierzchnią

oddechową w włośniczkami w tkankach

4. WYMIANA GAZÓW

między krwią a płynem

międzykomórkowym przez ścianę włośniczek w tkankach o
raz między komórkami i otaczającym je płynem tkankowym

Oddychanie
zewnętrzne

Oddychanie
wewnętrzne

Oddechowa
funkcja krwi

WYMIANA GAZÓW ODDECHOWYCH

WYMIANA GAZÓW ODDECHOWYCH

Pęcherzyki płucne zbudowane są z jednej warstwy bardzo cienkiego płaskiego nabłonka

WYMIANA GAZÓW ODDECHOWYCH

WYMIANA GAZÓW ODDECHOWYCH

Wymiana gazów

oddechowych dokonuje się

na zasadzie dyfuzji

, tzn. w kierunku spadku

ciśnienia cząstkowego, czyli parcjalnego lub prężności obu gazów:



pO

2

w płynie międzykomórkowym wynosi ok. 40 mmHg, a w komórkach zbliża się do zera

(szczególnie gdy odbywają się tam intensywne procesy oksydacyjne) – przez to O

2

może wnikać

do komórek
 pCO

2

w komórkach przekracza 60 mmHg i jest znacznie większa niż w otaczającym płynie

międzykomórkowym – przez to CO

2

uchodzi z komórek do płynu międzykomórkowego

 pO

2

w we krwi tętniczej wynosi ok. 100 mmHg, podczas gdy w płynie międzykomórkowym

tylko 40 mmHg – O

2

przenika z naczyń do przestrzeni międzykomórkowej

 pCO

2

w płynie międzykomórkowym wynosi ok. 46 mmHg, natomiast we krwi tętniczej tylko

40 mmHg – CO

2

wnika z płynu międzykomórkowego do naczyń włosowatych

 pO

2

w pęcherzykach płucnych wynosi 102 mmHg, natomiast w krwi żylnej tylko 40 mm Hg -

O

2

przenika z wnętrza pęcherzyków płucnych do naczyń krwionośnych

 pCO

2

w pęcherzykach płucnych wynosi 40 mmHg, natomiast w krwi żylnej 46 mm Hg - CO

2

wnika z naczyń krwionośnych do pęcherzyków płucnych

Komórki pobierają tlen rozpuszczony w otaczającym je płynie międzykomórkowym, do

którego oddają też produkowany dwutlenek węgla

WYMIANA GAZÓW ODDECHOWYCH

Kierunek przemieszczania się gazów oddechowych jest ściśle wyznaczony przez spadek

ciśnień parcjalnych i prężności tych gazów

Szybkość i wydajność wymiany gazów oddechowych zależy od:



różnicy ciśnień parcjalnych

 wielkości powierzchni na jakiej zachodzi dyfuzja

 temperatury w jakiej dokonuje się wymiana

 pH w poszczególnych miejscach wymiany

O

2

O

2

O

2

O

2

O

2

159

102

40

100

40

CO

2

CO

2

CO

2

CO

2

CO

2

0,2

40

46

40

46

Atmosfera

Płuca

Krew

Tkanki

WYMIANA GAZÓW ODDECHOWYCH

MECHANIZM WENTYLACJI PŁUC

Płuca mogą zmieniać objętość wraz z klatką piersiową, która staje się pojemniejszą

podczas wdechu i mniej pojemną podczas wydechu

MECHANIZM WENTYLACJI PŁUC

W kierunku pionowym wymiar klatki piersiowej

zwiększa się podczas skurczu

przepony

Poprzeczne rozszerzenie klatki piersiowej

polega na podnoszeniu żeber, przemieszczaniu

mostka i zmianie kształtu kręgosłupa. Podczas spokojnego wdechu dzieje się to pod
wpływem skurczu

mięśni międzyżebrowych

zewnętrznych i międzychrząstkowych.

MECHANIZM WENTYLACJI PŁUC

Całe płuca pokrywa od zewnątrz błona surowicza zwana

opłucną trzewną

, która

przechodzi w wyścielającą wnętrze klatki piersiowej

opłucną ścienną

Między nimi jest wąziutka przestrzeń wypełniona bardzo małą ilością płynu

surowiczego, zwana

jamą opłucnej

WDECH

WYDECH

Wewnętrzna powierzchnia pęcherzyków płucnych pokryta jest molekularną warstwą

SURFAKTANATU

,

który zmniejsza napięcie powierzchniowe i zapobiega całkowitemu zapadaniu się pęcherzyków podczas
wydechu

MECHANIZM WENTYLACJI PŁUC

ODMA PIERSIOWA

Gdy do jamy opłucnej dostanie się powietrze lub inny gaz, płuco może się kurczyć tak

mocno, jak to wynika z jego elastycznego napięcia i nie będzie podążać za klatką

piersiową podczas wdechu i wydechu

Dzięki płynowi i ujemnemu ciśnieniu w jamie opłucnej, opłucna trzewna ściśle przylega do ściennej,
podążając za nią w czasie ruchów oddechowych i może się ślizgać bez większego tarcia.

Płuco traci możliwość podążania za oddechowymi ruchami klatki piersiowej, gdy do jamy opłucnej
dostanie się powietrze lub zbierze się tam większa ilość płynu.

ODMA SAMOISTNA

Powietrze dostaje się do opłucnej z własnych dróg
oddechowych na skutek przerwania tkanki płucnej
oddzielającej jamę opłucną od wnętrza dróg
oddechowych

ODMA URAZOWA

Powietrze wnika do jamy opłucnej bezpośrednio z
otoczenia na skutek przebicia powłok klatki piersiowej

Obfita i nagle wywołana odma dwustronna uniemożliwia
oddychanie i prowadzi do śmierci z uduszenia

RODZAJE OBJĘTOŚCI I POJEMNOŚCI PŁUC

Płuca wraz z drogami oddechowymi są bardzo rozciągliwe i dlatego nie mają stałej

objętości, lecz mówi się o kilku typowych rodzajach powierza, pojemności lub objętości

OBJĘTOŚCI (V)

Elementarne i niepodzielne części składowe
całej pojemności płuc

POJEMNOŚĆ (C)

Suma odpowiednich objętości

Najgłębszy wdech

Najgłębszy wydech

Spokojny wdech

Spokojny wydech

SPIROMETR

służy do mierzenia objętości powietrza

wprowadzanego do płuc i usuwanego stamtąd w czasie różnych
stopni nasilenia ruchów oddechowych

TV – objętość oddechowa

= objętość pojedynczego oddechu (500 ml)

IRV – objętość zapasowa wdechowa

(powietrze uzupełniające) = największa objętość powietrza, jaką

można wciągnąć do płuc uzupełniając ich napełnienie od szczytu spokojnego wdechu (2000 ml)

ERV – objętość zapasowa wydechowa

(powietrze zapasowe) = największa objętość powietrza, jaką

można wytchnąć z płuc poczynając końca spokojnego wydechu (1500 ml)

RV – objętość zalegająca

(powietrze zalegające) = objętość powietrza znajdującego się w płucach w

momencie ukończenia najgłębszego wydechu (1200 ml)

TLC – całkowita pojemność płuc

= objętość powietrza w płucach w momencie ukończenia najgłębszego

wdechu: IRV + TV + ERV + RV (5200 ml)

VC – pojemność życiowa

= objętość powietrza, jaką można wytchnąć z płuc na przestrzeni od

najgłębszego wdechu do najgłębszego wydechu: IRV + TV + ERV (4000 ml)

IC - pojemność wdechowa

(powietrze wdechowe) = objętość powietrza jaką można wciągnąć do płuc

poczynając od szczytu spokojnego wydechu, a kończąc na szczycie najgłębszego wdechu : TV + IRV
(2500 ml)

FRC – czynnościowa pojemność zalegająca

= objętość powietrza zawartego w płucach w momencie

ukończenia spokojnego wydechu: ERV + RV (2700 ml)

RODZAJE OBJĘTOŚCI I POJEMNOŚCI PŁUC

OBJAWY NIWYDOLNOŚCI ODDYCHANIA

Hipoksja anoksyczna

–

do normalnej i prawidłowo krążącej krwi przenika za mało tlenu, gdyż nie ma

go pod dostatkiem w powietrzu wdechowym (np. przebywanie na dużych wysokościach).

Hipoksja histotoksyczna

–

wymiana gazów, jakość i krążenie krwi są prawidłowe, ale zużycie tlenu

przez komórki jest upośledzone wskutek inaktywacji enzymów niezbędnych do oddychania
tkankowego. W żyłach płynie krew o znacznej zawartości tlenu niezużytego w tkankach (np. zatrucie
HCN).

Pojawia się, gdy ciśnienie parcjalne tlenu w pęcherzykach płucnych jest o wiele większe niż normalnie.
Wtedy zbyt dużo tlenu rozpuszcza się w we krwi i tkankach, oksyhemoglobina za wolno przemienia się
w hemoglobinę, utrudnione jest wydalanie CO

2

, powstaje kwasica, upośledza się czynność enzymów,

uszkodzeniu ulega tkanka płucna i ośrodkowy układ nerwowy.

Objawy te zaczynają się jednak pojawiać dopiero, gdy pO

2

jest większe niż 760 mmHg. Dlatego też w

zwykłych warunkach atmosferycznych przez pewien czas można oddychać czystym tlenem.

Natomiast oddychanie nawet zwykłym powietrzem staje się niemożliwe, gdy ciśnienie pO

2

osiągnie

kilka atmosfer.

HIPOKSJA - niedotlenienie

HIPEROKSJA

OBJAWY NIWYDOLNOŚCI ODDYCHANIA

CHOROBA KESONOWA

W powietrzu o dużym ciśnieniu człowiek przebywa zazwyczaj krótko, najczęściej jako nurek lub
pracownik kesonowy. W tych warunkach nie dochodzi w zasadzie do szkodliwej hiperoksji, ale we krwi,
w płynie międzykomórkowym, a szczególnie w tłuszczach i komórkach nerwowych rozpuszcza się wiele
azotu, co samo przez się nie jest szkodliwe.

Nagłe zmniejszenie ciśnienia może spowodować śmierć lub ciężkie zaburzenia znane pod
nazwą

choroby kesonowej

. Wtedy gazy rozpuszczone pod ciśnieniem kilku atmosfer

uwalniają się z krwi i komórek jak po otwarciu butelki z wodą gazowaną. Drobne
pęcherzyki azotu najłatwiej uszkadzają komórki nerwowe mózgu i rdzenia, a ponadto we
krwi mogą się gromadzić do tego stopnia, że wywołują zator gazowy.

Aby uniknąć tych groźnych skutków nagłej dekompresji, ciśnienie powinno się zmieniać tak powoli, jak
człowiek zdąży się do tego przystosować. Kesony lub skafandry nurków można też zapobiegawczo
napełniać mieszaniną tlenu i helu, który rozpuszcza się o wiele trudniej niż azot i przez to jest mniej
niebezpieczny podczas dekompresji.