UKA
AD ODDECHOWY
Oddychanie - respiracja - proces wymiany gazowej pomiędzy żywym organizmem a
środowiskiem. Wyróżnia się wymianę gazową zewnętrzną, zachodzącą między środowiskiem
zewnętrznym a organizmem, i wymianę gazową wewnętrzną, między krwią a komórkami
ciała.
Układ oddechowy - jego głównym zadaniem jest wymiana gazowa, tj. pobranie tlenu i
wydalenie dwutlenku węgla. Dzięki temu wszystkie żywe komórki ciała zaopatrywane są w
tlen.
Budowa układu oddechowego
Podstawowym zadaniem układu oddechowego jest umożliwienie wymiany gazowej, czyli
dostarczaniu tlenu do organizmu i usuwaniu dwutlenku węgla.
Jama nosowa
Wyścielona jest błoną śluzową utworzoną z nabłonka migawkowego. Powietrze dostające się do
jamy nosowej ulega ogrzaniu, nawilżeniu i oczyszczeniu z kurzu i bakterii. W górnej części
jamy nosowej nabłonek tworzy pola węchowe umożliwiające odbiór wrażeń węchowych.
Gardło i krtań
W gardle krzyżują się drogi pokarmowe i oddechowe. Z gardła wdychane powietrze dostaje się do
krtani, zbudowanej z chrząstek połączonych więzadłami i mięśniami. Górna część krtani to
nagłośnia. Zamyka ona wejście do krtani podczas połykania pokarmu. Poniżej znajdują się fałdy
głosowe (struny głosowe). Powietrze, przechodząc przez krtań przy napiętych fałdach głosowych,
wprawia je w drgania, co umożliwia wydawanie dz
więków.
Tchawica i oskrzela
Tchawica przypomina lekko spłaszczoną rurę, wzmocnioną chrząstkami. Rozdziela się ona na dwa
oskrzela główne, które wnikają do płuc, a następnie rozdzielają się na coraz mniejsze oskrzela.
Tchawica i oskrzela wyścielone są błoną śluzową z nabłonkiem migawkowym. Nieustanne ruchy
rzęsek nabłonka usuwają z płuc zanieczyszczenia, nadmiar śluzu itp.
Płuca
Płuca są narządem parzystym położonym w klatce piersiowej. Płuco lewe składa się z dwóch
płatów, prawe z trzech. Płuca otoczone są błoną zwaną opłucną. Jedna część opłucnej przylega do
płuc (opłucna płucna), druga do klatki piersiowej (opłucna ścienna). Przestrzeń między nimi
wypełniona jest płynem. Same płuca są plątaniną drobnych oskrzeli i oskrzelików zakończonych
pęcherzykami płucnymi. Pęcherzyki mają bardzo cienkie ściany, zbudowane z jednowarstwowego
nabłonka płaskiego. Każdy pęcherzyk otoczony jest gęstą siecią naczyń włosowatych.
Mechanizmy wymiany gazowej
Wymiana powietrza w płucach odbywa się dzięki rytmicznym ruchom klatki piersiowej. Są one
możliwe dzięki pracy mięśni oddechowych: przepony i mięśni międzyżebrowych. Przepona jest
mięśniem poprzecznie prążkowanym, oddzielającym jamę klatki piersiowej od jamy brzusznej.
Podczas wdechu następuje:
" skurcz przepony, co powoduje obniżenie jamy klatki piersiowej,
" skurcz mięśni międzyżebrowych, które powodują rozszerzenie klatki piersiowej.
Skurcz mięśni oddechowych powoduje zwiększenie objętości klatki piersiowej, rozciągnięcie płuc i
powstanie w nich podciśnienia. Skutkiem jest zasysanie powietrza do płuc. Następnie dochodzi do
rozluz
nienia mięśni, elastyczna klatka piersiowa powraca do stanu wyjściowego i następuje
wydech.
Wdech jest fazą aktywną, wymagającą pracy przepony i mięśni międzyżebrowych. Wydech
jest fazą bierną, następuje na skutek rozluz
nienia mięśni.
Odruch wdechu jest inicjowany przez ośrodek oddechowy mieszczący się w rdzeniu
przedłużonym w mózgu. Jest on wrażliwy na stężenie dwutlenku węgla we krwi i po
przekroczeniu pewnej jego wartości, wysyła impulsy do mięśni oddechowych.
Wymiana gazowa w pęcherzykach płucnych
Wymiana gazowa w pęcherzykach płucnych odbywa się na zasadzie dyfuzji.
Dyfuzja w pęcherzykach jest możliwa, gdyż:
" istnieje odpowiednio duża różnica pomiędzy stężeniem gazów znajdujących się w powietrzu
wewnątrz pęcherzyka płucnego i stężeniem tych gazów we krwi. Powietrze w pęcherzyku
zawiera dużo tlenu i mało dwutlenku węgla. Natomiast krew znajdująca się w naczyniach
włosowatych oplatających pęcherzyk jest uboga w tlen i bogata w dwutlenek węgla.
Naturalna dążność do wyrównania stężeń powoduje, że tlen przenika z pęcherzyka do krwi,
a dwutlenek węgla z krwi do pęcherzyka;
" pęcherzyki płucne utworzone są z jednowarstwowego nabłonka płaskiego. Podobną
budowę mają ściany naczyń włosowatych. Tak cienka przegroda (2 warstwy płaskich
komórek) między wnętrzem pęcherzyka a krwią nie utrudnia wymiany gazów;
" powierzchnia pęcherzyków pokryta jest płynem, w którym rozpuszczają się dyfundujące
do krwi gazy, co znacznie ułatwia zachodzenie całego procesu.
Porównanie zawartości gazów oddechowych w powietrzu wdychanym i wydychanym
Gaz Tlen Dwutlenek węgla
Powietrze
21,00% 0,03%
wdychane
Powietrze
16,50% 4,00%
wydychane
Transport gazów i wymiana gazowa w tkankach
Transport tlenu
Tlen w momencie wniknięcia do naczynia włosowatego wiąże się z hemoglobiną znajdującą się w
erytrocytach. Hemoglobina jest białkiem mającym duże powinowactwo z tlenem: 1 cząsteczka
hemoglobiny wiąże 4 cząsteczki tlenu. Połączenie to jest nietrwałe, a związana w ten sposób
hemoglobina nazywana jest oksyhemoglobiną. Wpływ na jej powstanie ma ilość dwutlenku węgla
- przy niskim stężeniu tego gazu (taka sytuacja jest w pęcherzykach) hemoglobina bardzo łatwo
łączy się z tlenem. W ten sposób związany tlen opuszcza płuca i wędruje do tkanek. W tkankach
pod wpływem wysokiego stężenia dwutlenku węgla oksyhemoglobina rozpada się i uwolniony tlen
dyfunduje do komórek.
Miejsce tlenu w hemoglobinie bardzo łatwo zajmuje tlenek węgla (czad). Ma on znacznie większe
powinowactwo z hemoglobiną i tworzy z nią trwałe połączenie. W ten sposób  blokuje
hemoglobinę. Ilość  wolnych cząsteczek szybko spada i po pewnym czasie jest niewystarczająca
dla zaspokojenia potrzeb organizmu. Na tym polega mechanizm zatrucia czadem.
Transport dwutlenku węgla
Powstający w komórkach ciała dwutlenek węgla dyfunduje do krwi i wraz z nią wędruje do płuc:
" 70% dwutlenku węgla tworzy z wodą jony wodorowęglanowe i w tej postaci jest
transportowany przez osocze,
" 20% wiąże się z hemoglobiną,
" 10% wędruje rozpuszczone w osoczu.
Przyczyny niewydolności układu oddechowego
Choroby układu oddechowego
Stany zapalne dróg oddechowych, nazywane są w medycynie nieżytem. W zależności od tego,
którego konkretnie odcinka dotyczą, rozróżnia się nieżyt nosa (czyli katar), gardła, krtani, tchawicy
i oskrzeli. Wywoływane są przez bakterie lub wirusy, a ich objawem jest przekrwienie i obrzęk
błony śluzowej oraz nadmierne wydzielanie śluzu. Niewłaściwie leczone nieżyty mogą
doprowadzić do zapalenia płuc.
Gruz
lica jest chorobą wywoływaną przez bakterie - prątki Kocha. Atakują one najczęściej
płuca, ale mogą też rozwijać się w innych narządach. Choroba ma charakter przewlekły.
Początkowe objawy są mało charakterystyczne, dlatego gruz
lica rozpoznawana jest na ogół w
stadium dość zaawansowanym. Tymczasem chory może zarażać otoczenie, rozsiewając wokół
siebie bakterie (faza prątkowania). Na gruz
licę najczęściej zapadają osoby z
le odżywiające się,
przemęczone, żyjące w stanie napięcia, co powoduje ogólne osłabienie systemu odpornościowego.
Gruz
lica aktualnie jest chorobą w pełni uleczalną, choć leczenie jest długotrwałe. Mimo znacznych
postępów w leczeniu gruz
licy, ciągle jest ona uważana za chorobę społeczną.
Astma jest to coraz częściej spotykana choroba o podłożu alergicznym. Objawia się atakami
duszności i kaszlu spowodowanymi zwężeniem światła dróg oddechowych.
Pylica płuc jest groz
ną chorobą spotykaną u osób pracujących w warunkach silnie
zanieczyszczonego powietrza, np. u górników.
Wpływ palenia papierosów
Ograniczając się do wpływu papierosów na wydolność układu oddechowego, należy stwierdzić, że:
" dym tytoniowy podrażnia nabłonek dróg oddechowych i pęcherzyków płucnych, powodując
nadmierne wydzielanie śluzu. Z kolei substancje smoliste zlepiają i uszkadzają rzęski
nabłonka. Organizm nie jest w stanie sprawnie usuwać gromadzących się zanieczyszczeń i
śluzu, które stanowią podłoże do rozwoju drobnoustrojów. Dlatego palacze przeważnie
cierpią na chroniczny nieżyt dróg oddechowych;
" substancje smoliste będące składnikiem dymu osadzają się na wewnętrznej powierzchni
pęcherzyków płucnych, tworząc warstwę utrudniającą wymianę gazową. Wynika stąd, że
organizm palacza jest niedotleniony;
" inne składniki dymu papierosowego, w tym nikotyna, mogą powodować skurcz oskrzeli i
oskrzelików, wywołując uczucie duszności, podobnie jak przy astmie;
" część substancji zawarta w dymie papierosowym ma działanie mutagenne. Uszkodzenie
materiału genetycznego w komórkach prowadzi z czasem do rozwoju choroby
nowotworowej. Szczególnie często rozwija się u palaczy rak płuc, często też spotyka się
raka krtani, języka czy wargi.
Oddychanie w warunkach nietypowych
Oddychanie na wysokościach
Wymiana gazowa w pęcherzykach płucnych odbywa się na zasadzie dyfuzji, dlatego warunkiem
sprawnego jej zachodzenia jest odpowiednio duża różnica stężeń pomiędzy zawartością gazów w
pęcherzykach i we krwi. Wraz ze wzrostem wysokości powietrze staje się bardziej rozrzedzone,
a różnica stężeń gazów maleje. Skutkiem tego do krwi przenika zbyt mało tlenu, a komórki ciała
nie otrzymują go w dostatecznej ilości. Aby nie dopuścić do niedotlenienia, organizm uruchamia
odpowiednie mechanizmy zapobiegawcze. Polegają one na:
" zwiększeniu częstości i pogłębieniu oddechów,
" rozszerzeniu dróg oddechowych i naczyń krwionośnych doprowadzających krew do
najważniejszych narządów (np. do mózgu),
" przyspieszeniu akcji serca, co ma zapewnić szybsze krążenie.
Mechanizmy te mogą funkcjonować stosunkowo krótko, ponieważ wymagają sporych nakładów
energii. Dlatego po pewnym czasie organizm adaptuje się do zmienionych warunków poprzez
wzrost ilości erytrocytów.
Nurkowanie
Podczas nurkowania bez odpowiedniego sprzętu następuje długie wstrzymanie oddechu. We krwi
gromadzi się wtedy dwutlenek węgla. Jest on sygnałem dla ośrodków oddechowych do pobudzenia
mięśni oddechowych i wywołania odruchu zaczerpnięcia powietrza. W pewnym momencie odruchu
tego nie da się dłużej opanować, co dla nurka może mieć konsekwencje tragiczne. Dlatego przed
zanurzeniem wykonywana jest seria głębokich wdechów i wydechów (hiperwentylacja), co
powoduje obniżenie zawartości dwutlenku węgla we krwi.