Układ oddechowy
Oddychanie - wymiana gazowa pomiędzy organizmem a środowiskiem.
Proces ten dzieli się na:
Oddychanie zewnętrzne - polegające na doprowadzeniu cząsteczek tlenu atmosferycznego do wnętrza komórek;
Oddychanie wewnętrzne - wewnątrzkomórkowe, w czasie którego cząsteczki tlenu wchodzą w reakcje chemiczne.
Oddychanie zewnętrzne dzieli się na szereg procesów:
Wentylacja płuc;
Dyfuzja gazów pomiędzy powietrzem pęcherzykowym i krwią;
Transport gazów za pośrednictwem krwi;
Dyfuzja gazów pomiędzy krwią i komórkami.
Wentylacja płuc.
Wdechy i wydechy.
Wentylacja płuc jest uzależniona od ruchów oddechowych klatki piersiowej. Polegają one na wdechu i wydechu. W czasie wdechu powiększa się objętość klatki piersiowej. Skurcz mięśni wdechowych, którymi są: przepona i mięśnie międzyżebrowe zewnętrzne, powoduje powiększenie wymiarów wewnętrznych klatki.
Opłucna płuca przylega do opłucnej ściennej i w czasie wdechu podąża za nią, wypełniając całą jamę opłucnej, w której panuje ujemne ciśnienie w czasie spokojnego oddychania od 0,3 do 0,8 kPa. Powoduje to rozciągnięcie tkanki płucnej, obniżenie ciśnienia w pęcherzykach płucnych, w drogach oddechowych i napływ powietrza do płuc w celu powstałej różnicy ciśnień.
Na szczycie wdechu mięśnie wdechowe rozkurczają się i klatka zaczyna się zmniejszać dzięki sile wywieranej przez rozciągnięte elementy sprężyste w tkance płucnej. Ciśnienie w pęcherzykach wzrasta powyżej ciśnienia atmosferycznego i powietrze jest usuwane na zewnątrz.
Spokojny wydech jest aktem biernym, niewymagającym skurczu mięśni, podczas nasilonego wydechy kurczą się mięśnie międzyżebrowe wewnętrzne i przedniej ściany jamy brzusznej (przede wszystkim proste brzucha).
Pojemność płuc.
U mężczyzn w płucach na szczycie najgłębszego wdechu znajduje się około 6 L powietrza. Jest to pojemność płuc całkowita. Dzieli się na pojemność wdechową i zalegającą czynnościową.
Pojemność wdechową stanowi powietrze wciągnięte do płuc w czasie najgłębszego wdechu po spokojnym wydechu. Pojemność zalegająca czynnościowa jest to powietrze pozostające w płucach po spokojnym wydechu.
Objętość oddechowa wdychana i wydychana w czasie swobodnego wdechu i wydechu oraz objętość zapasowa wdechowa wciągana do płuc w czasie maksymalnego wdechu wykonywanego na szczycie swobodnego wdechu tworzą łącznie pojemność wdechową.
Po swobodnym wydechu można wykonać maksymalny wydech, usuwając z płuc objętość zapasową wydechową. W czasie maksymalnego wydechu zawsze zostaje w płucach objętość zalegająca. Objętość zapasowa wydechowa i objętość zalegająca tworzą pojemność zalegającą czynnościową.
Po najgłębszy wydechu, wykonując maksymalny wdech, wciąga się do płuc powietrze stanowiące pojemność życiową wdechową. Jest ona nieco większa od pojemności życiowej, a więc od ilości powietrza, które można usunąć z płuc po maksymalnym wdechu w czasie maksymalnego wydechu. W czasie maksymalnego wydechu poprzedzonego maksymalnym wdechem przewodziki pęcherzykowe zamykają się wcześniej, zanim powietrze wypełniające pęcherzyki zostanie usunięte.
Objętość zalegająca obejmuje powietrze znajdujące się w pęcherzykach płucnych i przewodzikach pęcherzykowych, a więc tam gdzie istnieją anatomiczne warunki do wymiany gazów.
Objętość oddechowa - w czasie swobodnego wdechu wprowadzane jest do dróg oddechowych ok. 500 mL powietrza. Przestrzeń martwa anatomiczna - 150 mL powietrza z objętości oddechowej. Przestrzeń martwa fizjologiczna - powietrze pęcherzykowe nie podlegające wymianie.
Wentylacja płuc minutowa - w czasie spoczynku jest wdychane i wydychane ok. 8 L powietrza na minutę - 16 oddechów x 500 mL powietrza objętości oddechowej.
Maksymalna dowolna wentylacja płuc - może być od kilkunastu do kilkudziesięciu razy większa od wentylacji minutowej płuc.
Wentylacja pęcherzyków.
Powietrze wciągane do płuc, stanowiące objętość oddechową miesza się z powietrzem stanowiącym pojemność zalegającą czynnościową, jednocześnie ogrzewa się i wysyca para wodną.
W czasie wdechu napięcie powierzchniowe w pęcherzykach wzmaga się, w czasie wydechu maleje. Zapobiega to zlepianiu się ścian pęcherzyków na szczycie wydechu. Napięcie powierzchniowe w pęcherzykach zmniejsza czynnik powierzchniowy, czyli surfaktant.
Dyfuzja gazów w płucach.
W pęcherzykach zachodzi wymiana gazów pomiędzy powietrzem, a krwią przepływającą przez sieć naczyń włosowatych otaczających pęcherzyki. W tych naczyniach stale jest ok. 100 mL krwi. Dyfuzja gazów przez ścianę pęcherzyków odbywa się zgodnie z gradientem prężności cząsteczek gazów.
Transport gazów.
Transport tlenu.
Cząsteczki tlenu rozpuszczone w osoczu na drodze fizycznej dyfundują przez otoczkę do erytrocytów i wiążą się z hemoglobiną, tworząc hemoglobinę utlenowaną (oksyhemoglobinę). Jedna cząsteczka hemoglobiny wiąże się z 4 cząsteczkami tlenu.
Transport dwutlenku węgla.
Około 6% transportowane jest w postaci CO2 rozpuszczonego na zasadzie rozpuszczalności fizycznej w osoczu w cytoplazmie erytrocytów. Około 88% w postaci jonów HCO3- związanych przez wodorowęglanowy układ buforowy osocza i erytrocytów. Około 6 % w postaci karbaminianów, CO2 związanego z wolnymi grupami aminowymi białek osocza i hemoglobiny.
Dyfuzja gazów w tkankach.
Krew tętnicza dopływająca do wszystkich tkanek ma większą prężność tlenu i mniejszą dwutlenku w porównaniu do krwi żylnej. Zgodnie z gradientem prężności uwolniony tlen dyfunduje do komórek, a dwutlenek z komórek do osocza.
Ośrodek oddechowy.
Regulacja oddychania, czyli częstotliwość i głębokość oddechów, odbywa się za pośrednictwem ośrodka oddechowego.
Jama nosowa - ograniczona nozdrzami przednimi (skrzydła i przegroda nosowa). Przegroda zbudowana z części chrzęstnej i kostnej dzieli jamę nosową na połowy. Powietrze nozdrzami przednimi przedostaje się do przedsionka nosa, zawierającego włosy, gruczoły łojowe i potowe. Włosy służą do zatrzymywania cząstek zanieczyszczeń. Następnie przewodami jamy nosowej przez nozdrza tylne powietrze kierowane jest do części nosowej gardła.
W obrębie przewodów jamy nosowej znajdują się ujścia zatok przynosowych (szczękowych, czołowych, klinowych, komórek sitowych). W przypadku występowania stanu zapalnego zatok, ich wydzielina, ze względu na obrzęk błony śluzowej i zwężenie ujścia, nie może wydostać się do przewodów nosowych.
W błonie śluzowej występuje ponadto:
pole węchowe
pole oddechowe
narząd przylemieszowy.
Jama nosowa spełnia funkcję: regulującą temperaturę powietrza wdychanego, zapewnia prawidłową wilgotność powietrza, oczyszcza.
Gardło - składa się z części nosowej, ustnej i krtaniowej. Część nosowa posiada połączenie z uchem środkowym przez trąbkę słuchową, co umożliwia wyrównanie ciśnienia. Krzyżują się drogi oddechowe z pokarmowymi. Występują tu parzyste migdałki podniebienne, dwa migdałki trąbkowe i nieparzysty migdałek gardłowy.
Krtań - składa się ze szkieletu utworzonego przez chrząstki, mięśnie, błonę śluzową. Łączy się w górnej części z gardłem i jest rozdzielona nagłośnią. Podczas połykania nagłośnia zamyka wejście do krtani, a jednocześnie mięśnie nadgnykowe unoszą krtań ku górze zapobiegając zachłyśnięciu.
Pomiędzy chrząstkami znajdują się więzadła głosowe, które pokryte błona śluzową tworzą fałdy głosowe.
Tchawica - zbudowana z chrząstek, przedłużenie krtani. Wnętrze pokryte błoną śluzową i surowiczą.
Oskrzela - budowa podobna do tchawicy, powstają z podziału tchawicy na oskrzela główne prawe (dzieli się następnie na 3 oskrzela płatowe) i oskrzele główne lewe (podzielone na 2 oskrzela płatowe). Kolejne oskrzela powstające w wyniku podziału oskrzeli głównych mają budowę podobną, przy czym zawierają dodatkowo warstwę mięśniową. Oskrzela dzielą się stopniowo aż do oskrzelika, oskrzelika oddechowego i wreszcie pęcherzyka płucnego.
Pęcherzyki płucne - właściwy teren wymiany gazowej, tworzą graniaste układy - tzw. gronko płucne otoczone nieciągłą przegrodą łącznotkankową i zaopatrywane przez jeden oskrzelik. Ściana pęcherzyka to cienka warstwa nabłonka pęcherzykowego, opleciona naczyniami włosowatymi.
Płuca - wypełniają klatkę piersiową, w części przyśrodkowej tworzą wnękę, w której znajdują się oskrzela, tętnica płucna, żyły płucne, naczynia chłonne, nerwy i węzły. Płuca dzielą się na płaty.
Unaczynienie płuca
Wyróżniamy dwa układy naczyniowe płuc - roboczy i odżywczy. Roboczy to tętnica płucna doprowadzająca krew żylną do płuc aż do sieci naczyń kapilarnych i żyła płucna odprowadza krew utlenowaną do serca. Układ odżywczy, będący odgałęzieniem od tętnicy płucnej, zaopatruje w krew utlenowaną oskrzela, opłucną, węzły chłonne, płuca i nerwy.
Unerwienie płuca
Płuco nie jest unerwione czuciowo. Znajdują się ty zakończenia układu autonomicznego - włókna układu współczulnego powodują rozkurcz oskrzeli a układ przywspółczulny działa przeciwnie.
Opłucna - jest cienką błoną surowiczą, wydzielającą niewielka ilość płynu surowiczego. Wyróżniamy opłucną ścienną, pokrywającą od wewnątrz ścianę klatki piersiowej i opłucną płucną, ściśle przylegającą do płuca. Pomiędzy obiema warstwami opłucnej znajduje się jama opłucnej, w warunkach fizjologicznych szczelinowata, ze względu na ścisłe przyleganie do siei obu warstw opłucnej.
1