Људски респираторни систем се састоји од респираторног тракта (горњег и доњег) и плућа. Респираторни систем је одговоран за размену гасова између организма и околине. Како је изграђен респираторни систем и како функционише?

Људски респираторни системтреба да омогући дисање - процес размене гасова, односно кисеоника и угљен-диоксида, између организма и околине. Свакој ћелији у нашем телу је потребан кисеоник да би правилно функционисала и стварала енергију. Процес дисања је подељен на:

  • спољашње дисање - снабдевање ћелија кисеоником
  • унутрашње дисање - интрацелуларно

Спољашње дисање настаје услед синхронизације респираторног система са нервним центрима и дели се на више процеса:

  • вентилација плућа
  • дифузија гаса између алвеоларног ваздуха и крви
  • транспорт гасова кроз крв
  • дифузија гаса између крви и ћелија

Структура респираторног система

Респираторни тракт се састоји од:

  • горњи респираторни тракт , односно: носна шупљина ( цавум насз ) и грло ( ждрело)
  • доњи респираторни тракт : ларинкс ( ларинкс ), трахеја ( душник ), бронхи ( бронхија ) - десно и лево, које се даље деле на мање гране, а оне најмање се претварају у бронхиоле ( бронхиоле )

Завршни део дисајног пута води до алвеола ( алвеоли пулмоналес ). Удахнути ваздух који пролази кроз респираторни тракт се чисти од прашине, бактерија и других ситних нечистоћа, влажи и загрева. С друге стране, структура бронхија, комбиновањем хрскавице, еластичних и глатких мишићних елемената, омогућава регулацију њиховог пречника. Грло је место где се укрштају респираторни и дигестивни систем. Из тог разлога, приликом гутања, дисање престаје и дисајни пут се затвара кроз епиглотис.

  • плућа- упарени органи који се налазе у грудима.

У анатомском и функционалном смислу, плућа су подељена на режњеве (лево плућно крило на два режња, а десно на три), режњеви се даље деле на сегменте, сегменти на режњеве, а режњеви на кластере.

Они окружују свако плућно крилодва слоја везивног ткива - паријетална плеура ( плеура париеталис ) и плућна плеура ( плеура пулмоналис ). Између њих је плеурална шупљина ( цавум плеурае ), а течност у њој омогућава плућима прекривеним плућном плеуром да се причврсте за паријеталну плеуру спојену са унутрашњим зидом грудног коша. На месту где бронхи продиру у плућа налазе се плућне шупљине, у које се поред бронхија налазе и артерије и плућне вене.

вентилација плућа

Суштина вентилације је увлачење атмосферског ваздуха у алвеоле. Пошто ваздух увек тече од већег ка нижем притиску, десни мишићи су укључени у сваки удисај и издисај, омогућавајући усисавање и кретање грудног коша под притиском.

На крају издисаја, притисак у алвеолама је једнак атмосферском притиску, али док се увлачи ваздух, дијафрагма ( дијафрагма ) и спољни међуребарни мишићи (мусцули интерцосталес) цонтрацт ектерни ), ово повећава запремину грудног коша и ствара вакуум који усисава ваздух.

Када се потреба за вентилацијом повећа, активирају се додатни инспираторни мишићи: стерноклеидомастоидни мишићи ( мусцули стерноцлеидомастоидеи ), мањи грудни мишићи ( мусцули пецтормусцули пецтор), предњи зупчасти мишићи ( мусцули серрати антериорес ), мишићи трапеза ( мусцули трапезии ), полуге лопатице ( мусцули леваторес сцапулае ), велики и мањи паралелограмски мишићи ( мусцули рхомбоидеи маиорес ет минорес ) и нагнути мишићи ( сцалени)

Следећи корак је издах. Почиње када се инспираторни мишићи опусте на врхунцу удисаја. Обично је ово пасиван процес, јер су силе које стварају растегнути еластични елементи у плућном ткиву довољне да се грудни кош смањи у запремини. Алвеоларни притисак расте изнад атмосферског притиска и резултујућа разлика притиска уклања ваздух напоље.

Ситуација је мало другачија када се снажно издише. Са њим се бавимо када је ритам дисања успорен, када издисање захтева савладавање повећаног отпора дисања, на пример код неких плућних обољења, али и у фонаторној активности, посебно при певању или свирању дувачких инструмената. Стимулишу се мотонеурони експираторних мишића у које спадају: интеркостални мишићиунутрашњи мишићи ( мусцули интерцосталес интерни ) и мишићи предњег трбушног зида, посебно мишићи рецтус абдоминис ( мусцули рецти абдоминис ).

).

Респираторна стопа

Брзина дисања је веома варијабилна и зависи од много различитих фактора. Одрасла особа у мировању треба да дише 7-20 пута у минути. Фактори који доводе до повећања брзине дисања, стручно назване тахипнеја, укључују вежбање, стање плућа и ванплућни респираторни дистрес. С друге стране, брадипнеја, односно значајно смањење броја удисаја, може бити последица неуролошких болести или централних нежељених ефеката наркотика. Деца се разликују од одраслих у овом погледу: што је дете мање, то је већа физиолошка брзина дисања.

Запремина и капацитет плућа

  • ТЛЦ (укупни капацитет плућа) -укупан капацитет плућа- запремина која је у плућима након најдубљег удисаја
  • ИЦ -инспираторни капацитет- увучен у плућа током најдубљег удисаја након мирног издисаја
  • ИРВ (инспираторни резервни волумен) -инспираторни резервни волумен- увучен у плућа током максималне инспирације на врхунцу слободне инспирације
  • ТВ (дихална запремина) -плимна запремина- слободно удахните и издахните док удишете и издишете
  • ФРЦ -преостали функционални капацитет- остаје у плућима након мирног издисаја
  • ЕРВ (резервни волумен издисаја) -резервни волумен издисаја- уклања се из плућа током максималног издисаја након слободног удисаја
  • РВ (преостала запремина) -преостала запремина- увек остаје у плућима током максималног издисаја
  • ВЦ (витални капацитет) -витални капацитет- уклања се из плућа након максималног удисаја током максималног издисаја
  • ИВЦ (инспираторни витални капацитет) -инспираторни витални капацитет- увучен у плућа након најдубљег издисаја при максималном удисању; може бити мало већи од ВЦ јер у време максималног издисаја након којег следи максимални удах, алвеоларни проводници се затварају пре него што се уклони ваздух који испуњава мехуриће

Током слободне инспирације, плимни волумен је 500 мЛ. Међутим, не стиже сав овај волумен до алвеола. Око 150 мл испуњава респираторни тракт, који нема услове за размену гасова између ваздуха и крви, односно носну шупљину, ждрело, ларинкс, душник, бронхије и бронхиоле. Ово се зове анатомски респираторни мртви простор. Преосталих 350 мЛ се помеша саса ваздухом који чини функционални преостали капацитет, он се истовремено загрева и засићен воденом паром. У алвеолама, опет, није сав ваздух гасовит. У капиларе зидова неке од алвеола крв не тече или не тече довољно да искористи сав ваздух за размену гасова. Ово је физиолошки респираторни мртви простор и мали је код здравих људи. Нажалост, може се значајно повећати у болесним стањима.

Просечна брзина дисања током одмора је 16 у минути, а плимни волумен је 500 мЛ, множењем ове две вредности добијамо плућну вентилацију. Из овога следи да се у минути удахне и издахне око 8 литара ваздуха. Током брзог и дубоког удисаја, вредност се може значајно повећати, чак од десетак до двадесет пута.

Сви ови компликовани параметри: капацитети и запремине уведени су не само да нас збуне, већ имају важну примену у дијагностици плућних болести. Постоји тест - спирометрија који мери: ВЦ, ФЕВ1, ФЕВ1 / ВЦ, ФВЦ, ИЦ, ТВ, ЕРВ и ИРВ. Неопходан је за дијагнозу и праћење болести као што су астма и ХОБП.

Дифузија гаса између алвеоларног ваздуха и крви

Основна структура која чини плућа су алвеоле. Има их око 300-500 милиона, сваки пречника од 0,15 до 0,6 мм, а њихова укупна површина је од 50 до 90 м².

Зидови алвеола су изграђени од танког, равног, једнослојног епитела. Поред ћелија које чине епител, фоликули садрже још две врсте ћелија: макрофаге (челије црева) и такође фоликуларне ћелије типа ИИ које производе сурфактант. То је мешавина протеина, фосфолипида и угљених хидрата произведених од масних киселина у крви. Сурфактант, смањујући површински напон, спречава лепљење алвеола и смањује силе потребне за истезање плућа. Споља, везикуле су прекривене мрежом капилара. Капиларе које улазе у алвеоле носе крв богату угљен-диоксидом, водом, али са малом количином кисеоника. Насупрот томе, у алвеоларном ваздуху, парцијални притисак кисеоника је висок, а угљен-диоксид низак. Дифузија гаса прати градијент притиска гасних честица, тако да капиларни еритроцити заробљавају кисеоник из ваздуха и ослобађају се угљен-диоксида. Молекули гаса морају да прођу кроз алвеоларни зид и зид капилара, тачније кроз: слој течности који покрива алвеоларну површину, алвеоларни епител, базалну мембрану и ендотел.капилари.

Транспорт гасова кроз крв

  • транспорт кисеоника

Кисеоник се прво физички раствара у плазми, али затим дифундује кроз омотач у еритроците, где се везује за хемоглобин и формира оксихемоглобин (хемоглобин кисеоником). Хемоглобин игра веома важну улогу у транспорту кисеоника, јер се сваки његов молекул комбинује са 4 молекула кисеоника и тако повећава способност крви да транспортује кисеоник и до 70 пута. Количина транспортованог кисеоника раствореног у плазми је толико мала да је ирелевантна за дисање. Захваљујући циркулаторном систему, крв засићена кисеоником стиже до сваке ћелије у телу.

  • транспорт угљен-диоксида

Угљен-диоксид ткива улази у капиларе и транспортује се до плућа:

  • ок. 6% физички растворено у плазми и у цитоплазми еритроцита
  • ок. 6% везано за слободне амино групе протеина плазме и хемоглобина (као карбамати)
  • већина, тј. приближно 88% као ХЦО3- јони везани бикарбонатним пуфер системом плазме и еритроцита

Дифузија гаса између крви и ћелија

У ткивима, молекули гаса поново продиру дуж градијента еластичности: кисеоник ослобођен из хемоглобина дифундује у ткива, док угљен-диоксид дифундује у супротном смеру - од ћелија до плазме. Због разлика у потражњи за кисеоником различитих ткива, постоје и разлике у напетости кисеоника. У ткивима са интензивним метаболизмом тензија кисеоника је ниска, па троше више кисеоника, док венска крв која одводи садржи мање кисеоника и више угљен-диоксида. Артериовенска разлика у садржају кисеоника је параметар који одређује степен потрошње кисеоника у ткивима. Свако ткиво се снабдева артеријском крвљу са истим садржајем кисеоника, док венска крв може да садржи више или мање.

Унутрашње дисање

Дисање на ћелијском нивоу је вишестепени биохемијски процес који укључује оксидацију органских једињења која производе биолошки корисну енергију. То је фундаментални процес који се наставља чак и када су други метаболички процеси заустављени (анаеробни алтернативни процеси су неефикасни и од ограниченог значаја).

Кључну улогу играју митохондрије - ћелијске органеле, које примају молекуле кисеоника дифундирајући унутар ћелије. Сви ензими Кребсовог циклуса (познатог и као циклус трикарбоксилне киселине) налазе се на спољној мембрани митохондрија, док се ензими ланца налазе на унутрашњој мембрани.

У Кребсовом циклусу, метаболити шећера, протеина и масти се оксидују у угљен-диоксид и воду уз ослобађање слободних атома водоника или слободних електрона. Даље у респираторном ланцу - последњој фази интрацелуларног дисања - преношењем електрона и протона на узастопне транспортере, синтетишу се високоенергетска једињења фосфора. Најважнији од њих је АТП, односно аденозин-5′-трифосфат, универзални носилац хемијске енергије који се користи у ћелијском метаболизму. Троше га бројни ензими у процесима као што су биосинтеза, кретање и деоба ћелија. Прерада АТП-а у живим организмима је континуирана и процењује се да сваки дан човек претвара количину АТП-а упоредиву са његовом телесном тежином.

Регулација дисања

У медули је центар за дисање који регулише фреквенцију и дубину дисања. Састоји се од два центра са супротним функцијама, изграђена од две врсте неурона. Оба се налазе унутар ретикуларне формације. У солитарном језгру и у предњем делу задњег двосмисленог вагусног нерва налази се инспираторни центар, који шаље нервне импулсе до кичмене мождине, до моторних неурона инспираторних мишића. С друге стране, у двосмисленом језгру вагусног нерва иу задњем делу задње-амбигуозног језгра вагусног нерва налази се центар за издисање, који стимулише моторне неуроне експираторних мишића.

Неурони центра за инспирацију шаљу налет нервних импулса неколико пута у минуту, који прате грану која се спушта до моторних неурона у кичменој мождини и истовремено грану аксона која се уздиже до неурона ретикуларног формирање моста. Постоји пнеумотаксички центар који инхибира центар за инспирацију на 1-2 секунде, а затим поново стимулише инспирациони центар. Због узастопних периода стимулације и инхибиције инспираторног центра, обезбеђује се ритмичност удисаја. Инспираторни центар је регулисан нервним импулсима који настају у:

  • хеморецептори цервикалног и аорталног режња, који реагују на повећање концентрације угљен-диоксида, концентрације водоничних јона или значајно смањење концентрације кисеоника у артеријској крви; импулси из угрушака аорте путују кроз глософарингеални и вагусни нерви. а ефекат је убрзање и продубљивање удисаја
  • интерорецептори плућног ткива и торакални проприорецептори;
  • Механорецептори за надувавање се налазе између глатких мишића бронхија, стимулисани су истезањем плућног ткива, што покреће издисај; затим смањењем истезања плућног ткива при издисају, овај пут активира друге механорецепторедефлаторне које изазивају удисање; Овај феномен се зове Херинг-Бреуер рефлекс;
  • Инспираторно или експираторно подешавање грудног коша иритира одговарајуће проприорецепторе и модификује фреквенцију и дубину даха: што дубље удишете, то дубље издишете;
  • центри горњих нивоа мозга: кортекс, лимбички систем, центар терморегулације у хипоталамусу

Категорија:

Респираторни систем