Układ oddechowy

Układ oddechowy – wentylacja warunkująca oddychanie tlenowe.


Układ oddechowy bierze udział w transporcie powietrza i w wymianie gazowej.
Do komórek organizmu jest dostarczany (za pośrednictwem układu krwionośnego) tlen, dzięki któremu następuje utlenianie substancji organicznych. Jest ono dla organizmu źródłem energii wykorzystywanej we wszystkich procesach życiowych.
Doprowadzenie tlenu do płuc, wymiana gazowa oraz odprowadzenie dwutlenku węgla odbywają się dzięki narządom układu oddechowego, w którego skład wchodzą drogi oddechowe (jama nosowa, gardło, krtań, tchawica, oskrzela) oraz płuca.
Aby transportować powietrze do płuc, ogrzewać je, nawilżać i oczyszczać, drogi oddechowe są wyścielone silnie unaczynioną błoną śluzową, pokrytą nabłonkiem migawkowym.
Płuca składają się z płatów. Zarówno płuca, jak i wewnętrzna powierzchnia klatki piersiowej są pokryte cienką błoną surowiczą, zwaną opłucną.
Płuca są zbudowane z pęcherzyków płucnych, w których zachodzi wymiana gazowa między krwią a powietrzem. Każdy pęcherzyk jest opleciony gęstą siecią naczyń krwionośnych włosowatych. Ściany pęcherzyków płucnych są zbudowane z jednowarstwowego, płaskiego nabłonka oddechowego, który umożliwia wymianę gazową.
W skład dróg oddechowych wchodzi jama nosowa, która łączy się od tyłu z gardłem, gdzie krzyżują się drogi: oddechowa z pokarmową. Z gardła wydychane powietrze dostaje się do krtani. Narząd ten jest złożonym zespołem chrząstek ( jedną z nich jest tzw. chrząstka tarczowata, której wyniosłość nazywana jest u mężczyzn „jabłkiem Adama”, więzadeł i mięśni, które umożliwiają wydawanie dźwięków.
Z krtani wydychane powietrze przechodzi do tchawicy – nieco spłaszczonej, sprężystej rury, wzmocnionej licznymi chrząstkami klatce piersiowej tchawica rozgałęzia się na dwa oskrzela, o budowie podobnej do samej tchawicy.
Przedłużeniem tchawicy są oskrzela. Zbudowane z podkowiastych chrząstek połączonych ze sobą więzadłami. Oskrzela głównie rozgałęziają się na oskrzela o mniejszej średnicy, które dają początek oskrzelika. Najdrobniejsze zakończone są pęcherzykami płucnymi. Zadaniem oskrzeli jest transport powietrza do płuc.
Przewietrzanie płuc zapewniają ruchy ssąco-tłoczące, klatki piersiowej.
Mechanizm wentylacji płuc polega na rytmicznym, naprzemiennym wciąganiu powietrza do płuc (wdech) i wypuszczaniu go (wydech), przy czym wdech jest aktem czynnym a wydech biernym.
Podczas wdechu mięśnie międzyżebrowe (zewnętrzne), kurcząc się, powodują ruch żeber do góry i na zewnątrz. Powiększa to jamę klatki piersiowej. W efekcie skurczu przepony następuje jej opuszczanie się, dzięki czemu dodatkowo powiększa się objętość klatki piersiowej.
Płuca przylegają do ścian klatki piersiowej, a więc gdy powiększa się jej objętość, powiększa się również pojemność płuc. Wywołuje to zmniejszenie ciśnienia w płucach. Kiedy obniży się ono poniżej ciśnienia atmosferycznego, powietrze dostaje się do płuc. Płuca rozciągają się, napełniając powietrzem.
W czasie wydechu mięśnie międzyżebrowe (wewnętrzne) i przepona rozkurczają się, żebra opadają. Objętość klatki piersiowej zmniejsza się. Elastyczne płuca kurczą się, dzięki czemu możliwe jest wypychanie z nich powietrza.
Stopień wentylacji płuc jest uzależniony od głębokości wdechów i wydechów.
Pojemność oddechowa płuc, czyli ilość powietrza wciąganego do płuc podczas normalnego wdechu, wynosi 350-500 ml. Natomiast pojemność życiowa płuc to około 4000 ml i jest to ilość powietrza wydychanego po maksymalnym wypełnieniu nim płuc. Pojemność życiowa płuc świadczy głównie o sile mięśni oddechowych. W spoczynku człowiek oddycha z częstością 12 - 14 wdechów na minutę. Płuca maja ogromną rezerwę. Istnienie zalęgającego powietrza w płucach zapewnia stabilność składu gazowego w pęcherzykach płucnych i sprawia, iż dyfuzja gazów dla każdego z nich z osobna zawsze ma ten sam kierunek: tlenu - z pęcherzyków do krwi, dwutlenku węgla zaś - z krwi do pęcherzyków i na zewnątrz.
Płuca, ze względu na swoją funkcję, są w szczególny sposób unaczynione.
Dociera do nich krew tętnicza, ale pozbawiona tlenu, pompowana przez prawą komorę serca.
Do płuc dociera w ciągu jednej minuty tyle samo krwi, ile dochodzi do wszystkich pozostałych narządów krwi tłoczonej przez lewą komorę. Jest to możliwe tylko dlatego, że naczynia tętnicze płuc mają słabo rozwiniętą warstwę mięśniową i są bardzo podatne na rozciąganie.
W czasie wdechu część powietrza wprowadzonego do dróg oddechowych nie dociera do pęcherzyków płucnych, wypełniając drogi oddechowe. Jest to tzw. przestrzeń martwa, której objętość wynosi ok. 150 ml., a więc - efektywnej wymianie gazowej poddane jest w spoczynku nie 500, lecz 350 ml powietrza.
Układ oddechowy posiada unerwienie wegetatywne: współczulne i przywspółczulne. To unerwienie reguluje stan napięcia mięśni wchodzących w skład ściany dróg oddechowych oraz wydzielanie śluzu przez gruczoły. Układ współczulny, adrenergiczny, poszerza światło oskrzeli i zmniejsza produkcje śluzu, zaś układ para sympatyczny odwrotnie: zwęża światło oskrzeli i nasila aktywność gruczołów śluzowych.
Czynność oddechowa jest kontrolowana i regulowana przez ośrodkowy układ nerwowy.
W rdzeniu przedłużonym znajdują się centra oddechowe, które sterują pracą mięśni oddechowych.
Człowiek oddycha spontanicznie, mimowolnie. Nie oznacza to wcale, że nie ma on wpływu na głębokość i częstość oddychania - tak, jak się to dzieje z czynnością serca, która nie jest świadomie kontrolowana przez korę mózgowa.
Podstawową rolę w kontroli oddychania odgrywają sprzężenia zwrotne, związane z panującymi we krwi ciśnieniami tlenu i dwutlenku węgla. Czujnikami tych ciśnień są receptory znajdujące się w dużych tętnicach: w aorcie i tętnicy szyjnej.
Spadek ciśnienia tlenu lub wzrost ciśnienia dwutlenku węgla we krwi tętniczej powoduje w drodze odruchu pobudzenie centrów oddechowych w rdzeniu przedłużonym. Stamtąd płyną pobudzenia zwiększające aktywność i wysiłek mięśni oddechowych i w rezultacie - poprawę wentylacji, czego efektem jest powrót do ciśnienia gazów we krwi do poziomu zapewniającego prawidłowe oddychanie tkankowe.
Płuca poprzez wpływ na ciśnienie dwutlenku węgla we krwi mają bezpośredni i znaczący wpływ na utrzymywanie odpowiedniego, niemal obojętnego odczynu (pH - 7,4) krwi. Są miejscem powstawania i degradacji niektórych substancji czynnych, krążących we krwi. Wykazują hormonalną aktywność, produkując np. krążąca angitensynę II.
W transporcie gazów oddechowych, czyli tlenu i dwutlenku węgla, uczestniczą erytrocyty oraz osocze. Erytrocyty prawie w całości transportują tlen dostający się do organizmu oraz około 20% dwutlenku węgla powstającego w czasie procesów przemiany materii. Osocze rozprowadza pozostałe 80% CO2. Transport tlenu w erytrocytach może odbywać się dzięki hemoglobinie. Taką połączoną z tlenem hemoglobinę nazywa się oksyhemoglobiną, a reakcję która prowadzi do jej powstania, utlenowaniem. W naczyniach włosowatych płuc, gdzie stężenie tlenu jest wysokie, a dwutlenku węgla niskie, tlen przenika do erytrocytów i hemoglobina zostaje przekształcona w oksyhemoglobiną. Ponieważ komórki zużywają tlen w reakcjach przemiany materii, stężenie tego gazu jest tam niższe niż erytrocytach dopływających z płuc. Dzięki temu odbywa się dyfuzja tlenu z erytrocytów do komórek, skąd jednocześnie przenika do erytrocytów dwutlenek węgla.
Hemoglobina, chociaż doskonale przystosowana do transportu gazów oddechowych, wykazuje również zdolność łączenia się z trującym tlenkiem węgla (czadem).
Powstający związek jest bardzo trwały, dlatego połączona z tlenkiem węgla hemoglobina zostaje zablokowana i nie może przenosić tlenu.
Układ oddechowy ze względu na swą "otwartość" na świat zewnętrzny jest szczególnie narażony na działanie czynników chorobotwórczych obecnych w powietrzu.
Najczęstszymi więc chorobami go dotykającymi są zakażenia - szczególnie górnych dróg oddechowych.