Anatómia a fyziológia dýchacieho systému
►
►Premenu a prenos kyslíka a oxidu uhličitého v tele zabezpečuje krv.
►Z funkčného hľadiska dýchanie pozostáva z troch na seba nadväzujúcich dejov :
§1.) z vonkajšieho dýchania
§2.) rozvádzania dýchacích plynov
§3.) z vnútorného dýchania
1.) Vonkajšie dýchanie (ventilácia)
►Je prvou fázou výmeny plynov medzi atmosférou a krvou, ktorá prebieha v pľúcach. Umožňuje ho činnosť dýchacích svalov, pružnosť hrudníka a pľúc, tieto vyvolávajú dýchacie pohyby hrudníka, pri ktorých sa vzduch n a s á v a (nadýchnutie=inspirácia) a v y p u d z u j e (vydýchnutie=exspirácia)
►Dýchanie zabezpečuje dýchacia sústava - systém rúrok a dutín, ktorými vdychovaný vzduch prúdi do pľúc.
2.) Rozvod dýchacích plynov (O2, CO2, N)
►Medzi vnútorným povrchom pľúc a tkanivovými bunkami to zabezpečuje krv : do tkanív privádza kyslík a odvádza oxid uhličitý a vodu, ktoré sa v pľúcach vylučujú do vydychovaného vzduchu
►Transport dýchacích plynov nezávisí len od zloženia vdychovaného vzduchu a výkonnosti dýchacieho svalstva, ale aj od zloženia krvi a funkcie obehového systému, t.j. od srdca a ciev
►Dýchací systém, obehový systém a krv tvoria funkčnú jednotku (poruchy jedného systému narušia druhý)
3.) Vnútorné tkanivové dýchanie
►Zabezpečuje výmenu plynov medzi krvou a tkanivovými bunkami a okysličovacie pochody vo vnútri buniek
►Bez oxidačných pochodov v tkanivách by sa nemohla uvoľniť chemická energia z prijatých živín.
Stavba a funkcia dýchacieho systému
►Dýchaciu rúru tvoria tieto časti:
► 1.) nosová dutina
► 2.) nosohltan
► 3.) hrtan
► 4.) priedušnica
► 5.) priedušky
► 6.) pľúca
►Vlastnými dýchacími časťami pľúc sú respiračné bronchy a alveoly.
►Stena rúrok a dutín dýchacieho systému sa skladá zo sliznice podslizničného väziva a chrupkového skeletu spojeného väzivom hladkou svalovinou.
►Sliznica je pokrytá cylindrickým riasinkovým epitelom - typickým pre dýchacie cesty. Kmitajúce riasinky epitelu posúvajú hlien, ktorý zachytáva mikroorganizmy a nečistoty zo vzduchu (preto je v sliznici veľa hlienových žliazok)
1.) nosová dutina (cavum nasi)
§je priestor ohraničený kostnými výbežkami čeľuste.
§Povalu tvorí čelová a čuchová kosť a čiastočne aj nosové kostičky.
§Dutina vpredu prechádza do vonkajšieho nosa, ktorého chrupky sa pripájajú ku kostnému vchodu nosovej dutiny.
§Vlastnú pevnú kostru nosa tvoria chrupky v krídlach a na chrbte nosa. Kostný je iba koreň nosa, ktorý tvoria párové nosové kostičky
§Nosová priehradka rozdeľuje nosovú dutinu na dve nerovnaké polovice, ktoré horizontálne členia nosové mušle na horný, stredný a dolný nosový priechod
§Nosová dutina je spojená s priestormi v niektorých lebečných kostiach. Tieto priestory - vedľajšie nosové dutiny - majú rovnaké zloženie ako vlastná dutina. Najväčšia dutina sa nachádza v čeľusti, menšia v čelovej kosti, v čuchovej a klinovej kosti
§Zloženie nosovej dutiny a jej vnútorné rozdelenie zabezpečujú mnohostranné funkcie :
► a. vdychovaný vzduch sa na silne prekrvenej sliznici predhrieva na teplotu tela
► b. na povrchu sliznice sa na hlien zachytávajú mechanické nečistoty (prach) a časti mikroorganizmov
► c. na prehriatej sliznici sa odparuje voda z hlienu a zvlhčuje suchý vzduch
► d. na povrchu sliznice sa rozpúšťajú pachové látky a dráždia bunky čuchového poľa
► e. lymfatické tkanivo v podsliznicovom väzive je prvou bariérou proti možnej infekcii
2.) Nosohltan (nasopharynx)
§Je lievikovitý úsek hltana, do ktorého choanami prúdi vzduch z nosovej dutiny
§Hranicu medzi nosohltanom a ústnou časťou hltana tvorí mäkké podnebie a čapík. Pri prehĺtaní oddeľuje svalovina mäkkého podnebia ústnu dutini od nosovej. (preto pri obrne svalov mäkkého podnebia, napr. pri záškrte, dostáva sa potrava do nosovej dutiny)
§Na obidvoch stranách faryngu ústi do nosohltana sluchová (Eustachova)trubica, ktorá spája stredné ucho s nosohltanom(vyrovnáva zmeny stredoušného tlaku vzduchu)
3.) Hrtan (larynx)
§Má typický rúrkovitý tvar
§Horné ústie hrtana je otvorené do dolnej časti hltana, dolná časť plynule prechádza do priedušnice
§Skelet hrtana tvoria hrtanové chrupky, najväčšia je štítna chrupka, ktorá tvorí nápadnú vyvýšeninu v prednej časti krku. Pod štítnou chrupkou je hmatateľná prstienkovitá chrupka, ku ktorej sú na zadnom obvode pripojené trojboké hlasivkové chrupky, od nich sa k štítnej chrupke rozbiehajú dva hlasivkové väzy
§Dutinu hrtana od hltana oddeľuje hrtanová príchlopka, podkladom ktorej je chrupka listovitého tvaru
§Chrupky sú navzájom pospájané drobnými kĺbmi, ktoré umožňujú ich vzájomný pohyb
4.) Priedušnica(trachea) a 5.) Priedušky(bronchi)
§Základom steny priedušnice sú chrupky tvaru podkovy, ktoré zabezpečujú stály tvar a otvorený priechod rúry aj pri dýchacích pohyboch
§Na zadnej strane chrupiek sa nachádza väzivo, ktoré spája chrupky aj navzájom
§Vo väzive priedušnice a priedušiek je množstvo hladkej svaloviny, ktorá najmä v prieduškách malého priemeru nahrádza chrupkovitú výstuž
§Sliznica vystielajúca priedušnicu a priedušky má podobné zloženie ako sliznica hrtana. Obsahuje veľké množstvo hlienových žliazok, ktoré svojím sekrétom zvlhčujú povrch sliznice
§Po oboch stranách krčnej časti priedušnice sú laloky štítnej žľazy
§Priedušnica je dlhá asi 13cm a široká 1,5-1,8cm.
§Ľavá prieduška prebieha takmer v priamom pokračovaní priedušnice, preto aj vdýchnuté predmety ľahšie zapadnú do nej, kde podľa veľkosti upchávajú rozličné veľké časti bronchiálneho vetvenia
§Po vstupe obidvoch priedušiek do pľúc sa vetvia na tkzv. Bronchiálny strom
§Vetvy bronchiálneho stromu spolu s väzivom tvoria pružný skelet pľúc.
6.) Pľúca (pulmo)
§Sú párový orgán kužeľového tvaru vyplňujúci prevažnú časť hrudníkovej dutiny
§Vrchnú časť tvoria pľúcne hroty
§Mierne prehĺbené plochy, ktorými pľúca nasadajú na bránicu, tvoria bázu pľúca
§Pravé pľúca sú hlbokými zárezmi rozdelené na tri laloky, ľavé pľúca na dva laloky
§Priedušky, cievy a nervy vstupujú do pľúc v tkzv. pľúcnych stopkách - híloch
§Bronchy sa po vstupe do pľúc rozdeľujú na lalokové bronchy, ktoré sa ďalej vetvia na segmentové bronchy a tie sa delia na respiračné bronchy, ktorými sa začínajú vlastné dýchacie časti pľúc, v ktorých sa vymieňajú plyny
§Respiračné bronchy (priedušničky) sa mierne rozširujú a na rozšírené časti nasadajú polguľovité vačky - alveoly, stenu alveol tvorí jemná sieťovina väzivových vlákien, medzi ktorými prebiehajú bohaté spleti krvných vlásočníc
§Respiračné bronchioly s celým systémom vačkov a s cievami tvoria funkčnú jednotku pľúcneho tkaniva - pľúcny lalôčik, ktorý má priemer asi 1mm
§Na povrchu pľúc je jemná blana - popľúcnica, ktorá zrastá s väzivom vnútri pľúc
§Na výmene plynov medzi krvou a vdychovaným vzduchom sa významne zúčastňuje cievne riečište pľúc
§Pľúcny obeh (tkzv. malý krvný obeh) je upravený tak, že ním ľahko pretečie veľké množstvo krvi
§Pľúcne cievy sú veľmi poddajné, roztiahnuteľné, môže sa v nich hromadiť až 2OOml krvi
§Do pľúcnych hílov vstupujú pľúcne tepny (pravá a ľavá), ktoré privádzajú odkysličenú krv z pravej srdcovej komory. V pľúcach sa vetvia pozdĺž bronchov a rozvetvujú sa na sieť kapilár, ktoré obklopujú pľúcne mechúriky
§Pľúcne žily odvádzajú z pľúc okysličenú krv do ľavej srdcovej predsiene, odkiaľ sa krv bohatá na kyslík prečerpáva cez ľavú srdcovú komoru do telového obehu (tkzv. veľkého krvného obehu)
§Malý krvný obeh je funkčným obehom pľúc. Jeho prostredníctvom sa uskutočňuje výmena plynov medzi krvou a vdychovaným vzduchom
►Pri dýchaní (respirácii) nastávajú v zložení vdychovaného a vydychovaného vzduchu viaceré fyzikálne a chemické zmeny
§Vdychovaný vzduch sa pri prechode cez horné dýchacie cesty čistí, zvlhčuje a otepľuje
§Vydychovaný vzduch sa naopak ochladzuje, čím sa obmedzujú tepelné straty organizmu
§Vdychovaný vzduch sa skladá z 21% kyslíka, 79% dusíka, vzácnych plynov a z 0,04% oxidu uhličitého
§Vydychovaný vzduch nemá stále zloženie, no na začiatku je takmer identický s vdychovaným vzduchom - tento vzduch pochádza z tkzv. mŕtveho priestoru
►Mŕtvy priestor dýchacieho systému, ktorého objem je asi 150-230ml, tvoria prevažne horné dýchacie cesty (nosová dutina, vedľajšie nosové dutiny, priedušnica, priedušky) až po alveoly, patria sem aj tie alveoly, ktoré nie sú práve prekrvené
►Jediným miestom dýchacích ciest , kde nastáva výmena plynov, sú prekrvené pľúcne mechúriky. Ostatné časti dých. ciest sú iba transportnými rúrkami, ktoré sú pre plyny celkom nepriepustné
►Prevod plynov (O2, CO2) z vdychovaného vzduchu do krvi a naopak sa uskutočňuje difúziou v prekrvených pľúcnych mechúrikoch.
►Difúzia plynov v pľúcach je pasívny dej, ktorý závisí od mnohých faktorov, rozhodujúci je predovšetkým tlak, resp. rozdiel tlaku kyslíka v pľúcnych mechúrikoch a v krvi, ktorá preteká pľúcnymi kapilárami.
►Molekuly kyslíka a oxidu uhličitého musia prekonávať stenu pľúcneho mechúrika (tvorí ju plochý epitel), stenu krvnej kapiláry (tvorí ju jedna vrstva plochých buniek), pričom sa musia naviazať na krvné farbivo vnútri červených krviniek
Prenos kyslíka a oxidu uhličitého krvou
►Kyslík a oxid uhličitý sa v malom množstve voľne rozpúšťajú v krvi, väčšia časť sa voľnými väzbami viaže na krvné farbivo
►Kyslík prenáša červené krvné farbivo (hemoglobín) obsiahnuté v červených krvinkách
►Kyslík sa voľne viaže na Fe, ktoré sa nachádza v hemoglobíne a ľahko sa z tejto väzby uvoľňuje v tkanivách
►Zlúčenina kyslíka s hemoglobínom sa nazýva oxyhemoglobín
►Prenos a väzba oxidu uhličitého sú zložitejšie ako prenos a väzba kyslíka
►Oxid uhličitý sa viaže trojako :
§1.) je voľne rozpustený v krvnej plazme v oveľa väčšom množstve ako kyslík (až 5%celého CO2 v krvi)
§ 2.) zlučuje sa s hemoglobínom, viaže sa na časť molekuly hemoglobínu a tvorí zlúčeninu karbhemoglobínu (asi 10%CO2 v krvi)
§ 3.) najväčšia časť oxidu uhličitého (asi 85%) sa viaže v krvnej plazme vo forme uhličitanov
Mechanika dýchania
►Hrudník svojím zložením i tvarom zabezpečuje dýchacie funkcie
►Zakrivenie rebier, pohyblivé kĺbové spojenia rebier a stavcov, štruktúra a uloženie dýchacích svalov, ako aj priestory okolo pľúc umožňujú zväčšovať a zmenšovať predozadný priemer hrudníka, ktorý je spojený s rozpínaním a zmršťovaním pľúc
►Vdych (inspírium) je aktívny dej, ktorý celkom závisí od činnosti inspiračných svalov. Pri vdychu sa zväčšujú rozmery hrudníka a do pľúc sa nasáva vzduch. Zúčastňujú sa na ňom všetky svaly, ktoré svojou kontrakciou zväčšujú objem hrudníka : vonkajšie medzirebrové svaly, prsné svaly a niektoré svaly krku a chrbta
►Najvýznamnejším vdychovým svalom je bránica
►Bránica (diaphragma) je plochý, klenutý sval, ktorý oddeľuje hrudníkovú dutinu od dutiny brušnej - zabezpečuje až 80% ventilácie pľúc
►Na povrchu pľúc je tenká blana - popľúcnica - orgánová (pľúcna) pleura, ktorá pokrýva pľúca a prechádza na stenu hrudníka, k nej pomerne pevne prilieha ako pohrudnica
►Medzi popľúcnicou a pohrudnicou je úzka pohrudnicová štrbina - medzipohrudnicový priestor, ktorý je vyplnený 10-15ml vodnatej tekutiny
►Výdych (exspírium) je pasívny dej, pri ktorom sa uplatňuje predovšetkým elastickosť pľúc, pružnosť hrudníkovej steny a hmotnosť hrudníka
►Výdychové svaly - brušne a vnútorné medzirebrové svaly - vstupujú do tohto deja až na konci exspirácie a pri maximálnom výdychu, pomocné dýchacie svaly (svaly chrbtové, kŕčne svaly a svaly ramenného pletenca, ktoré sa upínajú na hrudník) vstupujú do činnosti postupne, keď treba vyvinúť väčšiu námahu pri prehĺbenom dýchaní
►Množstvo vzduchu, ktoré človek vydýchne pri jednom vydýchnutí sa nazýva dychový objem
►Maximálne množstvo vzduchu, ktoré môžeme vydýchnuť po maximálnom nadýchnutí, vyjadruje tkzv. vitálnu kapacitu pľúc - je určitým aj keď nepresným ukazovateľom výkonnosti pľúc, vyjadruje koľko kyslíka môžu pľúca ponúknuť tkanivám. U žien je normálna hodnota dvojnásobkom veľkosti povrchu tela (asi 3200ml) u mužov je to 2,5-násobok (asi 4200ml). U trénovaných jedincov sú hodnoty podstatne vyššie.
Regulácia dýchania
► Hlavnú úlohu v regulácii dýchania má dýchacie centrum v predĺženej mieche
►V pokoji sa frekvencia dýchacích podnetov pohybuje v rozpätí 12-16 za minútu
►Činnosť dýchacieho centra je automatická, ale ovplyvňuje ju mnoho podnetov, a to nervových a metabolických podnetov :
§Nervové podnety prichádzajú z niektorých oblastí zadného a stredného mozgu a z receptorov uložených vo svaloch, šľachách a kĺbových puzdrách zúčastňujúcich sa na dýchaní
§Citlivé nervové zakončenia sa nachádzajú aj v pľúcnom väzive, v stene niektorých ciev a v sliznici dýchacích ciest
§Činnosť dýchacieho centra ovplyvňujú aj podnety z kôrových a podkôrových oblastí mozgu. Tak môžeme vôľou regulovať predovšetkým frekvenciu a hĺbku dýchania
§Zmeny v rytme dýchania a hĺbke nadýchnutia vyvolávajú aj rozličné nálady (zlosť, plač, smiech)
§Metabolické podnety sa v činnosti dýchacieho centra uplatňujú prostredníctvom zmien v zložení krvi, ktorá centrom preteká. Dýchacie centrum je málo citlivé na nedostatok kyslíka v krvi, ale veľmi citlivo reaguje na zmeny množstva CO2
§Vyššia koncentrácia CO2 v krvi spôsobuje posun pH na kyslú stranu a dráždi bunky dýchacieho centra, ktoré po vyslaní nervových impulzov k dýchacím svalom vyvolávajú nadýchnutie
§Prebytok CO2 znižuje citlivosť dýchacieho centra (útlm) a zastavuje dýchanie
§Dýchanie úzko súvisí s krvným obehom
§Samo okysličovanie krvi by nemalo význam, ak by súčasne nebol zabezpečený dostatočný prívod krvi do tkanív, a to nielen čo do množstva, ale i tlaku.
§Vzájomnú súhru regulácií medzi dýchaním, zložením krvi, tlakom a množstvom krvi zabezpečujú tkzv. chemoreceptory
§Chemoreceptory sú drobné nahromadeniny buniek s množstvom nervových zakončení, ktoré spájajú receptory s dýchacím centrom v predĺženej mieche. Receptory sú citlivé na chemické zmeny v zložení krvi
§Najviac chemoreceptorov sa nachádza v oblúku srdcovnice a v mieste rozvetvenia spoločnej krčnice na krku
§Funkciu chemoreceptorov si možno jednoducho predstaviť takto : chemoreceptory najvýraznejšie reagujú na súčasný pokles prietoku krvi a na pokles množstvo kyslíka v tepnovej krvi
Tkanivové dýchanie
►Tkanivá stále spotrebúvajú kyslík a uvoľňujú oxid uhličitý, ktorý vzniká pri látkovej premene
►Kyslík sa v tkanivách spotrebúva, preto je v nich menší tlak kyslíka ako vo vlásočniciach
►Oxid uhličitý naopak prestupuje z tkanív do krvi
►Pri nedostatku kyslíka v tkanivách vzniká hypoxia. Jej príčiny bývajú rozličné
§Nedostatok červených krviniek alebo červeného krvného farbiva znemožňuje krvi prenášať kyslík, takisto aj naviazanie oxidu uhoľnatého na hemoglobín vyvoláva hypoxiu, pretože vzniknutý karboxyhemoglobín nemôže prenášať kyslík
§Spomalenie krvnej cirkulácie (srdcová nedostatočnosť) je nebezpečné najmä pre obličky, pečeň, mozog a srdce
►Citlivosť tkanív na nedostatok kyslíka je rozličná
►Všeobecne platí, že čím väčšia je látková premena v orgáne, tým zhubnejší je účinok hypoxie.
►Následky hypoxie závisia od mnohých faktorov
►Krátkotrvajúca hypoxia zvyčajne neporušuje iné tkanivá okrem mozgu, ktorý je na nedostatok kyslíka najcitlivejší, po hypoxii trvajúcej dlhšie ako 5 minút sa v ňom nenávratne poškodzujú nervové bunky
►Ak sa pri otrave CO zmení 70-80% červeného krvného tkaniva na karboxyhemoglobín, nastáva smrť, no aj oveľa menšie množstvo karboxyhemoglobínu však poškodzuje nervové bunky
►Náhlu hypoxiu znáša väčšina tkanív priemerne 30-60 minút
►Hypoxiu, ktorá vzniká pomaly môže organizmus kompenzovať, ak sa však zásobenie tkanív kyslíkom neobnoví, alebo ak kompenzácia nie je dostatočná, nastáva poškodenie buniek, odumieranie tkanív, prípadne smrť.
