Menneskets luftveier består av luftveiene (øvre og nedre) og lungene. Luftveiene er ansvarlige for gassutveksling mellom organismen og miljøet. Hvordan er luftveiene bygget opp og hvordan fungerer det?

Menneskets luftveierer ment å muliggjøre pusting - prosessen med gassutveksling, nemlig oksygen og karbondioksid, mellom organismen og miljøet. Hver celle i kroppen vår trenger oksygen for å fungere ordentlig og generere energi. Pusteprosessen er delt inn i:

  • ekstern respirasjon - tilførsel av oksygen til cellene
  • intern respirasjon - intracellulær

Ekstern pust oppstår på grunn av synkroniseringen av luftveiene med nervesentrene og er delt inn i en rekke prosesser:

  • lungeventilasjon
  • gassdiffusjon mellom alveolær luft og blod
  • transport av gasser gjennom blodet
  • gassdiffusjon mellom blod og celler

Strukturen til luftveiene

Luftveiene består av:

  • øvre luftveier , det vil si: nesehulen ( cavum nasz ) og halsen ( svelget)
  • nedre luftveier : strupehode ( larynx ), luftrør ( luftrør ), bronkier ( bronkier ) - høyre og venstre, som er videre delt inn i mindre grener, og de minste blir til bronkiolier ( bronkioli )

Den siste delen av luftveien fører til alveolene ( alveoli pulmonales ). Den innåndede luften som passerer gjennom luftveiene renses for støv, bakterier og andre små urenheter, fuktes og varmes opp. På den annen side tillater strukturen til bronkiene, ved å kombinere brusk, elastiske og glatte muskelelementer, regulering av deres diameter. Halsen er der luftveiene og fordøyelsessystemet krysser hverandre. Av denne grunn stopper pusten ved svelging og luftveiene lukkes gjennom epiglottis.

  • lunger- sammenkoblede organer plassert i brystet

I anatomiske og funksjonelle termer er lungene delt inn i lobuler (venstre lunge i to lapper, og den høyre i tre), lappene er videre delt inn i segmenter, segmenter i lobuler og lobuler i klynger.

De omgir hver lungeto lag med bindevev - parietal pleura ( pleura parietalis ) og pulmonal pleura ( pleura pulmonalis ). Mellom dem er pleurahulen ( cavum pleurae ), og væsken i den lar lungen dekket med lungepleura feste seg til pleura parietal smeltet sammen med den indre veggen av brystet. På stedet der bronkiene trenger inn i lungene, er det lungehuler, inn i hvilke, ved siden av bronkiene, også arterier og lungevener.

Lungeventilasjon

Essensen av ventilasjon er å trekke atmosfærisk luft inn i alveolene. Siden luft alltid strømmer fra høyere trykk til lavere trykk, er de riktige musklene involvert i hver innånding og utpust, noe som muliggjør suge- og trykkbevegelse av brystet.

Ved slutten av utåndingen er trykket i alveolene lik atmosfærisk trykk, men når luft trekkes inn, vil mellomgulvet ( diafragma ) og de ytre interkostale musklene (musculi intercostales) contract externi ), dette øker volumet i brystkassen og skaper et vakuum som suger inn luften.

Når behovet for ventilasjon øker, aktiveres ytterligere inspirasjonsmuskler: sternocleidomastoidmusklene ( musculi sternocleidomastoidei ), mindre brystmuskler ( musculi pectorales minores), fremre tannmuskler ( musculi serrati anteriores ), trapezius-muskler ( musculi trapezii ), scapulas spaker ( musculi levatores scapulae ), større og mindre parallellogrammuskler ( musculi rhomboidei maiores et minores ) og skråmuskler ( musculi scaleni )

Neste trinn er å puste ut. Det begynner når inspirasjonsmusklene slapper av på toppen av inhalasjonen. Vanligvis er dette en passiv prosess, da kreftene som genereres av de strakte elastiske elementene i lungevevet er tilstrekkelig til at brystet reduseres i volum. Alveolært trykk stiger over atmosfæretrykket og den resulterende trykkforskjellen fjerner luften til utsiden

Situasjonen er litt annerledes når du puster kraftig ut. Vi håndterer det når pusterytmen er langsom, når utåndingen krever å overvinne økt pustemotstand, for eksempel ved enkelte lungesykdommer, men også ved fonatorisk aktivitet, spesielt mens du synger eller spiller blåseinstrumenter. Motoneuronene til ekspirasjonsmusklene stimuleres, som inkluderer: interkostalmuskleneindre muskler ( musculi intercostales interni ) og musklene i den fremre bukveggen, spesielt rectus abdominis-musklene ( musculi recti abdominis ).

Respirasjonsfrekvens

Respirasjonsfrekvensen er svært variabel og avhenger av mange forskjellige faktorer. En hvilende voksen bør puste 7-20 ganger per minutt. Faktorer som fører til en økning i pustehastigheten, profesjonelt k alt takypné, inkluderer trening, lungetilstander og ekstrapulmonal pustebesvær. På den annen side kan bradypné, dvs. en betydelig reduksjon i antall pust, skyldes nevrologiske sykdommer eller sentrale bivirkninger av narkotiske stoffer. Barn skiller seg fra voksne på denne måten: jo mindre pjokk, jo høyere fysiologisk respirasjonsfrekvens.

Lungevolumer og kapasiteter

  • TLC (total lungekapasitet) -total lungekapasitet- volum som er i lungene etter den dypeste inhalasjonen
  • IC -inspirasjonskapasitet- trukket inn i lungene under den dypeste innånding etter en rolig utpust
  • IRV (inspiratorisk reservevolum) -inspiratorisk reservevolum- trukket inn i lungene under maksimal inspirasjon på toppen av fri inspirasjon
  • TV (tidevannsvolum) -tidevannsvolum- inhalert og pustet ut fritt mens du inhalerer og puster ut
  • FRC -gjenværende funksjonskapasitet- forblir i lungene etter rolig utpust
  • ERV (ekspiratorisk reservevolum) -ekspiratorisk reservevolum- fjernet fra lungene under maksimal utånding etter fri inhalasjon
  • RV (restvolum) -restvolum- forblir alltid i lungene under maksimal utånding
  • VC (vital kapasitet) -vitalkapasitet- fjernet fra lungene etter maksimal innånding under maksimal utånding
  • IVC (inspiratorisk vitalkapasitet) -inspiratorisk vitalkapasitet- trukket inn i lungene etter den dypeste utåndingen ved maksimal innånding; kan være litt større enn VC fordi på tidspunktet for maksimal utånding etterfulgt av maksimal innånding, lukkes de alveolære lederne før luften som fyller boblene fjernes

Under fri inspirasjon er tidevannsvolumet 500 ml. Imidlertid når ikke hele dette volumet alveolene. Ca 150 ml fyller luftveiene, som ikke har betingelser for gassutveksling mellom luft og blod, dvs. nesehulen, svelget, strupehodet, luftrøret, bronkiene og bronkiolene. Dette kalles anatomisk respiratorisk dødrom. De resterende 350 ml blandes medmed luft som utgjør den funksjonelle restkapasiteten, varmes den samtidig opp og mettes med vanndamp. I alveolene, igjen, er ikke all luften gassformig. I kapillærene i veggene til noen av alveolene strømmer ikke blodet eller strømmer ikke nok til å bruke all luften til gassutveksling. Dette er det fysiologiske åndedrettsdøde rommet og er lite hos friske mennesker. Dessverre kan det øke betydelig i sykdomstilstander.

Den gjennomsnittlige respirasjonsfrekvensen under hvile er 16 per minutt, og tidalvolumet er 500 ml, multipliserer disse to verdiene, får vi lungeventilasjon. Av dette følger det at det inhaleres og pustes ut ca. 8 liter luft per minutt. Under raske og dype åndedrag kan verdien øke betydelig, selv fra et dusin til tjue ganger.

Alle disse kompliserte parameterne: kapasiteter og volumer ble introdusert ikke bare for å forvirre oss, men har en viktig anvendelse i diagnostisering av lungesykdommer. Det finnes en test - spirometri som måler: VC, FEV1, FEV1 / VC, FVC, IC, TV, ERV og IRV. Det er avgjørende for diagnostisering og overvåking av sykdommer som astma og KOLS

Gassdiffusjon mellom alveolær luft og blod

Den grunnleggende strukturen som utgjør lungene er alveolene. Det er omtrent 300-500 millioner av dem, hver med en diameter på 0,15 til 0,6 mm, og deres totale areal er fra 50 til 90 m².

Veggene i alveolene er bygget av et tynt, flatt ettlags epitel. I tillegg til cellene som utgjør epitelet, inneholder folliklene to andre typer celler: makrofager (tarmceller) og også type II follikkelceller som produserer det overflateaktive stoffet. Det er en blanding av proteiner, fosfolipider og karbohydrater produsert fra fettsyrer i blodet. Det overflateaktive stoffet, ved å redusere overflatespenningen, forhindrer at alveolene fester seg sammen og reduserer kreftene som trengs for å strekke lungene. Fra utsiden er vesiklene dekket med et nettverk av kapillærer. Kapillærer som kommer inn i alveolene bærer blod rikt på karbondioksid, vann, men med en liten mengde oksygen. I kontrast, i alveolær luft, er parti altrykket til oksygen høyt og karbondioksidet er lavt. Gassdiffusjon følger en gradient av gasspartikkeltrykk, så kapillære erytrocytter fanger oksygen fra luften og kvitter seg med karbondioksid. Gassmolekyler må passere gjennom alveolveggen og kapillærveggen, og mer presist gjennom: et væskelag som dekker alveoloverflaten, alveolepitel, basalmembran og endotelkapillærer.

Transport av gasser gjennom blodet

  • oksygentransport

Oksygen løses først opp fysisk i plasma, men diffunderer deretter gjennom konvolutten inn i erytrocyttene, hvor det binder seg med hemoglobin for å danne oksyhemoglobin (oksygenert hemoglobin). Hemoglobin spiller en svært viktig rolle i transporten av oksygen, fordi hvert av dets molekyler kombineres med 4 oksygenmolekyler, og dermed øker blodets evne til å transportere oksygen opptil 70 ganger. Mengden oksygen som transporteres oppløst i plasma er så liten at den er irrelevant for respirasjonen. Takket være sirkulasjonssystemet når blod mettet med oksygen hver eneste celle i kroppen

  • karbondioksidtransport

Karbondioksid i vev kommer inn i kapillærene og transporteres til lungene:

  • ok. 6 % fysisk oppløst i plasma og i cytoplasma til erytrocytter
  • ok. 6 % bundet til frie aminogrupper av plasma- og hemoglobinproteiner (som karbamater)
  • majoritet, dvs. ca. 88 % som HCO3- ioner bundet av bikarbonatbuffersystemet til plasma og erytrocytter

Gassdiffusjon mellom blod og celler

I vevene penetrerer gassmolekyler igjen langs elastisitetsgradienten: oksygenet som frigjøres fra hemoglobin diffunderer inn i vevene, mens karbondioksid diffunderer i motsatt retning - fra cellene til plasma. På grunn av forskjellene i oksygenbehovet til forskjellige vev, er det også forskjeller i oksygenspenning. I vev med intensiv metabolisme er oksygenspenningen lav, så de bruker mer oksygen, mens det drenerende venøse blodet inneholder mindre oksygen og mer karbondioksid. Den arteriovenøse forskjellen i oksygeninnhold er en parameter som bestemmer graden av oksygenforbruk av vev. Hvert vev tilføres arterielt blod med samme oksygeninnhold, mens venøst ​​blod kan inneholde mer eller mindre av det.

Indre pust

Pust på cellenivå er en flertrinns biokjemisk prosess som involverer oksidasjon av organiske forbindelser som produserer biologisk nyttig energi. Det er en grunnleggende prosess som fortsetter selv når andre metabolske prosesser stoppes (anaerobe alternative prosesser er ineffektive og av begrenset betydning).

Nøkkelrollen spilles av mitokondrier - cellulære organeller, som mottar oksygenmolekyler som diffunderer inne i cellen. Alle enzymene i Krebs-syklusen (også kjent som trikarboksylsyresyklusen) er lokalisert på den ytre membranen av mitokondriene, mens enzymene i kjeden er lokalisert på den indre membranen.

I Krebs-syklusen oksideres sukker-, protein- og fettmetabolitter til karbondioksid og vann med frigjøring av frie hydrogenatomer eller frie elektroner. Videre i respirasjonskjeden - det siste stadiet av intracellulær respirasjon - ved å overføre elektroner og protoner til påfølgende transportører, syntetiseres høyenergi-fosforforbindelser. Den viktigste av dem er ATP, dvs. adenosin-5′-trifosfat, en universell bærer av kjemisk energi som brukes i cellemetabolismen. Det konsumeres av en rekke enzymer i prosesser som biosyntese, bevegelse og celledeling. Behandling av ATP i levende organismer er kontinuerlig og det anslås at mennesket hver dag konverterer mengden ATP som kan sammenlignes med kroppsvekten hans.

Pusteregulering

I medulla er pustesenteret som regulerer pustens frekvens og dybde. Den består av to sentre med motsatte funksjoner, bygget av to typer nevroner. Begge er lokalisert innenfor den retikulære formasjonen. I den solitære kjernen og i den fremre delen av den bakre-tvetydige vagusnerven er inspirasjonssenteret, som sender nerveimpulser til ryggmargen, til de motoriske nevronene i inspirasjonsmusklene. På den annen side, i den tvetydige kjernen til vagusnerven og i den bakre delen av den bakre-tvetydige kjernen til vagusnerven, er det ekspirasjonssenteret, som stimulerer de motoriske nevronene i ekspirasjonsmusklene

Nevronene i inspirasjonssenteret sender et utbrudd av nerveimpulser flere ganger i minuttet, som følger grenen som går ned til motorneuronene i ryggmargen og samtidig aksongrenen som stiger opp til nevronene i retikulæren. dannelsen av broen. Det er et pneumotaksisk senter som hemmer inspirasjonssenteret i 1-2 sekunder og deretter stimulerer inspirasjonssenteret igjen. På grunn av påfølgende perioder med stimulering og inhibering av inspirasjonssenteret, sikres pustens rytme. Inspirasjonssenteret reguleres av nerveimpulser som oppstår i:

  • kjemoreseptorer i livmorhals- og aortalappene, som reagerer på en økning i karbondioksidkonsentrasjon, konsentrasjon av hydrogenioner eller en signifikant reduksjon i oksygenkonsentrasjon i arterielt blod; impulser fra aortapropp går gjennom glossopharyngeal og vagus nerver. og effekten er akselerasjon og utdyping av inhalasjoner
  • lungevevsinteroreseptorer og thoraxproprioreseptorer;
  • Inflasjonsmekanoreseptorer er plassert mellom den glatte bronkialmuskulaturen, de stimuleres av strekking av lungevevet, som utløser utånding; deretter redusere strekningen av lungevev ved utånding, aktiverer andre mekanoreseptorer denne gangendeflasjonære som utløser inhalasjonen; Dette fenomenet kalles Hering-Breuer-refleksene;
  • Den inspiratoriske eller ekspiratoriske innstillingen av brystet irriterer de respektive proprioreseptorene og endrer frekvensen og dybden av pusten: jo dypere du inhalerer, jo dypere puster du ut;
  • sentre i de øvre nivåene av hjernen: cortex, limbisk system, termoreguleringssenter i hypothalamus

Kategori:

Luftveiene