Cilvēka elpošanas sistēma sastāv no elpceļiem (augšējā un apakšējā) un plaušām. Elpošanas sistēma ir atbildīga par gāzu apmaiņu starp organismu un vidi. Kā tiek veidota elpošanas sistēma un kā tā darbojas?

Cilvēka elpošanas sistēmaiir jānodrošina elpošana - gāzu, proti, skābekļa un oglekļa dioksīda, apmaiņas process starp organismu un vidi. Katrai mūsu ķermeņa šūnai ir nepieciešams skābeklis, lai tā darbotos pareizi un ražotu enerģiju. Elpošanas process ir sadalīts:

  • ārējā elpošana - skābekļa piegāde šūnām
  • iekšējā elpošana - intracelulāra

Ārējā elpošana notiek elpošanas sistēmas sinhronizācijas dēļ ar nervu centriem un ir sadalīta vairākos procesos:

  • plaušu ventilācija
  • gāzu difūzija starp alveolāro gaisu un asinīm
  • gāzu transportēšana caur asinīm
  • gāzu difūzija starp asinīm un šūnām

Elpošanas sistēmas uzbūve

Elpošanas ceļi sastāv no:

  • augšējie elpceļi , tas ir: deguna dobums ( cavum nasz ) un rīkle ( rīkle)
  • apakšējie elpceļi : balsene ( balsene ), traheja ( traheja ), bronhi ( bronhi ) - labais un kreisais, kas tālāk sadalās mazākos zaros, un mazākie pārvēršas par bronhioliem ( bronhioli )

Elpceļu beigu daļa ved uz alveolām ( alveoli pulmonales ). Ieelpotais gaiss, kas iet caur elpošanas ceļiem, tiek attīrīts no putekļiem, baktērijām un citiem sīkiem piemaisījumiem, tiek mitrināts un sasildīts. Savukārt bronhu struktūra, apvienojot skrimšļa, elastīgo un gludo muskuļu elementus, ļauj regulēt to diametru. Kakls ir vieta, kur krustojas elpošanas un gremošanas sistēmas. Šī iemesla dēļ, norijot, elpošana apstājas un elpceļi aizveras caur epiglotti.

  • plaušas- sapāroti orgāni, kas atrodas krūtīs.

Anatomiskā un funkcionālā ziņā plaušas ir sadalītas daivās (kreisā plauša divās daivās, bet labā - trīs), daivas tālāk tiek sadalītas segmentos, segmenti daivās un daivas klasteros.

Tās ieskauj katras plaušasdivi saistaudu slāņi - parietālā pleira ( pleura parietalis ) un plaušu pleira ( pleura pulmonalis ). Starp tiem atrodas pleiras dobums ( cavum pleurae ), un tajā esošais šķidrums ļauj plaušām, kas pārklātas ar plaušu pleiru, pieķerties pie parietālās pleiras, kas savienota ar krūškurvja iekšējo sienu. Vietā, kur bronhi iekļūst plaušās, ir plaušu dobumi, kuros līdzās bronhiem arī artērijas un plaušu vēnas.

Plaušu ventilācija

Ventilācijas būtība ir atmosfēras gaisa ievilkšana alveolos. Tā kā gaiss vienmēr plūst no augstāka spiediena uz zemāku spiedienu, pareizie muskuļi tiek iesaistīti katrā ieelpā un izelpā, nodrošinot krūškurvja sūkšanas un spiediena kustības.

Izelpas beigās spiediens alveolās ir vienāds ar atmosfēras spiedienu, bet, ievelkot gaisu, diafragma ( diafragma ) un ārējie starpribu muskuļi (musculi intercostales) conterni externi ), tas palielina krūškurvja apjomu un rada vakuumu, kas iesūc gaisu.

Palielinoties pieprasījumam pēc ventilācijas, tiek aktivizēti papildu ieelpas muskuļi: sternocleidomastoid muskuļi ( musculi sternocleidomastoidei ), mazāki krūšu muskuļi ( musculi pectoralesminores), priekšējie zobi muskuļi ( musculi serrati anteriores ), trapecveida muskuļi ( musculi trapezii ), lāpstiņas sviras ( musculi levatores scapulae ), lielie un mazie paralelogramu muskuļi ( musculi rhomboidei maiores et minores ) un slīpie muskuļi ( musculi scaleni )

Nākamais solis ir izelpot. Tas sākas, kad ieelpas muskuļi atslābinās ieelpas pīķa brīdī. Parasti tas ir pasīvs process, jo spēki, ko rada izstieptie elastīgie elementi plaušu audos, ir pietiekami, lai krūškurvja apjoms samazinātos. Alveolārais spiediens paaugstinās virs atmosfēras spiediena, un rezultātā spiediena starpība izvada gaisu uz āru.

Spēcīgi izelpojot, situācija ir nedaudz atšķirīga. Mēs ar to nodarbojamies, ja elpošanas ritms ir lēns, kad izelpai ir jāpārvar paaugstināta elpošanas pretestība, piemēram, dažu plaušu slimību gadījumā, bet arī fonatoriskajā darbībā, īpaši dziedot vai spēlējot pūšaminstrumentus. Tiek stimulēti izelpas muskuļu motoneuroni, kas ietver: starpribu muskuļusiekšējie muskuļi ( musculi intercostales interni ) un vēdera priekšējās sienas muskuļi, īpaši taisnās vēdera muskuļi ( musculi recti abdominis ).

Elpošanas ātrums

Elpošanas ātrums ir ļoti mainīgs un ir atkarīgs no daudziem dažādiem faktoriem. Atpūtas pieaugušajam vajadzētu elpot 7-20 reizes minūtē. Faktori, kas izraisa elpošanas ātruma palielināšanos, ko profesionāli sauc par tahipnoju, ir fiziska slodze, plaušu slimības un ārpusplaušu elpošanas traucējumi. No otras puses, bradipnoja, t.i., ievērojams elpu skaita samazinājums, var rasties neiroloģisku slimību vai narkotisko vielu centrālo blakusparādību dēļ. Bērni šajā ziņā atšķiras no pieaugušajiem: jo mazāks ir toddler, jo lielāks ir fizioloģiskais elpošanas ātrums.

Plaušu tilpumi un ietilpības

  • TLC (kopējā plaušu kapacitāte) -kopējā plaušu kapacitāte- tilpums, kas atrodas plaušās pēc dziļākās ieelpošanas
  • IC -iedvesmas kapacitāte- ievilkta plaušās visdziļākās ieelpas laikā pēc mierīgas izelpas
  • IRV (ieelpas rezerves tilpums) -ieelpas rezerves tilpums- ievilkts plaušās maksimālās iedvesmas laikā brīvās iedvesmas pīķa laikā
  • TV (plūdmaiņas skaļums) -plūdmaiņas apjoms- brīvi ieelpot un izelpot, vienlaikus ieelpojot un izelpojot
  • FRC -atlikušās funkcionālās spējas- paliek plaušās pēc mierīgas izelpas
  • ERV (izelpas rezerves tilpums) -izelpas rezerves tilpums- izņemts no plaušām maksimālās izelpas laikā pēc brīvas ieelpošanas
  • RV (atlikušais tilpums) -atlikušais tilpums- maksimālās izelpas laikā vienmēr paliek plaušās
  • VC (vitālā kapacitāte) -dzīvības kapacitāte- izņemta no plaušām pēc maksimālās ieelpošanas maksimālās izelpas laikā
  • IVC (ieelpas vitālā kapacitāte) -ieelpas vitālā kapacitāte- tiek ievilkta plaušās pēc dziļākās izelpas pie maksimālās ieelpošanas; var būt nedaudz lielāks par VC, jo maksimālās izelpas laikā, kam seko maksimāla ieelpošana, alveolārie vadītāji aizveras, pirms tiek noņemts gaiss, kas piepilda burbuļus

Brīvās iedvesmas laikā plūdmaiņas tilpums ir 500 ml. Tomēr ne viss šis tilpums sasniedz alveolas. Apmēram 150 ml piepilda elpceļus, kuriem nav apstākļu gāzu apmaiņai starp gaisu un asinīm, t.i., deguna dobumu, rīkli, balseni, traheju, bronhus un bronhiolus. To sauc anatomiskā elpceļu mirušā telpa. Atlikušos 350 ml sajauc arar gaisu, kas veido funkcionālo atlikušo jaudu, tas vienlaikus tiek uzkarsēts un piesātināts ar ūdens tvaikiem. Atkal alveolos ne viss gaiss ir gāzveida. Dažu alveolu sieniņu kapilāros asinis neplūst vai neplūst pietiekami daudz, lai visu gaisu izmantotu gāzu apmaiņai. Šī ir fizioloģiska elpceļu mirušā telpa, un veseliem cilvēkiem tā ir maza. Diemžēl slimības stāvokļos tas var ievērojami palielināties.

Vidējais elpošanas ātrums miera laikā ir 16 minūtē, un plūdmaiņas tilpums ir 500 ml, reizinot šīs divas vērtības, mēs iegūstam plaušu ventilāciju. No tā izriet, ka minūtē tiek ieelpoti un izelpoti aptuveni 8 litri gaisa. Ātras un dziļas elpas laikā vērtība var ievērojami palielināties, pat no divpadsmit līdz divdesmit reizēm.

Visi šie sarežģītie parametri: jaudas un apjomi tika ieviesti ne tikai tāpēc, lai mūs mulsinātu, bet tiem ir nozīmīgs pielietojums plaušu slimību diagnostikā. Ir tests - spirometrija, kas mēra: VC, FEV1, FEV1 / VC, FVC, IC, TV, ERV un IRV. Tas ir būtiski, lai diagnosticētu un uzraudzītu tādas slimības kā astma un HOPS.

Gāzu difūzija starp alveolāro gaisu un asinīm

Pamatstruktūra, kas veido plaušas, ir alveolas. To ir aptuveni 300-500 miljoni, katra diametrs ir no 0,15 līdz 0,6 mm, un to kopējā platība ir no 50 līdz 90 m².

Alveolu sienas veido plāns, plakans, viena slāņa epitēlijs. Papildus šūnām, kas veido epitēliju, folikulās ir vēl divu veidu šūnas: makrofāgi (zarnu šūnas) un arī II tipa folikulu šūnas, kas ražo virsmaktīvo vielu. Tas ir olb altumvielu, fosfolipīdu un ogļhidrātu maisījums, kas iegūts no taukskābēm asinīs. Virsmaktīvā viela, samazinot virsmas spraigumu, neļauj alveolām salipt kopā un samazina spēkus, kas nepieciešami plaušu izstiepšanai. No ārpuses pūslīši ir pārklāti ar kapilāru tīklu. Kapilāri, nokļūstot alveolos, nes asinis, kas bagātas ar oglekļa dioksīdu, ūdeni, bet ar nelielu skābekļa daudzumu. Turpretim alveolārajā gaisā skābekļa daļējais spiediens ir augsts, bet oglekļa dioksīda – zems. Gāzu difūzija seko gāzes daļiņu spiediena gradientam, tāpēc kapilārie eritrocīti aiztur skābekli no gaisa un atbrīvojas no oglekļa dioksīda. Gāzes molekulām jāiziet cauri alveolu sieniņai un kapilāra sieniņai, un precīzāk cauri: šķidruma slānim, kas klāj alveolu virsmu, alveolu epitēliju, bazālo membrānu un endotēliju.kapilāri.

Gāzu transportēšana caur asinīm

  • skābekļa transportēšana

Skābeklis vispirms fiziski izšķīst plazmā, bet pēc tam caur apvalku izkliedējas eritrocītos, kur tas saistās ar hemoglobīnu, veidojot oksihemoglobīnu (skābekļa hemoglobīnu). Hemoglobīnam ir ļoti liela nozīme skābekļa transportēšanā, jo katra tā molekula savienojas ar 4 skābekļa molekulām, tādējādi palielinot asins spēju transportēt skābekli līdz pat 70 reizēm. Plazmā izšķīdinātā transportētā skābekļa daudzums ir tik mazs, ka tam nav nozīmes elpošanai. Pateicoties asinsrites sistēmai, ar skābekli piesātinātas asinis sasniedz katru ķermeņa šūnu.

  • oglekļa dioksīda transportēšana

Audos oglekļa dioksīds nonāk kapilāros un tiek transportēts uz plaušām:

  • labi. 6% fiziski izšķīduši plazmā un eritrocītu citoplazmā
  • labi. 6% saistās ar plazmas brīvajām aminogrupām un hemoglobīna proteīniem (karbamātu veidā)
  • lielākā daļa, t.i., aptuveni 88% kā HCO3-joni, kas saistīti ar plazmas un eritrocītu bikarbonāta bufersistēmu

Gāzu difūzija starp asinīm un šūnām

Audos gāzes molekulas atkal iekļūst pa elastības gradientu: no hemoglobīna izdalītais skābeklis izkliedējas audos, savukārt oglekļa dioksīds izkliedējas pretējā virzienā - no šūnām uz plazmu. Dažādu audu skābekļa pieprasījuma atšķirības dēļ atšķiras arī skābekļa spriegums. Audos ar intensīvu vielmaiņu skābekļa spriedze ir zema, tāpēc tie patērē vairāk skābekļa, savukārt drenējošās venozās asinis satur mazāk skābekļa un vairāk oglekļa dioksīda. Skābekļa satura arteriovenozās atšķirības ir parametrs, kas nosaka skābekļa patēriņa pakāpi audos. Katrs audi tiek apgādāti ar arteriālajām asinīm ar vienādu skābekļa saturu, savukārt venozās asinis var saturēt vairāk vai mazāk tā.

Iekšējā elpošana

Elpošana šūnu līmenī ir daudzpakāpju bioķīmisks process, kas ietver organisko savienojumu oksidēšanu, kas ražo bioloģiski noderīgu enerģiju. Tas ir fundamentāls process, kas turpinās pat tad, kad tiek apturēti citi vielmaiņas procesi (anaerobie alternatīvie procesi ir neefektīvi un ar ierobežotu nozīmi).

Galvenā loma ir mitohondrijām - šūnu organellām, kas saņem skābekļa molekulas, kas difundē šūnas iekšienē. Visi Krebsa cikla (pazīstams arī kā trikarbonskābes cikls) fermenti atrodas uz mitohondriju ārējās membrānas, savukārt ķēdes fermenti atrodas uz iekšējās membrānas.

Krebsa ciklā cukurs, olb altumvielas un tauku metabolīti tiek oksidēti līdz oglekļa dioksīdam un ūdenim, atbrīvojot brīvos ūdeņraža atomus vai brīvos elektronus. Tālāk elpošanas ķēdē - intracelulārās elpošanas pēdējā stadijā - pārnesot elektronus un protonus uz secīgiem konveijeriem, tiek sintezēti augstas enerģijas fosfora savienojumi. Vissvarīgākais no tiem ir ATP, t.i., adenozīna-5′-trifosfāts, universāls ķīmiskās enerģijas nesējs, ko izmanto šūnu metabolismā. To patērē daudzi fermenti tādos procesos kā biosintēze, kustība un šūnu dalīšanās. ATP apstrāde dzīvajos organismos ir nepārtraukta, un tiek lēsts, ka katru dienu cilvēks pārvērš ATP daudzumu, kas ir salīdzināms ar viņa ķermeņa svaru.

Elpošanas regulēšana

Medullā atrodas elpošanas centrs, kas regulē elpošanas biežumu un dziļumu. Tas sastāv no diviem centriem ar pretējām funkcijām, ko veido divu veidu neironi. Abi atrodas retikulārajā veidojumā. Vientuļajā kodolā un aizmugurējā-neviennozīmīgā vagusa nerva priekšējā daļā atrodas iedvesmas centrs, kas nosūta nervu impulsus uz muguras smadzenēm, uz ieelpas muskuļu motorajiem neironiem. No otras puses, klejotājnerva neskaidrajā kodolā un klejotājnerva aizmugurējā-neviennozīmīgā kodola aizmugurējā daļā atrodas izelpas centrs, kas stimulē izelpas muskuļu motoros neironus.

Iedvesmas centra neironi vairākas reizes minūtē sūta nervu impulsu uzliesmojumu, kas seko zaram, kas nolaižas uz muguras smadzeņu motorajiem neironiem un vienlaikus aksona zaram, kas paceļas uz retikulāra neironiem. tilta veidošana. Ir pneimotaksiskais centrs, kas nomāc iedvesmas centru uz 1-2 sekundēm un pēc tam iedvesmas centrs atkal stimulē. Pateicoties secīgiem iedvesmas centra stimulēšanas un kavēšanas periodiem, tiek nodrošināts elpas ritmiskums. Ieelpas centru regulē nervu impulsi, kas rodas:

  • dzemdes kakla un aortas daivu ķīmijreceptori, kas reaģē uz oglekļa dioksīda koncentrācijas palielināšanos, ūdeņraža jonu koncentrāciju vai būtisku skābekļa koncentrācijas samazināšanos arteriālajās asinīs; impulsi no aortas trombiem pārvietojas pa glossopharyngeal un vagus nerviem. un efekts ir ieelpošanas paātrinājums un padziļināšana
  • plaušu audu interoreceptori un krūšu kurvja proprioreceptori;
  • Inflācijas mehānoreceptori atrodas starp bronhu gludajiem muskuļiem, tos stimulē plaušu audu stiepšana, kas izraisa izelpu; pēc tam samazinot plaušu audu stiepšanu izelpas laikā, šoreiz tiek aktivizēti citi mehānoreceptorideflācijas, kas izraisa ieelpošanu; Šo parādību sauc par Heringa-Brēera refleksiem;
  • Krūškurvja ieelpas vai izelpas stāvoklis kairina attiecīgos proprioreceptorus un maina elpas biežumu un dziļumu: jo dziļāk ieelpojat, jo dziļāk izelpojat;
  • smadzeņu augšējo līmeņu centri: garoza, limbiskā sistēma, termoregulācijas centrs hipotalāmā

Kategorija:

Elpošanas sistēma