Sistem organa za disanje

Iz Vikipedije, slobodne enciklopedije
Idi na: navigaciju, pretragu
Respiratorni sistem čoveka

Sistem organa za disanje (respiratorni sistem) obavlja razmenu gasova između organizma i spoljašnje sredine. Procesom difuzije se preko respiratornih površina usvaja kiseonik, a otpušta ugljen-dioksid u spoljašnju sredinu. Kiseonik je većini organizama neophodan za proizvod oslobađa ugljen-dioksid.[1]

Sve organizme možemo podeliti u dve grupe, zavisno od njihovog odnosa prema kiseoniku:

  • aerobne organizme kojima ja za život i razvoj neophodan kiseonik;
  • anaerobne kojima kiseonik nije potreban.

Da bi proces razmene gasova bio uspešan potrebno je da respiratorna površina bude što veća i bogato snabdevena krvnim sudovima. U zavisnosti od toga na kom nivou se odvija, disanje je moguće podeliti na:

  • unutrašnje disanje - obuhvata razmenu gasova na nivou tkiva i ćelija;
  • spoljašnje disanje - razmena gasova kroz respiratorne površine koje su u dodiru sa spoljašnjom sredinom.

Spoljašnjim disanjem usvaja se kiseonik koji prelazi u krv, vezuje se za hemoglobin (obrazuje se oksi-hemoglobin )i njome dospeva do svih tkiva i ćelija u organizmu. Kiseonik iz krvi difuzijom ulazi u ćelije i omogućava ćelijsko disanje. Kao krajnji proizvod ćelijskog disanja stvara se ugljen-dioksid koji opet po zakonima difuzije prelazi iz ćelija u krv. U krvi se vezuje za hemoglobin (nastaje karbamino-hemoglobin) i tako transportuje do respiratornih organa, a zatim iz njih u spoljašnju sredinu.

Pošto je molekularni kiseonik u visokim koncentracijama štetan za tkiva (dovodi do oksidacije organskih materija) on se ne može magacionirati kao što to mogu hranljive materije ili voda. Zato je neophodno njegovo neprekidno snabdevanje iz spoljašnje sredine.

Sisari[uredi]

Anatomija[uredi]

Respiratorni sistem

Kod ljudi i drugih sisara, anatomija tipičnog respiratornog sistema je respiratorni trakt. Trakt je podeljenu u gornji i donji. Gornji trakt obuhvata nos, nosne šupljine, sinusa, ždrela i dela grkljana iznad glasnih struna. Niži trakt obuhvata niži deo grkljana, dušnik, bronhije, bronhiole i alveole.

Razgranati disajni putevi u donjem traktu se često opisuju kao respiratorno stablo ili traheobronhijalno stablo.[2] Intervali između uzastopnih mesta grananja duž raznih grana „stabla“ se obično nazivaju „generacijama“ grananja, kojih u odrastao čovek ima oko 23. Ranije generacije (aproksimativno generacije 0–16) sastoje se od traheja i bronhija, kao i većih bronhiola koje jednostavno deluju kao vazdušni vodovi. One dovode vazduh do respiratornih bronhiola, alveolarnih kanala i alveola (aproksimativno generacije 17–23), gde dolazi do razmene gasova.[3][4] Bronhiole se definišu kao mali vazdušni putevi bez hrskavičaste podrške.[2]

Prve bronhije koje se granaju od dušnika su desna i leva glavna bronhija. One su manjeg prečnika (1 -1,4 cm) od dušnika (1,8 cm).[3] Ove bronhije ulaze u pluća na svakom hilumu, gde se granaju u uže sekundarne bronhije poznate kao lobarne bronhije, i one se granaju u uže tercijarne bronhije poznate kao segmentalne bronhije. Dalje podele segmentalnih bronhija (1 do 6 mm u prečniku)[5] su poznate kao 4. red, 5. red, i 6. red segmentalnih bronhija, ili grupisane zajedno kao subsegmentalne bronhije.[6][7]

U poređenju sa prosekom od 23 grananja respiratornog stabla kod odraslog čoveka, miš ima samo oko 13 takvih grananja.

Alveole su mrtvi krajevi „stabla“, što znači da vazduh koji u njih uđe mora da izađe istim putem. Sistem poput ovog kreira mrtvi prostor, zapreminu vazduha (oko 150 ml kod odraslog čoveka) koja popunjava vazdušne puteve nakon izdisaja i koja se udiše nazad u alveole pre nego što vazduh iz okoline dospe do njih.[8][9][10] Na kraju inhalacije vazdušni putevi se popunjavaju vazduhom iz okoline, koji se izdiže bez dolaženja u kontakt sa razmenjivačima vazduha.[8]

Ventilatorske zapremine[uredi]

Pluća se šire i skušljaju tokom ciklusa disanja, i pri tom se unosi i iznosi vazduh iz pluća. Zapremina vazduha koji se unese i iznese iz pluća pod normalnim uslovima odmora (odmarajuća disajna zapremina od oko 500 ml), i zapremina koja se pokreće tokom maksimalno forsiranog udisanja i maksimalno forsiranog izdisanja se meri kod ljudi pomoću spirometra.[11]

Sav vazduh se ne može izdahnuti iz pluća pri maksimalno forsiranom izdisanju. To se naziva rezidualnom zapreminom koja je oko 1,0-1,5 litara, što se ne može meriti spirometrijom. Zapremine koje obuhvataju rezidualnu zapreminu (i.e. funkcionalna rezidualna zapremina od oko 2.5-3.0 litara, i totalni kapacitet pluća od oko 6 litara) se isto tako ne mogu meriti spirometrijom. Njihova merenja zahtevaju specijalne tehnike.[11]

Brhina kojom se vazduh udiše i izdiše, bilo kroz usta ili nos, ili u i iz alveola je tabulisana ispod, zajedno sa načinom izračunavanja. Broj ciklusa disanja po minuti je poznat kao respiratorna brzina.

Merenje Jednačina Opis
Minutna ventilacija disajna zapremina * respiratorna brzina totalna zapremina vazduha koji ulazi, ili izlazi, kroz nos ili usta po minutu.
Alveolarna ventilacija (disajna zapremina – mrtvi prostor) * respiratorna brzina zapremina vazduha koji ulazi ili izlazi iz alveloa po minutu.
Ventilacija mrtvog prostora mrtvi prostor * respiratorna vrzina zapremina vazduha koja ne doseže alveole tokom inhalacije, već umesto toga ostaje u vazdušnim putevima, po minutu.

Mehanika disanja[uredi]

Magnetna rezonantna tomografija (MRI) u realnom vremenu kretanja grudi ljudskog grudnog koša tokom disanja
Kretanja rebara
Efekat mišića pri udisanju na ekspanziju grudnog koša. Specifična akcija koja je ilustrovana ovde se naziva pumpnim kretanjem grudnog koša.
U ovom pogledu grudnog koša silazni nagib donjih rebara od središnje linije ka spolja se jasno vidi. Ovo omogućava kretanje slično efektu rumpe.
Disanje
Mišići pri disanju u mirovanju: udisanje je levo, a izdisanje je desno. Kontrahujući mišići su prikazani crvenom bojom; relaksirajući mišići plavom. Kontrakcija dijafragme generalno najviše doprinosi ekspanziji grudne šupljine (bledo plavo). Međutim, istovremeno međukostalni mišići povlače rebra prema gore (njihov efekat je označen strelicama) takođe uzrokujući ekspanziju grudnog koša (pogledajte dijagram na drugoj strani). Relaksacija svih tih mišića tokom izdisanja uzrokuje da se grudni koš i abdomen (svetlo zeleno) elastično vrate u njihove odmarajuće pozicije.
Mišići pri prisilnom disanju (udisanje i izdisanje). Kodiranje boja je isto kao i na levoj strani. Osim snažnije i opsežnije kontrakcije dijafragme, interkostalni mišići su potpomognuti pomoćnim mišićima udisanja kako bi se prekomerno pomicala rebra prema gore, uzrokujući veću ekspanziju grudnog koša. Tokom izdisanja, osim relaksacije mišića inhalacije, abdomenski mišići se aktivno kontrahuju da povuku donje rubove rebra prema dole smanjujući zapreminu grudnog koša, dok istovremeno guraju dijafragmu duboko u grudni koš.

Kod sisara, inhalacija pri odmaranju se primarno odvija putem kontrakcije dijafragme. Ona je od gore zasvođena mišićna ploča koja razdvaja grudni koš od trbušne šupljine. Kad se ona kontrahuje ploča se poravna, (i.e. pokreće se na dole kao što je prikazano na slici) čime se povećava zapremina prsne šupljine. Kontrahujuća dijafragma gura trbušne organe na dole. Dno karlice sprečava trbušne organe da se kreću u tom pravcu, dok gibki sadržaj abdomena uzrokuje da se stomak ispupčuje prema napred i prema stranama, pošto se relaksirani trbušni mišići ne odupiru tom kretanju. Ovo potpuno pasivno ispupčivanje trbuha (i skupljanje tokom izdisaja) tokom normalnog disanja ponekad se naziva „abdomenalnim disanjem“, mada je to zapravo „dijafragmatično disanje“, koje nije vidno izvan tela. Sisari jedino koriste njihove trbušne mišiće tokom prisilnoh izdisanja, a nika pri bilo kojoj formi udisanja.

Kako se dijafragma kontrahuje, grudni koš se simultano uvećava putem povlačenja rebara na gore interkostalnim mišićima. Sva rebra nagnuta na dole od zadnjeg dela ka napred; a najniža rebra su osim nadole nagnuta ka spolja od središlje linije. Stoga se veličina grudnog koša može povećati na isti način kao i antero-posteriorno rastojanje putem pumpnog kretanja.

Uvećanje vertikalnih dimenzija prsne šupljine kontrakcijom dijafragme, i njenih horizontalnih dimenzija podizanjem predljeng i bočnih delova rebara, uzrokuje opadanje intraprsnog pritiska. Unutrašnjost pluća se otvara za spoljašnji vazduh, i kako su ona elastična, ona se šire i da popune dodatni prostor. Dotok vazduha u pluća se javlja putem disajnih puteva. Kod zdravih osoba su vazdušni putevi (počevši od nosa ili usta, i sve do mikroskopskih mehurića mrtvih krajeva zvanih alveole) su uvek otvorene, mada se prečnici raznih sekcija mogu menjati posredstvom simpatičkog i parasimpatičkog nervnog sistema. Alveolarni vazdušni pritisak je stoga uvek blizo atmosferskog vazdušnog pritiska (oko 100 kPa na nivou mora) u miru. Gradijenti pritiska koji uzrokuju da vazduh ulazi i izlazi iz pluća tokom disanja retko prekoračuju 2–3 kPa.[12][13]

Tokom izdisanja dijafragma i interkostalni mišići se ralaksiraju. Time se grudi i trbuh vraćaju u poziciju koju određuje njihova anatomska elastičnost. Ovo je „središnja mirujuća pozicija“ grudnog koša i abdomena kada pluća sadrže svoj funkcionalni rezidualni kapacitet vazduha (svetlo plava površina na ilustraciji s desne strane, koja kod odrasle osobe ima zapreminu od oko 2,5-3,0 litara.[4] Opuštanje izdisavanja traje oko dva puta duže od udisanja, jer se dijafragma pasivno opušta, nežnije nego što se aktivno konrahuje tokom inhalacije.

Disajni sistem životinja[uredi]

Školjke[uredi]

Školjke uglavnom poseduju škrge koje im omogućavaju razmenu kiseonika između vodene sredine i cirkulatornog sistema. Te životinje takođe imaju srce koje pumpa krv koja sadrži hemocijanin kao molekul koja prenosi kiseonik. Prema tome, njihov respiratorni sistem sličan je onome kod riba. U sastavu respiratornog sistema puževa mogu se nalaziti ili škrge ili jedno plućno krilo.

Insekti[uredi]

Većina insekata diše pasivno pomoću posebnih otvora na egzoskeletu, a vazduh dospeva u telo putem mnogobrojnih malih cevčica koje se nazivaju traheje (još manje se nazivaju traheole). Difuzija gasova u tom slučaju efikasna je na malim razdaljinama, ali ne i velikim, te je to jedan od razloga zašto su insekti relativno mali. Oni koji nemaju te otvore i traheje, kao što su neki pripadnici razreda Collembola, dišu direktno kroz kožu, takođe difuzijom gasova.[14] Broj otvora na insektu varira među vrstama, ali uvek dolaze u parovima, jedan sa svake strane tela, i obično jedan po segmentu tela. Neki pripadnici reda Diplura ih imaju jedanaest, sa po četiri para na grudnom košu, ali kod najstarijih formi insekata, kao što su skakavci i vilini konjici, postoje dva otvora na grudnom košu i osam na abdomenu. Kod većine ostalih insekata ih je, međutim, manje.

Kiseonik dospeva u ćelije na nivou traheola. Traheje su ispunjene vodom zbog propustljivih ćelijskih membrana njihovog okolnog tkiva. Tokom obavljanja aktivnosti nivo vode se povlači zbog povećane koncentracije mlečne kiseline u mišićnim ćelijama. To smanjuje potencijal vode i ona se osmozom povlači u ćelije, a vazduh dospeva bliže mišićnim ćelijama. Difuzijski put se smanjuje i gasovi se tako lakše mogu prenositi.

Nekada se smatralo da insekti konstantno vrše razmenu gasova sa vanjskom sredinom prostom difuzijom gasova u trahejskom sistemu. Međutim, nedavno su dokumentovane velike varijacije u ventilatornim strukturama insekata, pa se čini da i respiracija mnogo varira. Neki insekti imaju kontinuiranu respiraciju i nekima nedostaje mišićna kontrola otvora za disanje. Međutim, drugi koriste mišićnu kontrakciju abdomena zajedno sa koordiniranim stezanjem i opuštanjem disajnih otvora kako bi stvorili cikličnu razmenu gasova i smanjili gubitak vode. Najekstremniji oblici toga nazivaju se ciklusi diskontinuirane razmene gasova (eng. discontinuous gas exchange cycles, DGC).[15]

Ribe[uredi]

Kod riba kao respiratorni organi funkcionišu škrge.

Kod riba je sa svake strane ždrela razvijena škržna duplja u kojoj leže škrge. Škržne duplje komuniciraju sa jedne strane sa ždrelom, a sa druge sa vanjskom sredinom. Svaka škrga se sastoji od lučne osnove koja nosi dva niza finih škržnih listića. Duž osnove prolaze: skeletni luk (daje oslonac škrgama), dovodni (nosi redukovanu) i odvodni (nosi oksidovanu krv) krvotok.

Kod nekih riba (plućašice ili dvodihalice) koje žive u plitkim vodama koje često presušuju, riblji mehur vrši ulogu dopunskog respiratornog organa kojim u vreme suše ove ribe mogu da koriste atmosferski vazduh. Riblji mehur predstavlja ispupčenje jednjaka. Ima pretežno funkciju aparata kojim se reguliše kretanje na manjim ili većim dubinama, ali po potrebi može da funkcioniše i kao pluća.

Vodozemci[uredi]

Kod vodozemaca i pluća i kože služe kao respiratorni organi. Koža tih životinja je jako prokrvljena i vlažna, a vlagu održavaju lučenjem sluzi iz specijaliziranih ćelija. Iako pluća imaju primarnu funkciju pri kontroliranju disanja, jedinstvene osobine kože pomažu brzoj razmeni gasova kada su vodozemci potopljeni u vodu bogatu kiseonikom.[16]

Gmizavci[uredi]

Rengenski snimak ženke američkog aligatora dok diše

Anatomska struktura pluća je manje kompleksna kod gmizavaca nego kod sisara, budući da gmizavcima nedostaje vrlo ekstenzivna struktura pluća slična stablu koju vidimo kod sisara. Razmena gasova kod gmizavaca još uvek se odvija u alveolama; međutim, gmizavci nemaju dijafragmu. Prema tome, disanje se odvija promenom zapremine telesne šupljine, koju kod svih gmizavaca osim kornjača kontroliše kontrakcija Musculi intercostales. Kod kornjača udisanje i izdisanje kontroliše kontrakcija određenih parova mišića na bokovima tela.[17]

Ptice[uredi]

Respiratorni sistem ptica se znatno razlikuje od onog kod sisara, budući da ima jedinstvene anatomske osobine kao što su vazdušne vreće. Pluća ptica takođe nemaju kapacitet za napuhivanje budući da ptice nemaju dijafragmu i pleuralnu šupljinu (cavum pleurae). Razmena gasova kod ptica odvija se među vazdušnim kapilarima i krvnim kapilarima, a ne u alveolama.

Bolesti[uredi]

Pri disanju kroz pluća se kreće velika količina gasova, a sa gasovima i razni mikroorganizmi, čestice prašine, isparenja, izduvni gasovi. Iako se oni udišu u malim količinama, nakon nekog vremena se nakupe u plućima i mogu izazvati razne smetnje i oboljenja.

Najčešće oboljenje disajnih puteva je prehlada (nahlada, nazeb). Ona se prepoznaje po upali sluzokože dišnog puta, koja pocrveni, otekne i luči mnogo sluzi. U disajnom putu dolazi do peckanja, golicanja i svrbeža. To sve podstiče jak kašalj, a često dolazi i do groznice. Ako je upala ograničena na sluzokožu nosne šupljine, onda se to naziva kijavicom. U tom slučaju se oboljenje može preneti na sinuse, što može biti vrlo bolno, naročito ako dođe do gnojenja sluzokože sinusa. Često dolazi i do upale sluzokože disajnog puta, što se naziva katar. Na primer, ako su zahvaćene bronhije, onda je u pitanju bronhijski katar.

Popratni efekat bolesti respiratornih organa uvek je kašalj, zato što se njime ti organi pročišćavaju - izbacuje se sluz ili druge primese.

Veliki kašalj se prepoznaje po snažnim i grčevitim napadima kašlja, koji mogu trajati više minuta, a najčešće se javlja kod dece. Ti napadi često završavaju povraćanjem. Uzročnik je štapićasta bakterija koja se sa osobe na osobu prenosi kapljičastom infekcijom.

Upala grla se javlja kad se prehlada disajnog puta prenese na grlo. Sluzokoža je upaljena, nadražena i hrapava, a upaljene su i glasne žile, koje oteknu i gube funkciju. Posledice su kašalj i promukao glas. Oboleli bi trebao da izbegavaju hladan, zadimljen i zaprašen vazduh i da pošteđuju glasne žile. Glas može biti ugrožen i nakupljanjem sluzi, na primer kod difterije, kada preti i gušenje. Tada je potrebna hitna lekarska intervencija.

Upalu pluća izazivaju bakterije pneumokoke, koje u pluća dospevaju udahnutim vazduhom. Ta bolest počinje groznicom, telesna temperatura raste, da bi sedmog dana iznenada opala, što je popraćeno snažnim znojenjem. Nakon toga stanje se popravlja. Prisutan je kašalj, probadanje u grudima i astma (sipnja). Upala pluća često je popraćena upalom porebrice, koja često traje duže i od same upale pluća. Kod nje dolazi do nakupljanja tečnosti između porebrice i poplućnice, što može ugroziti odvijanje disanja. Najbolje pomaže punktiranje, tj. uklanjanje te tečnosti. Ako tečnost nije prisutna, onda je u pitanju suva upala porebrice.

Vrlo opasno oboljenje respiratornih organa je rak pluća. Obično se dovodi u vezu sa dugotrajnim i pretjeranim pušenjem cigareta i duvana na lulu.

Tuberkuloza pluća (TBC, sušica, lat. tuberculum-čvorić) je najraširenija od svih zaraznih respiratornih bolesti. Izazivač je štapićasti bacil tuberkuloze, koji u pluća dospeva sa udahnutim vazduhom, ali i hranom, te se nakon njezine probave u crevima širi krvotokom i limfom po čitavom telu. Lečenje je uspešno pod uslovom da je pravovremeno.

Izvori[uredi]

  1. Prezentacija - sistem organa za disanje
  2. 2,0 2,1 Gilroy, Anne M.; MacPherson, Brian R.; Ross, Lawrence M. (2008). Atlas of Anatomy. Stuttgart: Thieme. str. 108—111. ISBN 978-1-60406-062-1. 
  3. 3,0 3,1 Pocock, Gillian; Richards, Christopher D. (2006). Human physiology : the basis of medicine (3rd izd.). Oxford: Oxford University Press. str. 315—317. ISBN 978-0-19-856878-0. 
  4. 4,0 4,1 Tortora, Gerard J.; Anagnostakos, Nicholas P. (1987). Principles of anatomy and physiology (Fifth izd.). New York: Harper & Row, Publishers. str. 556—586. ISBN 978-0-06-350729-6. 
  5. Kacmarek, Robert M.; Dimas, Steven; Mack, Craig W. (13. 8. 2013). „Essentials of Respiratory Care - E-Book” (na jeziku: engleski). Elsevier Health Sciences. 
  6. Netter, Frank H. (2014). Atlas of Human Anatomy Including Student Consult Interactive Ancillaries and Guides. (6th edition. izd.). Philadelphia, Penn.: W B Saunders Co. str. 200. ISBN 978-1-4557-0418-7. 
  7. Maton, Anthea; Hopkins, Jean; Charles William McLaughlin; Johnson, Susan; Maryanna Quon Warner; LaHart, David; Wright, Jill D. (1993). Human Biology and Health. wood Cliffs, New Jersey, USA: Prentice Hall. ISBN 978-0-13-981176-0. 
  8. 8,0 8,1 Fowler W.S. (1948). „Lung Function studies. II. The respiratory dead space”. Am. J. Physiol. 154: 405—416. 
  9. Burke, TV; Küng, M; Burki, NK (1989). „Pulmonary gas exchange during histamine-induced bronchoconstriction in asthmatic subjects.”. Chest. 96 (4): 752—6. PMID 2791669. 
  10. „Anatomical dead space”. TheFreeDictionary.com. 
  11. 11,0 11,1 Tortora, Gerard J.; Anagnostakos, Nicholas P. (1987). Principles of anatomy and physiology (Fifth izd.). New York: Harper & Row, Publishers. str. 570—572. ISBN 978-0-06-350729-6. 
  12. Koen, Chrisvan L.; Koeslag, Johan H. (1995). „On the stability of subatmospheric intrapleural and intracranial pressures”. News in Physiological Sciences. 10: 176—178. 
  13. West, J.B. (1985). Respiratory physiology: the essentials. Baltimore: Williams & Wilkins. str. 21—30,84—84,98—101. 
  14. The Earth Life Web, Insect Morphology and Anatomy. Earthlife.net. Retrieved on 2013-04-21.
  15. Lighton, JRB (1996). „Discontinuous gas exchange in insects”. Annu Rev Entomology. 41: 309—324. doi:10.1146/annurev.en.41.010196.001521. 
  16. Gottlieb, G; Jackson DC (1976). „Importance of pulmonary ventilation in respiratory control in the bullfrog”. Am J Physiol. 230 (3): 608—13. PMID 4976. 
  17. Respiratory system. Encyclopædia Britannica.

Literatura[uredi]

  • Gilroy, Anne M.; MacPherson, Brian R.; Ross, Lawrence M. (2008). Atlas of Anatomy. Stuttgart: Thieme. str. 108—111. ISBN 978-1-60406-062-1. 

Spoljašnje veze[uredi]