Систем органа за дисање

Из Википедије, слободне енциклопедије
(преусмерено са Респираторни тракт)
Респираторни систем човека

Систем органа за дисање (респираторни систем) обавља размену гасова између организма и спољашње средине. Процесом дифузије се преко респираторних површина усваја кисеоник, а отпушта угљен-диоксид у спољашњу средину. Кисеоник је већини организама неопходан за производ ослобађа угљен-диоксид.[1]

Све организме можемо поделити у две групе, зависно од њиховог односа према кисеонику:

  • аеробне организме којима ја за живот и развој неопходан кисеоник;
  • анаеробне којима кисеоник није потребан.

Да би процес размене гасова био успешан потребно је да респираторна површина буде што већа и богато снабдевена крвним судовима. У зависности од тога на ком нивоу се одвија, дисање је могуће поделити на:

  • унутрашње дисање - обухвата размену гасова на нивоу ткива и ћелија;
  • спољашње дисање - размена гасова кроз респираторне површине које су у додиру са спољашњом средином.

Спољашњим дисањем усваја се кисеоник који прелази у крв, везује се за хемоглобин (образује се окси-хемоглобин )и њоме доспева до свих ткива и ћелија у организму. Кисеоник из крви дифузијом улази у ћелије и омогућава ћелијско дисање. Као крајњи производ ћелијског дисања ствара се угљен-диоксид који опет по законима дифузије прелази из ћелија у крв. У крви се везује за хемоглобин (настаје карбамино-хемоглобин) и тако транспортује до респираторних органа, а затим из њих у спољашњу средину.

Пошто је молекуларни кисеоник у високим концентрацијама штетан за ткива (доводи до оксидације органских материја) он се не може магационирати као што то могу хранљиве материје или вода. Зато је неопходно његово непрекидно снабдевање из спољашње средине.

Сисари[уреди]

Анатомија[уреди]

Респираторни систем

Код људи и других сисара, анатомија типичног респираторног система је respiratorни trакt. Тракт је подељену у горњи и доњи. Горњи тракт обухвата нос, носне шупљине, синуса, ждрела и дела гркљана изнад гласних струна. Нижи тракт обухвата нижи део гркљана, душник, бронхије, бронхиоле и алвеоле.

Разгранати дисајни путеви у доњем тракту се често описују као респираторно стабло или трахеобронхијално стабло.[2] Интервали између узастопних места гранања дуж разних грана „стабла“ се обично називају „генерацијама“ гранања, којих у одрастао човек има око 23. Раније генерације (апроксимативно генерације 0–16) састоје се од трахеја и бронхија, као и већих бронхиола које једноставно делују као ваздушни водови. Оне доводе ваздух до респираторних бронхиола, алвеоларних канала и алвеола (апроксимативно генерације 17–23), где долази до размене гасова.[3][4] Бронхиоле се дефинишу као мали ваздушни путеви без хрскавичасте подршке.[2]

Прве бронхије које се гранају од душника су десна и лева главна бронхија. Оне су мањег пречника (1 -1,4 cm) од душника (1,8 cm).[3] Ове бронхије улазе у плућа на сваком хилуму, где се гранају у уже секундарне бронхије познате као лобарне бронхије, и оне се гранају у уже терцијарне бронхије познате као segmentalне бронхије. Даље поделе сегменталних бронхија (1 до 6 mm у пречнику)[5] су познате као 4. ред, 5. ред, и 6. ред сегменталних бронхија, или груписане заједно као субсегменталне бронхије.[6][7]

У поређењу са просеком од 23 гранања респираторног стабла код одраслог човека, миш има само око 13 таквих гранања.

Алвеоле су мртви крајеви „стабла“, што значи да ваздух који у њих уђе мора да изађе истим путем. Систем попут овог креира мртви простор, запремину ваздуха (око 150 ml код одраслог човека) која попуњава ваздушне путеве након издисаја и која се удише назад у алвеоле пре него што ваздух из околине доспе до њих.[8][9][10] На крају инхалације ваздушни путеви се попуњавају ваздухом из околине, који се издиже без долажења у контакт са размењивачима ваздуха.[8]

Вентилаторске запремине[уреди]

Плућа се шире и скушљају током циклуса дисања, и при том се уноси и износи ваздух из плућа. Запремина ваздуха који се унесе и изнесе из плућа под нормалним условима одмора (одмарајућа дисајна запремина од око 500 ml), и запремина која се покреће током максимално форсираног удисања и максимално форсираног издисања се мери код људи помоћу спирометра.[11]

Сав ваздух се не може издахнути из плућа при максимално форсираном издисању. То се назива резидуалном запремином која је око 1,0-1,5 литара, што се не може мерити спирометријом. Запремине које обухватају резидуалну запремину (i.e. функционална резидуална запремина од око 2.5-3.0 литара, и тотални капацитет плућа од око 6 литара) се исто тако не могу мерити спирометријом. Њихова мерења захтевају специјалне технике.[11]

Брхина којом се ваздух удише и издише, било кроз уста или нос, или у и из алвеола је табулисана испод, заједно са начином израчунавања. Број циклуса дисања по минути је познат као респираторна брзина.

Мерење Једначина Опис
Минутна вентилација дисајна запремина * респираторна брзина тотална запремина ваздуха који улази, или излази, кроз нос или уста по минуту.
Алвеоларна вентилација (дисајна запремина – мртви простор) * респираторна брзина запремина ваздуха који улази или излази из алвелоа по минуту.
Вентилација мртвог простора мртви простор * респираторна врзина запремина ваздуха која не досеже алвеоле током инхалације, већ уместо тога остаје у ваздушним путевима, по минуту.

Механика дисања[уреди]

Магнетна резонантна томографија (MRI) у реалном времену кретања груди људског грудног коша током дисања
Кретања ребара
Ефекат мишића при удисању на експанзију грудног коша. Специфична акција која је илустрована овде се назива пумпним кретањем грудног коша.
У овом погледу грудног коша силазни нагиб доњих ребара од средишње линије ка споља се јасно види. Ово омогућава кретање слично ефекту румпе.
Дисање
Мишићи при дисању у мировању: удисање је лево, а издисање је десно. Контрахујући мишићи су приказани црвеном бојом; релаксирајући мишићи плавом. Контракција дијафрагме генерално највише доприноси експанзији грудне шупљине (бледо плаво). Међутим, истовремено међукостални мишићи повлаче ребра према горе (њихов ефекат је означен стрелицама) такође узрокујући експанзију грудног коша (погледајте дијаграм на другој страни). Релаксација свих тих мишића током издисања узрокује да се грудни кош и абдомен (светло зелено) еластично врате у њихове одмарајуће позиције.
Мишићи при присилном дисању (удисање и издисање). Кодирање боја је исто као и на левој страни. Осим снажније и опсежније контракције дијафрагме, интеркостални мишићи су потпомогнути помоћним мишићима удисања како би се прекомерно помицала ребра према горе, узрокујући већу експанзију грудног коша. Током издисања, осим релаксације мишића инхалације, абдоменски мишићи се активно контрахују да повуку доње рубове ребра према доле смањујући запремину грудног коша, док истовремено гурају дијафрагму дубоко у грудни кош.

Код сисара, инхалација при одмарању се примарно одвија путем контракције дијафрагме. Она је од горе засвођена мишићна плоча која раздваја грудни кош од трбушне шупљине. Кад се она контрахује плоча се поравна, (i.e. покреће се на доле као што је приказано на слици) чиме се повећава запремина прсне шупљине. Контрахујућа дијафрагма гура трбушне органе на доле. Дно карлице спречава трбушне органе да се крећу у том правцу, док гибки садржај абдомена узрокује да се стомак испупчује према напред и према странама, пошто се релаксирани трбушни мишићи не одупиру том кретању. Ово потпуно пасивно испупчивање трбуха (и скупљање током издисаја) током нормалног дисања понекад се назива „абдоменалним дисањем“, мада је то заправо „дијафрагматично дисање“, које није видно изван тела. Сисари једино користе њихове трбушне мишиће током присилнох издисања, а ника при било којој форми удисања.

Како се дијафрагма контрахује, грудни кош се симултано увећава путем повлачења ребара на горе интеркосталним мишићима. Сва ребра нагнута на доле од задњег дела ка напред; а најнижа ребра су осим надоле нагнута ка споља од средишље линије. Стога се величина грудног коша може повећати на исти начин као и антеро-постериорно растојање путем пумпног кретања.

Увећање вертикалних димензија прсне шупљине контракцијом дијафрагме, и њених хоризонталних димензија подизањем предљенг и бочних делова ребара, узрокује опадање интрапрсног притиска. Унутрашњост плућа се отвара за спољашњи ваздух, и како су она еластична, она се шире и да попуне додатни простор. Доток ваздуха у плућа се јавља путем дисајних путева. Код здравих особа су ваздушни путеви (почевши од носа или уста, и све до микроскопских мехурића мртвих крајева званих алвеоле) су увек отворене, мада се пречници разних секција могу мењати посредством симпатичког и парасимпатичког нервног система. Алвеоларни ваздушни притисак је стога увек близо атмосферског ваздушног притиска (око 100 kPa на нивоу мора) у миру. Градијенти притиска који узрокују да ваздух улази и излази из плућа током дисања ретко прекорачују 2–3 kPa.[12][13]

Током издисања дијафрагма и интеркостални мишићи се ралаксирају. Тиме се груди и трбух враћају у позицију коју одређује њихова анатомска еластичност. Ово је „средишња мирујућа позиција“ грудног коша и абдомена када плућа садрже свој функционални резидуални капацитет ваздуха (светло плава површина на илустрацији с десне стране, која код одрасле особе има запремину од око 2,5-3,0 литара.[4] Опуштање издисавања траје око два пута дуже од удисања, јер се дијафрагма пасивно опушта, нежније него што се активно конрахује током инхалације.

Дисајни систем животиња[уреди]

Шкољке[уреди]

Шкољке углавном поседују шкрге које им омогућавају размену кисеоника између водене средине и циркулаторног система. Те животиње такође имају срце које пумпа крв која садржи хемоцијанин као молекул која преноси кисеоник. Према томе, њихов респираторни систем сличан је ономе код риба. У саставу респираторног система пужева могу се налазити или шкрге или једно плућно крило.

Инсекти[уреди]

Већина инсеката дише пасивно помоћу посебних отвора на егзоскелету, а ваздух доспева у тело путем многобројних малих цевчица које се називају трахеје (још мање се називају трахеоле). Дифузија гасова у том случају ефикасна је на малим раздаљинама, али не и великим, те је то један од разлога зашто су инсекти релативно мали. Они који немају те отворе и трахеје, као што су неки припадници разреда Collembola, дишу директно кроз кожу, такође дифузијом гасова.[14] Број отвора на инсекту варира међу врстама, али увек долазе у паровима, један са сваке стране тела, и обично један по сегменту тела. Неки припадници реда Diplura их имају једанаест, са по четири пара на грудном кошу, али код најстаријих форми инсеката, као што су скакавци и вилини коњици, постоје два отвора на грудном кошу и осам на абдомену. Код већине осталих инсеката их је, међутим, мање.

Кисеоник доспева у ћелије на нивоу трахеола. Трахеје су испуњене водом због пропустљивих ћелијских мембрана њиховог околног ткива. Током обављања активности ниво воде се повлачи због повећане концентрације млечне киселине у мишићним ћелијама. То смањује потенцијал воде и она се осмозом повлачи у ћелије, а ваздух доспева ближе мишићним ћелијама. Дифузијски пут се смањује и гасови се тако лакше могу преносити.

Некада се сматрало да инсекти константно врше размену гасова са вањском средином простом дифузијом гасова у трахејском систему. Међутим, недавно су документоване велике варијације у вентилаторним структурама инсеката, па се чини да и респирација много варира. Неки инсекти имају континуирану респирацију и некима недостаје мишићна контрола отвора за дисање. Међутим, други користе мишићну контракцију абдомена заједно са координираним стезањем и опуштањем дисајних отвора како би створили цикличну размену гасова и смањили губитак воде. Најекстремнији облици тога називају се циклуси дисконтинуиране размене гасова (енг. discontinuous gas exchange cycles, DGC).[15]

Рибе[уреди]

Код риба као респираторни органи функционишу шкрге.

Код риба је са сваке стране ждрела развијена шкржна дупља у којој леже шкрге. Шкржне дупље комуницирају са једне стране са ждрелом, а са друге са вањском средином. Свака шкрга се састоји од лучне основе која носи два низа финих шкржних листића. Дуж основе пролазе: скелетни лук (даје ослонац шкргама), доводни (носи редуковану) и одводни (носи оксидовану крв) крвоток.

Код неких риба (плућашице или дводихалице) које живе у плитким водама које често пресушују, рибљи мехур врши улогу допунског респираторног органа којим у време суше ове рибе могу да користе атмосферски ваздух. Рибљи мехур представља испупчење једњака. Има претежно функцију апарата којим се регулише кретање на мањим или већим дубинама, али по потреби може да функционише и као плућа.

Водоземци[уреди]

Код водоземаца и плућа и коже служе као респираторни органи. Кожа тих животиња је јако прокрвљена и влажна, а влагу одржавају лучењем слузи из специјализираних ћелија. Иако плућа имају примарну функцију при контролирању дисања, јединствене особине коже помажу брзој размени гасова када су водоземци потопљени у воду богату кисеоником.[16]

Гмизавци[уреди]

Ренгенски снимак женке америчког алигатора док дише

Анатомска структура плућа је мање комплексна код гмизаваца него код сисара, будући да гмизавцима недостаје врло екстензивна структура плућа слична стаблу коју видимо код сисара. Размена гасова код гмизаваца још увек се одвија у алвеолама; међутим, гмизавци немају дијафрагму. Према томе, дисање се одвија променом запремине телесне шупљине, коју код свих гмизаваца осим корњача контролише контракција Musculi intercostales. Код корњача удисање и издисање контролише контракција одређених парова мишића на боковима тела.[17]

Птице[уреди]

Респираторни систем птица се знатно разликује од оног код сисара, будући да има јединствене анатомске особине као што су ваздушне вреће. Плућа птица такође немају капацитет за напухивање будући да птице немају дијафрагму и плеуралну шупљину (cavum pleurae). Размена гасова код птица одвија се међу ваздушним капиларима и крвним капиларима, а не у алвеолама.

Болести[уреди]

При дисању кроз плућа се креће велика количина гасова, а са гасовима и разни микроорганизми, честице прашине, испарења, издувни гасови. Иако се они удишу у малим количинама, након неког времена се накупе у плућима и могу изазвати разне сметње и обољења.

Најчешће обољење дисајних путева је прехлада (нахлада, назеб). Она се препознаје по упали слузокоже дишног пута, која поцрвени, отекне и лучи много слузи. У дисајном путу долази до пецкања, голицања и сврбежа. То све подстиче јак кашаљ, а често долази и до грознице. Ако је упала ограничена на слузокожу носне шупљине, онда се то назива кијавицом. У том случају се обољење може пренети на синусе, што може бити врло болно, нарочито ако дође до гнојења слузокоже синуса. Често долази и до упале слузокоже дисајног пута, што се назива катар. На пример, ако су захваћене бронхије, онда је у питању бронхијски катар.

Попратни ефекат болести респираторних органа увек је кашаљ, зато што се њиме ти органи прочишћавају - избацује се слуз или друге примесе.

Велики кашаљ се препознаје по снажним и грчевитим нападима кашља, који могу трајати више минута, а најчешће се јавља код деце. Ти напади често завршавају повраћањем. Узрочник је штапићаста бактерија која се са особе на особу преноси капљичастом инфекцијом.

Упала грла се јавља кад се прехлада дисајног пута пренесе на грло. Слузокожа је упаљена, надражена и храпава, а упаљене су и гласне жиле, које отекну и губе функцију. Последице су кашаљ и промукао глас. Оболели би требао да избегавају хладан, задимљен и запрашен ваздух и да поштеђују гласне жиле. Глас може бити угрожен и накупљањем слузи, на пример код дифтерије, када прети и гушење. Тада је потребна хитна лекарска интервенција.

Упалу плућа изазивају бактерије пнеумококе, које у плућа доспевају удахнутим ваздухом. Та болест почиње грозницом, телесна температура расте, да би седмог дана изненада опала, што је попраћено снажним знојењем. Након тога стање се поправља. Присутан је кашаљ, пробадање у грудима и астма (сипња). Упала плућа често је попраћена упалом поребрице, која често траје дуже и од саме упале плућа. Код ње долази до накупљања течности између поребрице и поплућнице, што може угрозити одвијање дисања. Најбоље помаже пунктирање, тј. уклањање те течности. Ако течност није присутна, онда је у питању сува упала поребрице.

Врло опасно обољење респираторних органа је рак плућа. Обично се доводи у везу са дуготрајним и претјераним пушењем цигарета и дувана на лулу.

Туберкулоза плућа (ТБЦ, сушица, лат. tuberculum-чворић) је најраширенија од свих заразних респираторних болести. Изазивач је штапићасти бацил туберкулозе, који у плућа доспева са удахнутим ваздухом, али и храном, те се након њезине пробаве у цревима шири крвотоком и лимфом по читавом телу. Лечење је успешно под условом да је правовремено.

Извори[уреди]

  1. Презентација - систем органа за дисање
  2. 2,0 2,1 Gilroy, Anne M.; MacPherson, Brian R.; Ross, Lawrence M. (2008). Atlas of Anatomy. Stuttgart: Thieme. стр. 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 изд.). Oxford: Oxford University Press. стр. 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 изд.). New York: Harper & Row, Publishers. стр. 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” (на језику: енглески). Elsevier Health Sciences. 
  6. Netter, Frank H. (2014). Atlas of Human Anatomy Including Student Consult Interactive Ancillaries and Guides. (6th edition. изд.). Philadelphia, Penn.: W B Saunders Co. стр. 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 изд.). New York: Harper & Row, Publishers. стр. 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. стр. 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.

Литература[уреди]

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

Спољашње везе[уреди]