Fizjologia oddychania

Oddychanie to proces polegający na wymianie gazowej tlenu i dwutlenku węgla pomiędzy organizmem a środowiskiem zewnętrznym. Wymiana gazowa w płucach nosi miano oddychania zewnętrznego.

Za regulację oddychania odpowiada ośrodek oddechowy zlokalizowany w rdzeniu przedłużonym i moście. Wywołuje on powstanie rytmu oddychania, kontroluje głębokość i częstość oddechu w zależności od pobudzenia mechanoreceptorów zlokalizowanych w obrębie klatki piersiowej oraz chemoreceptorów występujących w mózgu (centralne), kłębkach szyjnych znajdujących się w rozwidleniu tętnicy szyjnej wspólnej oraz aortalnych (obwodowe) zlokalizowanych w łuku aorty. Bodźce dotyczące ciśnienia parcjalnego tlenu we krwi są przekazywane przez te receptory do ośrodka oddechowego. Drogą zstępującą przez rdzeń kręgowy, nerw przeponowy i nerwy międzyżebrowe dociera informacja zwrotna korygująca wentylację. Proces jest nieświadomy, choć możliwa jest świadoma kontrola oddychania z udziałem kory mózgu.

Mięśnie oddechowe, do których należy przede wszystkim przepona oraz mięśnie międzyżebrowe zewnętrzne umożliwiają unoszenie żeber zwiększając objętość klatki piersiowej, przez co spada ciśnienie w drogach oddechowych prowadzące do wdechu. Wdech trwa tak długo, aż dojdzie do wyrównania ciśnienia pęcherzykowego z ciśnieniem atmosferycznym. W niektórych sytuacjach mechanizm ten wspomagany jest przez mięśnie pochyłe i mostkowo-obojczykowo-sutkowe. Wydech jest procesem biernym i umożliwiają go mięśnie brzuszne i międzyżebrowe wewnętrzne.

Pojemność płuc

Powietrze wypełniające płuca można podzielić na kilka frakcji. Objętość powietrza wdychanego i wydychanego (średnio 500ml) nazywana jest objętością oddechową. Podczas spokojnego wdechu objętość, jaka może zwiększyć objętość oddechową to wdechowa objętość zapasowa (około 3000ml), zaś wydechowa to wydechowa objętość zapasowa (około 1300ml). Objętość, jaka pozostaje w płucach po maksymalnym wydechu to objętość zalegająca (1200ml). Sumy wymienionych objętości określają poszczególne pojemności płuc.

Pojemność życiowa płuc jest maksymalną objętością wydychanego powietrza po dokonaniu maksymalnego wdechu. Całkowita pojemność płuc jest sumą wszystkich czterech objętości płuc. Objętość powietrza biorąca udział w wymianie gazowej w ciągu jednej minuty to wentylacja pęcherzykowa. Przy przeciętnej dla każdego człowieka liczbie wdechów 12/min. wynosi ona 4l. Wentylacja minutowa zaś 6-7,5 l/min.

Wymiana gazowa

Wymiana gazowa odbywa się przez błonę pęcherzykowo-włośniczkową. Odbywa się zgodnie z gradientem ciśnień, czyli od wartości ciśnienia gazu większego do mniejszego. Ciśnienie parcjalne tlenu w pęcherzykach płucnych wynosi 100mmHg, we krwi tętniczej 75-100mmHg, żylnej 35-40mmHg. W przypadku dwutlenku węgla ciśnienie parcjalne tlenu w pęcherzykach płucny i krwi tętniczej wynosi około 40mmHg, żylnej zaś 45mmHg. Po przejściu bariery pęcherzykowo-włośniczkowej gazy transportowane są w formie rozpuszczonej, związanej z białkami krwi lub zostają przekształcone. Transport tlenu odbywa się głównie przy udziale hemoglobiny, a dwutlenek węgla transportowany jest głównie w postaci wodorowęglanów, w mniejszym stopniu w formie rozpuszczonej lub związanej z hemoglobiną.

Dorota Kozera
  • A. Bochenek, M. Reicher: Anatomia człowieka, Tom II.
  • W. Z. Traczyk, A. Trzebski: Fizjologia człowieka z elementami fizjologii stosowanej i klinicznej.
  • A. Szczeklik: Choroby wewnętrzne, Tom I.