Anatomia i fizjologia układu oddechowego.pdf

Anatomia i fizjologia układu oddechowego

artykuł lek. med. Ryszarda Feldmana, ordynatora III Oddziału Chorób Wewn ę trznych w

Szpitalu Praskim p. w. Przemienienia Pa ń skiego w Warszawie, napisany w marcu 2000 dla

serwisu RES MEDICA

Oddychanie i układ oddechowy

Dum spiro spero. Póki oddycham - mogę mieć nadzieję.

Oddychanie jest jednym z najwaŜniejszych przejawów Ŝycia i polega na pobieraniu przez

Ŝywą istotę tlenu z atmosfery i oddawaniu do niej dwutlenku węgla, Tlen, zawarty w

powietrzu, jest niezbędny do uzyskiwania przez niemal kaŜdy Ŝywy organizm Ŝyciowej

energii. Kręgowce, szczególnie zaś ssaki, w tym człowiek, ze względu na swą

skomplikowaną wielonarządową budowę muszą mieć osobny system - układ oddechowy -

zapewniający sprawne dostarczanie tlenu do tkanek i oddawanie stamtąd do atmosfery

dwutlenku węgla (jest to "oddychanie zewnętrzne", w odróŜnieniu od "wewnętrznego", które

ma miejsce w tkankach).

Narządy układu oddechowego

Układ oddechowy składa się z wielu narzadów, róŜniących się budową, a takŜe

przydzielonymi "cząstkowymi" zadaniami. Z grubsza dzieli się on na dwa "odcinki": górny i

dolny. Do górnego zalicza się jamę nosową i gardło, do dolnego - krtań, tchawicę, prawe i

lewe oskrzele główne oraz drzewiasto rozgałęziony system wewnątrzpłucnych dróg

oddechowych utworzony przez kolejne "generacje" małych oskrzeli i oskrzelików, kończący

się pęcherzykami płucnymi, w których odbywa się wymiana gazowa.

Jama nosowa: oczyszczanie, ogrzewanie i nawilŜanie powietrza

Fizjologicznie powietrze pobierane jest przez nozdrza (oddchanie przez usta jest

niefizjologiczne, a jama ustna nie jest fizjologiczną cześcią układu oddechowego) i dostaje się

do oddzielonych przegrodą przewodów jamy nosowej, które wraz ze znajdującymi się w nich

czterema parami zwisających małŜowin oraz z układem powietrznych komór kości

twarzoczaszki, zwanych zatokami przynosowymi, stanowią przestrzeń, gdzie podlega

wstępnemu oczyszczeniu, nawilgoceniu i ogrzaniu.

Powierzchnia jamy nosowej wyścielona jest błoną śluzową, której główna część tworzy

okolicę oddechową. W tej dobrze ukrwionej błonie znajdują się liczne gruczoły wydzielające

śluz i płyn surowiczy, tworzące na jej powierzchni dodatkową warstwę, na której osadzają się

zanieczyszczenia wdychanego powietrza. Niewielka część błony śluzowej jamy nosowej

tworzy tzw. okolicę węchową, zaopatrzoną w wyspecjalizowany nabłonek węchowy oraz

gruczoły węchowe. Dzięki nim człowiek ma powonienie, a więc potrafi odróŜniać zapachy.

Gardło: skrzyŜowanie drogi oddechowej z drogą pokarmową

Jama nosowa poprzez tylne nozdrza łączy się z gardłem, kilkunastocentymetrowym

nieparzystym narządem, stanowiącym przede wszystkim część układu pokarmowego. W

gardle następuje skrzyŜowanie drogi oddechowej z drogą pokarmową. Istnieją jednak

specjalne struktury anatomiczne i mechanizmy, które zabezpieczają prawidłowe

(bezkolizyjne) funkcjonowanie obu dróg. Dzięki nim rzadko w warunkach pełnego zdrowia

zdarza się, by fragmenty poŜywienia trafiły do niŜej połoŜonych odcinków dróg odechowych:

krtani i tchawicy. Ochrona dróg oddechowych przed zachłyśnięciem jest szczególnie waŜna

wtedy, gdy człowiek śpi i nie sprawuje świadomie kontroli nad swoim ciałem.

Nieprawidłowości w budowie i funkcji górnej cześci gardła, a takŜe podniebienia, które

oddziela jamę ustną od nosa, powodują chrapanie w czasie snu, a niekiedy są przyczyną

przejściowego zamykania drogi oddechowej i niebezpiecznych dla zdrowia bezdechów.

Częściej zdarza się zjawisko aerofagii, czyli połykania powietrza, powodujące przykre

objawy ze strony przewodu pokarmowego. Gardło jest bardzo dobrze umięśnione, posiada

warstwę okręŜną i podłuŜną mięśni, które tworzą zwieracze i dźwigacze gardła. Ich zadaniem

jest przede wszystkim połykanie przyjętych pokarmów. Dzięki mięśniom gardła dochodzi w

czasie aktu połykania do zamknięcia dróg oddechowych.

W gardle znajduja się liczne skupiska tkanki limfatycznej - migdałki, tworzące limfatyczny

pierścień gardłowy Waldeyera. Są one bardzo waŜnym składnikiem układu odpornościowego.

Do gardła uchodzi przewód trąbkowy zapewniający przewietrzanie ucha środkowego, gdzie

ma ono swój początek.

Przód gardła stanowi jego część krtaniową. Bardzo waŜnym elementem fizjologicznie z nim

związanym jest nagłośnia, ruchoma chrząstka, która anatomicznie właściwie zalicza się do

kolejnego odcinka dróg oddechowych - krtani. Nagłośnia w czasie połykania pokarmów

zamyka wejście do krtani.

Gardło jest wyścielone bloną śluzowa. W jego części nosowej - błona ma taką samą budowę

jak jama nosowa, w pozostałych częściach śluzówka ma budowę odmienną,

charakterystyczną dla górnego odcinka przewodu pokarmowego.

Krtań - chrzęstny instrument

Wdychane powietrze z gardła przedostaje się do krtani - długiego na 4-6 cm przewodu

zbudowanego z kilku rodzajów chrząstek, z których najwaŜniejsza jest chrząstka tarczowata.

Chrząstki tworzą szkielet krtani, który stanowi podporę dla aparatu głosowego.

Chrząstki krtani są między sobą połączone stawami lub zrostami więzadłowymi (więzadłami).

Cały system połączeń międzychrząstkowych sprawia, Ŝe krtań jest narządem zwartym i

mocnym, ale posiadającym takŜe określoną ruchomość potrzebną do kształtowania barwy i

brzmienia głosu. WaŜną rolę w czynności krtani odgrywają mięśnie, mające charakter

zwieraczy i rozwieraczy oraz napinaczy warg głosowych.

Wnętrze krtani złoŜone jest z trzech jam - górnej, pośredniej i dolnej. Górna łączy się z

gardłem, pośrednia - jest miejscem powstawania głosu; tam bowiem znajduja się wargi

głosowe, lewa i prawa, tworzące tzw glośnię. Ostry brzeg błony śluzowej warg głosowych

tworzy fałdy głosowe, zwane inaczej strunami głosowymi. Pomiędzy nimi znajduje się szpara

głośni, długości ok. 23 mm u męŜczyzn i 18 mm u kobiet.

Szpara głośni w fizjologicznych warunkach nigdy nie jest zamknięta - powietrze zawsze

moŜe swobodnie przejść do dalszej części drog oddechowych - tchawicy. Powierzchnia

wewnętrzna krtani jest wyścielona błoną śluzową o budowie typowej dla dróg oddechowych,

a więc składającą się z nabłonka wielorzędowego z obecnością będących w ciągłym ruchu

mikrokosmków, zawierajacą liczne gruczoły produkujące śluz i płyn surowiczy, chroniące

krtań przed wysychaniem i zanieczyszczeniami z wdychanego powietrza.

Tchawica: pierścieniowata rurka

Krtań bezpośrednio łączy się z tchawicą, kilkunastocentymetrową cewką (rurką), nieco

spłaszczoną w wymiarze przednio-tylnym. Jej wymiar poprzeczny wynosi 15-20 mm.

Zbudowana jest z ok. 20 okręŜnych, podkowiastych chrząstek, ułoŜonych jedna nad drugą,

tkwiących w mocnej łącznotkankowej błonie włóknistej. Z tyłu ściana tchawicy jest mniej

zwarta i ma charakter błoniasty. W ścianie tchawicy znajdują się pasma okręŜnych włókien

mięśniowych mających wpływ na stan napięcia ściany.

Od środka tchawica wyścielona jest typową dla układu tkanką śluzową z nabłonkiem

wielorzędowym migawkowym, którego migawki poruszają się w kierunku krtani oraz z

licznymi gruczołami produkującymi śluz i płyn surowiczy, które, tak jak w jamie nosowej i

krtani, tworzą najbardziej wewnętrzną warstwę pochłaniajacą zanieczyszczenia i nawilŜajacą

napływające w czasie wdechu powietrze. Migawki poruszają się z szybkością 3-10 razy na

sekundę. Wytwarzany śluz przesuwa się z duŜą szybkością. Mechanizm migawkowy jest

bardzo wydajny. Dzięki niemu powietrze w tchawicy (i dalej - w oskrzelach) bardzo

intensywnie oczyszcza się.

Tchawica w dolnym swym końcu dzieli się na dwa duŜe oskrzela - prawe i lewe. W miejscu

rozdwojenia od wewnątrz znajduje się charakterystczna ostroga, wklęsła listwa,

wzmacniająca zarówno tchawicę, jak i oskrzela główne. Kąt rozdwojenia tchawicy jest róŜny

i waha się od 50 do 100 stopni.

Oskrzela główne mają identyczną budowę ściany, jak tchawica, tj. posiadają podkowiaste

chrząstki "zanurzone" w zwartej tkance włóknistej; są tylko od niej węŜsze. Posiadają takŜe

okręŜne włókna mięśniowe. Ciekawe, Ŝe prawe oskrzele ma większą średnicę od lewego, za

to lewe jest od prawego dłuŜsze. Oskrzela główne stanowią ostatni zewnatrzpłucny odcinek

dróg oddechowych.

Płuca: groniaste worki powietrza

Płuca są parzystym narządem, w którym zachodzi wymiana gazowa. Proces ten ma miejsce

nie w kaŜdej części płuc. WyróŜnia się w nich bowiem tzw. składnik oskrzelowy, słuŜący do

przewodzenia powietrza, oraz składnik pęcherzykowy, w którym ma miejsce ostatnia faza

oddychania zewnętrznego (przedtkankowego), czyli wymiana gazowa.

Płuca wypełniają całą klatkę piersiową, oprócz jej centralnej części - śródpiersia, w którym

znajduje się serce, duŜe naczynia krwionośne, tchawica, przełyk, tarczyca. Otoczone są

opłucną , podwójną (dwublaszkową) błoną surowiczą z przestrzenią opłucnową wewnątrz,

oddzielającą płuca od klatki piersiowej. W jamie opłucnowej znajduje się niewielka ilość

płynu surowiczego. Płuca z wyglądu przypominają zaokrągloną u góry piramidę, której

podstawa oparta jest na przeponie, a zaokrąglony szczyt sięga do pierwszego Ŝebra i

obojczyka.

Od strony śródpiersia oba płuca maja wgłębienie na ok. 2 cm. Jest to tzw. wnęka płuca, tj.

miejsce wypełnione przez tzw. korzeń płuca, na który składają się: oskrzela, naczynia

krwionośne, limfatyczne i nerwy.

W płucach oskrzela tworzą drzewiasto rozgałęziający się system. Na ogół dzielą się one tak

jak tchawica - dychotomicznie. Dopiero w najmniejszch oskrzelach ich kolejny podział moŜe

być trójdzielny. Oskrzela główne dzielą się na płatowe, te zaś na segmentalne,

subsegmentalne i dalsze. KaŜde kolejne oskrzele ma coraz mniejszą średnicę. Budowa ich

ściany jest dość podobna do budowy tchawicy i duŜych płatowych oskrzeli; chrzastki nie

tworzą podkowiastych pierścieni, lecz są zwykłymi nieregularnymi płytkami. Bardzo waŜną

rolę zaczyna tu odgrywać warstwa mięśniowa. Napięcie mięśni, regulowane przez

autonomiczny układ nerwowy, w zasadniczym stopniu decyduje o średnicy światła oskrzela.

Najmniejsze oskrzela posiadające jeszcze chrząstkę mają średnice 1-1,5 mm. Od nich

odchodzą oskrzeliki - juŜ bez chrząstek, a po kolejnych 5 podziałach pojawiają się oskrzeliki

oddechowe, w których ścianie znajdują się pęcherzyki płucne. Po kilkukrotnym podziale tych

oskrzelików pojawiają się przewody pęcherzykowe prowadzące wprost do pęcherzyków

plucnych.

Układ końcowych odcinków dróg oddechowych ma charakter groniasty. Grono stanowi

podstawową jednostkę anatomiczną i fizjologiczną płuca. Większa liczba gron tworzy zrazik,

zraziki tworzą segmenty, te zaś - płaty. Lewe płuco jest dwupłatowe (posiada górny i dolny

płat), prawe - trzypłatowe (posiada górny, środkowy i dolny plat).

Wnętrze dróg oddechowych wyścielone jest błoną śluzową z licznymi gruczołami

produkującymi śluz, tworzący cienką warstwę ochronną.

Pęcherzyki maja kształt kulisty, czasem - w wyniku ucisku sąsiadów - półkulisty lub

wielościenny. Ich średnica wynosi 150-250 mikrometrów. Utworzone są z komórek

nabłonkowych (pneumocytów) otoczonych cienkim zrębem łącznotkankowym, w którym

znajduje się sieć naczyń włosowatych. Ściana pęcherzyka płucnego wraz ze ścianą naczynia

włosowatego tworzą tzw. barierę włośniczkowo-pęcherzykową, przez którą tlen dyfunduje do

krwi, podczas gdy z krwi do światła pęcherzyków przedostaje się dwutlenek wegla. Liczba

pęcherzyków płucnych jest ogromna, bo wynosi ok. 300 milionów. Tworzą one aŜ 100 m2

powierzchni oddechowej.

Płuca, ze względu na swoją funkcję, są w szczególny sposób unaczynione. Dociera do nich

krew tętnicza, ale pozbawiona tlenu, pompowana przez prawą komorę serca. Do płuc dociera

w ciągu jednej minuty tyle samo krwi, ile dochodzi do wszystkich pozostałych narzadów krwi

tłoczonej przez lewą komorę. Jest to moŜliwe tylko dlatego, Ŝe naczynia tętnicze płuc mają

słabo rozwiniętą warstwę mięśniową i są bardzo podatne na rozciąganie. Mają ogromną

pojemność.

Układ oddechowy posiada unerwienie wegetatywne: współczulne i przywspółczulne. To

unerwienie reguluje stan napięcia mięśni wchodzacych w skład ściany dróg oddechowych

oraz wydzielanie śluzu przez gruczoły. Układ wspólczulny, adrenergiczny, poszerza światło

oskrzeli i zmniejsza produkcje śluzu, zaś układ parasympatyczny odwrotnie: zwęŜa światło

oskrzeli i nasila aktywność gruczołów śluzowych.

Co powoduje, Ŝe powietrze przedostaje się do płuc?

Siłą napędową jest róŜnica ciśnień, jaka wytwarza się podczas wdechu pomiędzy

pęcherzykami płucnymi a jamą ustną. Wskutek rozszerzenia klatki piersiowej ciśnienie w jej

wnętrzu staje się "ujemne", tzn. niŜsze niŜ panujące w danym momencie w atmosferze.

Wytworzenie "podciśnienia" jest moŜliwe dlatego, Ŝe klatka piersiowa w czasie wdechu

rozszerza się szybciej niŜ płuca. Zachodzi zjawiska "ssania" powietrza do drzewa

oskrzelowego. Płuca jednak "podąŜają" za klatką piersiową dzięki niewielkiej ilości płynu w

jamie opłucnowej utworzonej przez blaszki opłucnej, choć ich pęcherzykowa struktura,

zwłaszcza niemal kulisty kształt pecherzyków, jest powodem działania napięcia

powierzchniowego naturalnie zmierzającego do zmniejszania, a nie zwiększania objętości.

Głównym mięśniem wdechowym jest przepona oddzielajaca klatkę piersiową od jamy

brzusznej. Inne mięśnie oddechowe mają mniejsze znaczenie i są uruchamiane dopiero w

czasie większego wysiłku. Wdech jest czynną fazą oddychania zewnętrznego. Wydech ma

charakter bierny. Pierwotnie poszerzona klatka piersiowa i płuca powracają do swoich

"wyjściowych" rozmiarów dzięki zjawisku odkształcenia spręŜystego.

W spoczynku człowiek oddycha z częstością 12 - 14 wdechów na minutę. Z kaŜdym

wdechem wprowadza do płuc ok. 500 ml powietrza. Oznacza to, Ŝe w ciągu minuty

wprowadza do płuc 6 litrów powietrza.

Rezerwy płuc

Płuca maja ogromną rezerwę. Podczas najbardziej natęŜonego wdechu do płuc moŜna

wprowadzić ok. 2500 - 3000 ml powietrza. Tak się zdarza podczas bardzo natęŜonej pracy

fizycznej.

Pojemność Ŝyciowa płuc (mierzona od połoŜenia maksymalnego wydechu do połoŜenia

maksymalnego wdechu) zdrowego młodego męŜczyzny wynosi ok. 4500 - 5000 ml. U kobiet

jest ona nieco mniejsza. W płucach stale, niezaleznie od fazy oddychania (wdechu lub

wydechu) zalega ok. 1500 ml powietrza. Oznacza to, Ŝe całkowita pojemność płuc wynosi ok.

6000 ml. Istnienie zalegajacego powietrza w płucach zapewnia stabilność składu gazowego w

pęcherzykach płucnych i sprawia, iŜ dyfuzja gazów dla kaŜdego z nich z osobna zawsze ma

ten sam kierunek: tlenu - z pęcherzyków do krwi, dwutlenku wegla zaś - z krwi do

pęcherzyków i na zewnątrz.

W czasie wdechu część powietrza wprowadzonego do dróg oddechowych nie dociera do

pęcherzyków płucnych, wypełniając drogi oddechowe. Jest to tzw przestrzeń martwa, której

objętość wynosi ok. 150 ml. A więc - efektywnej wymianie gazowej poddane jest w

spoczynku nie 500, lecz 350 ml powietrza.

Nerwowa kontrola wentylacji

Czynność oddechowa jest kontrolowana i regulowana przez ośrodkowy układ nerwowy. W

rdzeniu przedłuŜonym znajdują się centra oddechowe, które sterują pracą mięśni

oddechowych.

Człowiek oddycha spontanicznie, mimowolnie. Nie oznacza to wcale, Ŝe nie ma on wpływu

na głębokość i częstość oddychania - tak, jak się to dzieje z czynnością serca, która nie jest

świadomie kontrolowana przez korę mózgowa.

Podstawową rolę w kontroli oddychania odgrywają sprzęŜenia zwrotne, związane z

panującymi we krwi ciśnieniami tlenu i dwutlenku wegla. Czujnikami tych ciśnien są

receptory znajdujące się w duŜych tętnicach: w aorcie i tętnicy szyjnej. Spadek ciśnienia tlenu

i/lub wzrost ciśnienia dwutlenku węgla we krwi tętniczej powoduje w drodze odruchu

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: