1.3: 呼吸の生理学 I: 呼吸器系の機能

呼吸器系は、大気と血流の間で酸素 (O_2) と二酸化炭素 (CO_2) を交換し、体のバランスを維持するために不可欠です。ガス交換以外にも、酸塩基平衡の調整、吸入した空気の浄化、発声を可能にします。

呼吸の基本過程:

• 換気
• ガス交換
• 酸素輸送
• 二酸化炭素輸送
• 酸素化
• 順応性と抵抗の力学

過程の詳細:

• 換気とは、圧力差によって駆動され、横隔膜や肋間筋などの呼吸筋によって媒介される、吸気と呼気を通じて肺に空気を出入りさせることです。
• ガス交換: 酸素と二酸化炭素の交換は肺胞で行われ、その広い表面積と肺毛細血管への近さによって促進されます。吸入された空気中の酸素は血液に移動し、血液の二酸化炭素は肺胞に移動して呼気として吐き出されます。
• 酸素輸送: 赤血球のヘモグロビンは酸素を肺から体の組織に運び、オキシヘモグロビンを形成します。酸素の一部は血漿に溶解します。
• 二酸化炭素輸送: これは次の 3 つの形で輸送され、酸塩基平衡の維持に重要です：血漿に溶解して。カルバミノヘモグロビンとしてヘモグロビンに結合して。赤血球内の重炭酸イオンとして。
• 酸素化: 酸素が赤血球内のヘモグロビンに結合するプロセスで、酸素分圧、pH、温度などの要因の影響を受けます。効率的な酸素化により、組織への十分な酸素供給が保証されます。
• 順応性と抵抗の力学: 順応性は、吸入中に肺と胸壁が拡張する能力を示します。順応性が高いと拡張が容易になり、順応性が低いと硬くなります。抵抗は呼吸気道内の空気の流れに対する抵抗を測るものであり、抵抗が増加すると呼吸が困難になります。

呼吸の生理機能には、換気、酸素化、コンプライアンスと抵抗のダイナミクスという3つの基本的なプロセスが含まれます。

換気とは、空気を吸い込んだり吐き出したりするプロセスです。

吸入は、横隔膜、外肋間筋、および斜角筋の収縮から始まり、胸腔が拡張して胸腔内圧が低下し、肺に空気が入ります。

呼気は、肺と胸壁の弾性反動によって駆動され、胸腔内圧が上昇し、空気が排出されます。

酸素化とは、肺胞毛細血管膜を横切って拡散することにより、大気中の酸素が体の臓器や組織に供給されるプロセスです。

酸素は肺胞から動脈血に移動し、二酸化炭素は動脈血から肺胞に移動します。

次に、コンプライアンスは、肺組織の弾力性と胸壁の柔軟性に影響される、肺の拡張能力です。

最後に、抵抗は呼吸中の気流の障害であり、主に気道の直径の影響を受けます。気管支収縮は気道抵抗を増加させ、気管支拡張は気道抵抗を減少させます。