Oddychanie

Proces oddychania, wdechu i wydechu obejmuje skoordynowany ruch ściany klatki piersiowej, płuc i mięśni, które nimi poruszają. Dwie grupy mięśni odgrywające ważną rolę w oddychaniu to przepona, znajdująca się bezpośrednio pod płucami, oraz mięśnie międzyżebrowe, które leżą między żebrami. Kiedy przepona kurczy się, przesuwa się w dół, zwiększając objętość klatki piersiowej i tworząc więcej miejsca na rozszerzanie się płuc. Kiedy mięśnie międzyżebrowe kurczą się, żebra przesuwają się w górę, a klatka piersiowa rozszerza się, podobnie rozszerzając jamę piersiową.

Każde płuco jest otoczone dwiema błonami zwanymi plurae, które są oddzielone płynem. Płyn ten wytwarza siłę adhezyjną, która powoduje rozciąganie się płuc w miarę rozszerzania się klatki piersiowej. Zwiększona objętość w płucach zmniejsza ciśnienie. Kiedy ciśnienie spada poniżej ciśnienia atmosferycznego, powstaje gradient ciśnienia, który przenosi powietrze z atmosfery o wyższym ciśnieniu do płuc o niższym ciśnieniu.

Kiedy przepona i mięśnie międzyżebrowe rozluźniają się, objętość płuc zmniejsza się, zwiększając ciśnienie w płucach. Gdy ciśnienie wzrasta powyżej ciśnienia atmosferycznego, powstały gradient ciśnienia wypycha powietrze z ciała. W ten sposób utrzymany jest cykl wdechu i wydechu.

Zależność ciśnienie-objętość

Prawo Boyle’a mówi, że w danej temperaturze w zamkniętej przestrzeni ciśnienie gazu wzrasta wraz ze zmniejszaniem się objętości jego pojemnika. Innymi słowy, ciśnienie jest odwrotnie proporcjonalne do objętości. Prawo to, w połączeniu z przemieszczaniem się gazu z obszarów o wyższym ciśnieniu do obszarów o niższym ciśnieniu, wyjaśnia, dlaczego powietrze jest wprowadzane do płuc, gdy przepona się kurczy.

Jak zwiększa się objętość płuc?

Przepona kurczy się, przesuwając się w dół i zwiększając objętość klatki piersiowej, ale w jaki sposób zwiększa to objętość płuc? Podczas gdy oskrzela i oskrzeliki są sztywne i nie rozszerzają się (chociaż mogą ulec zablokowaniu lub zapaleniu), pęcherzyki płucne, maleńkie worki powietrzne w płucach, pozwalają płucom zwiększyć objętość.

Choroby restrykcyjne a obturacyjne

Choroby płuc zmniejszają przepływ gazów do iz płuc i można je podzielić na dwie kategorie: restrykcyjne i obturacyjne. Choroby restrykcyjne, takie jak zwłóknienie płuc (bliznowacenie płuc), ograniczają rozszerzanie się płuc. Choroby obturacyjne, takie jak astma, rozedma płuc i przewlekłe zapalenie oskrzeli, blokują drogi oddechowe, ograniczając wymianę gazową.

Powierzchniowo

Wewnętrzne powierzchnie pęcherzyków płucnych wyłożone są płynem zawierającym środek powierzchniowo czynny, mieszaninę fosfolipidów i lipoprotein. Środek powierzchniowo czynny zmniejsza napięcie powierzchniowe płynu pęcherzykowego, zapobiegając zapadaniu się pęcherzyków płucnych i ułatwiając napełnianie pęcherzyków płucnych powietrzem.

Wcześniaki czasami nie wytwarzają wystarczającej ilości środka powierzchniowo czynnego w płucach, powodując zespół niewydolności oddechowej (RDS). Bez wystarczającej ilości środka powierzchniowo czynnego utrzymanie pęcherzyków płucnych otwartych i wielokrotne wypełnianie się powietrzem wymaga dużo energii, co utrudnia oddychanie dzieciom z RDS.