22.2:

Oddychanie

JoVE Core
Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Biology
Breathing
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

55,287 Views

01:05 min
March 11, 2019

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.