İnsan solunum sistemi, solunum yolu (üst ve alt) ve akciğerlerden oluşur. Solunum sistemi, organizma ve çevre arasındaki gaz alışverişinden sorumludur. Solunum sistemi nasıl kurulur ve nasıl çalışır?

İnsan solunum sisteminefes almayı mümkün kılıyor - organizma ve çevre arasındaki gaz alışverişi süreci, yani oksijen ve karbondioksit. Vücudumuzdaki her hücrenin düzgün çalışması ve enerji üretmesi için oksijene ihtiyacı vardır. Nefes alma süreci şu bölümlere ayrılmıştır:

  • dış solunum - hücrelere oksijen verilmesi
  • iç solunum - hücre içi

Dış solunum, solunum sisteminin sinir merkezleriyle senkronizasyonu nedeniyle oluşur ve bir dizi işleme ayrılır:

  • akciğer ventilasyonu
  • alveolar hava ve kan arasındaki gaz difüzyonu
  • gazların kan yoluyla taşınması
  • kan ve hücreler arasında gaz difüzyonu

Solunum sisteminin yapısı

Solunum yolu şunlardan oluşur:

  • üst solunum yolu , yani: burun boşluğu ( cavum nasz ) ve boğaz ( yutak)
  • alt solunum yolu : gırtlak ( gırtlak ), soluk borusu ( nefes borusu ), bronşlar ( bronş ) - daha küçük dallara ayrılan sağ ve sol ve en küçükleri bronşioliye dönüşür ( bronşioli )

Hava yolunun son kısmı alveollere yol açar ( alveol pulmonales ). Solunum yolundan geçen solunan hava toz, bakteri ve diğer küçük kirliliklerden temizlenir, nemlendirilir ve ısıtılır. Bronşların yapısı ise kıkırdak, elastik ve düz kas elemanlarını bir araya getirerek çaplarının düzenlenmesini sağlar. Boğaz, solunum ve sindirim sistemlerinin kesiştiği yerdir. Bu nedenle yutkunma sırasında solunum durur ve epiglottan hava yolu kapanır.

  • akciğerler- göğüste bulunan eşleştirilmiş organlar.

Anatomik ve fonksiyonel olarak, akciğerler loblara ayrılır (sol akciğer iki loba ve sağ akciğer üçe), loblar ayrıca segmentlere, segmentler lobüllere ve lobüller kümelere ayrılır.

Her akciğeri çevrelerleriki kat bağ dokusu - parietal plevra ( plevra parietalis ) ve pulmoner plevra ( plevra pulmonalis ). Aralarında plevral boşluk ( cavum plevra ) bulunur ve içindeki sıvı, pulmoner plevra ile kaplı akciğerin, göğsün iç duvarı ile kaynaşmış parietal plevraya yapışmasını sağlar. Bronşların akciğerlere nüfuz ettiği yerde, içine bronşların yanında arterler ve pulmoner damarların da girdiği pulmoner boşluklar vardır.

Akciğer ventilasyonu

Havalandırmanın özü, atmosferik havayı alveollere çekmektir. Hava her zaman yüksek basınçtan düşük basınca doğru aktığı için her nefes alıp vermede doğru kaslar görev alarak göğsün emme ve basınç hareketini sağlar.

Ekshalasyonun sonunda alveollerdeki basınç atmosferik basınca eşittir, ancak havada çekerken diyafram ( diyafram ) ve dış interkostal kaslar (musculi intercostales) externi kasılır ), bu göğüs hacmini arttırır ve havayı emen bir vakum oluşturur.

Ventilasyon talebi arttığında, ek inspiratuar kaslar aktive olur: sternokleidomastoid kaslar ( musculi sternocleidomastoidei ), daha küçük göğüs kasları ( musculi pectorales minores), ön dişli kaslar ( musculi serrati anteriores ), trapezius kasları ( musculi trapezii ), skapula kolları ( musculi levatores scapulae ), majör ve minör paralelkenar kaslar ( musculi rhomboidei maiores et minörler ) ve eğimli kaslar ( musculi scaleni )

Bir sonraki adım nefes vermek. İnspirasyonun zirvesinde inspiratuar kasların gevşemesiyle başlar. Akciğer dokusunda gerilmiş elastik elemanlar tarafından oluşturulan kuvvetler göğsün hacminin azalması için yeterli olduğundan, bu genellikle pasif bir süreçtir. Alveolar basınç, atmosfer basıncının üzerine çıkar ve ortaya çıkan basınç farkı, havayı dışarı atar.

Güçlü bir şekilde nefes verirken durum biraz farklıdır. Solunum ritmi yavaş olduğunda, ekshalasyon artan solunum direncinin üstesinden gelmeyi gerektirdiğinde, örneğin bazı akciğer hastalıklarında ve aynı zamanda fonatuar aktivitede, özellikle şarkı söylerken veya nefesli çalgılar çalarken bununla ilgileniriz. Ekspiratuar kasların motor nöronları uyarılır, bunlar arasında şunlar bulunur: interkostal kaslariç kaslar ( musculi intercostales interni ) ve karın ön duvarının kasları, özellikle rektus abdominis kasları ( musculi recti abdominis ).

Solunum Hızı

Solunum hızı oldukça değişkendir ve birçok farklı faktöre bağlıdır. Dinlenen bir yetişkin dakikada 7-20 kez nefes almalıdır. Profesyonel olarak takipne olarak adlandırılan solunum hızında artışa neden olan faktörler arasında egzersiz, akciğer rahatsızlıkları ve ekstrapulmoner solunum sıkıntısı bulunur. Öte yandan bradipne, yani nefes sayısında önemli bir azalma, nörolojik hastalıklardan veya narkotik ilaçların merkezi yan etkilerinden kaynaklanabilir. Çocuklar bu açıdan yetişkinlerden farklıdır: Yürümeye başlayan çocuk ne kadar küçükse, fizyolojik solunum hızı o kadar yüksektir.

Akciğer hacimleri ve kapasiteleri

  • TLC (toplam akciğer kapasitesi) -toplam akciğer kapasitesi- en derin inhalasyondan sonra akciğerlerde bulunan hacim
  • IC -inspiratuar kapasite- sakin bir ekshalasyondan sonra en derin nefes alma sırasında akciğerlere çekilir
  • IRV (inspiratuar rezerv hacmi) -inspiratuar yedek hacim- serbest inspirasyonun zirvesinde maksimum inspirasyon sırasında akciğerlere çekilir
  • TV (tidal hacim) -gelgit hacmi- nefes alırken ve verirken serbestçe solunur ve nefes verilir
  • FRC -artık fonksiyonel kapasite- sakin bir ekshalasyondan sonra akciğerlerde kalır
  • ERV (ekspiratuar rezerv hacmi) -ekspiratuar rezerv hacmi- serbest inhalasyondan sonra maksimum ekshalasyon sırasında akciğerlerden çıkarılır
  • RV (artık hacim) -kalan hacim- maksimum ekshalasyon sırasında daima akciğerlerde kalır
  • VC (vital kapasite) -vital kapasite- maksimum ekshalasyon sırasında maksimum inhalasyondan sonra akciğerlerden çıkarılır
  • IVC (inspiratuar vital kapasite) -inspiratuar hayati kapasite- maksimum inhalasyonda en derin ekshalasyondan sonra akciğerlere çekilir; VC'den biraz daha büyük olabilir, çünkü maksimal ekshalasyonu takiben maksimal inhalasyon sırasında, baloncukları dolduran hava çıkarılmadan önce alveolar iletkenler kapanır

Serbest inspirasyon sırasında tidal hacim 500 mL'dir. Ancak bu hacmin tamamı alveollere ulaşmaz. Hava ve kan arasında gaz alışverişi için koşullara sahip olmayan solunum yolunu, yani burun boşluğu, farenks, gırtlak, soluk borusu, bronşlar ve bronşiyolleri yaklaşık 150 ml doldurur. buna denir anatomik solunum ölü boşluk. Kalan 350 mL ile karıştırılır.fonksiyonel artık kapasiteyi oluşturan hava ile aynı anda ısıtılır ve su buharı ile doyurulur. Alveollerde yine havanın tamamı gazlı değildir. Bazı alveollerin duvarlarının kılcal damarlarında kan, gaz değişimi için tüm havayı kullanacak kadar akmaz veya yeterince akmaz. Bu fizyolojik solunum ölü alanıdır ve sağlıklı insanlarda küçüktür. Ne yazık ki hastalık durumlarında önemli ölçüde artabilir.

Dinlenme sırasında ortalama solunum hızı dakikada 16'dır ve tidal hacim 500 mL'dir, bu iki değeri çarparak pulmoner ventilasyon elde ederiz. Bundan, dakikada yaklaşık 8 litre havanın solunduğu ve solunduğu takip edilir. Hızlı ve derin nefesler sırasında, değer bir düzineden yirmi kata kadar bile önemli ölçüde artabilir.

Tüm bu karmaşık parametreler: kapasiteler ve hacimler sadece kafamızı karıştırmak için değil, aynı zamanda akciğer hastalıklarının teşhisinde önemli bir uygulamaya sahip olmak için tanıtıldı. Şunları ölçen bir test - spirometri vardır: VC, FEV1, FEV1 / VC, FVC, IC, TV, ERV ve IRV. Astım ve KOAH gibi hastalıkların teşhisi ve takibi için gereklidir.

Alveolar hava ve kan arasındaki gaz difüzyonu

Akciğerleri oluşturan temel yapı alveollerdir. Her biri 0,15 ila 0,6 mm çapında 300-500 milyon kadar vardır ve bunların toplam alanı 50 ila 90 m² arasındadır.

Alveollerin duvarları ince, düz, tek katmanlı bir epitel ile inşa edilmiştir. Epitelyumu oluşturan hücrelere ek olarak, foliküller iki hücre tipi daha içerir: makrofajlar (bağırsak hücreleri) ve ayrıca yüzey aktif maddeyi üreten tip II foliküler hücreler. Kandaki yağ asitlerinden üretilen protein, fosfolipit ve karbonhidratların bir karışımıdır. Yüzey aktif madde, yüzey gerilimini az altarak alveollerin birbirine yapışmasını önler ve akciğerleri germek için gereken kuvvetleri az altır. Dışarıdan, veziküller bir kılcal damar ağı ile kaplıdır. Alveollere giren kılcal damarlar, karbondioksit, su açısından zengin, ancak az miktarda oksijenle kan taşır. Buna karşılık, alveolar havada, kısmi oksijen basıncı yüksek ve karbondioksitinki düşüktür. Gaz difüzyonu, gaz partikül basıncının bir gradyanını takip eder, bu nedenle kılcal eritrositler havadaki oksijeni yakalar ve karbondioksitten kurtulur. Gaz molekülleri alveolar duvardan ve kılcal duvardan ve daha doğrusu alveolar yüzeyi, alveolar epiteli, bazal membranı ve endoteli kaplayan bir sıvı tabakasından geçmelidir.kılcal damarlar.

Gazların kan yoluyla taşınması

  • oksijen taşınması

Oksijen önce fiziksel olarak plazmada çözünür, ancak daha sonra zarf yoluyla eritrositlere yayılır ve burada hemoglobin ile oksihemoglobin (oksijenli hemoglobin) oluşturmak üzere bağlanır. Hemoglobin oksijenin taşınmasında çok önemli bir rol oynar, çünkü moleküllerinin her biri 4 oksijen molekülü ile birleşerek kanın oksijen taşıma kabiliyetini 70 kata kadar arttırır. Plazmada çözünmüş halde taşınan oksijen miktarı o kadar azdır ki solunumla ilgisi yoktur. Dolaşım sistemi sayesinde oksijene doymuş kan vücudun her hücresine ulaşır.

  • karbondioksit taşınması

Doku karbondioksiti kılcal damarlara girer ve akciğerlere taşınır:

  • tamam. %6 fiziksel olarak plazmada ve eritrositlerin sitoplazmasında çözülür
  • tamam. %6 plazma ve hemoglobin proteinlerinin serbest amino gruplarına (karbamatlar olarak) bağlanır
  • çoğunluk, yani plazma ve eritrositlerin bikarbonat tampon sistemi tarafından bağlanan HCO3- iyonları olarak yaklaşık %88

Kan ve hücreler arasında gaz difüzyonu

Dokularda, gaz molekülleri bir kez daha elastikiyet gradyanı boyunca nüfuz eder: hemoglobinden salınan oksijen dokulara yayılırken, karbondioksit ters yönde - hücrelerden plazmaya - yayılır. Farklı dokuların oksijen talebindeki farklılıklar nedeniyle, oksijen geriliminde de farklılıklar vardır. Metabolizması yoğun dokularda oksijen gerilimi düşüktür, bu nedenle daha fazla oksijen tüketirken, boşalan venöz kan daha az oksijen ve daha fazla karbondioksit içerir. Oksijen içeriğindeki arteriyovenöz farklılık, dokular tarafından oksijen tüketiminin derecesini belirleyen bir parametredir. Her doku aynı oksijen içeriğine sahip arteriyel kanla beslenirken venöz kan daha fazla veya daha az içerebilir.

İç nefes

Hücresel düzeyde nefes almak, biyolojik olarak faydalı enerji üreten organik bileşiklerin oksidasyonunu içeren çok aşamalı bir biyokimyasal süreçtir. Diğer metabolik süreçler durdurulduğunda bile devam eden temel bir süreçtir (anaerobik alternatif süreçler verimsizdir ve sınırlı öneme sahiptir).

Anahtar rol, hücre içinde dağılan oksijen moleküllerini alan hücresel organeller olan mitokondri tarafından oynanır. Krebs Döngüsünün tüm enzimleri (trikarboksilik asit döngüsü olarak da bilinir) mitokondrinin dış zarında bulunurken, zincirin enzimleri iç zarda bulunur.

Krebs döngüsünde şeker, protein ve yağ metabolitleri, serbest hidrojen atomları veya serbest elektronların salınımı ile karbondioksit ve suya oksitlenir. Hücre içi solunumun son aşaması olan solunum zincirinde, elektronları ve protonları ardışık taşıyıcılara aktararak, yüksek enerjili fosfor bileşikleri sentezlenir. Bunlardan en önemlisi, hücre metabolizmasında kullanılan evrensel bir kimyasal enerji taşıyıcısı olan ATP, yani adenosin-5′-trifosfattır. Biyosentez, hareket ve hücre bölünmesi gibi süreçlerde çok sayıda enzim tarafından tüketilir. ATP'nin canlı organizmalarda işlenmesi süreklidir ve insanın her gün kendi vücut ağırlığıyla karşılaştırılabilir ATP miktarını dönüştürdüğü tahmin edilmektedir.

Solunum düzenlemesi

Medullada nefes alma sıklığını ve derinliğini ayarlayan nefes alma merkezi bulunur. İki tip nöron tarafından inşa edilmiş, zıt işlevlere sahip iki merkezden oluşur. Her ikisi de retiküler formasyon içinde bulunur. Soliter çekirdekte ve arka-belirsiz vagus sinirinin ön kısmında, sinir uyarılarını omuriliğe, inspiratuar kasların motor nöronlarına gönderen inspiratuar merkez bulunur. Öte yandan, vagus sinirinin belirsiz çekirdeğinde ve vagus sinirinin arka-belirsiz çekirdeğinin arka kısmında, ekspiratuar kasların motor nöronlarını uyaran ekshalasyon merkezi vardır.

İlham merkezinin nöronları, omurilikteki motor nöronlara inen dalı ve aynı zamanda retiküler nöronlara yükselen akson dalını takip eden, dakikada birkaç kez bir sinir uyarısı patlaması gönderir. köprünün oluşumu. İnspirasyon merkezini 1-2 saniye bloke eden ve ardından inspiratuar merkezi tekrar uyaran bir pnömotaksik merkez vardır. İnspiratuar merkezin art arda uyarılması ve inhibisyonu dönemleri nedeniyle, nefeslerin ritmikliği sağlanır. İnspiratuar merkez, şu durumlarda ortaya çıkan sinir uyarıları tarafından düzenlenir:

  • karbondioksit konsantrasyonundaki bir artışa, hidrojen iyonlarının konsantrasyonuna veya arteriyel kandaki oksijen konsantrasyonunda önemli bir azalmaya tepki veren servikal ve aort loblarının kemoreseptörleri; aort pıhtılarından gelen uyarılar, glossofaringeal ve vagus sinirleri boyunca ilerler. ve etkisi inhalasyonların hızlanması ve derinleşmesidir
  • akciğer dokusu interreseptörleri ve torasik proprioreseptörler;
  • Enflasyon mekanoreseptörleri bronş düz kasları arasında bulunur, akciğer dokusunun gerilmesiyle uyarılır, bu da ekshalasyonu tetikler; daha sonra ekshalasyonda akciğer dokusunun gerginliğini az altmak, bu sefer diğer mekanoreseptörleri aktive ederinhalasyonu tetikleyen deflasyonist; Bu fenomene Hering-Breuer refleksleri denir;
  • Göğsün inspiratuar veya ekspiratuar düzeni, ilgili proprioreseptörleri tahriş eder ve nefesin frekansını ve derinliğini değiştirir: ne kadar derin nefes alırsanız, o kadar derin nefes verirsiniz;
  • beynin üst seviyelerinin merkezleri: korteks, limbik sistem, hipotalamustaki termoregülasyon merkezi

Kategori:

Solunum sistemi