Na udržanie životných pochodov v tele je potrebný ustavičný prívod kyslíka a odstraňovanie oxidu uhličitého a vodných pár. To sa uskutočňuje dýchaním. Výmenu dýchacích plynov zaisťuje dýchacie ústrojenstvo. Dýchacie ústrojenstvo sa vyvíja z hlavovej časti primitívne tráviacej rúry ako výčnelok vyrastajúci pred tráviacu rúru. Základ dýchacieho ústrojenstva vyrastá z tej časti tráviacej rúry, z ktorej vzniká hltan, a dýchacie ústrojenstvo zostáva po celý život spojené s dutinou hltana. Základ dýchacieho ústrojenstva rastie pred pažerákom do hrudnej dutiny. Tu sa výčnelok rozdeľuje na dva vačky, z ktorých sa vyvíjajú pľúca.
Celé dýchacie ústrojenstvo rozdeľujeme na dýchacie cesty horné a dolné a na vlastný dýchací orgán - pľúca. Dýchacie cesty sa začínajú dutinou nosa, pokračujú cez nosohltan do hrtana a priedušnice, ktorá sa rozdeľuje na priedušky vetviace sa v pľúcach. Na začiatku hrtana sa dýchacie a tráviace ústrojenstvo spája. Dýchacie cesty, pokiaľ ich steny nie sú vytvorené z kosti, majú v stene chrupkové vložky (platničky, prstence), ktoré tvoria kostru dýchacích ciest a udržujú ich trvalo otvorené, čím je zaistená i trváca priechodnosť pre dýchacie plyny.
Horné dýchacie cesty
Nosová dutina
Je to dutina uložená nad ústnou dutinou, od ktorej je oddelená tvrdým a mäkkým podnebím. Vzadu sa otvára do nosohltana zadnými nosovými otvormi – choánami. Vpredu tvoria vstup do nosovej dutiny nozdry, uložené na dolnej ploche vonkajšieho nosa. Vonkajší nos je výstupok v tvári, ktorý je charakteristický pre človeka. Ani jeden cicavec nemá vonkajší nos formovaný ako človek. Koreň a sčasti chrbát nosa tvoria nosové kosti. Prednú časť nosového chrbta, špičku nosa a nosové krídla, ohraničujúce nozdry, vystužujú chrupky. Vonkajší nos je pokrytý kožou pevne prirastenou k podkladu.
Celá nosová dutina je rozdelená na dve polovice nosovou priehradkou. Zadnú a hornú časť nosovej priehradky tvorí zvislá platnička radličnej kosti s čerieslom ( kostená časť nosovej priehradky), vpredu priehradku tvorí chrupková platňa.
Nosová dutina je ohraničená kosťami tváre. Spodinu tvorí tvrdé a mäkké podnebie. Strop vytvára riečicová kosť a vzadu telo klinovej kosti. Bočné steny tvorí čeľusť. Z bočných stien vyčnievajú do nosovej dutiny horná, stredná a dolná nosová mušľa. Rozdeľujú celú dutinu na horný, stredný a dolný nosový priechod.
Nosová dutina je vystlaná sliznicou. Na povrchu sliznice je viacvrstvový cylindrický epitel, tzv. dýchací (respiračný) epitel, ktorý je opatrený na povrchu pohyblivými riasinkami, kmitajúcimi smerom k nozdrám. Pod epitelom je väzivová vrstva bohato prestúpená žilami. Krv pretekajúca žilami zohrieva vdychovaný vzduch. Pri zápaloch dochádza k zvýšenému prekrveniu žíl, a tým k zdureniu sliznice, čo zaviňuje sťaženie dýchania nosom (nádcha). Vo väzive sliznice sú uložené početné žliazky, vylučujúce hustý, hlienový sekrét.
V kostiach ohraničujúcich nosovú dutinu sú dutiny, ktoré s ňou súvisia otvorom. Sú vystlané tou istou sliznicou ako nosová dutina. Označujú sa ako prínosové dutiny (paranazálne dutiny). Najväčšia paranazálna dutina je uložená v čeľusti (Highmorova dutina). Ďalšie dutiny sú v čelovej a klinovej kosti. K paranazálnym dutinám počítame aj labyrint riečicovej kosti. Väčšina paranazálnym dutín sa otvára do nosovej dutiny pod strednou mušľou. Pod dolnou mušľou vyúsťuje nosovoslzný kanál, spájajúci slzník s nosovou dutinou.
V hornej časti nosovej dutiny nie je dýchací epitel, ale epitel čuchový, v ktorom sú uložené čuchové bunky. Túto časť nosovej dutiny nazývame čuchovou časťou na rozdiel od časti dýchacej.
Vdychovaný vzduch prechádza z nosovej dutiny do nosohltana a odtiaľ do hrtana.
Dolné dýchacie cesty
Hrtan
Hrtan je uložený pred dolnou časťou hltana a pred pažerákom. Dá sa nahmatať pod kožou pokrývajúcou prednú plochu krku. Kostru hrtana tvoria chrupky, spojené kĺbmi a väzmi. Najväčšia chrupka hrtana je štítna chrupka. Má dve bočné platne, ktoré sa vpredu spájajú pod ostrým uhlom, vyčnievajúcim ako hrbolček na prednej ploche krku (obzvlášť silne vystupujú u mužov). Vzadu vybiehajú z bočných platní štítnej chrupky nahor i nadol výbežky, ktoré označujeme ako horné a dolné rohy štítnej chrupky. Štítna chrupka je spojená väzivovou blanou s jazylkou, ktorá je uložená nad ňou. Takto je hrtan zavesený na jazylke. Ďalšia chrupka hrtana má tvár prstienka a nazýva sa chrupkou prstencovitou. Je spojená kĺbmi s dolnými rohmi štítnej chrupky. Vzadu je širšia a na túto časť nasadajú dve trojboké pyramídovité chrupky krhlovité.
Medzi prstencovitou chrupkou a krhlovitými chrupkami sú kĺby, ktoré umožňujú pohyby krhlovitých chrupiek. Krhlovité chrupky vybiehajú na spodnej časti na dva výbežky. Smerom dopredu smeruje hlasivkový výbežok, na ktorý sa upínajú hlasivkové väzy. Smerom dozadu vybieha svalový výbežok, na ktorý sa upínajú svaly pohybujúce krhlovitými chrupkami.
K vnútornej ploche štítnej chrupky je pripevnená ďalšia chrupka, ktorá má tvar tenisovej rakety. Rozšírenou časťou prekrýva vchod do hrtana a nazýva sa preto hrtanovou príchlopkou.
Na chrupky hrtana sa upínajú početné drobné priečne pruhované svaly, ktoré pohybujú kĺbmi spojenými s chrupkami. Svaly vplývajú najmä na krhlovité chrupky, a tým na hlasivkové väzy, ktoré medzi sebou uzatvárajú hlasivkovú štrbinu. Niektoré svaly otvárajú, niektoré uzatvárajú hlasivkové väzy. Takto tieto svaly regulujú prechod vzduchu z hrtana do pľúc a tým, že napínajú alebo povoľujú hlasivkové väzy, umožňujú a podmieňujú vydávanie hlasu.
Dutinu hrtana rozdeľujeme na hornú, strednú a dolnú časť. Hornú časť označujeme ako predsieň hrtana. Otvorom, ktorý označujeme ako vchod hrtana, je spojená s hltanom. Stredná časť hrtana je ohraničená zdola hlasivkovými väzmi, ktoré sú pokryté sliznicou a podmieňujú pravé hlasivkové väzby. Zhora je oddelená stredná časť hrtana od predsiene nepravými hlasivkovými väzmi, ktorých podkladom sú zosilnené pruhy väziva. Tieto pruhy väziva sa však na rozdiel od hlasivkových väzov ani nenapínajú, ani nepovoľujú a ani sa nezúčastnia na otváraní a uzatváraní hlasivkovej štrbiny. Dolná časť hrtana spája hrtan s priedušnicou. Hrtan je vystlaný sliznicou podobného usporiadania ako sliznica v nosovej dutine.
Priedušnica
Priedušnica tvorí pokračovanie dýchacích ciest. Je to rúrka, ktorej priemer je 12 – 14 cm. Tvoria ju chrupkové prstence spojené väzivom. Chrupkové prstence nie sú úplné, ale majú tvár podkovy vzadu otvorenej. V tejto časti je stena priedušnice doplnená väzivom, ktorom prebiehajú snopce hladkej svaloviny. Je uložená pred pažerákom, s ktorým spolu prechádza z krku do hrudníka. Vo výške štvrtého hrudného stavca sa rozdeľuje na pravú a ľavú priedušku pre pravé a ľavé pľúca. Prieduška pre pravé pľúca je hrubšia ako prieduška pre ľavé pľúca. Priedušky majú podobnú stavbu ako priedušnica.
Priedušnica je vystlaná sliznicou, ktorá podobne ako sliznica hrtana je na povrchu pokrytá viacvrstvovým epitelom s pohyblivými riasinkami. V podslizničnom väzive je množstvo drobných žliaz.
PľúcaPľúca sú vložené do hrudníkovej dutiny. Pravé pľúca vyplňujú pravú, ľavé ľavú polovicu hrudníka. Od seba sú oddelené medzipľúcím. Tvár pľúc je určený tvarom hrudníkovej dutiny. Možno povedať, že pľúca majú tvár nepravidelného kužeľa, ktorý svojou širokou spodinou nalieha na bránicu; hrot prečnieva niekoľko centimetrov nad prvé rebro a kľúčovú kosť do výšky tela prvého hrudníkového stavca. Preto sú dýchacie cesty hrotov pľúc najlepšie počuteľné v nadkľúčovej jamke. Na vnútornú plochu steny hrudníka nalieha rebrová plocha pľúc, ktorá je zakrivená podľa zakrivenia z hrudníkovej steny. Smerom k medzipľúciu je obrátená medzipľúcna plocha. Na tejto ploche vstupujú do pľúc pravá a ľavá prieduška. Spolu s nimi vstupujú do pľúc vetvy pľúcnice a vystupujú pľúcne žily. Miesto vstupu a výstupu týchto útvarov označujeme ako bránu pľúc. Dolná časť medzipľúcnej plochy nalieha na srdce. V tomto mieste je plocha vyhĺbená (vyhĺbenina srdca). Vyhĺbenie je viac vyznačené na ľavých pľúcach, keďže srdce je uložené viac v ľavej polovici hrudníka. Preto aj ľavé pľúca sú o niečo menšie ako pravé.
Zárezy rozdeľujú pľúca na laloky. Pravé pľúca sú dvoma zárezmi rozdelené na horný, stredný a dolný lalok. Ľavé majú iba jeden zárez, ktorý ich rozdeľuje na horný a dolný lalok.
Farba pľúc u dospelého človeka je sivoružová, u malého dieťaťa svetloružová. Sivastú farbu pľúcam dospelého človeka dodávajú čiastočky prachu, ktoré sa pri dýchaní zachycujú v pľúcach. Na povrchu pľúc je mriežkovitá kresba, ktorá povrch pľúc rozdeľuje na nepravidelné políčka. Každé políčko zodpovedá jednému lalôčiku, z ktorých sa pľúca skladajú.
Skladba pľúc
Pľúca u človeka majú veľmi dôležitú stavbu. Priedušky vstupujúce do pľúc sa rozvetvujú na tenšie a tenšie vetvičky a vytvárajú tak prieduškový (bronchiálny) strom. Najtenšie koncové vetvičky bronchiálneho stromu ústia do mechúrikov (alveol) pľúc, ktoré predstavujú miesta, kde sa deje vlastná výmena dýchacích plynov.
Stena mechúrikových (alveolárnych) kanálikov a najmä mechúrikov je veľmi tenká a tvorí je jedna vrstva tenkých plochých epitelových buniek. Okolo nich je tenká vrstvička väziva, v ktorom prebieha hustá sieť krvných kapilár, do ktorých krv privádza pľúcnica a odvádzajú pľúcne žily. Takto kapiláry naliehajú tesne na steny pľúcnych alveol, pričom tenkosť ich stien dovoľuje ľahkú výmenu dýchacích plynov.
Pľúca sú na povrchu obalené popľúcnicou, ktorá je pevne zrastená s pľúcami. Popľúcnica je časťou mokvavej blany, ktorý vystiela dutinu hrudníka ako tzv. pohrudnica. Popľúcnica a pohrudnica sú spojené a do seba prechádzajú pri híle pľúc a obaľujú aj útvary, ktoré tu vstupujú do pľúc a vystupujú z pľúc. Pohrudnica a popľúcnica majú podobnú skladbu ako pobrušnica. V podstate ide o väzivovú blanu pokrytú na povrchu jednou vrstvou plochých epitelových buniek. Medzi popľúcnicou a pohrudnicou je štrbina – pohrudnicový priestor, v ktorom je za normálnych okolností malé množstvo riedkej tekutiny, ktorá zvlhčuje povrch popľúcnice a pohrudnice a umožňuje tak hladké pohyby pľúc pri dýchaní.
Cez pľúca prebieha malý čiže pľúcny krvný obeh, vychádzajúci z pravej komory srdca ako pľúcnica a končiaci sa v ľavej predsieni srdca, do ktorej sa vlievajú pľúcne žily. Pľúcnica sa v pľúcach rozvetvuje, prebieha súbežne s bronchiálnym stromom a plní krvou kapilárne siete okolo alveol. Krv sa odvádza pľúcnymi žilami. Tento obeh slúži ako okysličovanie krvi a stojí teda v službách celého organizmu. Označujeme ho ako funkcionálny obeh. O výživu pľúc sa stará obeh výživový, ktorý tvoria tenké tepny vychádzajúce zo srdcovnice, prebiehajúce spolu s prieduškami. Nazývame ich prieduškovými tepnami.
MECHANIZMUS DÝCHANIA
V pľúcach sa kyslík viaže na hemoglobín a oxid uhličitý sa z krvi uvoľňuje. Krv sa takto regeneruje a nadobúda schopnosť ustavične zásobovať tkanivá kyslíkom a odnášať oxid uhličitý. Dej, ktorý sa odohráva v pľúcach, nazývame pľúcnym čiže vonkajším dýchaním. Okrem toho poznáme aj vnútorné čiže tkanivové dýchanie, pri ktorom kyslík s krvi prichádza do tkanív a oxid uhličitý z tkanív do krvi. Pri vonkajšom dýchaní sa vymieňajú látky medzi krvou a vzduchom v pľúcach, pri vnútornom dýchaní prebieha výmena látok medzi krvou a tkanivami. Vonk. a vnút. Dýchanie spája krv ako transportér kyslíka a oxidu uhl. Preto sa vždy choroby cirkulačného aparátu prejavujú na dýchaní a opačne, poruchy dýchania na cirkulácii.
Vonkajšie dýchanie
V pľúcach prechádza kyslík z alveolárneho vzduchu do krvi a viaže sa nestálou väzbou na hemoglobín. Oxid uhl. ide opačným smerom, t.j. z krvi do alveolárneho vzduchu. Kyslík a oxid uhl., ktoré nazývame spolu dýchacími plynmi, prechádzajú pritom cez jemné steny kapilár a pľúcnych mechúrikov. Odpor, ktorý dýchacie plyny pri prechode prekonávajú, je veľmi malý, možno povedať, že neprichádza ako prekážka výmeny plynov vôbec do úvahy. Prechod dýchacích plynov a smer prechodu sa spravuje fyzikálnymi zákonmi. Závisí to od parciálnych tlakov kyslíka a oxidu uhličitého v pľúcnom vzduchu a krvi.
V pľúcach je parciálny tlak kys. vysoký, v krvi nízky. Aby sa tlakový rozdiel vyrovnal, prechádza kys. z pľúc do krvi. Opačne je to s oxidom uhl. Parciálny tlak oxidu uhl. v krvi je vyšší než parciálny tlak oxidu uhl. v alveolárnom vzduchu, preto oxid uhl. prechádza z krvi do pľúcneho vzduchu. Keď sa tlaky vyrovnajú, výmena prestane. To sa môže stať vtedy, keď kyslíka z alveolárneho vzduchu bude ustavične ubúdať a oxidu uhličitého pribúdať.
Aby sa umožnila nepretržitá výmena kys. a oxidu uhl. medzi krvou a pľúcnym vzduchom, treba, aby sa pľúcny vzduch ustavične obnovoval, aby sa parciálny tlak kyslíka udržoval neprestajne na vysokom stupni a oxidu uhl. na nízkom stupni. Toto sa uskutočňuje pľúcnou ventiláciou – vdychom a výdychom.
Mechanizmus vdychu
Vdych a výdych, ktoré sa periodicky striedajú, asi 16-krát za 1 min., vzniká roztiahnutím alebo stiahnutím pľúc. Pretože pľúca nemajú svoju vlastnú svalovinu, rozširujú a sťahujú sa pomocou hrudníka a dýchacích svalov.
Pľúca sú uložené v hrudníkovej dutine vzduchotesne a s atmosférou súvisia len pomocou dýchacích ciest. Povrch pľúc pokrýva jemná väzivová blana – popľúcnica. Popľúcnica bez prerušenia prechádza na vnútornú stenu hrudníka, ktorú vystiela, a nazýva sa pohrudnica. Pohrudnica a popľúcnica priliehajú tesne na seba, ale nezrastajú. Medzi nimi je trocha slizkej tekutiny, ktorá slúži na to, aby sa pohrudnica a popľúcnica pri dýchaní ľahko po sebe kĺzali. Pri rozširovaní hrudníka ťahá pohrudnica popľúcnicu, lebo sa nemôžu od seba oddialiť, a tým sú pľúca donútené rozširovať sa. Pri rozšírení pľúc poklesne tlak v pľúcach, preto otvorenými dýchacími cestami sa tlačí vzduch zvonku, kde je väčší tlak.
Hrudník sa rozširuje pomocou vdychových svalov. Vdychové svaly sa delia na priame a pomocné. Priame dýchacie svaly sú tie, ktoré sa upínajú len na hrudníkový kôš a zúčastňujú sa na každom vdychu. Pomocné dýchacie svaly sú tie, ktoré sa upínajú na hrudník iba jedným koncom. Druhý koniec sa upína na hlavu alebo na pletenec hornej alebo dolnej končatiny. Pomocné dýchacie svaly sa zúčastňujú iba na hlbokom vdychu. Medzi priame vdychové svaly počítame vonkajšie medzirebrové svaly a bránicu. Vonkajšie medzirebrové svaly idú z vyššie uloženého rebra zozadu smerom šikmo dolu a dopredu. Pri ich zmrštení rozšíria sa medzirebrové priestory a horné rebrá idú smerom hore a dopredu, dolné rebrá sa pohybujú viacej na boky. Smer pohybu rebier pri zmrštení vonkajších medzirebrových svalov určujú ich úpony na rebrá. Vonkajšie medzirebrové svaly sa upínajú na dolné rebro vo väčšej vzdialenosti od chrbtovej kosti ako na horné rebro. Preto pri zmrštení vonkajších medzirebrových svalov je sila, ktorá pôsobí na dolné rebro, väčšia než sila, ktorá pôsobí na horné rebro. Výsledok je ten, že rebrá sa pohybujú smerom nahor a pritom sa otáčajú v kĺbe, ktorý vytvárajú s chrbtovou kosťou. Dolné rebrá sa pohybujú viacej na bok.
Bránica je plochý, priečne pruhovaný sval, uložený na rozhraní hrudníkovej a brušnej dutiny. Okrajová časť je zo svalových vláken, stredná časť zo šľachoviny. Bránica tvorí dve klenby, ktoré smerujú do hrudníkovej dutiny. Jedna je vpravo, druhá vľavo. Bránica, najmä jej obvodová časť, sa pri vdychu pohybuje smerom do brušnej dutiny, Tým sa rozšíri hrudník smerom nadol. Pri každom vdychu vidíme vyklenutie brušnej steny dopredu. To preto, že bránica pri vdychu vytláča orgány brušnej dutiny dopredu (brušné dýchanie).
Mechanizmus výdychu
Výdych môže obsahovať niektoré pasívne prvky. Váha hrudníkového koša i elasticita rebrových chrupiek, ktoré sa upínajú na prsnú kosť, vracajú hrudník z vdychovej polohy do výdychovej. Až na dokončení výdychu sa zúčastňujú aj výdychové svaly – vnútorné medzirebrové svaly, ktoré majú opačný priebeh než vdychové svaly. Pri ich zmrštení sa hrudníkový kôš zmenšuje, pľúca sa stláčajú a vytlačia zo seba vzduch von.
Osobitné dýchacie pohyby
Okrem zvyčajne prebiehajúceho vdychu a výdychu, ktoré sa u dospelého človeka opakujú asi 14 - 16-krát (u novorodenca až 40- krát) za minútu, vyskytujú sa občas aj zmenené formy dýchania ako kašeľ a kýchnutie. Sú to obranné reakcie, ktorými sa organizmus bráni vniknutiu rozličných škodlivín do pľúc, Kašeľ je prudký výdych cez ústnu dutinu, ktorým sa odstraňujú dráždiace látky z hltanovej dutiny alebo z pľúc. Kýchnutie je tak isto prudký výdych, ktorému predchádza dlhší vdych. Pritom výdych prechádza cez nosovú dutinu, aby sa odstránili dráždiace látky z nosovej dutiny, priedušnice, či priedušiek. Zívanie je predĺžený vdych široko otvorenými ústami. Je prejavom nudy, únavy alebo ospanlivosti. Medzi zvláštne dýchacie pohyby patrí ďalej smiech, smrkanie, stonanie atď.
Zvukové javy pri dýchaní
Pri vdychu a výdychu počujeme nad pľúcami zvyky, ktoré nazývame dýchacími šelestami. Sú spojené s prúdením vzduchu do pľúc a z pľúc. Dýchacie šelesty sú charakteristické pre normálne i pre chorobné dýchanie, ktoré zapríčiňujú chorobné zmeny v pľúcach. Podľa charakteru dýchacích šelestov určuje lekár ochorenie pľúc. Dýchanie sa počúva na hrudníku alebo priamo uchom, alebo pomocou stetoskopu a fonendoskopu, ktoré sa používajú častejšie aj preto, že pomocou nich sa počuje menšia časť pľúc, čo je výhodnejšie.
Vitálna kapacita pľúc
Dospelý človek vdýchne naraz asi 500 ml vzduchu a práve toľko i vydýchne. Toto množstvo vzduchu sa nazýva dýchací čiže respiračný vzduch. Ale človek môže vdýchnuť ešte určité množstvo vzduchu po normálnom vdychu. Tento vzduch (asi 2 l) sa nazýva doplnkový (komplementárny). Aj po normálnom výdychu môžeme vydýchnuť ešte určité množstvo vzduchu, t.j. tzv. zásobný (rezervný) vzduch, ktorého objem je tok isto asi 1,5 – 2 l.
Súčet respiračného, doplnkového a rezervného vzduchu nazývame vitálnou kapacitou pľúc (4 l). Vitálna kapacita pľúc je to množstvo vzduchu, ktoré po najväčšom vdychovom úsilí s najväčším úsilím vydýchneme. Vitálnu kapacitu pľúc môžeme ľahko zistiť spirometrom.
Vitálna kapacita pľúc rôzneho pohlavia, veku, váhy a rozličného povolania je rozličná. Najväčšia je u veslárov, plavcov, futbalistov, malá u ťažkých atlétov. Všeobecne je väčšia u mužov ako u žien. U mužov je 4 – 5 l, u žien 4 l.
Okrem respiračného, doplnkového a rezervného vzduchu je v pľúcach ešte tzv. zvyškový (reziduálny) a minimálny vzduch, ktorý sa dostáva do pľúc pri prvom vdychu. Minimálny vzduch nevystúpi z pľúc ani vtedy, keď sa pľúca vyberú z hrudníkovej dutiny von. Je ho asi 100 ml. Na prítomnosti minimálneho vzduchu v pľúcach je založená tzv. plávacia skúška pľúc. Robí sa vtedy, keď treba rozhodnúť, či sa dieťa narodilo mŕtve, alebo žilo ešte nejaký čas po pôrode. Kúsok pľúc sa hodí do vody. Keď pľúca aspoň raz vdýchli, plávajú na vode. Ak ešte nedýchali, klesnú na dno nádoby ako iné tkanivá, napr. pečeň, obličky, srdce, pretože sú ťažšie než voda.
Reziduálny vzduch sa vytláča z pľúc pri otvorení hrudníkového koša; býva ho asi 800 – 1000 ml. Zmeranie vitálnej kapacity je rýchla, hoci nie veľmi spoľahlivá funkčná skúška pľúc. Pri niektorých chorobách, ako napr. pri pľúcnom záduchu alebo pri chorobách srdca, je vitálna kapacita znížená. Inokedy, aj pri chorobných procesoch pľúc, napr. pri TBC, môže byť väčšia.
Vitálna kapacita sa prepočítava na 1 meter štvorcový povrchu tela. Neprizerá sa ani na váhu ani výšku.
Medzipohrudnicový tlak – pneumotorax
Pľúca sa ustavične usilujú stiahnuť sa do pľúcnych hílov. So sebou ťahajú popľúcnicu, ktorá sa však nemôže vzdialiť od pohrudnice. Preto medzi pohrudnicou a popľúcnicou vzniká podtlak.
Keď pichneme do medzipohrudnicového priestoru ihlou spojenou s ortuťovým manometrom, zistíme, že v medzipohrudnicovom priestore je menší tlak než atmosferický. Keď vnikne medzi pohrudnicu a popľúcnicu väčšie množstvo vzduchu, nastane porucha dýchania: Pľúca môžu spľasnúť a nevykonávajú synchrónne pohyby s hrudníkovým košom, pretože pohrudnica neťahá pri svojich pohyboch súčasne so sebou popľúcnicu, lebo medzi nimi sa nachádza elastická látka – vzduch. Vzduch sa roztiahne alebo stlačí a pľúca nemusia sledovať pohyb hrudníka. Tento jav sa často využíva v medicíne na liečebné ciele. Pri niektorých pľúcnych chorobách sa používa na liečenie tzv. pneumotorax. Je to zavedenie určitého množstva vzduchu medzi pohrudnicu a popľúcnicu. Tá časť, ktorá sa nachádza pod pohrudnicovým priestorom naplneným vzduchom, pri pohyboch hrudníkového koša sa nenapína ani nesťahuje, je v pokoji. A práve tento pokoj sa využíva na liečenie pľúcnych chorôb.
Fyzikálne zmeny vdýchnutého vzduchu
Vdychovaný vzduch prekoná pred vstupom do pľúcnych mechúrikov niekoľko zmien, aby sa nepoškodili nižšie dýchacie cesty ani pľúcne mechúriky. Predovšetkým sa v nosovej dutine očistí od prachu, sadzí a iných nečistôt. Nečistoty sa jednak zachytia na nosové chĺpky, ktoré slúžia ako filter, jednak sa prilepia na ustavične lepkavú nosovú sliznicu. Nosová sliznica, ktorá pokrýva nosovú dutinu na veľkej ploche a je bohato zásobená krvou, ohrieva vdychovaný vzduch temer na telesnú teplotu. Toto opatrenie má veľký význam preto, lebo studený vzduch by vyvolal podráždenie a prekrvenie sliznice priedušiek.
Pri výdychu sa vydychovaný vzduch zasa ochladzuje, lebo jeho teplota je vyššia než teplota tela. Týmto zariadením sa zase zabraňuje zbytočným stratám tepla. Takto sa dýchanie zúčastňuje na termoregulácii.
V nosovej dutine sa vzduch nasycuje aj vodným parami. Nosová sliznica sa ustavične zvlhčuje sekrétom mnohých žliaz. Sekrét obsahuje veľa vody, Ktorá sa do vdychovaného vzduchu vyparuje. Pri výdychu sa vodné pary vydychujú von, čo možno najlepšie vidieť v zime, keď sa vodné pary zrážajú na jemné, dobre viditeľné kvapôčky. Za 24 hodín stratí organizmus týmto spôsobom až pol litra vody.
Chemické zmeny vdýchnutého vzduchu
Pri rozbore vydychovaného vzduchu vidíme, že sa odlišuje od atmosferického vzduchu. Množstvo kyslíka v ňom je menšie a množstvo oxidu uhličitého zasa väčšie než v atmosferickom vzduchu. To je priamy dôkaz, že sa kyslík v pľúcach zadržiava a oxid uhličitý uvoľňuje.
Keď vyšetrujeme vydýchnutý vzduch v rozličných fázach výdychu, zistíme, že jeho zloženie nie je vždy rovnaké. Na začiatku výdychu sa vzduch temer vôbec nelíši od vzduchu atmosferického. Pochádza z tzv. mŕtveho priestoru, ktorý tvoria horné dýchacie cesty, priedušnica a rozkonárené priedušky. V tomto priestore nenastávajú nijaké chemické zmeny vzduchu preto, lebo steny mŕtveho priestoru sú nepriechodné pre dýchacie plyny. Veľkosť mŕtveho priestoru je asi 150ml. Keď naraz vdýchneme 500 ml vzduchu, iba 350 ml sa z neho použije priamo na obnovenie alveolárneho vzduchu; 150 ml ostáva v mŕtvom priestore, kde sa ešte nasýti vodnými parami a oteplí na teplotu tela.
Ďalšia časť vydýchnutého vzduchu sa už líši od vzduchu atmosferického. Obsahuje asi 16 – 17,5 % kyslíka a 4,5 – 5 % oxidu uhličitého. Je to vzduch z pľúcnych mechúrikov. Zloženie alveolárneho vzduchu je významné preto, lebo medzi ním a krvou nastáva výmena plynov.
Úloha krvi pri dýchaní
Krv je pre dýchanie veľmi dôležitá, pretože viaže, prenáša a odovzdáva kyslík a oxid uhličitý.
Väzba kyslíka na krv
Tmavá žilová krv ide z pravej komory do pľúc, kde sa okysličuje. Kyslík sa viaže na krv chemickou väzbou, a to tak, že sa zlučuje s červeným krvným farbivom hemoglobínom na zlúčeninu zvanú oxyhemoglobín. Jeden gram hemoglobínu viaže 1,34 ml kyslíka. Na 100 ml krvi, ktorá má asi 16 gramov hemoglobínu, môže sa viazať asi 20 – 21 ml kyslíka. Vtedy hovoríme o 100% nasýtenosti krvi kyslíkom. Krv sa v pľúcach okysličí asi z 90%. Väzba kyslíka na hemoglobín závisí od viacerých činiteľov, predovšetkým od výšky parciálneho tlaku kyslíka v alveolárnom vzduchu. Čím vyšší je parciálny tlak kyslíka v alveolárnom vzduchu, tým väčšie množstvo hemoglobínu sa okysličí – premení na oxyhemoglobín. Väzba kyslíka na hemoglobín závisí od iných činiteľov : od kyslosti a teploty krvi, od množstva soli v krvnej plazme a od množstva oxidu uhličitého v krvi. Oxid uhličitý sťažuje väzbu kyslíka na hemoglobín ( v tkanivách) , ale zasa opačne, odovzdávanie oxidu uhličitého z krvi ( v pľúcach) uľahčuje väzbu kyslíka na hemoglobín.
Okysličená krv uvoľňuje pri pretekaní cez kapiláry kyslík v tkanivách. Kyslík sa uvoľňuje preto, lebo parciálny tlak kyslíka v tkanivách je menší než parciálny tlak kyslíka v krvi. Súčasne viazanie oxidu uhličitého na krv, čo sa deje tam, kde sa odovzdáva kyslík, teda v krvných kapilárach, urýchľuje ešte odovzdávanie kyslíka. Všetok kyslík z okysličenej krvi sa neodovzdá tkanivám. 100 ml krvi odovzdá asi 5 – 6 ml kyslíka, v niektorých orgánoch, ktoré sú veľmi zásobované krvou, ešte menej. Žilová krv obsahuje teda ešte asi 14 – 16 % kyslíka.
Väzba oxidu uhličitého na krv
Kým kyslík je viazaný na krv jednoducho, len chemickou väzbou, oxid uhličitý sa viaže na krv zložitejším spôsobom : fyzikálne i chemicky. Množstvo fyzikálne rozpusteného oxidu uhličitého v krvi závisí od jeho parciálneho tlaku v krvi. Parciálny tlak oxidu uhličitého závisí najmä od jeho množstva a zvyšuje sa telesnou prácou. Preto nie všetka krv má rovnaké množstvo fyzikálne viazaného oxidu uhličitého. Fyzikálne viazaného oxidu uhličitého v krvi je asi 3 ml na 100 ml krvi. Z celkového množstva oxidu uhličitého viazaného na krv je to asi 5 %.
Oxid uhličitý sa zlučuje s hemoglobínom aj priamo, a to chemickou väzbou, a vytvára s ním zlúčeninu zvanú karbhemoglobín. Na tejto väzbe sa však nezúčastňuje železo hemoglobínu, ale jeho bielkovinová zložka. Takto viazaný oxid tvorí v krvi asi 10% z celkového množstva oxidu uhličitého viazaného na krv. Ostatná časť oxidu, teda asi 85% , sa viaže vo forme hydrogenuhličitanov na krvnú plazmu, predovšetkým ako hydrogénuhličitán sodný a draselný.
V pľúcach sa oxid uhl. z krvi uvoľňuje; prechádza do alveolárneho vzduchu. Ani oxid sa nevylučuje z krvi všetok. Teda kyslík a oxid uhličitý sa nachádzajú v krvi vždy.
Vnútorné dýchanie
V tkanivách prebiehajú mnohé spaľovacie pochody, pri ktorých sa spotrebúva kyslík. Preto aj tlak kyslíka v tkanivách je nízky, čo umožňuje prechod kyslíka z krvi do tkanív. Aj tu možno hovoriť o akomsi samoregulujúcom mechanizme, ktorý usmerňuje uvoľňovanie kyslíka z krvi. Množstvo kyslíka odovzdaného krvou tkanivám bude tým väčšie, čím viacej kyslíka sa v tkanivách spotrebovalo. To preto, lebo parciálny tlak v tkanivách poklesol a zväčšil sa rozdiel, teda hnacia sila prechodu kyslíka, medzi parciálnym tlakom kyslíka v krvi a tkanivách. Produktom spaľovacích pochodov v tkanivách je aj oxid uhličitý.
Regulácia dýchania
Rovnako ako cirkulácia krvi aj dýchanie sa musí ustavične prispôsobovať rozličným potrebám organizmu. Pri zvýšenej telesnej námahe zmení sa hĺbka i počet dychov, a to tak, aby bola krytá zvýšená spotreba kyslíka tkanivami. Pritom však nikdy nedochádza k nadbytku kyslíka.
Dýchanie sa prispôsobuje automaticky, t.j. bez toho, že by sme si to uvedomili. Je to preto, lebo dýchacie pohyby sa usmerňujú z ústredie pre dýchanie, ktoré je uložené v predĺženej mieche. V dýchacom ústredí vznikajú periodicky vzruchy, ktoré sa vedú nervami k predným miechovým rohom a k vdychovým svalom. Vzruchy nevznikajú samy od seba, teda automaticky, ale vyvolávajú ich podnety, ktoré prichádzajú do dýchacieho ústredia, nervové podnety alebo podnety vyplývajúce z chemického zloženia krvi.
Chemické a chemickoreflektorické usmerňovanie dýchania
Keď pričuchneme k nejakej veľmi zapáchajúcej látke, napr. k čpavku, dych sa nám na určitý čas zastaví. Aj pri studenej sprche možno pozorovať zmenu dýchania. Činnosť dýchacieho centra je teda ovplyvňovaná jednak chemickými látkami, ktoré sa dostali do pľúc priamo, jednak nervovo.
Činnosť dýchacieho ústredia ovplyvňuje priamo a trvalo, t.j. aj za normálnych okolností oxid uhličitý. Zvýšené napätie oxidu uhličitého v tepnovej krvi, ktorá obmýva dýchacie ústredie, vyvoláva prehĺbené a zrýchlené dýchanie – polypnoe. Znížené napätie oxidu uhličitého vyvoláva zasa spomalené dýchanie a stav bez dychu – apnoe.
Aj kyslík ovplyvňuje dýchacie ústredie, pravda, oveľa menej.
Nie je to tak dávno, čo boli objavené tzv. chemoreceptory, t.j. zakončenia citlivých nervov, ktoré sú podrážditeľné chemickými vplyvmi z krvi. Chemické látky z krvi vyvolávajú v určitých oblastiach podráždenie , ktoré sa ďalej šíri po nervovom vlákne až do dýchacieho ústredia, kde ovplyvni tvorenie vzruchov. Vidíme, že dýchacie ústredie sa môže podráždiť aj nervovoreflektoricky. Chemické zmeny v zložení krvi sa týkajú predovšetkým obsahu kyslíka a oxidu uhličitého. Chemosenzibilné zóny boli s určitosťou dokázané v krčnicovom klbku v oblasti rozvetvenia spoločnej krčnice, ďalej v oblasti oblúka aorty, teda v blízkosti známych presoreceptorov – nervových zakončení, citlivých na zvýšenie alebo zníženie krvného tlaku, ktoré reguluje krvný tlak. V regulácii dýchania hrajú chemosenzibilné zóny významnú úlohu, napr. pri narkóze, keď citlivosť dýchacieho ústredia voči oxidu uhličitému je veľmi nízka. Dýchanie sa udržuje najmä prostredníctvom nervového spojenia a ovplyvnenia dýchacieho ústredia z chemosenzibilných zón, ktoré sú citlivé predovšetkým na nedostatok kyslíka. Je pravdepodobné, že chemosenzibilné zóny sa nachádzajú aj vo svaloch, a preto dýchanie možno reflektoricky ovplyvniť takmer zo všetkých oblasti tela. Na záver možno povedať, že kyslík a oxid uhličitý pôsobia na dýchacie ústredie jednak priamo, jednak ho ovplyvňujú nervovou cestou z periférie organizmu, predovšetkým z chemosenzibilných zón.
Usmerňovanie dýchania mechanickoreflektorickyOkrem chemických látok (najmä kyslíka a oxidu uhličitého) ovplyvňujú a regulujú dýchanie aj dostredivé vlákna blúdivého nervu (desiaty mozgový nerv). Dostredivé citlivé vlákna blúdivého nervu sa rozvetvujú aj priamo v pľúcnych mechúrikoch. Zvýšené alebo znížené napätie stien pľúcnych mechúrikov, vyvolané rozšírením pľúc – vdychom, alebo zmrštením pľúc – výdychom, je podnetom pre vyvolanie nervových vzruchov, ktoré idú po dostredivých vláknach blúdivého nervu do mozgu do dýchacieho centra a umožňujú striedanie vdychu a výdychu. Pri vdychu sa steny pľúcnych mechúrikov roztiahnú, podráždia sa citlivé zakončenia nervu na zvýšenie tlaku a tým sa ovplyvní dýchacie centrum v tom zmysle, že sa vdych zamení za výdych. Podobne je to aj pri výdychu. Pri výdychu uvoľnené steny pľúcnych mechúrikov znovu podráždia citlivé zakončenia blúdivého nervu a vzniknuté vzruchy sa dostávajú do dýchacieho ústredia, ktoré umožňujú vdych. Takto sa reflektoricky usmerňuje striedanie vdychu a výdychu. Každý vdych nesie so sebou zárodok výdychu a každý výdych zárodok vdychu. Hĺbku vdychu i výdychu určuje poloha bránice. Keď dýchame povrchovo, je tonus bránice veľký a výkyvy bránice pri výdychu alebo vdychu sú malé a opačne, pri hlbokom dýchaní je napätie bránice malé, bránica je voľná a pri dýchaní sa môže viac pohybovať. Z pľúcnych mechúrikov vychádzajú podráždenia, ktoré sa vedú takisto vláknami blúdivého nervu; vyvolávajú vhodné napätie bránice, potrebné pre určitú hĺbku dýchania.
Ale dýchanie je ovplyvnené aj priamo z presosenzibilných zón. Každé zvýšenie alebo zníženie krvného tlaku ovplyvní aj dýchanie. Pokles krvného tlaku zrýchli a prehĺbi dýchanie a opačne. Spojenia medzi dýchaním a krvným obehom sú mnohostranné. Môžu sa uskutočňovať reflektoricky cez presoreflektory a cez chemorecentory, ale aj priamym pôsobením kyslíka a oxidu uhličitého na dýchacie a cievohybné ústredie.
Najmä u mladých ľudí možno badať tzv. respiračnú arytmiu srdca. Pri každom vdychu zvýši sa počet tepov i krvný tlak, pravda, len nepatrne. Veľmi výrazné sú zmeny krvného tlaku i zmeny dýchania pri tzv. Cheyne-Stockesovom dýchaní, keď fázy prehĺbeného a zrýchleného dýchania sa periodicky striedajú s 30 – 50 sekundovým stavom bez dychu. Súčasne s týmito zmenami dýchania mení sa zreteľne aj krvný tlak.
Vplyv mozgovej kôry na dýchanie
Aj mozgová kôra, t.j. najvyššie organizovaná časť nervového systému, ovplyvňuje dýchacie ústredie. Najlepším dôkazom toho je možnosť spomaliť alebo prehĺbiť dych podľa svojej vôle. Ovplyvnenie dýchacieho ústredia vlastnou vôľou nie však úplné. Nie je totiž možné zastaviť dýchanie dlhšie než na jednu minútu, potom nasleduje zrýchlené automatické dýchanie. Ovplyvňovanie dýchania mozgovou kôrou bolo možné dokázať pomocou podmienených reflexov. Ľudí zatvorili do komory so zvýšeným percentom oxidu uhličitého vo vzduchu. To vyvolalo zvýšenú pľúcnu ventiláciu. Keď po viacnásobnom opakovaní pokusu dali ľudí do tej istej komory, ale s normálnym množstvom oxidu uhličitého, aj tak nastala zvýšená pľúcna ventilácia. Zvýšenie pľúcnej ventilácie nebolo vyvolané priamym pôsobením zvýšeného napätia oxidu uhličitého na dýchacie centrum, ale bol to vplyv mozgovej kôry na dýchacie ústredie pomocou tzv. podmienených reflexov.
