Физиология на дихателната система

Дишането е основен физиологичен процес за живите организми. Под физиология на дихателната система се разбира поемането на кислород от въздуха, транспортирането и отдаването му на тъканите, и изнасянето навън от организма на образувания въглероден диоксид.

Органите на дихателната система включват нос, фаринкс, ларинкс, трахея, брониално дърво и алвеоли. Основният дихателен орган - белите дробове, е разположен в гръдния кош.

Носът е единствената външно видима част на дихателната система. В неговото анатомично устройство влизат:

• ноздри, през които въздухът навлиза в дихателните пътища;
• носна кухина – разделена на две половини посредством носна преграда;
• лигавица с богата кръвоносна мрежа, благодарение на която вдишваният въздух се затопля;
• ностни конхи (раковини).

Следващият орган, част от дихателната система, е фаринксът (гълтач). Той представлява мускулна тръба с дължина около 13 сантиметра. Тази структура служи за общ проход за храната и въздуха. Разделя се на 3 части.

След фаринкса се намира ларинксът. Това са два напълно различни вътрешни органа. Ларинксът може да бъде оприличен като гласова кутия, през която преминава въздух. Изграден е от хиалинни и еластични хрущяли.

След като въздухът премине през ларинкса, попада в трахеята. Трахеята също е въздухоносна тръба, изградена от полупръстени. В края си тя се разделя на двата главни бронха, като всеки един от тях навлиза в левия и десния бял дроб.

Белият дроб е централният орган на дихателната система. В неговите структури се извършва газовата обмяна.

Изображение: freepik.com

Благодарение на това устройство на дихателната система е възможен жизненоважният процес - дишане.

Етапи на дишането

Основната функция на дихателната система е да осъществява обмяната на О₂ и СО₂ между атмосферата и клетките на организма чрез процеса на дишане. Дишането включва четири етапа:

1. Обмяна на въздуха между атмосферата и алвеолите, осъществяващи се чрез белодробна вентилация.
2. Обмяна на кислород и въглероден диоксид между алвеоларния въздух и кръвта в белодробните капиляри чрез механизма на дифузията.
3. Транспорт на кислород от белите дробове до тъканите и на въглероден диоксид от тъканите до белите дробове чрез кръвта.
4. Обмяна на кислород и въглероден диоксид между капилярната кръв и клетките на организма също по пътя на дифузията.

Белодробната вентилация е първият етап на дишането. Тя представлява обмяна на въздух между атмосферата и белодробните алвеоли. Осъществява се чрез процесите на вдишване и издишване.

Вдишването е активен процес, който се извършва чрез съкращението на инспираторните мускули - диафрагма и външни междуребрени мускули. Тяхното съкращение се предизвиква от импулси от дихателния център на продълговатия мозък.

Издишването е свързано със свиване на гръдния кош, намаляването на обема му, както и намаляване обема на белите дробове, при което въздухът от алвеолите излиза навън. Спокойното издишване е пасивен процес, който се осъществява под влияние на еластичните сили на дихателната система. Усиленото издишване се извършва чрез съкращение на експираторните мускули - вътрешни междуребрени и коремни мускули.

Функции на белите дробове

Функциите на белите дробове се делят на две групи - респираторни и нереспираторни:

Респираторна функция на белите дробове

Респираторна функция на белите дробове се обуславя от газообменните процеси, които протичат в тях. Газообмяната е резултат от процесите вентилация, перфузия и дифузия.

Нереспираторни функции на белите дробове

Към тях спадат защитните и метаболитните функции на белия дроб. Те се осъществяват главно от клетките в лигавицата на дихателните пътища, белодробните макрофаги, алвеоларните епителни клетки, мастоцитния апарат и ендотелните клетки на белодробните съдове. Метаболитните функции се обуславят от факта, че в белите дробове се извършва синтезиране, улавяне, разграждане или инактивиране на различни вещества. В алвеоларните клетки се синтезира сърфактант, който представлява комплекс от повърхностно-активни липопротеидни фактори, покриващи вътрешната стена на алвеолите. Сърфактантът е от ключово значение за нормалното функциониране на белите дробове. Той възпрепяства колабирането им и осигурява механичната им устойчивост. Освен производството на сърфактант, белите дробове са източник и място за очистване от простагландини, тромбоксани, левкотриени. В белите дробове се намира ензими липопротеинлипаза, който разгражда 25% от хиломикроните. В ендотелните клетки на съдовете ангиотензин I се превръща в ангиотензин II.

Към защитните нерепираторни функции на белите дробове спадат неспецифични, рефлексни и имунни реакции. Дихателните пътища и белите дробове са бариера срещу екзогенни фактори. Защитна роля изпълняват и секреторните имуноглобулини, които са част от локалния имунитет, Т- и В-лимфоцити. Рефлексите на дихателната система – кихавичен и кашличен, имат защитна и очистваща функция.

От горе посочените етапи става ясно, че за оптималното дишане и газова обмяна е необходима съвместната работа на дихателната и кръвоносната система. Дихателната и сърдечно-съдовата системи осигуряват необходимото количество на кислород за организма, както и отстраняването на образувалия се ненужен въглероден диоксид.

Контрол на дишането

Ритмичното съкращение на дихателните мускули които осъществяват спокойното дишане, се контролира от сложна система за регулиране на дишането в централната нервна система. Тази система изпълнява едновременно две основни задачи. Първата задача е да осигурява ритмично съкращение на дихателните мускули. Втората задача е да нагажда този ритъм към промените в метаболизма, промените в условията на средата и извършването на волеви движения, в които участва дихателната система (например говор, смях, пеене, преглъщане).

Съществува два вида регулация на дишането - метаболитна (автономна) и поведенческа (волева) регулация. Метаболитната (автономна, неволева) регулация е насочена към доставяне на оптимален обем кислород до клетките, извеждане от организма на произведения въглероден диоксид и регулиране на алкално-киселинното равновесие. Центърът на метаболитната регулация се намира в продълговатия мозък. Този център регулира дишането така, че нивото на алвеоларната вентилация да отговаря точно на метаболитните нужди на организма.

Неволевото дишане е всяка форма на дихателен контрол, която не е под пряк, съзнателен контрол. За поддържане на живота е необходимо дишане, така че неволевото дишане позволява това да се случи, когато не е възможно съзнателно дишане, например по време на сън.

Поведенческата регулация на дишането се осъществява от мозъчната кора. Всеки може волево да контролира дишането си - да спре да диша или да диша по-често и по-дълбоко. Но тази волева регулация може да надделее над метаболитната без специални тренировки само за около 1 минута, след като автономната регулация отново придобива водеща роля. Волевата регулация се използва, за да се координира дишането при извършване на сложни волеви движения, при които се използва дихателната система (например говор, смях, преглъщане, свирене на духови инструменти).

Заглавно изображение: freepik.com