Soustava dýchací Dýchání potřebuje člověk mnohem více než potravu. Hladem je možné být poměrně dlouho, zastavit dýchání může člověk jen na několik minut. Dýchání zásobuje tělo kyslíkem, který je potřeba pro oxidační pochody v organismu. 38 ADP + 38 P = 38 ATP C[16]H[12]O[6] +6 O[2] = 6 H[2]O +6 CO[2] Tyto rovnice ukazují, že tělo potřebuje kyslík aby mohlo změnit energii z glukosy na energii fosfátové vazby. Čím více energie tělo vydá, tím více potřebuje kyslíku. Dospělá osoba spotřebuje v klidovém stavu ( ve spánku) za minutu průměrně 250 ml kyslíku a vydá 200 ml CO2. Cvičení a jídlo zvedá potřebu kyslíku. Průměrné množství kyslíku spotřebované člověkem při obvyklé denní aktivitě (ne při cvičení nebo namáhavé tělesné práci) činí 500 ml kyslíku za minutu. Z rovnice výše je patrné, že buňky produkují oxid uhličitý. Tento konečný produkt metabolismu musí být z těla odveden pryč. Vdechovaný vzduch obsahuje přibližně 21% kyslíku. Vydechovaný vzduch obsahuje kyslík též a to z 16%. 5% tvoří oxid uhličitý, vyloučený ze tkání. Protože při jednom nádechu spotřebuje člověk jen 5% vdechnutého kyslíkumusí musí se nadechnout v klidu (to znamená při odpočinku nebo ve spánku jednou za 3 - 4 vteřiny, kdežto po běhu nebo jiném namáhavém fyzickém výkonu i dvakrát za vteřinu. Celkově se dýcháním myslí proces transportu kyslíku k buňkám a zpětné vylučování oxidu uhličitého z těla. Dýchání se skládá z následujících částí: 1. Vlastního dýchání, to znamená vstupu a výstupu vzduchu z plic 2. Vnější dýchání - výměna plynů mezi vzduchem a krví 3. Vnitřní dýchání - výměna plynů mezi krví a tkáňovým mokem 4. Transport krevním oběhem ke tkáním 5. Buněčné dýchání - produkce ATP v buňkách Vývoj dýchacího ústrojí Dýchací ústrojí se skládá z horních cest dýchacích (nos, dutina nosní, hltan), dolní cesty dýchací (hrtan, průdušnice, průdušky) a plíce. Horní cesty dýchací se vyvíjejí spolu s dutinou ústní ze společného základu v obličejové části zárodku. Plíce a dolní cesty dýchací se vyvíjejí v embryonálním vývoji jako vakovité vychlípeniny trávicí trubice na rozhraní hltanu a jícnu. Při nitroděložním vývoji se vzduchem nenaplňují a zůstávají až do porodu splasklé (plíce). Rozvíjejí se až s prvním vdechem po porodu. Dýchání Optimálně se člověk nadechne asi 14x až 20x za minutu. Dýchání se skládá z nasátí vzduchu při vdechu a vypuštění vzduchu při výdechu. Vydechnutý vzduch obsahuje méně kyslíku a více oxidu uhličitého než vdechnutý vzduch. (obr. 8.2 schéma dýchání) Při vdechu a výdechu se vzduch pohybuje do plic a z plic množstvím dutin, kanálků a otvorů (tab. 8.1, obr. 8.3), které jsou vystlány sliznicí, která má na sobě řasinkový epitel a hlenové žlázy. Vzduch se na této cestě filtruje, ohřívá a zvlhčuje. Filtraci provádějí řasinky sliznice v nosní dutině a řasinky ve sliznici nosu a průdušnici (trachea). V nose chloupky a řasinky působí jako kartáčky, zadržují prach a jiná cizí tělíska, která vdechneme z vnějšího prostředí. V průdušnici řasinky sliznice jsou postaveny proti přicházejícímu vzduchu vzduchu a zachycují prach, hleny a částice potravy, které se omylem vydají špatnou cestou místo do hltanu. Hleny produkované hlenovými žlázami dýchacích cest slouží k vylučování nečistot z dýchacího ústrojí ven. Pokud vdechneme větší částice nečistot, nebo pokud se v dýchacích cestách nahromadí větší množství hlenu, vyvolá to kašel, což je nepodmíněný reflex, který vypudí nečistoty z dýchacího traktu do úst. Vdechnutý vzduch je ohříván teplem z krevních vlásečnic, které leží v blízkosti sliznice dýchacích cest a je zvlhčován z povrchu těchto cest. Když vdechnutý vzduch dosáhne dolního konce průdušnice, je z 99.5% nasycen vodou. Vydechnutý vzduch se podstatně více ochlazuje a ztrácí vlhkost. Když se ochlazuje, odevzdává svou vlhkost sliznici dýchacích cest (průdušnici a nosním dutinám). Ale ponechává si tolik vlhkosti, že v chladném dni můžeme pozorovat obláčky páry jdoucí od nosu. Každá součást dýchacích cest má svou vlastní funkci a strukturu. Tabulka 8.1 způsob proudění vzduchu dýchacími cestami Nos Má dutinu, která se skládá z rovných kanálů se zahnutými stěnami a tyto od sebe odděluje septum. Nahoře v rovných kanálech nosních dutin jsou specializované řasinkové buňky, které pracují jako čichové receptory. Nervy, vedoucí z těchto buněk vedou do ústí do mozku, kde jejich impulsy jsou interpretovány jako čichové podněty (pachy) (obr. 12.5). Ve stropě nosních dutin je dírkovaná ploténka kosti čichové. Slzy, které produkují slzné žlázy vstupují do nosních dutin prostřednictvím slzovodů. Z tohoto důvodu když pláčeme, spustí se nám z nosu rýma. Nosní dutiny se otevírají do dutin lebečních, což jsou dutiny v lebce vyplněné vzduchem, a ústí do nosohltanu, komory přesně pod měkkým patrem. Eustachova trubice ústí do nosohltanu ze středního ucha. Hltan Dutina nosní přechází zadními nosními otvory v hltan. Horní část se nazývá nosohltan, střední je ústní část a dolní hrtanová. Nosohltan je od patrové části hltanu oddělen patrohltanovým uzávěrem. Ten tvoří měkké patro, to při dýchání visí volně dolů, při polykání a mluvení je zdviženo vzhůru. V hltanu, přesně v její ústní části se kříží zažívací a dýchací cesty, otvírá se do ní dutina ústní. Na hrtanovou část navazují hrtan a jícen. Vchod do hrtanu je při polykání uzavřen příklopkou hrtanovou. V klenbě nosohltanu se nachází větší množství mízní tkáně, která je známa pod názvem nosní mandle nebo hltanová mandle. Pokud je u dítěte slině zvětšená, omezuje spojení mezi dutinou nosní a dítě dýchá místo nosem ústy. Dýchání ústy vede k poruchám ve vývoji a to jak tělesném tak duševním, zpomaluje se vývoj hrudníku, ochabuje mezižeberní svalstvo, dochází k poruchám zakřivení páteře, nedostatek kyslíku dráždí nervovou soustavu a vede k podrážděnosti, pocitu unavenosti a někdy až k apatii a poruchám spánku. Takovéto poruchy se řeší odoperováním nosní mandle. Hrtan Hrtan je trubice, která leží mezi laloky štítné žlázy a na povrchu má svaly jazylky. Podkladem hrtanu jsou chrupavky z nichž největší je chrupavka štítná, která je trojúhelníkovitého tvaru její vrchol jde směrem dopředu na přední stranu krku, kde tvoří hrbol (adamovo jablko, ohryzek). U mužů je tento hrbol silně nápadný. Pod štítnou chrupavkou se nachází tzv. chrupavka prstencová a na ni se připojují dvě chrupavky hlasivkové (trojboké). Dutina hrtanu má tvar přesípacích hodin. V jeho nejužším místě se nacházejí nepravé řasy hlasové, pod nimi jsou připjaty pravé řasy hlasové, hlasivky. Při příjmu potravy jsou hlasivky přikryty chrupavkou, které se říká epiglotis (příklopka hrtanová, má podobu lžíce na boty) tak aby se žádný kus potravy nedostal do hrtanu. Pokud by se potrava nebo jiná substance dostaly do přece jen do hrtanu, člověk začne reflexně kašlat a tím dostane tuto substanci ven. Pokud tento reflex není dostatečně silný musíme postiženému pomoci a to buď silným úderem do zad nebo stlačením bránice (obr. 8.4) jinak by se udusil. Postižený musí stát nebo sedět, postavíme se za něj a ruce prostrčíme pod pažemi, ruce skřížíme a spojíme na jeho břiše, kousek pod hrudníkem, nyní zatlačíme na břicho směrem vzhůru to několikrát opakujeme. Hlasivky, jsou pokryty hlenitou membránou. Skládají se z elastických vláken a hlasivkového svalu (Obr. 8.5). Hlasivky se táhnou ze zadu do předu po straně hrtanu. Mezi nimi je úzká hlasová štěrbina, která je při dýchání široce rozevřena. U každého člověka má jiný průřez. Hrtanové svalstvo mění postavení chrupavek hrtanu a tím i průměr hlasové štěrbiny a hlasivky se buďto napínají a uvolňují. Před tím něž vydáme první zvuk (než začneme mluvit) se hlasová štěrbina uzavře. Při průchodu vzduchu hlasivkou (Při výdechu) se její vlákna proudem vzduchu rozechvějí. Jejich vibrace rozechvívají vzduch v dýchacích cestách nad hlasivkami. Teprve jeho vibrace vytváří zvuky. Tón vytvořený hlasivkami je slabý. Vlastní tón lidského hlasu vytváří až vibrace vzduchu v rezonančních dutinách hltanu a dutiny ústní. Výška nebo hloubka hlasu člověka závisí na délce, tloušťce a stupni elasticity těchto vláken a na síle, která je napíná. Hlasitost neboli intenzita hlasu závisí na jejich vibrační amplitudě (na rychlosti jejich vibrace). Artikulace hlásek se tvoří až v rezonančních dutinách pomocí jazyka patra, rtů a zubů. V období puberty roste hrtan a hlasové řasy u chlapců mnohem rychleji než u dívek, což způsobuje že u mužů ohryzek vystupuje silněji dopředu a je zřetelněji viditelný a mužinmají též hlubší hlas. Mladým mužům v období puberty přeskakuje hlas, říkáme že mužové mutují, protože v důsledku rychlého růstu těchto orgánů nejsou schopni ovládat delší hlasové řasy, to se později srovná. Mutace probíhá i u děvčat, ale je kratší a mnohem méně nápadná, takže ji často ani nezpozorujeme. Hlas je jedním z druhotných pohlavních znaků člověka. Muži mají hlas poměrně hluboký, kdež to ženy spíše vyšší. Průdušnice Hrtan pokračuje dále tracheou - průdušnicí, trubicí dlouhou asi 12 cm a průměru asi 2 cm. Je pružná a po celé délce ji vystužují drobné prstencové chrupavky, spojené vazivem. Na dorzální straně probíhají svaly, které ji zkracují nebo prodlužují. Tracheu vystýlá obrvená hlenitá membrána. U zdravého člověka řasinky čistí tracheu od vdechnutých nečistot. Kouření tyto řasinky (brvy) ničí a potom se splodiny z cigaretového kouře usazují v plících. Jestliže se průdušnice zablokuje při nemoci nebo když člověk vdechne cizí předmět, který nejde vykašlat, nebo při otoku průdušnice a hrtanu, můžeme mu v nejakutnějším případě zachránit život provedením tzv. tracheostomie - to znamená zavedením trubičky řezem do trachey. Tato trubička slouží jako umělý kanál pro vdechovaný a vydechovaný vzduch. (Obr. 8.6). Bronchi (průdušky) Průdušnice se dělí asi ve výši čtvrtého a pátého hrudního obratle na dvě průdušky, které vstupují do pravé a levé plíce a v nich se větví do malých kanálků - průdušinek (bronchioly). Průdušky mají stejnou strukturu jako průdušnice, ale jak se dělí na jejich stěny se stávají tenšími a tenšími a nejsou vystuženy chrupavkami. Každá průdušinka je zakončena trubičkou, která přechází v polštářky naplněné vzduchem, plicní sklípky (průměr 0,1 - 0,9 mm), z nichž jsou složeny celé plíce. V nich dochází k vlastní výměně plynů mezi plícemi a krví. Plíce (Obr. 8.9) Plíce leží uvnitř hrudní dutiny. Mají z vnějšku kónický tvar a leží na obou stranách srdce v hrudníku. Jsou dvě, pravá má tři laloky a levá dva. Žebra, která se pojí na dorzální straně k páteři a zepředu se chrupavčitě připojují ke sternu spolu se svaly, které leží mezi nimi, vytvářejí vrchol a stěny hrudní dutiny. Bránice, horizontální sval kopulovitého tvaru vytváří dno hrudní dutiny. Plíce samotné jsou obaleny pleurálními membránami, jedna z nich těsně přiléhá na stěny hrudníku a nazývá se pohrudnice. Druhá, která kryje povrch plic se nazývá poplicnice. Tyto dvě pleurální vrstvy leží velice blízko u sebe a prostor, který je mezi nimi se nazývá mezihrudní prostor. Tento je vyplněn velice tenkou vrstvou řídkého tukového vaziva. Obvykle intrapleurální tlak je nižší než tlak atmosferický. Důležitost tohoto rozdílu můžeme demonstrovat , když např. při úrazu vnikne vzduch do intrapleurálního prostoru: plíce potom již nejsou schopny se při vdechu rozpínat a kolabují. Uvnitř plic se průdušky větví a průdušinky a ty dále přecházejí v tenké trubičky, tzv. alveolární chodbičky, které ústí do plicních sklípků. Povrch plicních sklípků celkem tvoří asi plochu 80 m2. Jejich aktivní dýchací plocha je asi 60m2. Rozdíl mezi aktivní dýchací plochou plic a jejich celkovou plochou (25%) tvoří rezerva pro horší časy, kdy tělo má zvýšené nároky na příjem kyslíku. Uvnitř plic je každý plicní sklípek tvořen kapsou z epitelu, obkrouženou krevními vlásečnicemi. V kapilárách dochází k výměně plynů mezi alveolami a krví. Tenoučká vrstva lipoproteinů, která která vystýlá savčí plíce, snižuje povrchový tlak (povrchové napětí) a zabraňuje jim splasknout. Některým novorozencům, zvláště nedonošeným dětem (předčasně narozeným) tento film chybí a dostávají tzv. kolaps plic. Toto se jmenuje dětský respirační stresový syndrom, který často vede k jejich smrti. V plicích se nachází více než 700 000 000 plicních sklípků. To odpovídá 75 asi 100 násobku povrchu těla. Protože obsahují velké množství vzduchu, jsou velice lehké, když vhodíme kousek plicní tkáně do vody, tak plave. Větve plicní tepny doprovázejí průdušky a formují kapilární sítě okolo plicních sklípků.Tyto kapilární sítě jsou zde pro výměnu plynů, ne pro zásobování plic krví. Kyslíkem plíce zásobuje průdušková tepna. Čtyři plicní žíly shromažďují krev z těchto kapilár a pouštějí ji do levé srdeční předsíně. (Obr. 8.8) Mechanismus dýchání Před tím než můžeme si vysvětlíme způsob, jakým vzduch vstupuje do těla a zase se dostává ven, musíme si připomenout, že když dýcháme, prochází dýchacími cestami souvislý proud vzduchu, to znamená, že dýchací cesty jsou otevřené. Vdech Můžeme říci, že primárními stimuly pro dýchání jsou ionty vodíku a oxidu uhličitého, které se nahromadí v krvi. Když koncentrace CO2 a H+ dosáhne určité hladiny v krvi, dýchací centrum v prodloužené míše je porážděno. Toto centrum není ovlivněno nízkou hladinou kyslíku, ale dostává podněty z chemoreceprotů umístěných na krkavicích a aortě, které zaznamenávají nízkou přítomnost kyslíku v krvi v poměru k CO2 a vodikovým iontům. Dýchání ovlivňují též senzitivní zakončení bloudivého nervu v plicích (10. pár mozkových nervů), dýchací pohyby může též ovlivňovat mozková kůra, to znamená, že můžeme úmyslně zadržet dech nebo změnit frekvenci vdechů a výdechů, ale jen na krátkou dobu (Obr. 8. 9 a 10) Když dojde k podráždění dýchacího centra, to vyšle nervový podnět do bránice a hrudníku. V relaxovaném (klidovém) stavu má bránice kopulovitý tvar, po stimulaci se stáhne a posune dolů. Když se stáhnou mezižeberní svaly, hrudník se pohybuje nahoru a směrem ven. Oba tyto stahy slouží ke zvětšení hrudní dutiny. Když se kapacita hrudníku zvětší, plíce se roztáhnou. Když se plíce roztáhnou, tlak vzduchu uvnitř zmenší plicní sklípky a je okamžitě vyrovnán vzduchme, který vchází ústy nebo nosem.. Vdech je aktivní fází dýchání. To nastává v okamžiku, kdy se stahuje bránice, stahují se i mezižeberní svaly a plíce se roztahují a vzduch se valí dovnitř. Podtrhněme, že protože plíce se již roztáhly, vzduch plíce neroztahuje. Proto se někdy říká, že člověk dýchá v důsledku negativního tlaku. To znamená, že v plících nastává částečné vákuum, které vsává vzduch do plic. Výdech Když jsou plíce roztaženy, alveoly stimulují speciální receptory ve svých stěnách. Tyto receptory vyvolají nervové impulsy od naplněných plic do dýchacího centra v prodloužené míše. Když se impuls dostane do prodloužené míchy, její činnost se zastavuje to znamená, že přestává vysílat signály bránici a hrudníku. Bránice se vrací do původního stavu (Obr. 8.9 a 10) . Břišní orgány se přitlačí k bránici. Hrudník se posunuje do klidové polohy. Elastické plíce se stáhnou a vzduch je vytlačen ven. (Tab. 8.2). Je jednoznačné, že vdech je aktivní fází dýchání a výdech je pasivní fází dýchání a začíná relaxací bránice a hrudníku. U rychlého hlubokého dýchání se obě fáze stávají aktivními, protože se aktivizuje jiná sada mezižeberních svalů, jejichž stahy posunují hrudník dopředu a dozadu To znamená, když kontrahují svaly zádové stěny hrudníku zvětšuje se tlak který pomáhá vydechovat. Dýchací centra by měla stimulovat hlubší a rychlejší dýchání nebo se tak děje samovolně. Rozlišujeme dva druhy dýchání a to brániční dýchání taky někdy břišní dýchání a žeberní, beboli hrudní dýchání. Břišní dýchání převládá u dětí, u dospělých většinou převládá hrudní, ale též se vyskytuje smíšené, muži většinou dýchají břichem, kdežto ženy hrudníkem. Každý člověk za jednu minutu vdechne a vydechne 16 krát. Děti dýchají rychleji než dospělí, protže mají menší plíce (v 1 roce např. 26 - 27 x za minutu, v 6 letech 22 - 21x za minutu a dechové frekvence dospělých dosahují až okolo 18. roku). Rychlost dýchání se zvyšuje při těžké práci, v teplém prostředí a při nemocech. Objem vzduchu, který projde plícemi za 1 minutu se nazývá minutový objem. Počítá se z dechové frekvence a objemu vdechnutého a vydechnutého vzduchu a v průměru se pohybuje okolo 7 litrů. V dýchacích cestách se nachází určitý prostor, ve kterém se nic neděje neboli prostor, který obsahuje vzduch, který nebyl použit k výměně plynů. Když se podíváme (obr. 8. 11) na následující obrázek, vidíme, že tento hluchý prostor se nachází na vrcholu hltanu až k určité části plic (a a b). Ne všechen tento čerstvý vzduch se tedy dostává do plicních sklípků. A abychom to ještě více zkomplikovali, v plicích ještě učitý objem vzduchu, který plíce nikdy neopustí ( 1 - 2 l). Nazývá se reziduální vzduch (c). To znamená, že jen objem vzduchu mezi úrovněmi c a b zásobuje plíce kyslíkem. Normální člověk vdechne 500 cm3 vzduchu. Z tohoto množství se 350cm3 bezprostředně dostane do plicních sklípků. Hlubokým nádechem můžeme do sebe vsát 1,650 cm3 vzduchu. To znamená, že člověk nemůže dýchat přes dlouhou trubici. Každý nástroj, který zvětší objem mrtvého prostoru dýchacích cest vede ke smrti, protože vdechnutý vzduch se nikdy nedostane k plicním sklípkům. Objem vzduchu, který najednou vdechneme nebo vydechneme se nazývá vitální kapacita plic. Její velikost se u lidí od sebe silně liší a závisí na trénovanosti toho kterého člověka (u sportovců je podstatně vyšší než u lidí netrénovaných) a též se liší u mužů a žen a též klesá s věkem. Měříme ji spirometrem a její hodnota se skládá ze tří částí: 1. z tzv. respiračního vzduchu 2. vzduchu doplňkového - po klidném vdechu lze do sebe nasát hlubokým vdechem ještě okolo 2 l vzduchu 3. vzduchu zásobního, po klidném výdechu ze sebe dostaneme ještě aspoň litr vzduchu Součtem všech těchto 3 složek dostaneme vitální kapacitu plic. Zajímavé je čím je způsobeno kýchání, škytání , zívání a smích. Všechny tyto projevy člověka souvisí právě s dýchací soustavou a jsou vyvolávány jejími orgány a proudem vzduchu. Kýchání je to nepodmíněný reflex, který vyvolává jětšinou cizí těleso nebo nečistota, která blokuje dýchací cesty. Při kýchnutí máme ucpané dýchací cesty v důsledku toho se zvýší tlak v plících. Ten svou silou pohne tím co ucpalo dýchací cesty a pod velkým tlakem vyfoukne z nosu všechny přebytečné odpadky. Škytání Při nadměrném jídle nebo pití začne tlačit žaludek na bránici a podráždí ji. Ta se začne stahovat rychleji než obvykle a vyvolá škytání. To znamená, že v rychlých intervalech nutí tělo ke krátkým výdechům. Zívání Zívání je většinou způsobeno únavou, kterou patrně způsobuje nahromadění CO2 v těle. Smích Smích vyvolávají náhlé záškuby bránice, které vytlačují vzduch do průdušnice do průdušnice a hrtanu. Často to není silnější záchvaty smíchu potlačit. Důležitým faktem je, že dýchání vyvolává přítomnost oxidu uhličitého v krvi. Tudíž je nezbytné při zástavě dýchání postiženému dodat kyslík s příměsí CO2. Směs plynů stimuluje obnovení dýchání, kdežto čistý kyslík tak nečiní. Vnitřní a vnější dýchání Vnější dýchání Termín vnitřní dýchání označuje výměnu plynů mezi vzduchem a plicními sklípky a krví v plicních kapilárách (obr. 8,3). Stěna sklípku se skládá z jedné vrstvy tenkostěnných buněk a stejně jako kapilární stěna. Výměna plynů se děje difuzí. Aktivní absorbce a sekrece buňkami zde jak se zdá nehraje žádnou roli. Ovšem směr , kterým se plyny pohybují je určen tlakem nebo poměrem mezi gradienty krve a vdechnutého vzduchu. Atmosferický vzduch obsahuje malé množství CO2, ale krev, která přitéká do plic je z větší části nasycena tímto plynem. Z toho důvodu CO2 difunduje pryč z krve do plicních sklípků. Stejným způsobem přechází kyslík do krve. Krev, která přitekla do plicních kapilár je chudá na kyslík a vzduch ve sklípcích je naopak kyslíkem velice bohatý. To znamená, že kyslík z plicních sklípků difunduje do kapilár. Dýchání ve vysokých nadmořských výškách je méně efektivní než v níže položených místech, protože se děje pod menším tlakem, tím tělo přijímá kyslík v menší koncentraci a méně kyslíku se dostává do krve. Netrénovaný člověk může dostat tzv. (horskou nemoc). Ta se projevuje únavou, bolestmi hlavy, zrychleným tepem a lapáním po dechu. Dále člověk modrá, zvrací a dostává křeče. Pokud se okamžitě nedostane do nižších poloh může zemřít. Tato nemoc je vyvolána nízkým tlakem kyslíku ve velkých nadmořských výškách. V nížinných oblastech má člověk v krvi 21% kyslíku, kdežto na horách (3 000 m nad m) jen 14%. Problémy s dýcháním se objevují též v letadlech, protože v kabině je vytvořen tlak uměle tak aby vyrovnal vnější tlak. Zde jsou ovšem k disposici dýchací přístroje v případě takových potíží. Když se krev dostane do plicních kapilár (obr. 8,13) (nezapomenout, že erytrocyty mají průměr 7,5 mikro m, zatím co kapilára asi 7,2 mikro m a tudíž erytrocit je tam napresovaný a povrchem svých stěn se dotýká kapilárních stěn a umožňuje tak efetivnější výměnu plynů) má na sebe navázané CO2 v podobě hydrogenuhličitanového aniontu HCO3-. Jakmile začne CO2 difundovat ven dochází k následující reakci: H+ + HCO3- = H2CO3 = H2O + CO2 Tuto reakci urychluje (katalyzuje) enzym anhydráza, která se nachází v červených krvinkách. Když tato reakce proběhne, hemoglobin se zbaví vodíkových iontů, které nese a z Hhb se stane Hb. Nyní je hemoglobin připraven navázat kyslík a stát se oxyhemoglobinem. Hb + O2 = HbO2 Dalším zajímavým faktem je, že hemoglobin snadněji váže hemoglobin v neutrálním prostředí a nízké teplotě v plících. Na druhé straně vydává kyslík mnohem snáze v kyselém prostředí a teplejších tkáních (plíce 7,40 pH teplota 37C, tkáně 7,38 pH teplota 38C) Důležité je též říci, že hemoglibin na sebe snadněji váže oxid uhelnatý než kyslík a vytváří s ním pevnou vazbu, to znamená, že krvinky, které na sebe navázaly oxid uhelnatý již jsou nepoužitelné pro transport kyslíku ke tkáním a organismu se potom nedostává kyslíku a dusí se. Nejčastější příčiny oxidem uhelnatým jsou v současné době smogové kalamity v průmyslových oblastech způsobené exhalacemi z velkých továren a výfukové plyny automobilů při velké koncentraci dopravy. V mninulosti byly příčinou otrav netěsnící komíny a kouřící kamna v bytech. Vnitřní dýchání Když krev vstupuje do tkáňových kapilár kyslík opouští hemoglobin a difunduje do tkáňového moku to je vlastně vnitřní dýchání. HbO2 = Hb + O2 Difize kyslíku do krve a do tkání se děje protože tlak kyslíku v tkáňové tekutině je nízký protože buňky jej vypotřebují při buněčném dýchání. Na druhé straně tlak CO2 je vysoký, protože CO2 neustále produkují buňky. To znamená, že CO2 bude difundovat do krve. Malé množství CO2 je ve formě carbaminohemoglobinu, ale většina CO2 se slučuje s vodou na kyselinu uhličitou. Ta se rozkládá na vodíkový radikál a hydrogen uhličitanový aniont. Enzym uhličitá anhydráza, která je v erytrocytech tuto reakci katalyzuje: CO2 + H2O = H2CO3 = H+ + HCO3- Globin, součást hemoglobinu se slučuje s vodíkovým kationtem a z Hb se stává Hhb. Tímto způsobem se Ph v krvi udržuje konstantní. Bikarbonátový aniont HCO3- difunduje z červených krvinek ven a je přenášen plasmou. Hypoxie a anoxie Hypoxie je vyvolána snížením hladiny kyslíku v krvi, ne však pod její kritickou hodnotu. Jako anoxii označujeme naprostý nedostatek kyslíku v organismu, který způsobuje smrt. Pro vznik hypoxie může být hodně příčin. Jak z vnějšího prostředí, tak vyvolané onemocněními srdce, anémie a pod. Hypoxie se projevuje modráním sliznic a kůže. Ve fetálním období hypoxie těžce poškozuje mozek a celý centrální nervový systém. Nejcitlivější na nedostatek kyslíku je z organismu mozková tkáň, v níž mozkové buňky začínají odumírat již po několika vteřinách. Delší hypoxie a anoxie je nenapravitelně poškozuje. Obr. 78. Dýchání a zdraví Nyní víme, že všechny dýchací cesty jsou vyloženy teplou vlhkou hlenitou výtelkou, která je neustále v kontaktu s vnejším vzduchem. Kvalita vzduchu většinou podmiňuje zdraví člověka. Vzduch obsahuje v současné době škodlivé látky a choroboplodné zárodky, které se dostávají do dýchacích cest a napadají je a vyvolávají onemocnění. Záněty horních cest dýchacích zachvacuje nosní dutiny, hrtan, průdušnici a průdušky. Pokud je tato infekce virového původu, antibiotika nepomáchají. Patří mezi ně např.: Nachlazení Jedná se o virové onemocnění, které obvykle začíná škrabáním v krku a silnou rýmou. Zřídka kdy je doprovázeno zvýšenou teplotou a jeho průběh obvykle nebývá dramatický, většinou nevyžaduje lékařské ošetrení. Nachlazení má krátké trvání, ale také imunita proti němu není valná. Je známi 150 virů způsobujících nachlazení je velmi obtížné je izolovat abychom potlačili infekci. Chřipka Je to taky virová infekce, která je rozšířena do celého těla a projevuje se lechtáním a bolestmi kloubů a horečkou. Trvá déle než nachlazení. Preventivní očkování není moc účinné, protože opět učínkuje jen proti jednomu typu virů. Cřipkové viry neustále mutují a mění se. Velice rychle se šíří a vyvolávají rozsáhlé nákazy. Bronchtida (zánět horních cest dýchacích) Virová infekce se může z nosní dutiny rozšířit do dutin lebečních, středního ucha (zánět středního ucha) do hrtanu (laryngitida) nebo do průdušek (bronchytida) Akutní bronchytida je většinou způsobena sekundární bakteriální infekcí průdušek, projevující se silným hleněním a kašlem. Obvykle se léčí antibiotiky, po ktrých příznaky rychle ustupují. Chronická bronchitida nemusí být způsobena infekcí. Často ji zapříčiňuje permanentní dráždění výstelky průdušek výsledkem čehož jsou degenerativní změny a ztráta řasinek v epitelu, které čistí epitel. Je provázena častým kašlem a pacient je náchylný k onemocněním dýchacích cest. Nejčastěji jí trpí kuřáci. Nemoci plic Dvě infekční nemoci, které zachvacují plicní tkáň se jmenují pneumonie a tuberkulóza. Dříva byly příčinou častých úmrtí velikého množství lidí. Nyní jsou léčeny antibiotiky. Druhé dvě nemoci, které nejsou způsobeny infekcí ale nejčastěji kouřením. Pneumonie Většina forem pneumonie je způsobena bakteriální nebo virovou infekcí. U pacientů s AIDS se objevuje relativně vzácná forma vyvolaná prvokem Pneumocystis carinii. Někdy pneumonie se objevuje jen na některé plicní laloky, které přestanou pracovat. Čím více nakažených laloků, tím vážnější infekce. Tuberkulóza Tuberkulózu způsobuje tuberkulózní bacil, je možné zjisti, zda osoba byla někdy postižena tuberkulózou a to testem na kůží tak, že extrakt z bacila se vstříkne pod kůži. Ten kdo nikdy neměl kontakt s bacilem neukáže žádnou reakci, kdežto ten kdo si vyvolal imunitu vůči němu objeví se na kůži červený flek v době do 48 hodin. Pokud bacil zachvátí plíce, buňky začnou tvořit vápenité kapsle. Pokud je imunita organismu vysoká, tělo se z toho samo dostane, pokud ne tělo je napadeno. Proto se chodí ve školním věku na rentgeny plic, aby se terapií předešlo možnému rozvinutí choroby. Tuberkulóza se léčí streptomycinem. Emphysema (rozedma) Tato nemoc vyvolává destrukci plicní tkáně a je doprovázena záněty plic, kolapsem průdušinek. Proto jsou plicní sklípky odříznuty od přísunu čerstvého vzduchu a vzduch v nich je pořád stejný to má za následek popraskání plicních stěn. Průchod vzduchu dýchacími cestami Oddíl dýchacích cest Funkce Nosní dutiny filtrace, ohřívání, zvlhčování Nosohltan průchod vzduchu z nosu do hltanu Hltan spojení s okolními trubicemi Hlasivky průchod vzduchu Hrtan tvorba hlasu Průdušnice průchod vzduchu do hrudní dutiny Průdušky průchod vzduchu do každé plíce Průdušinky průchod vzduchu do každého plicního sklípku Plicní sklípky váčky sloužící k vlastní výměně plynů Sled kroků při vdechu a výdechu Vdech Výdech Prodloužená mícha stimuluje bránici a mezižeberní svalstvo Receptory v plicích vysílají inhibiční podnět prodloužené míše Bránice se stahuje a zplošťuje Bránice se uvolňuje a zaujímá opět kopulovitý tvar Hrudník se pohybuje nahoru a ven Hrudník se pohybuje dovnitř a dolů Plíce se roztahují Plíce se smršťují do původní velikosti Negativní tlak v plicích Positivní tlak v plicích Vzduch je nasáván dovnitř Vzduch je vytlačen ven