Pljučno dihanje: kaj je, kako deluje in izmenjava plinov

Dihanje je gibanje zraka v pljuča in iz njih. Zrak, ki vstopa in izstopa, imenujemo dih. Če oseba ne more dihati, umre.

Dihanje ljudem pomaga pri dveh zelo pomembnih stvareh:

1. V telo vnesite kisik. Vsak del telesa potrebuje kisik za preživetje. Edini način, kako lahko človek dobi kisik, je, da ga vdihava.
2. Iz telesa odstranite ogljikov dioksid (CO₂ ). Ko telo proizvaja energijo, ogljikov dioksid ostane. Telo se mora znebiti odvečnega ogljikovega dioksida, saj je preveč ogljikovega dioksida strupenega. Edini način, kako se lahko človek znebi ogljikovega dioksida, je, da ga izdihne.

Ko človek vdihne, v pljuča vnese zrak. Zrak vsebuje kisik. Kisik gre iz pljuč v krvni obtok. Ko gre kisik v krvni obtok, iz njega izstopi dodaten ogljikov dioksid in gre v pljuča. To se imenuje izmenjava plinov: kisik in ogljikov dioksid se izmenjujeta. Kisik je zdaj v krvnem obtoku, ki ga lahko prenaša v vse dele telesa. Tudi ogljikov dioksid je zdaj v pljučih, kjer ga lahko izdihnemo.

Odrasli dihamo približno 18-krat na minuto, kar je več kot 25.000-krat na dan. Otroci dihajo še hitreje.

Osnovne sestavine dihalnega sistema

Dihalni sistem sestavljajo deli, ki zrak pripeljejo v pljuča in omogočajo izmenjavo plinov. Glavni deli so:

• nos in nosna votlina (očišče zraka, ogrevanje in filtriranje);
• žrelo (faring) in grlo (laring), ki usmerjata zrak proti sapniku;
• sapnik (traheja), ki se razcepi v glavna bronha;
• bronhiji in bronhioli — vedno manjše cevi v pljučih;
• alveole (pljučni mešički) — majhne zračne vrečke, kjer poteka izmenjava plinov.

Kako poteka dihanje (mehanika)

Mehanika dihanja temelji na spremembah tlaka v prsni votlini:

• med vdihom se diafragma stisne in se premakne navzdol, medrebrni mišici se skrčijo — s tem se poveča prostornina prsne votline in tlak v pljučih pade, zato zrak vstopi v pljuča;
• pri običajnem izdihu je proces v glavnem pasiven: mišice se sprostijo, pljuča se zaradi elastičnosti skrčijo in zrak odteče ven;
• pri naporu ali hitro dihanju sodelujejo tudi pomočne dihalne mišice vratu in prsnega koša, ki dodatno povečajo gibljivost prsne votline.

Izmenjava plinov v alveolah

V alveolah so stene izredno tanke in obdane z gostim mrežjem kapilar. Izmenjava plinov poteka po principu difuzije, ki jo poganjata parcialni tlaki:

• kisik (O₂) se iz zraka v alveolah premakne v kri, kjer je parcialni tlak kisika nižji;
• ogljikov dioksid (CO₂) se premakne iz krvi v alveole, ker je v krvi višji parcialni tlak CO₂;
• za učinkovito difuzijo so pomembni velik skupni površinski prostor alveol (mreža milijonov alveol) in debelina alveolarno-kapilarne membrane.

Transport kisika in ogljikovega dioksida v krvi

Kisik se v krvi večinoma veže na hemoglobin v rdečih krvničkah (približno 97 %), preostanek je raztopljen v plazmi. Nasičenost hemoglobina s kisikom se opisuje s krivuljo odvisnosti od parcialnega tlaka kisika in je odvisna tudi od temperature, pH in koncentracije CO₂.

Ogljikov dioksid se prenaša na tri načine:

• kot bikarbonat (HCO₃⁻) — največji delež (približno 60–70 %),
• vezan na beljakovine (npr. karbaminohemoglobin) — približno 20–30 %;
• kot raztopljen CO₂ v krvi — manjši delež.

Nadzor dihanja in regulacija

Dihanje nadzoruje centralni živčni sistem, predvsem podaljšana medulla oblongata in pons. Ključne informacije za regulacijo prihajajo od:

• centralnih kemoreceptorjev v možganih, ki so občutljivi na spremembe CO₂ in pH v cerebrospinalni tekočini;
• perifernih kemoreceptorjev v karotidnih (vratnih) in aortnih telescih, ki zaznavajo nizek kisik, zvišan CO₂ in nizek pH;
• proprioceptorjev in dražljajev iz pljuč (npr. refleks iz preobremenjenih pljuč), ki prilagajajo globino in frekvenco diha.

Normalne vrednosti in dejavniki, ki vplivajo na dihanje

Pri mirujočem odraslem človeku je normalna frekvenca dihanja navadno med približno 12 in 20 vdihi na minuto (pogosto se navaja tudi povprečno ~18 vdihov/min). Otroci dihajo hitreje, novorojenčki lahko 30–60-krat na minuto. Hitrost in globina dihanja se spreminjata pri telesni aktivnosti, stresu, bolezni, pri višini nadmorske višine in pri rabi zdravil.

Dejavniki, ki lahko motijo ali zmanjšajo učinkovitost dihanja:

• bolezni dihal (astma, kronična obstruktivna pljučna bolezen — KOPB, pljučnica);
• kajenje in izpostavljenost dražilom;
• strukturne težave (npr. poškodbe prsnega koša, težave z diafragmo);
• visoka nadmorska višina (nizek parcialni tlak kisika);
• nerazmere v krvnem obtoku, ki preprečijo prenos plinov.

Znaki in ukrepi ob težavah z dihanjem

Zaskrbljujoči znaki so hitra ali otežena sapa, modrikasta obarvanost ustnic ali prstov (cianoza), upor pomožnih dihalnih mišic, zmedenost ali nezavest. V primeru hudih dihalnih težav je treba takoj poiskati zdravstveno pomoč. Pri nujnih stanjih so temeljni ukrepi zagotovitev varne poti zraka (airway), pomoč pri dihanju in klic reševalcev.

Krajše povzetek

Pljučno dihanje je proces dovajanja zraka v pljuča in izmenjave plinov v alveolah, kjer kisik preide v krvni obtok, ogljikov dioksid pa se odstrani z izdihom. Proces poganjajo diafragma in dihalne mišice, izmenjava pa temelji na difuziji po parcialnih tlakih. Zdravje dihal je ključno za presnovo in preživetje; različni dejavniki lahko vplivajo na učinkovitost dihanja, zato je pomembno prepoznavati znake motenj in pravočasno ukrepati.

Kako možgani nadzorujejo dihanje

Del možganskega debla, imenovan podaljšana sredica, nadzoruje dihanje. Skupine nevronov v medulli sporočajo dihalnim mišicam, kdaj naj vdihnejo, kdaj naj dihajo hitreje in kdaj naj dihajo počasneje.

V možganskem deblu merijo količino ogljikovega dioksida v krvi. Če je ogljikovega dioksida preveč, možganski mozeg telesu sporoči, naj pospešeno diha. To pomaga osebi izdihniti dodatni ogljikov dioksid. Ko je količina ogljikovega dioksida v krvi spet normalna, medula telesu spet naroči, naj diha počasneje.

Telo meri tudi količino kisika v krvi. Če je kisika v krvi premalo, medula telesu sporoči, naj hitreje diha, da bo vneslo več kisika. Ko je kisika v krvi dovolj, medula telesu sporoči, naj spet diha počasneje.

Podolgovata sredica (v rdeči barvi)

Dihalne mišice

Da bi človek lahko dihal, se morajo določene mišice ob pravem času skrčiti (stisniti) in sprostiti. Posebne skupine nevronov v medenici tem dihalnim mišicam sporočajo, kdaj se morajo skrčiti (zaradi česar oseba vdihne) in kdaj sprostiti (zaradi česar oseba izdihne). Obstaja nekaj glavnih skupin mišic, ki nadzorujejo dihanje.

Membrana

Preponka je glavna mišica, ki nadzoruje dihanje. Je mišica, ki poteka vzdolž spodnjega dela prsnega koša. Ko je prepona sproščena, ima obliko kupole (kot polkroga). Ko sredica preponi pove, naj telo vdihne, se prepono potegne navzdol in se zravna. S tem se v prsnem košu ustvari več prostora in več prostora za pljuča, da se napolnijo z zrakom. Zrak vstopi v pljuča (to je vdih). Ko je čas za vdih, se prepona spet sprosti in zrak zapusti pljuča.

Približno 60 % do 70 % dihalne sposobnosti posameznika je posledica delovanja prepone.

Prepono nadzoruje poseben sklop živcev, imenovanih frenični živci. Sredica sporoča preponi, kdaj naj se skrči, tako da ji pošilja sporočila prek freničnih živcev. Ker je preponski živec tako pomemben za dihanje, so frenični živci v telesu zelo dobro zaščiteni. Nahajajo se na samem vrhu hrbtenjače, blizu vratu.

Medrebrne mišice (mišice reber)

Medrebrne mišice potekajo med vsakim rebrom. Ko mora človek vdihniti, se te mišice skrčijo in potegnejo rebra navzgor. S tem se v prsnem košu ustvari več prostora za polnjenje pljuč.

Ko človek počiva, približno 30 do 40 % njegove zmožnosti dihanja zagotavljajo medrebrne mišice.

Medrebrne mišice nadzorujejo medrebrni živci. Sredica sporoča medrebrnim mišicam, kdaj naj se skrčijo, tako da pošilja sporočila prek teh živcev. Medrebrni živci niso tako dobro zaščiteni kot prsni živci. Medrebrni živci potekajo vzdolž prsne hrbtenice (ki je v zgornjem in srednjem delu hrbta) in se povezujejo z medrebrnimi mišicami. To pomeni, da če si oseba poškoduje prsno hrbtenico, morda ne bo mogla uporabljati medrebrnih mišic. Tako bi izgubila od 30 % do 40 % sposobnosti dihanja. Ker pa so živci, ki nadzorujejo trebušno prepono, v hrbtenici precej višje in bolje zaščiteni, bi oseba še vedno lahko uporabljala trebušno prepono za dihanje. Še vedno bi imela 60 do 70 % sposobnosti dihanja.

Pomožne mišice

Pomožne mišice so mišice, ki jih oseba uporablja le, kadar potrebuje dodatno pomoč pri dihanju. Včasih je to normalno. Na primer, če je oseba pravkar veliko telovadila, lahko potrebuje dodaten kisik. Sredica bo pomožnim mišicam naročila, naj se aktivirajo, da bo oseba lažje dvignila prsni koš in tako ustvarila več prostora za polnjenje pljuč. Najpomembnejše pomožne mišice so mišice prsnega koša, trebuha in vratu.

Če pa mora oseba med počitkom za dihanje uporabljati pomožne mišice, je to znak, da ne dobi dovolj kisika, ki ga potrebuje njeno telo. Morda bo za normalno dihanje potrebovala zdravila, dodaten kisik skozi masko ali celo nujno medicinsko pomoč. Ljudje z astmo ali kronično obstruktivno pljučno boleznijo (KOPB) na primer ob težavah z dihanjem pogosto uporabljajo inhalator. Inhalator vdihne zdravilo, kot je albuterol, v sapnik in v pljuča. S tem se dihalne poti razširijo in oseba lažje diha kot prej.

Animacija delovanja diafragme (v zeleni barvi)


Inhalator

Vprašanja in odgovori

V: Kaj je dihanje?

V: Zakaj je dihanje pomembno?

V: Zakaj vsak del telesa potrebuje kisik?

V: Kaj se zgodi, ko človek vdihne kisik?

V: Kaj je izmenjava plinov?

V: Kako pogosto dihajo odrasli?

V: Zakaj otroci dihajo še hitreje?

Išči po črki