Význam dýchání
Dýchání je životně důležitý proces neustálé výměny plynů mezi tělem a okolním prostředím. V procesu dýchání člověk absorbuje kyslík z prostředí a uvolňuje oxid uhličitý.
Téměř všechny složité reakce přeměny látek v těle vyžadují účast kyslíku. Bez kyslíku je metabolismus nemožný a neustálý přísun kyslíku je nezbytný pro zachování života. V buňkách a tkáních v důsledku metabolismu vzniká oxid uhličitý, který je nutné z těla odvádět. Hromadění značného množství oxidu uhličitého uvnitř těla je nebezpečné. Oxid uhličitý je krví přenášen do dýchacích orgánů a vydechován. Kyslík vstupující do dýchacích orgánů během inhalace difunduje do krve a je krví dodáván do orgánů a tkání.
V lidském a zvířecím těle nejsou zásoby kyslíku, a proto je jeho nepřetržitý přísun do organismu životně nezbytností. Pokud člověk v nutných případech vydrží bez jídla déle než měsíc, bez vody až 10 dní, pak při nedostatku kyslíku dochází během 5-7 minut k nevratným změnám.
Složení vdechovaného, vydechovaného a alveolárního vzduchu
Střídavým nádechem a výdechem člověk ventiluje plíce a udržuje relativně konstantní složení plynu v plicních váčcích (alveolech). Člověk dýchá atmosférický vzduch s vysokým obsahem kyslíku (20,9 %) a nízkým obsahem oxidu uhličitého (0,03 %) a vydechuje vzduch, ve kterém je 16,3 % kyslíku a 4 % oxidu uhličitého (tab. 8).
Složení alveolárního vzduchu se výrazně liší od složení atmosférického, vdechovaného vzduchu. Obsahuje méně kyslíku (14,2 %) a velké množství oxidu uhličitého (5,2 %).
Dusík a inertní plyny, které tvoří vzduch, se na dýchání nepodílejí a jejich obsah ve vdechovaném, vydechovaném a alveolárním vzduchu je téměř stejný.
Proč vydechovaný vzduch obsahuje více kyslíku než alveolární vzduch? To se vysvětluje tím, že při výdechu se vzduch, který je v dýchacích orgánech, v dýchacích cestách, mísí s alveolárním vzduchem.
Parciální tlak a napětí plynů
V plicích přechází kyslík z alveolárního vzduchu do krve a oxid uhličitý z krve vstupuje do plic. K přechodu plynů ze vzduchu na kapalinu a z kapaliny na vzduch dochází v důsledku rozdílu parciálního tlaku těchto plynů ve vzduchu a kapalině. Parciální tlak je část celkového tlaku, která představuje podíl daného plynu ve směsi plynů. Čím vyšší je procento plynu ve směsi, tím vyšší je její parciální tlak. Atmosférický vzduch, jak známo, je směs plynů. Atmosférický tlak vzduchu 760 mm Hg. Umění. Parciální tlak kyslíku v atmosférickém vzduchu je 20,94 % ze 760 mm, tj. 159 mm; dusík - 79,03 % z 760 mm, tj. asi 600 mm; V atmosférickém vzduchu je málo oxidu uhličitého - 0,03%, proto jeho parciální tlak je 0,03% ze 760 mm - 0,2 mm Hg. Umění.
Pro plyny rozpuštěné v kapalině se používá termín „napětí“, který odpovídá termínu „parciální tlak“ používanému pro volné plyny. Napětí plynu se vyjadřuje ve stejných jednotkách jako tlak (mmHg). Pokud parciální tlak plynu v prostředí vyšší než je napětí tohoto plynu v kapalině, pak se plyn v kapalině rozpouští.
Parciální tlak kyslíku v alveolárním vzduchu je 100-105 mm Hg. Art., a v krvi proudící do plic je tlak kyslíku v průměru 60 mm Hg. Art., proto v plicích přechází kyslík z alveolárního vzduchu do krve.
Pohyb plynů probíhá podle zákonů difúze, podle kterých se plyn šíří z média s vysokým parciálním tlakem do média s tlakem nižším.
Výměna plynů v plicích
Přechod kyslíku z alveolárního vzduchu do krve v plicích a proudění oxidu uhličitého z krve do plic se řídí výše popsanými zákony.
Díky práci velkého ruského fyziologa Ivana Michajloviče Sechenova bylo možné studovat složení plynu v krvi a podmínky výměny plynů v plicích a tkáních.
Výměna plynů v plicích probíhá mezi alveolárním vzduchem a krví difúzí. Alveoly plic jsou protkány hustou sítí kapilár. Stěny alveol a kapilár jsou velmi tenké, což usnadňuje průnik plynů z plic do krve a naopak. Výměna plynů závisí na velikosti plochy, kterou plyny difundují, a na rozdílu parciálního tlaku (napětí) difundujících plynů. S hlubokým nádechem se alveoly natahují a jejich povrch dosahuje 100-105 m2. Povrch kapilár v plicích je také velký. Mezi parciálním tlakem plynů v alveolárním vzduchu a napětím těchto plynů v žilní krvi je a dostatečný rozdíl (tab. 9).
Z tabulky 9 vyplývá, že rozdíl mezi napětím plynů v žilní krvi a jejich parciálním tlakem v alveolárním vzduchu je pro kyslík 110 - 40 = 70 mm Hg. Art., a pro oxid uhličitý 47 - 40 = 7 mm Hg. Umění.
Experimentálně bylo možné stanovit, že s rozdílem napětí kyslíku 1 mm Hg. Umění. u dospělého v klidu se do krve může dostat 25-60 ml kyslíku za 1 minutu. Člověk v klidu potřebuje přibližně 25-30 ml kyslíku za minutu. Proto rozdíl tlaku kyslíku 70 mmHg. Art je dostačující k tomu, aby poskytl tělu kyslík za různých podmínek jeho činnosti: při fyzické práci, sportovních cvičeních atd.
Rychlost difúze oxidu uhličitého z krve je 25krát vyšší než u kyslíku, tedy s rozdílem tlaků 7 mm Hg. Art., oxid uhličitý má čas se uvolnit z krve.
Přenos plynů krví
Krev přenáší kyslík a oxid uhličitý. V krvi, stejně jako v každé kapalině, mohou být plyny ve dvou stavech: fyzikálně rozpuštěné a chemicky vázané. Jak kyslík, tak oxid uhličitý se v krevní plazmě rozpouštějí ve velmi malých množstvích. Většina kyslíku a oxidu uhličitého je transportována v chemicky vázané formě.
Hlavním přenašečem kyslíku je krevní hemoglobin. 1 g hemoglobinu váže 1,34 ml kyslíku. Hemoglobin má schopnost slučovat se s kyslíkem a vytvářet oxyhemoglobin. Čím vyšší je parciální tlak kyslíku, tím více se tvoří oxyhemoglobin. V alveolárním vzduchu je parciální tlak kyslíku 100-110 mm Hg. Umění. Za takových podmínek se 97 % krevního hemoglobinu váže na kyslík. Krev přivádí do tkání kyslík ve formě oxyhemoglobinu. Zde je parciální tlak kyslíku nízký a oxyhemoglobin – křehká sloučenina – uvolňuje kyslík, který využívají tkáně. Vazba kyslíku hemoglobinem je také ovlivněna napětím oxidu uhličitého. Oxid uhličitý snižuje schopnost hemoglobinu vázat kyslík a podporuje disociaci oxyhemoglobinu. Zvyšující se teplota také snižuje schopnost hemoglobinu vázat kyslík. Je známo, že teplota v tkáních je vyšší než v plicích. Všechny tyto stavy pomáhají disociovat oxyhemoglobin, v důsledku čehož krev uvolňuje kyslík uvolněný z chemické sloučeniny do tkáňového moku.
Vlastnost hemoglobinu vázat kyslík je pro tělo životně důležitá. Někdy lidé umírají na nedostatek kyslíku v těle, obklopeni nejčistším vzduchem. To se může stát člověku, který se ocitne v podmínkách nízkého tlaku (ve vysokých nadmořských výškách), kde má řídká atmosféra velmi nízký parciální tlak kyslíku. 15. dubna 1875 balón Zenit, který měl na palubě tři balonisty, dosáhl výšky 8000 m, když balon přistál, zůstal naživu pouze jeden člověk. Příčinou smrti byl prudký pokles parciálního tlaku kyslíku ve vysoké nadmořské výšce. Ve vysokých nadmořských výškách (7-8 km) arteriální krev svým způsobem složení plynu přibližuje se k žilní; všechny tkáně těla začínají pociťovat akutní nedostatek kyslíku, což vede k vážným následkům. Lezení do výšek nad 5000 m většinou vyžaduje použití speciálních kyslíkových přístrojů.
Speciálním tréninkem se tělo dokáže přizpůsobit nízkému obsahu kyslíku v atmosférickém vzduchu. U trénovaného člověka se prohlubuje dech, zvyšuje se počet červených krvinek v krvi v důsledku jejich zvýšené tvorby v krvetvorných orgánech a jejich zásobování z krevního depa. Navíc se zvyšují srdeční kontrakce, což vede ke zvýšení minutového objemu krve.
K tréninku se hojně využívají tlakové komory.
Oxid uhličitý je krví přenášen ve formě chemických sloučenin – hydrogenuhličitan sodný a draselný. Vazba oxidu uhličitého a jeho uvolňování do krve závisí na jeho napětí v tkáních a krvi.
Krevní hemoglobin se navíc podílí na přenosu oxidu uhličitého. V tkáňových kapilárách vstupuje hemoglobin do chemické kombinace s oxidem uhličitým. V plicích se tato sloučenina rozkládá a uvolňuje oxid uhličitý. Asi 25-30% oxidu uhličitého uvolněného v plicích je neseno hemoglobinem.
Dýchací systém je soubor orgánů a anatomických struktur, které zajišťují pohyb vzduchu z atmosféry do plic a zpět (dechové cykly nádech - výdech), jakož i výměnu plynů mezi vzduchem vstupujícím do plic a krví.
Dýchací orgány jsou horní a dolní cesty dýchací a plíce, sestávající z průdušinek a alveolárních vaků, jakož i tepen, kapilár a žil plicního oběhu.
K dýchacímu ústrojí dále patří hrudník a dýchací svaly (jejichž činnost zajišťuje protahování plic s tvorbou nádechových a výdechových fází a změny tlaku v pohrudniční dutině), dále dechové centrum umístěné v mozku, periferní nervy a receptory zapojené do regulace dýchání .
Hlavní funkcí dýchacích orgánů je zajistit výměnu plynů mezi vzduchem a krví difúzí kyslíku a oxidu uhličitého stěnami plicních alveolů do krevních kapilár.
Difúze- proces, v jehož důsledku plyn směřuje z oblasti s vyšší koncentrací do oblasti, kde je jeho koncentrace nízká.
Charakteristickým rysem struktury dýchacího traktu je přítomnost chrupavčité základny v jejich stěnách, v důsledku čehož se nezhroutí
Kromě toho se dýchací orgány podílejí na produkci zvuku, detekci pachu, produkci některých látek podobných hormonům, metabolismu lipidů a vody a soli a udržování imunity organismu. V dýchacích cestách se vdechovaný vzduch čistí, zvlhčuje, ohřívá, vnímání teploty a mechanických podnětů.
Dýchací cesty
Dýchací cesty dýchacího systému začínají zevním nosem a nosní dutinou. Nosní dutina je rozdělena osteochondrální přepážkou na dvě části: pravou a levou. Vnitřní povrch dutiny, vystlaný sliznicí, opatřený řasinkami a prostoupený cévami, je pokryt hlenem, který zadržuje (a částečně neutralizuje) mikroby a prach. Vzduch v nosní dutině se tak čistí, neutralizuje, ohřívá a zvlhčuje. To je důvod, proč musíte dýchat nosem.
V průběhu života zadrží nosní dutina až 5 kg prachu
Po projetí faryngální část dýchacích cest, vzduch vstupuje do dalšího orgánu hrtan, mající tvar nálevky a tvořený několika chrupavkami: štítná chrupavka chrání hrtan vpředu, chrupavčitá epiglottis uzavírá vstup do hrtanu při polykání potravy. Pokud se pokusíte mluvit při polykání jídla, může se vám dostat do dýchacích cest a způsobit udušení.
Při polykání se chrupavka pohybuje nahoru a poté se vrací na své původní místo. Tímto pohybem epiglottis uzavře vchod do hrtanu, sliny nebo potrava odchází do jícnu. Co dalšího je v hrtanu? Hlasivky. Když člověk mlčí, hlasivky se rozcházejí, když mluví nahlas, jsou hlasivky zavřené, je-li nucen šeptat, hlasivky jsou mírně otevřené;
- Průdušnice;
- Aorta;
- Hlavní levý bronchus;
- Pravý hlavní bronchus;
- Alveolární kanály.
Délka lidské průdušnice je asi 10 cm, průměr je asi 2,5 cm
Z hrtanu se vzduch dostává do plic průdušnicí a průduškami. Trachea je tvořena četnými chrupavčitými polokruhy umístěnými nad sebou a spojenými svalovinou a pojivové tkáně. Otevřené konce semiringů přiléhají k jícnu. V hrudníku se průdušnice dělí na dva hlavní průdušky, z nichž se větví vedlejší průdušky, které se dále rozvětvují na bronchioly (tenké trubičky o průměru asi 1 mm). Větvení průdušek je poměrně složitá síť zvaná bronchiální strom.
Bronchioly jsou rozděleny do ještě tenčích trubiček - alveolárních vývodů, které končí malými tenkostěnnými (tloušťka stěn je jedna buňka) váčky - alveoly, shromážděné ve shlucích jako hrozny.
Dýchání ústy způsobuje deformaci truhla, porucha sluchu, narušení normálního postavení nosní přepážky a tvaru dolní čelisti
Plíce jsou hlavním orgánem dýchacího systému
Nejdůležitější funkcí plic je výměna plynů, zásobování hemoglobinu kyslíkem a odstraňování oxidu uhličitého neboli oxidu uhličitého, který je konečným produktem metabolismu. Funkce plic se však neomezují pouze na toto.
Plíce se podílejí na udržování stálé koncentrace iontů v těle, mohou z něj odstraňovat další látky kromě toxinů (; éterické oleje, aromatické látky, „alkoholová stopa“, aceton atd.). Při dýchání se z povrchu plic odpařuje voda, která ochlazuje krev i celé tělo. Navíc plíce tvoří vzdušné proudy, vibrující hlasivky hrtanu.
Konvenčně lze plíce rozdělit do 3 částí:
- pneumatický (bronchiální strom), kterým se vzduch, jako systém kanálků, dostává do alveol;
- alveolární systém, ve kterém dochází k výměně plynů;
- oběhový systém plic.
Objem vdechovaného vzduchu u dospělého člověka je asi 0 4-0,5 litru a vitální kapacita plic, tedy maximální objem, je přibližně 7-8krát větší - obvykle 3-4 litry (u žen méně než v muži), i když u sportovců může přesáhnout 6 litrů
- Průdušnice;
- průdušky;
- Vrchol plic;
- Horní lalok;
- Horizontální štěrbina;
- Průměrný podíl;
- Šikmá štěrbina;
- Dolní lalok;
- Svíčková srdce.
Plíce (pravá a levá) leží v hrudní dutině na obou stranách srdce. Povrch plic je pokryt tenkou, vlhkou, lesklou blánou, pohrudnicí (z řeckého pohrudnice - žebro, strana), sestávající ze dvou vrstev: vnitřní (plicní) pokrývá povrch plíce a vnější ( parietální) pokrývá vnitřní povrch hrudníku. Mezi listy, které se navzájem téměř dotýkají, je hermeticky uzavřený štěrbinovitý prostor zvaný pleurální dutina.
U některých onemocnění (pneumonie, tuberkulóza) může srůst parietální vrstva pohrudnice spolu s vrstvou plicní a vytvářet tzv. srůsty. Při zánětlivých onemocněních doprovázených nadměrným hromaděním tekutiny nebo vzduchu v pleurální štěrbině se prudce rozšiřuje a přechází v dutinu
Vřeteno plic vyčnívá 2-3 cm nad klíční kostí a zasahuje do spodní oblasti krku. Plocha přiléhající k žebrům je konvexní a má největší rozsah. Vnitřní povrch je konkávní, přiléhající k srdci a dalším orgánům, konvexní a má největší rozsah. Vnitřní povrch je konkávní, přiléhá k srdci a dalším orgánům umístěným mezi pleurálními vaky. Na ní je brána plíce, místo, kterým vstupuje hlavní bronchus a plicní tepna do plic a vystupují dvě plicní žíly.
Každá plíce je rozdělena na laloky pleurálními rýhami: levá na dvě (horní a dolní), pravá na tři (horní, střední a dolní).
Plicní tkáň tvoří bronchioly a mnoho drobných plicních váčků alveolů, které vypadají jako polokulovité výběžky bronchiolů. Nejtenčí stěny plicních sklípků jsou biologicky propustnou membránou (skládající se z jediné vrstvy epiteliálních buněk obklopených hustou sítí krevních kapilár), přes kterou dochází k výměně plynů mezi krví v kapilárách a vzduchem vyplňujícím alveoly. Vnitřek alveolů je potažen tekutým surfaktantem (surfaktantem), který zeslabuje síly povrchového napětí a zabraňuje úplnému kolapsu alveolů při výstupu.
Ve srovnání s objemem plic novorozence se do 12 let objem plic zvětší 10krát, do konce puberty - 20krát
Celková tloušťka stěn alveol a kapilár je pouze několik mikrometrů. Díky tomu snadno proniká kyslík z alveolárního vzduchu do krve a oxid uhličitý snadno proniká z krve do alveolů.
Dýchací proces
Dýchání je složitý proces výměny plynů mezi vnějším prostředím a tělem. Vdechovaný vzduch se složením výrazně liší od vzduchu vydechovaného: z vnějšího prostředí se do těla dostává kyslík, nezbytný prvek pro látkovou výměnu, a ven se uvolňuje oxid uhličitý.
Etapy dýchacího procesu
- plnění plic atmosférickým vzduchem (pulmonální ventilace)
- přechod kyslíku z plicních sklípků do krve proudící kapilárami plic a uvolňování oxidu uhličitého z krve do alveol a poté do atmosféry
- dodávání kyslíku krví do tkání a oxidu uhličitého z tkání do plic
- spotřeba kyslíku buňkami
Procesy vstupu vzduchu do plic a výměna plynů v plicích se nazývají plicní (vnější) dýchání. Krev přivádí kyslík do buněk a tkání a oxid uhličitý z tkání do plic. Krev, která neustále cirkuluje mezi plícemi a tkáněmi, tak zajišťuje nepřetržitý proces zásobování buněk a tkání kyslíkem a odstraňování oxidu uhličitého. V tkáních odchází kyslík z krve do buněk a oxid uhličitý se přenáší z tkání do krve. Tento proces tkáňového dýchání probíhá za účasti speciálních respiračních enzymů.
Biologické významy dýchání
- dodává tělu kyslík
- odstranění oxidu uhličitého
- oxidace organických sloučenin s uvolněním energie nezbytné pro život člověka
- odstranění konečných produktů metabolismu (vodní pára, čpavek, sirovodík atd.)
Mechanismus nádechu a výdechu. K nádechu a výdechu dochází pohybem hrudníku (hrudní dýchání) a bránice (břišní dýchání). Žebra uvolněného hrudníku padají dolů, čímž se zmenšuje jeho vnitřní objem. Vzduch je vytlačován z plic, podobně jako vzduch vytlačovaný ze vzduchového polštáře nebo matrace pod tlakem. Stahováním dýchací mezižeberní svaly zvedají žebra. Hrudník se rozšiřuje. Nachází se mezi hrudníkem a břišní dutina bránice se stahuje, její tuberkuly se vyhlazují a objem hrudníku se zvětšuje. Obě pleurální vrstvy (plicní a žeberní pleura), mezi kterými není vzduch, přenášejí tento pohyb do plic. V plicní tkáni vzniká podtlak, podobný tomu, který vzniká při natažení harmoniky. Vzduch vstupuje do plic.
Dechová frekvence dospělého člověka je normálně 14-20 dechů za 1 minutu, ale při výrazné fyzické aktivitě může dosáhnout až 80 dechů za 1 minutu.
Když se dýchací svaly uvolní, žebra se vrátí do původní polohy a bránice ztratí napětí. Plíce se stlačují a uvolňují vydechovaný vzduch. V tomto případě dochází pouze k částečné výměně, protože je nemožné vydechnout všechen vzduch z plic.
Při klidném dýchání člověk vdechne a vydechne asi 500 cm 3 vzduchu. Toto množství vzduchu tvoří dechový objem plic. Pokud se navíc zhluboka nadechnete, do plic se dostane asi 1500 cm 3 vzduchu, který se nazývá inspirační rezervní objem. Po klidném výdechu může člověk vydechnout asi 1500 cm 3 vzduchu - rezervní objem výdechu. Množství vzduchu (3500 cm3), které se skládá z dechového objemu (500 cm3), inspiračního rezervního objemu (1500 cm3) a rezervního objemu výdechu (1500 cm3), se nazývá vitální kapacita plíce.
Z 500 cm 3 vdechovaného vzduchu přechází pouze 360 cm 3 do alveol a uvolňuje kyslík do krve. Zbývajících 140 cm 3 zůstává v dýchacích cestách a neúčastní se výměny plynů. Proto se dýchací cesty nazývají „mrtvý prostor“.
Poté, co člověk vydechne dechový objem 500 cm3) a poté zhluboka vydechne (1500 cm3), zbývá v jeho plicích ještě přibližně 1200 cm3 zbytkového objemu vzduchu, který je téměř nemožné odstranit. Plicní tkáň proto ve vodě neklesá.
Během 1 minuty člověk vdechne a vydechne 5-8 litrů vzduchu. Jedná se o minutový objem dýchání, který při intenzivním fyzická aktivita může dosáhnout 80-120 litrů za minutu.
U trénovaných, fyzicky vyvinutých lidí může být vitální kapacita plic výrazně větší a dosahuje 7000-7500 cm 3 . Ženy mají menší kapacitu plic než muži
Výměna plynů v plicích a transport plynů krví
Krev, která proudí ze srdce do kapilár, které obklopují plicní alveoly, obsahuje hodně oxidu uhličitého. A v plicních sklípcích je ho málo, proto díky difúzi opouští krevní řečiště a přechází do alveol. Tomu napomáhají i vnitřně vlhké stěny alveolů a kapilár, sestávající pouze z jedné vrstvy buněk.
Kyslík se také dostává do krve díky difúzi. V krvi je málo volného kyslíku, protože je nepřetržitě vázán hemoglobinem nacházejícím se v červených krvinkách a mění se na oxyhemoglobin. Krev, která se stala arteriální, opouští alveoly a putuje plicní žílou do srdce.
Aby výměna plynů probíhala nepřetržitě, je nutné, aby složení plynů v plicních sklípcích bylo konstantní, což je udržováno plicním dýcháním: přebytečný oxid uhličitý se odstraňuje ven a kyslík absorbovaný krví je nahrazen kyslíkem z čerstvou část venkovního vzduchu
Tkáňové dýchání se vyskytuje v kapilárách systémového oběhu, kde krev vydává kyslík a přijímá oxid uhličitý. Ve tkáních je málo kyslíku, a proto se oxyhemoglobin rozkládá na hemoglobin a kyslík, který přechází do tkáňového moku a je zde využíván buňkami k biologické oxidaci organických látek. Energie uvolněná v tomto případě je určena pro životně důležité procesy buněk a tkání.
V tkáních se hromadí velké množství oxidu uhličitého. Dostává se do tkáňového moku a z něj do krve. Zde je oxid uhličitý částečně zachycen hemoglobinem a částečně rozpuštěn nebo chemicky vázán solemi krevní plazmy. Žilní krev ji odvádí do pravé síně, odtud se dostává do pravé komory, která protlačuje žilní kruh plicní tepnou a uzavírá se. V plicích se krev opět stává arteriální a po návratu do levé síně vstupuje do levé komory a z ní do systémového oběhu.
Čím více kyslíku je spotřebováno v tkáních, tím více kyslíku je potřeba ze vzduchu ke kompenzaci nákladů. Proto se při fyzické práci současně zvyšuje srdeční činnost i plicní dýchání.
Díky úžasná vlastnost hemoglobin se kombinuje s kyslíkem a oxidem uhličitým, krev je schopna absorbovat tyto plyny ve významných množstvích
100 ml arteriální krve obsahuje až 20 ml kyslíku a 52 ml oxidu uhličitého
Vliv oxidu uhelnatého na tělo. Hemoglobin v červených krvinkách se může kombinovat s jinými plyny. Hemoglobin se tedy slučuje s oxidem uhelnatým (CO), oxidem uhelnatým vznikajícím při nedokonalém spalování paliva, 150 - 300x rychleji a silněji než s kyslíkem. Proto i při malém obsahu oxidu uhelnatého ve vzduchu se hemoglobin neslučuje s kyslíkem, ale s oxidem uhelnatým. Zároveň se zastaví přísun kyslíku do těla a člověk se začne dusit.
Pokud je v místnosti oxid uhelnatý, člověk se udusí, protože kyslík se do tělesných tkání nedostane
Kyslíkové hladovění – hypoxie- může nastat i při poklesu obsahu hemoglobinu v krvi (při výrazných ztrátách krve), nebo při nedostatku kyslíku ve vzduchu (vysoko v horách).
Pokud se cizí těleso dostane do dýchacího traktu, s otokem hlasivky V důsledku onemocnění může dojít k zástavě dechu. Rozvíjí se dušení - asfyxie. Při zástavě dechu se provádí umělé dýchání pomocí speciálních přístrojů a v jejich nepřítomnosti metodou „z úst do úst“, „z úst do nosu“ nebo speciálními technikami.
Regulace dýchání. Rytmické, automatické střídání nádechů a výdechů je regulováno z dýchacího centra umístěného v prodloužené míše. Z tohoto centra impulsy: putují do motorických neuronů vagusových a mezižeberních nervů, které inervují bránici a další dýchací svaly. Práce dechového centra je koordinována vyšší oddělení mozek. Proto člověk může krátká doba zadržte nebo zintenzivněte dech, jak se to děje například při mluvení.
Hloubku a frekvenci dýchání ovlivňuje obsah CO 2 a O 2 v krvi Tyto látky dráždí chemoreceptory ve stěnách velkých cév, nervové vzruchy z nich vstupují do dechového centra. S nárůstem obsahu CO2 v krvi se dýchání prohlubuje s poklesem CO2, dýchání se stává častějším.
Dýchání je důležitý fyziologický proces, bez kterého je lidský život nemožný. Díky zavedenému mechanismu jsou buňky zásobovány kyslíkem a mohou se podílet na metabolismu. Typy dýchání se rozlišují podle toho, které svaly a orgány jsou do procesu zapojeny.
Fyziologie dýchání
Dýchání je doprovázeno střídáním nádechu (spotřeba kyslíku) a výdechu (vylučování) v krátké době mezi nimi lze rozdělit do následujících hlavních fází dýchání:
- vnější (ventilace a difúze plynů v plicích);
- transport kyslíku;
- dýchání tkáně.
Poskytuje následující procesy:
- Větrání plic - procházející vzduch se zvlhčuje, stává se teplejším a čistším.
- K výměně plynů dochází v krátké době zástavy dechu (mezi výdechem a novým nádechem). Výměny se účastní alveoly a plicní kapiláry. Krev proudí přes alveoly do kapilár, kde je nasycena kyslíkem a rozváděna po celém těle. Oxid uhličitý je transportován z kapilár zpět do alveol a při výdechu je vypuzován z těla ven.
Počáteční fáze dýchání podporuje přenos kyslíku z alveolů do krve a hromadění oxidu uhličitého v plicních váčcích pro další odstranění z těla.
Doprava a konečný výsledek výměny
K transportu plynů v krvi dochází díky červeným krvinkám. Přenášejí kyslík do orgánových tkání, kde začínají další metabolické procesy.
Difúze ve tkáních charakterizuje proces tkáňového dýchání. co to znamená? Červené krvinky vázané s kyslíkem vstupují do tkání a následně do tkáňového moku. Současně se rozpuštěný oxid uhličitý přesouvá zpět do plicních sklípků.
Krev se do buněk dostává tkáňovým mokem. Jsou spuštěny chemické procesy štěpení živin. Konečný produkt oxidace, oxid uhličitý, se opět dostává do krve ve formě roztoku a je transportován do plicních sklípků.
Bez ohledu na to, jaký typ dýchání jednotlivý organismus používá, metabolické procesy, ke kterým dochází, jsou stejné. Práce svalů umožňuje změnu, tedy nádech nebo výdech.
Význam svalů v dechových procesech
Typy dýchání vznikly v důsledku kontrakcí svalů různých částí páteře. Dýchací svaly zajišťují rytmickou změnu objemu hrudní dutiny. Podle vykonávaných funkcí se dělí na inspirační a výdechové.
Ti první se podílejí na procesu vdechování vzduchu. Mezi hlavní svaly této skupiny patří: bránice, zevní mezižeberní, vnitřní mezichrupavčité. Pomocnými inspiračními svaly jsou scalenes, pectoralis (velký a malý) a sternoklavikulární (mastoid). Procesu výdechu se účastní i vnitřní mezižeberní svaly.
Pouze díky svalům je možné vdechovat a vydechovat vzduch: plíce opakují své pohyby. Existují dva možné mechanismy pro změnu objemu hrudníku prostřednictvím svalové kontrakce: pohyby žeber nebo bránice, které představují hlavní typy dýchání u lidí.
Hrudní dýchání
U tohoto typu je do procesu aktivně zapojena pouze horní část plic. Postižena jsou žebra nebo klíční kosti, v důsledku čehož se hrudní typ dýchání dělí na kostální a klíční. Toto je nejběžnější, ale zdaleka ne optimální metoda.
Žeberní dýchání se provádí pomocí mezižeberních svalů, které umožňují roztažení hrudníku na požadovaný objem. Při výdechu se vnitřní mezižeberní svaly stahují a vzduch uniká. Proces nastává také kvůli skutečnosti, že žebra mají pohyblivost a jsou schopna se pohybovat. Tento typ dýchání je obvykle charakteristický pro ženské pohlaví.
Klavikulární dýchání je běžné u starších lidí kvůli snížené kapacitě plic a vyskytuje se také u dětí ve věku základní školy. Při nádechu se klíční kosti zvedají spolu s hrudníkem a při výdechu se snižují. Dýchání pomocí sternoklavikulárních svalů je velmi povrchové, spíše určené pro klidné a měřené cykly nádech-výdech.
Břišní (brániční) dýchání
Brániční typ dýchání je považován za úplnější než hrudní dýchání kvůli lepšímu zásobení kyslíkem. Většina objemu plic se účastní procesu.
Bránice podporuje dechové pohyby. Jedná se o přepážku mezi břišní a hrudní dutinou, která se skládá ze svalové tkáně a je schopná se poměrně silně stahovat. Během nádechu se pohybuje dolů a vyvíjí tlak na pobřišnici. Při výdechu se naopak zvedne a uvolní břišní svaly.
Brániční dýchání je běžné u mužů, sportovců, zpěváků a dětí. Břišní dýchání není těžké se naučit a existuje mnoho cvičení pro rozvoj potřebných dovedností. Zda to stojí za to se naučit, si musí rozhodnout každý, ale právě břišní dýchání umožňuje tělu kvalitativně dodat potřebný kyslík v minimálním počtu pohybů.
Stává se, že v jednom dechovém cyklu člověk využívá jak hrudní, tak břišní oblast. Žebra se roztahují a zároveň funguje bránice. Toto se nazývá smíšené (plné) dýchání.
Typy dýchání v závislosti na povaze dýchacích pohybů
Dýchání závisí nejen na zapojené svalové skupině, ale také na ukazatelích, jako je hloubka, frekvence a doba pauzy mezi výdechem a novým nádechem. Při častém, přerušovaném a mělkém dýchání nejsou plíce plně ventilovány. Toto vytváří příznivé podmínky pro bakterie a viry.
Plné dýchání zapojuje spodní, střední a horní část plic, což umožňuje jejich plnou ventilaci. Využívá se celý užitečný objem hrudníku a vzduch v plicích je včas aktualizován, což zabraňuje množení škodlivých mikroorganismů. Člověk cvičící plné dýchání bere asi 14 dechů za minutu. Pro dobrou ventilaci se doporučuje provádět maximálně 16 dechů za minutu.
Vliv dýchání na zdraví
Dýchání je hlavním zdrojem kyslíku, který tělo neustále potřebuje pro normální fungování. Kvalitní ventilace plic dodává krvi dostatečné množství kyslíku, stimuluje činnost kardiovaskulárního systému i samotných plic.
Za zmínku stojí výhody bráničního dýchání: je nejhlubší a nejúplnější, přirozeně masíruje vnitřní orgány pobřišnice a hrudníku. Zlepšují se trávicí procesy, tlak bránice při výdechu stimuluje osrdečník.
Vede ke zhoršení metabolických procesů na buněčné úrovni. Toxiny nejsou eliminovány včas, což vytváří příznivé prostředí pro rozvoj nemocí. Některé funkce výměny plynů se přenášejí na kůži, což vede k jejímu vadnutí a rozvoji dermatologických onemocnění.
Patologické typy dýchání
Existuje několik, které jsou rozděleny do skupin podle příčiny poruchy plicní ventilace. Dysregulace může způsobit:
- bradypnoe – deprese dechových funkcí, pacient provede méně než 12 dechových cyklů za minutu;
- tachypnoe - příliš časté a mělké dýchání (více než 24 dechových cyklů za minutu);
- hypernoe - časté a hluboké dýchání spojené s intenzivní reflexní a humorální stimulací u různých onemocnění;
- apnoe je dočasné zastavení dýchání, spojené se snížením dráždivosti dýchacího centra v důsledku poškození mozku nebo v důsledku anestezie je také možné reflexní zastavení dýchání;
Periodické dýchání je proces, při kterém se dýchání střídá s apnoe. Byly identifikovány dva typy takového přívodu kyslíku do těla, které jsou pojmenovány: Cheyne-Stokesovo dýchání a Biotovo dýchání.
První se vyznačuje rostoucími hlubokými pohyby, postupně se snižujícími až do apnoe trvající 5-10 sekund. Druhou tvoří normální dechové cykly střídající se s krátkodobou apnoe. Rozvoj periodického dýchání vyvolává především poruchy dechového centra v důsledku poranění nebo onemocnění mozku.
Terminální typy dýchání
Nevratné poruchy dechového procesu nakonec vedou k úplnému zastavení dýchání. Existuje několik typů smrtelných aktivit:
- Kussmaulovo dýchání je hluboké a hlučné, charakteristické pro otravu toxiny, hypoxii, diabetické a uremické kóma;
- apneustický - dlouhý nádech a krátký výdech, charakteristický pro poranění mozku, těžké toxické účinky;
- Lapané dýchání je známkou hluboké hypoxie, hyperkapnie, vzácné nádechy 10-20 sekund před výdechem (časté u závažných patologických stavů).
Stojí za zmínku, že při úspěšné resuscitaci pacienta je možné obnovit dýchací funkce do normálu.
Obyčejný atmosférický vzduch, vhodný k dýchání lidmi i jinými živými bytostmi, je vícesložková směs plynů. Hlavní část jeho objemu tvoří dusík, jehož podíl dosahuje přibližně 78 %. Na druhém místě z hlediska tohoto ukazatele je kyslík, který tvoří asi 21 % objemu vzduchu. Celkem tedy tyto dva plyny tvoří asi 99 % objemu vzduchu.Zbývajících 1-1,5 % objemu většinou tvoří argon a oxid uhličitý, stejně jako malé množství dalších plynů - neon, helium, xenon a další. Přitom podíl oxidu uhličitého v běžném atmosférickém vzduchu, který nepodléhá žádnému vlivu, je nejčastěji asi 0,3 % objemových.
Vydýchaný vzduch
Složení vzduchu, který vzniká v důsledku lidského dýchacího procesu, se přitom od původního výrazně liší obsahem řady prvků. Je tedy známo, že v procesu dýchání lidské tělo spotřebovává kyslík, takže je přirozené, že jeho množství ve vydechovaném vzduchu je výrazně menší než ve vzduchu vdechovaném. Pokud počáteční složení vzduchu obsahovalo asi 21 % kyslíku, pak vydechovaný vzduch bude obsahovat jen asi 15,4 %.
Další výrazná změna, ke které dochází ve vzduchu při dýchání, se týká obsahu oxidu uhličitého. Takže pokud ve vzduchu vstupujícím do lidského těla jeho obsah obvykle nepřesahuje 0,3% objemu, pak ve vzduchu opouštějícím tělo dosahuje objem oxidu uhličitého 4%. To je způsobeno tím, že během provozu lidské tělo jeho orgány a tkáně vypouštějí oxid uhličitý, který se vylučuje při dýchání. Ale obsah ostatních plynů ve vydechovaném vzduchu se oproti původnímu prakticky nemění. To je způsobeno skutečností, že pro lidské tělo jsou inertní, to znamená, že s ním nijak neinteragují - nejsou absorbovány ani vylučovány.
Stojí za to mít na paměti, že vzduch vydechovaný člověkem mění nejen své složení, ale i některé fyzikální vlastnosti. Jeho teplota se blíží teplotě lidského těla, která je běžně 36,6°C. Pokud tedy člověk vdechuje studený vzduch, jeho teplota se zvýší, a pokud vdechuje horký vzduch, jeho teplota se sníží. Kromě toho se vydechovaný vzduch obvykle vyznačuje více vysoká úroveň vlhkost ve srovnání s vdechovanou.
Každý den uděláme asi 20 tisíc nádechů. K nevratným změnám v mozkové kůře stačí na 7–8 minut zastavit proudění kyslíku do krve. Vzduch podporuje mnoho biochemických reakcí v našem těle. A na jeho kvalitě do značné míry závisí naše zdraví.
Atmosférický vzduch na zemském povrchu se běžně skládá z dusíku (78,09 %), kyslíku (20,95 %) a oxidu uhličitého (0,03–0,04 %). Zbývající plyny dohromady zabírají méně než 1 % objemu, patří sem argon, xenon, neon, helium, vodík, radon a další. Nicméně emise průmyslové podniky a doprava tento poměr složek porušují. Jen v Moskvě se do ovzduší ročně uvolní 1 až 1,2 milionu tun škodlivých chemikálií, tedy 100–150 kg na každého z 12 milionů obyvatel Moskvy. Stojí za to přemýšlet o tom, co dýcháme a co nám může pomoci odolat tomuto „plynovému útoku“.
Nejkratší cesta
Lidské plíce mají povrch až 100 m2, což je 50krát větší než plocha kůže. V nich je vzduch v přímém kontaktu s krví, ve které se rozpouštějí téměř všechny látky v ní obsažené. Z plic, obcházejíce detoxikační orgán – játra, působí při požití na tělo 80-100x silněji než přes trávicí trakt.
Vzduch, který dýcháme, je znečištěný asi 280 toxickými sloučeninami. Jedná se o soli těžkých kovů (Cu, Cd, Pb, Mn, Ni, Zn), oxidy dusíku a uhlíku, čpavek, oxid siřičitý aj. Za bezvětří se všechny tyto škodlivé sloučeniny usazují a vytvářejí při zemi hustou vrstvu - smog. Pod vlivem ultrafialové paprsky Během horkého období se škodlivé plynné směsi přeměňují na škodlivější látky - fotooxidanty. Každý den člověk vdechne až 20 tisíc litrů vzduchu. A za měsíc ve velkém městě může nahromadit toxickou dávku. V důsledku toho se snižuje imunita a objevují se respirační a neurologická onemocnění. Zvláště děti tím trpí.
Přijímáme opatření
1. Čaj z měsíčku, heřmánku, rakytníku a šípků pomůže chránit tělo před pronikáním těžkých kovů do buněk.
2. Některé rostliny, například koriandr (koriandr), se úspěšně používají k odstraňování toxických látek. Podle odborníků je potřeba sníst alespoň 5 g této rostliny denně (asi 1 lžička).
3. Česnek, sezamová semínka, ženšen a mnoho dalších produktů má také schopnost vázat a odstraňovat těžké kovy rostlinného původu. Účinná je i jablečná šťáva, která obsahuje hodně pektinů – přírodních adsorbentů.
Město bez kyslíku
Obyvatelé metropole neustále pociťují nedostatek kyslíku kvůli průmyslovým emisím a znečištění. Při spalování 1 kg uhlí nebo palivového dřeva se tedy spotřebuje více než 2 kg kyslíku. Jedno auto pohltí za 2 hodiny provozu tolik kyslíku, kolik vypustí strom za 2 roky.
Koncentrace kyslíku ve vzduchu je často pouze 15–18 %, zatímco norma je asi 20 %. Na první pohled je to nepatrný rozdíl – jen 3-5 %, ale pro naše tělo je to dost citelný. Hladiny kyslíku ve vzduchu 10 % nebo nižší jsou pro člověka smrtelné. Bohužel v něm není dostatek kyslíku přírodní podmínky nachází pouze v městských parcích (20,8 %), příměstských lesích (21,6 %) a na březích moří a oceánů (21,9 %). Situaci zhoršuje skutečnost, že každých 10 let se plocha plic snižuje o 5%.
Kyslík zvyšuje duševní kapacitu, odolnost organismu vůči stresu, stimuluje koordinovanou činnost vnitřních orgánů, zlepšuje imunitu, podporuje hubnutí a normalizuje spánek. Vědci spočítali, že kdyby bylo v zemské atmosféře 2x více kyslíku, mohli bychom uběhnout stovky kilometrů, aniž bychom se unavili.
Kyslík tvoří 90 % hmotnosti molekuly vody. Tělo obsahuje 65–75 % vody. Mozek tvoří 2 % celkové tělesné hmotnosti a spotřebovává 20 % kyslíku vstupujícího do těla. Bez kyslíku buňky nerostou a umírají.
Přijímáme opatření
1. Abyste dostatečně nasytili tělo kyslíkem, musíte se každý den alespoň jednu hodinu projít v lese. Typický strom během jednoho roku vyprodukuje množství kyslíku potřebné pro čtyřčlennou rodinu za stejnou dobu.
2. K doplnění nedostatku kyslíku v těle lékaři doporučují pít slanou a minerální alkalickou vodu, mléčné nápoje (odstředěné mléko, syrovátka) a džusy.
3. Kyslíkové koktejly pomáhají zbavit se hypoxie. Z hlediska účinku na organismus se malá porce koktejlu vyrovná plnohodnotné procházce lesem.
4. Oxygenoterapie je léčebná technika založená na dýchání směs plynů se zvýšenou (vzhledem k obsahu kyslíku ve vzduchu) koncentrací kyslíku.
Domácí past
Podle odborníků WHO tráví obyvatelé měst asi 80 % svého času uvnitř budov. Vědci zjistili, že vnitřní vzduch je 4–6krát špinavější než venkovní a 8–10krát toxičtější. Jedná se o formaldehyd a fenol z nábytku, některé druhy syntetických tkanin, koberce, škodlivé látky z stavební materiály(např. karbamid z cementu může uvolňovat čpavek), prach, chlupy domácích zvířat atd. Zároveň je v městských oblastech mnohem méně kyslíku, což u lidí vede k nedostatku kyslíku (hypoxii).
Plynový sporák může také negativně ovlivnit atmosféru v domě. Vzduch ve zplynovaných budovách ve srovnání s venkovním vzduchem obsahuje 2,5krát více škodlivých oxidů dusíku, 50krát více látek obsahujících síru, o 30–40 % více fenolu a o 50–60 % více oxidů uhlíku.
Ale hlavní pohromou vnitřních prostor je oxid uhličitý, jehož hlavním zdrojem jsou lidé. Za hodinu vydýcháme od 18 do 25 litrů tohoto plynu. Nedávné studie zahraničních vědců prokázaly, že oxid uhličitý negativně ovlivňuje lidský organismus i v nízkých koncentracích. V obytných prostorách by oxid uhličitý neměl překročit 0,1 %. V místnosti s koncentrací oxidu uhličitého 3–4 % se člověk dusí a bolest hlavy, tinitus, pomalý puls. V malých množstvích (0,03–0,04 %) je však oxid uhličitý nezbytný pro udržení fyziologických procesů.
Přijímáme opatření
1. Je velmi důležité, aby vzduch v místnosti byl „světlý“, tj. ionizovaný. S poklesem počtu vzdušných iontů je kyslík méně absorbován červenými krvinkami a je možná hypoxie. Vzduch měst obsahuje pouze 50–100 lehkých iontů na 1 cm³ a desítky tisíc těžkých (nenabitých) iontů. V horách je nejvyšší ionizace vzduchu 800–1000 na 1 cm³ nebo více.
2. Podle studie provedené americkou vesmírnou agenturou fungují některé pokojové rostliny jako účinné biofiltry. Chlorophytum a nefrolepis kapradina pomáhají v boji proti formaldehydu. Xylen a toluen, které uvolňují například laky, neutralizuje Ficus Benjamin. Azalka si poradí se sloučeninami amoniaku. Sansevieria, filodendron, břečťan a dieffenbachie produkují hodně kyslíku a absorbují škodlivé látky.
3. Nezapomínejte na pravidelné větrání. To je důležité zejména v ložnici, kde lidé tráví třetinu svého života.
Nebezpečí na silnici
Automobilová doprava dodává lví podíl látek znečišťujících ovzduší: pro Moskvu je to asi 93 %, pro Petrohrad - 71 %. V Moskvě jezdí téměř 4 miliony aut a jejich počet každým rokem roste. Odborníci se domnívají, že do roku 2015 bude vozový park Moskvy činit více než 5 milionů vozidel. Průměrný osobní automobil spálí za měsíc tolik kyslíku, kolik vyprodukuje 1 hektar lesa za rok, přičemž ročně uvolní přibližně 800 kg oxidu uhelnatého, asi 40 kg oxidů dusíku a asi 200 kg různých uhlovodíků.
Nejzávažnějším nebezpečím pro ty, kteří často používají auta, je oxid uhelnatý. Váže se na krevní hemoglobin 200krát rychleji než kyslík. Experimenty provedené v USA ukázaly, že vlivem oxidu uhelnatého mají lidé, kteří tráví hodně času řízením, zhoršenou reakci. Při koncentraci oxidu uhelnatého 6 mg/m3 po dobu 20 minut se snižuje barva a citlivost očí na světlo. Pod vlivem velkého množství oxidu uhelnatého může dojít k mdlobám, kómatu a dokonce i smrti.
Přijímáme opatření
1. Mléčné enzymy a kyseliny odstraňují produkty rozkladu oxidu uhelnatého. Při normální toleranci můžete vypít až litr mléka denně.
2. Pro neutralizaci účinků oxidu uhelnatého se doporučuje jíst co nejvíce ovoce: zelená jablka, grapefruity, ale i med a vlašské ořechy.
Příjemné s užitečným
Němečtí vědci zjistili, že sexuální vzrušení aktivuje kardiovaskulární systém a zvyšuje průtok krve. Díky tomu jsou tkáně lépe nasyceny kyslíkem a riziko infarktu nebo mrtvice se snižuje o 50 %.
Čím dýchá metro?
Vědci z Karolinska Institute ve Švédsku dospěli k závěru, že více než 5 tisíc Švédů ročně zemře na vdechování mikroskopických částic uhlí, asfaltu, železa a dalších škodlivin ve vzduchu stockholmského metra. Tyto částice mají silnější destruktivní účinek na lidskou DNA než částice obsažené ve výfukových plynech automobilů a vzniklé v důsledku spalování dřevěného paliva.
Obloha nad Moskvou
Podle pozorování Roshydromet byl v roce 2011 stupeň znečištění ovzduší ve městech Moskevské oblasti hodnocen jako: velmi vysoký - v Moskvě, vysoký - v Serpuchově, zvýšený - ve Voskresensku, Klinu, Kolomně, Mytišči, Podolsku a Elektrostalu, nízký - v biosférické rezervaci Dzerzhinsky, Shchelkovo a Prioksko-Terrasny.