18 Kafli ndunarkerfi Lffra og lfelisfri 203 Gurn

18. Kafli: Öndunarkerfið Líffæra- og lífeðlisfræði 203 Guðrún Narfadóttir

Hlutverk öndunarkerfisins • Viðheldur réttum styrk súrefnis og koltvísýrings í blóði • Hjálpar til að viðhalda réttu p. H gildi blóðs • Hefur lyktarnema • Hreinsar, hitar og rakamettar innöndunarloftið • Hljóðmyndun

Skipting öndunarkerfisins • Skipting eftir staðsetningu – Efri öndunarfæri • nef og kok – Neðri öndunarfæri • barkakýli, barki, berkjur og lungu • Skipting eftir starfsemi – Leiðsluhluti • tekur ekki þátt í loftskiptum: • nef, kok, barkakýli, berkjur, berklingar og endaberklingar – Öndunarhluti • tekur þátt í loftskiptum • öndunarberklingar, blöðrusytrur og lungnablöðrur

Nef (nasus) • Ytra nef (nasus externus) – er gert úr brjóski og húð, fóðrað með slímhimnu – opnast út um ytri nasir (nares) • Innra nef (nefhol / cavum nasi) – tengist afholum nefs (sinus paranasales) og nefkoki með koknösum – hlutverk nefhols er að hita, hreinsa, rakametta og lyktarskynja innöndunarloftið

Kok (pharynx) • Hefur slímuklæddan vöðvavegg • Skiptist í – Nefkok (nasopharynx) – Munnkok (oropharynx) – Barkakýliskok (laryngopharynx) • Nefkok – Er aftan við nefhol – Tilheyrir öndunarkerfi eingöngu • Munnkok og barkakýliskok – Eru aftan við munnhol og barkakýli – Tilheyra öndunarkerfi og meltingarkerfi

Barkakýli (larynx) • Tengir kok (pharynx) og barka (trachea) • Er framan við 4. -6. hryggjarlið • Er gert úr brjóskhlutum, m. a. : – Cartilago thyroidea (skjaldbrjósk) – Cartilago cricoidea (hringbrjósk) – Cartilago epiglottica (barkaspeldi) • Í barkakýli er aðsetur raddbanda – Þegar loft flæðir milli raddbandanna titra þau – Við titringinn myndast hljóð • Barkaspeldi lokar leiðinni niður í barka við kyngingu

Barki (trachea) • Nær frá barkakýli að 5. brjóstlið – þar skiptist hann í tvær aðalberkjur • Er staðsettur framan við vélinda • Er gerður úr sléttum vöðvavef og 16 -20 brjóskskeifum – opni hlutinn snýr að vélinda • Er klæddur falskri marglaga bifhærðri stuðlaþekju

Berkjutréð • Barki (trachea) greinist í tvær • Aðalberkjur (bronchus principalis/1° bronchi) sem greinast í • Blaðaberkjur (bronchus lobares/2° bronchi), tvær til vinstra lunga og þrjár til hægra lunga sem greinast í • Geiraberkjur (bronchus segmentales/3° bronchi) sem greinast í • Berklinga (bronchioli) sem greinast í • Endaberklinga (terminal bronchioli) sem kvíslast í • Öndunarberklinga (bronchioli respiratorii) sem opnast inn í • Blöðrusytrur (ductus alveolares) sem opnast inn í klasa af • Lungnablöðrum (alveoli)

Lungu (pulmones) • Pöruð líffæri í brjóstholi – Lungnatoppur (apex pulmonis) snýr upp – Lungnagrunnur (basis pulmonis) snýr að þind • Hægra lunga hefur 3 lungnablöð (lobi), en vinstra lunga hefur 2 blöð • Hvert lungnablað er gert úr smærri bleðlum (lobuli) – í hverjum lobuli er vessaæð, slagæðlingur, bláæðlingur, endaberklingur, öndunarberklingur, blöðrusytrur og lungnablöðrur • Skipti á súrefni og koltvísýringi eiga sér stað yfir þunnar himnur lungnablaðra og háræða

Lungnablöðrur (alveoli) • Í lungum eru um 300 milljón lungnablöðrur • Yfirborð er samtals um 90 m 2 • Frumugerðir í lungnablöðrum – Flögulaga þekjufrumur • Mynda bollalaga lungnablöðrur – Surfactant myndandi frumur • Surfactant er efni sem minnkar yfirborðsspennu í lungum og hindrar að þau falli saman – Átfrumur (macrophagar) • Hreinsa lungun • Himnur lungnablaðra og háræðar lungnanna eru nánast samvaxnar í örþunna öndunarhimnu • Öndunarhimnan er aðeins um 0. 5µm þykk

Fleiðrur (pleura) • Lungnafleiðra (pleura pulmonalis ) þekur lungun að utan • Veggfleiðra (pleura parietalis) þekur brjóstvegg að innan • Fleiðruhol (cavum pleurae) er á milli fleiðranna – Undirþrýstingur í fleiðruholi heldur lungum upp að brjóstveggnum – Ef opnast inn í fleiðruhol, hverfur þessi undirþrýstingur og lungun falla saman (loftlunga)

Loftun (pulmonary ventilation) • Við loftun verða skipti á lofti milli andrúmslofts og lungnablaðra – loft flæðir frá svæði með þrýsting yfir á svæði með minni þrýsting • Loftun verður vegna öndunarhreyfinga – innöndun – útöndun

Innöndun (inhalation) 1. Samdráttur í þind og ytri millirifjavöðvum veldur stækkun á brjóstholi – við áreynsluinnöndun (djúpa innöndun) eru fleiri vöðvar notaðir 2. Lungun fylgja brjóstveggnum eftir og rúmmál þeirra stækkar 3. Við það fellur þrýstingur í lungnablöðrum og verður lægri en þrýstingur andrúmslofts 4. Loft streymir niður í lungu undan þrýstingsfallanda

Útöndun (exhalation) 1. Ytri millirifjavöðvar og þind slaka á og rúmmál brjósthols minnkar – við áreynslulausa útöndun eru ekki notaðir vöðvar – við áreynsluútöndun eru innri millirifjavöðvar og kviðvöðvar líka virkjaðir 2. Lungun fylgja brjóstveggnum eftir og rúmmál þeirra minnkar 3. Við það eykst þrýstingur í lungnablöðrum og verður hærri en þrýstingur andrúmslofts 4. Loft flæðir úr lungum undan þrýstingsfallanda

Lungnarýmdir • Öndunarloft (tidal volume) = loftmagn í einum andardrætti • Viðbótarloft (inspiratory reserve volume) = það loft sem má bæta við eftir eðlilega innöndun • Varaloft (expiratory reserve volume) = það loft sem er hægt að anda frá sér eftir eðlilega útöndun • Loftleif (residual volume) = það loft sem alltaf er í lungum, fer ef lungu falla saman • Andrýmd (vital capacity) = heildarrúmtak lungna að frádreginni loftleif • Mínútuöndun (minute ventilation) = innandað loftmagn á mínútu (þ. e. öndunartíðni x öndunarloft) • Dautt rými (dead space) = það loft sem er í öndunarveginum og tekur ekki þátt í loftskiptum (u. þ. b. 150 ml)

Loft • Loft er blanda nokkurra lofttegunda – Öndunarlofttegundirnar eru O 2 og CO 2 • Sérhver lofttegund í blöndunni hagar sér óháð hinum • Heildarloftþrýstingur er samanlagður hlutþrýstingur (P) allra lofttegundanna – Loftþrýstingur andrúmslofts er um 760 mm. Hg • Við loftskipti verður einfalt flæði – sérhver lofttegund flæðir úr hærri hlutþrýstingi í lægri • Hlutþrýstingur O 2 og CO 2 er ólíkur í andrúmslofti, lungnablöðrum, slagæðum, bláæðum og vefjum

Hlutþrýstingur O 2 og CO 2 á mismunandi stöðum (sjá fig. 18. 10) Andrúmsloft Hlutþrýstingur O 2 í mm. Hg 159 Hlutþrýstingur CO 2 í mm. Hg 0. 3 Lungnablöðrur 105 40 Slagæðablóð (O 2 100 ríkt) Vefir 40 40 Bláæðablóð (O 2 snautt) 45 40 45

Ytri öndun (external respiration) • Ytri öndun á sér stað í lungum • Skipti verða á O 2 og CO 2 milli lungnablaðra og blóðs – Til að O 2 flæði geti átt sér stað þarf PO 2 í lungnablöðrum alltaf að vera hærra en PO 2 í háræðum lungna • Í háræðakerfi lungna flæðir O 2 úr lungnablöðrum yfir í blóð, en CO 2 til streymir úr blóði til lungnablaðra – O 2 snautt blóð mettast af O 2 í lungum • Stórt yfirborð lungnablaðra, þunnar rakar himnur og þétt háræðanet tryggir öflug loftskipti í lungum

Innri öndun (internal respiration) • Innri öndun á sér stað í líkamsvefjum • Skipti verða á lofti milli blóðs og vefja – Vefir taka upp O 2 og losa sig við CO 2 • Eftir því sem bruni er meiri í vefjum, þess hraðari innri öndun

Flutningur súrefnis með blóði • 1. 5% súrefnisins flyst frá lungum til vefja uppleyst í plasma • 98. 5% flyst bundið blóðrauða (hemóglóbíni, Hb): – Hb + – deoxyhemóglóbín O 2 Hb. O 2 oxyhemóglóbín • Í lungum er hlutþrýstingur súrefnis hár – þar mettast Hb af súrefni • Í vefjum er hlutþrýstingur súrefnis er lágur – þar losnar súrefnið frá Hb • Binding O 2 við blóðrauðann er auk þess háð hlutþrýstingi koltvísýrings (PO 2), p. H og hitastigi – PCO 2, p. H, hiti tengsl súrefnis og Hb veikjast og súrefnið fer út í vefi Hypoxia = súrefnisskortur í vef

Flutningur koltvísýrings með blóði • Um 7% uppleystur í plasma • Um 23% bundinn próteinum, aðallega blóðrauða – Hb + CO 2 Hb. CO 2 • Um 70% sem uppleystar bikarbonat jónir (HCO 3 -) í plasma – Í vefjum fer CO 2 inn í rauðu blóðkornin og fyrir tilstilli ensímsins carbonic anhydrasa (CA) myndast kolsýra, sem klofnar í vetnisjónir og bikarbonatjónir (jafnan gengur til hægri): – CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H+ + HCO 3– Þegar blóðið kemur til lungna, snýst þetta við (jafnan gengur til vinstri)

Stjórnstöðvar öndunar • Í hvíld notar líkaminn u. þ. b. 200 ml O 2/mín – Við áreynslu getur O 2 upptakan allt að þrítugfaldast • Stjórnstöðvar öndunar eru í medulla oblongata og pons – Stjórnstöðvar senda boð til öndunarvöðva – Takstöðvar í medulla oblongata hafa inn- og útöndunarsvæði (fig 18. 12) – Kjarnar í pons stjórna skiptingu milli inn- og útöndunar • Annar kjarninn styttir innöndun við hraða öndun • Hinn kjarninn lengir innöndun við hæga djúpa öndun

Þættir sem hafa áhrif á hraða og dýpt önduna • Boð frá heilaberki (viljastýrt) • Boð frá efnanemum – breytingar á efnasamsetningu blóðsins hafa áhrif á hraða og dýpt öndunar – efnanemar (central og peripheral) skynja breytingar í styrk O 2, CO 2 og p. H – hækkun á CO 2 veldur því að eftirfarandi jafna gengur til hægri: • CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 H+ + HCO 3 • við það lækkar p. H og öndun örvast

Fleiri þættir sem hafa áhrif á hraða og dýpt öndunar • Limbíska kerfið • Boð frá stöðunemum í liðamótum sem skynja hreyfingu líkamans • Líkamshiti • Sársauki • Erting í öndunarvegi • Innöndunarviðbragð

Áreynsla og öndun • Tíðni og dýpt öndunar eykst við áreynslu • Við áreynslu eykst einnig blóðflæði til lungna og súrefnisflæði úr lungnablöðrum yfir í blóðrás • Við snögga áreynslu verður skyndileg aukning í öndun vegna beinna örvandi boða frá mænukylfu • Við hæfilega áreynslu verður stigvaxandi aukning í öndun vegna breytinga í efnasamsetningu og hitastigi blóðs (aukinn bruni hækkar hita, minnkar súrefni, eykur koltvísýring og lækkar p. H gildi blóðs). Þessir þættir örva stjórnstöðvar öndunar