Home

Το Αναπνευστικό Σύστημα -Σύνοψη

H κύρια, αλλά όχι μοναδική, λειτουργία του αναπνευστικού συστήματος είναι η αποβολή του CO2 που παράγεται κατά τις διεργασίες του μεταβολισμού (~200 ml/min) και παροχή οξυγόνου στα πνευμονικά τριχοειδή (~250 ml/min). Η δομή του αναπνευστικού συστήματος είναι εκείνη της ασύμμετρης διχοτομήσεως κλάδων, δια των οποίων μεταφέρεται αέρας προς τις κυψελίδες (: πνευμονικό παρέγχυμα), όπου λαμβάνει χώρα ή ανταλλαγή αερίων. Το διάφραγμα αποτελεί το βασικότερο αναπνευστικό μυ, με τη λειτουργία του οποίου εισέρχεται και εξέρχεται αέρας προς/από τις κυψελίδες. Έτσι, το αναπνευστικό σύστημα ομοιάζει με "ταις φυσαις ταις εν τοις χαλκιείς" (:τα φυσερά των σιδηρουργών), όπως ευφυώς το περιέγραψε ο Αριστοτέλης στα 'μικρά φυσικά" του. Το Αναπνευστικό Σύστημα (ΑΣ) αποτελείται από τους αεραγωγούς, το πνευμονικό παρέγχυμα (το σύστημα των κυψελίδων) , τους αναπνευστικούς μύες, τα νεύρα και το κέντρο της αναπνοής, που οδηγούν την αναπνοή.
Εντός του συστήματος των κυψελίδων ανταλλάσσονται παθητικά, μόρια οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακος, μέσω φαινομένου διαχύσεως (:κίνηση των μορίων από περιοχές με πυκνότητα/πίεση, σε περιοχές με μικρότερη, μέχρις επιτεύξεως ισορροπίας). Η διάχυση των αερίων λαμβάνει χώτα από την αέριο φάση εντός των κυψελίδων, στην υγρά φάση εντός των τριχοειδών. Η ισορροπία ουδέποτε επιτυγχάνεται επειδή οξυγόνο συνεχώς προσφέρεται, ενώ CO2, συνεχώς αποβάλλεται. Έτσι, η αναπνοή επαναλαμβάνεται καθ΄όλη τη διάρκεια της ζωής.
Ανώτερο/κατώτερο ΑΣ.Ο εισπνεόμενος άερας εισέρχεταιδιατων ρουθουνιών, της ρινικής κοιλότητας, όπου υφίσταται κάθαρση, θερμική εξισορρόπηση και κορεσμό με υδρατμούς, τον φάρυγγα, και τον λάρυγγα. Στη συνέ χεια προωθείται προς την τραχεία, τους κύριους, στελεχιαίους, τμηματικούς βρόγχους, υποτμηματικούς βρόγχους, σε βαθύτερα διχοτομούμενους, κατά ~23 γενεές, πριν φτάσει στα τελικά βρογχιόλια, δια των οποίων εισέρχεται στην 'αχανή' περιοχή του δευτερογενούς βοτρυδίου (: κυψελωτοί πόροι, σάκκοι και κυψελίδες). Ως ανώτερο αναπνευτικό νοείται η δομή από τα ρουθούνια, μέχρι την αρχή της τραχείας, που διαδραματίζει κρίσιμο, προστατευτικό ρόλο, ενώ, ταυτόχρονα επιφορτίζεται με τη λειτουργία της φωνήσεως. O δεξιός πνεύμονας χωρίζεται από τον αριστερό, με το μεσοθωράκιο. Ο αριστερός πνεύμονας είναι μικρότερος του αριστερού, καθώς φέρει το καρδιακό εντύπωμα, προκειμένου να καταληφθεί χώρος για την καρδιά. Ο αριστερός κύριος βρόγχος, επομένως, είναι στενότερος του δεξιού, αλλοιώς θα προέκυπταν διαταραχές αερισμού.
2
3
4
5
6
7
8
9
10
 
 
 
Οι βρόγχοι τα νεύρα (κλάδοι του πνευμονογαστιρικού) και τα αγγεία εισέρχονται στοςυ δύο πνεύμονες, από τις πνευμονικές πύλες  με διακριτή απεικόνιση στην ακτινογραφία θώρακος. Για την επιτέλεση της αναπνοής εμπλέκονταιμ πολλοί, διαφορετικοί μύες. Ο μεγαλύερος και αποδοτικότερος είναι το διάφραγμα. Το διάφραγμα, επιπλέον, απεργάζεται το έδαφος της θωρακικής κοιλότητας. Με την εισπνευστική του σύσπαση, επιδεδώνεται κι έλκεται προς τα κάτω, η ενδοϋπεζωκοτική πίεση καθίσταται αρνητική(:υπατμοσφαιρική, η βαρομετρική πίεση είναι τώρα μεγαλύτερη της κυψελιδικής), οι πνεύμονες εκπτύσσονται και αέρας εισρέει δια των αεραγωγών στις κυψελίδες (εικ. 6). Καθώς αέρας εισέρχεται στις κυψελίδες, οι πνεύμονες διατείνονται και τα ελαστικά συστατικούς τους υφίστανται ελαστική παραμόρφωση, δηλαδή συγκεντρώνουν ενέργεια. Αντίθετα, κατά την εκπνοή. Αντίθετα, κατά την εκπνοή, το διάφραγμα χαλαρώνει, και τώρα η κυψελιδική πίεση είναι μεγαλύτερη από τη βαρομετρική, επειδή τα τοιχώματα τν κλυψείδων πιέζονται από την ελαστική δύναμη που απελευθερώνουν τα ελαστικά συστατικά τοιχωμάτων τους, που τείνουν να λάβουν θέση ηρεμίας (εκπνευστική). Αν διάφορες παθολογικέ ςκαταστάσεςι, έχουν οδηγήσει στην καταστροφή ελαστικών ινών, η εκπνοή δυσχαιρένεται, και κατακρατείται αέρας στις κυψελίδες (air trappng). Πέραν της εκπνευστικής δράσεως των ελαστικών μυών, την εκπνοή υποβοηθούν οι εκπνευστικοί επικουρικοί μύες, η δράση των οποίων είναι ορατή κλινικά, σε περιπτώσεις όπου η εκπνοή δεν συντελείται με εισφορά της ελαστικής παραμορφώσεως των ιστών, μόνο. 
Ανταλλαγή αερίων στους πνεύμονες. Η κύρια αποστολή του αναπνευστικού συστήματος είναι η ανταλλαγή αερίων. Με την απρόσκοπτη ανταλλαγή αερίων, διατηρείται η οξεοβασική ισορροπία, ως μέρος της ομοιοστασίας του οργανισμού. Κατά την εισπνοή, εξελίσσεται ανταλλαγή αερίων στις κυψελίδες, οι οποίες αποτελούν τη λειτουργική ομάδα του αναπνευσιτκού συτήματος. Οι κυψελίδες επιστρώνονται από ένα λεπτό δίκτυο τριχοειδών (εικ. 7), με λεπτά τποιχώματα που συντλήονται με τα επίσης λεπτά τοιχώματα των κυψελίδων. Δι΄αυτής της κυψελιδοτριχοειδικής μεμβράνης, τελείται, παθητικά η ανταλλαγή αερίων. Όλα τα αέρια διαχέονται από τις κυψελίδς προς το απιμα των πνευμονικών τριχοειδών, αλλά το διοξείδιο του άνθρακος, με αντίθετη κατεύθυνση, από το αίμα προς τον ενδοκυψελιδικό χώρο. Επί ενός τυπικού ενήλικος, στους πνεύμονες ανταλάσσονται, όπως προειπώθηκε, ~250 ml/min οξυγόνοο και ~200 ml/min CO2. Συνολικά, κάθε ενήλικας, εκνέει ~500-700 ml αέρος με κάθε εκπνοή (: αναπνεόμενος όγκος).Η ολική πνευμονική χωρητικότητα στους πνεύμονες είναι συχνά αναγκαία μέτρηση για τη κατανόηση παθολογικών εκτροπών. Μια προσέγγιση του μεγέθους της ολικής πνευμονικής χωρητικότητας είναι με΄σω συνδυασμού διαφόρων παραμέτρων.
παράμετρος
ορισμός
αναπνεόμενος όγκος
ήρεμη αναπνοή, ο όγκος αέρος που εισπνέεται ή εκπνέεται σε κάθε αναπνοή
εκπνευστικός εφεδρικός όγκος
το μέγιστο ποσό αέρος που εκπνέεται, βιαίως, μετά την ήρεμη εκπνοή
εισπνευστικός εφεδρικός όγκος
το πρόσθετο ποσόν αέρος που εισπνέεται, βιαίως, μετά την ήρεμη εισπνοή
υπολειπόμενος όγκος
ο αέρας που παραμένει στους πνεύμονες, μετά τη μεγίστη εκπνοή
ζωτική χωρητικότητα
Το μέγιστο ποσον αέρος που μπορεί, βιαίως, να εκπνευστεί, μετά την πληρέστερη, δυνατή εισπνοή. Η ζωτική χωρητικότητ είναι άθροισμα του αναπνεόμενου όγκου+ και των εισπνευστικού και εκπνευστικού εφεδρικού όγκου.
ολική πνευμονική χωρητικότητα
το άθροισμα της ζωτικής χωρητικότητας και κια του υπολειπόμενου όγκου
κυψελιδικός αερισμός
ο όγκος άερος που, ανά λεπτό, φτάνει στις κυψελίδες και λαμβάνει μέρος στην ανταλλαγή αερίων
αερισμός νεκρού χώρου
Είναι το μέρος του κατά λεπτού αερισμού που δεν λαμβάνει μέρος στην ανταλλαγή αερίων, γνωστός, επίσης, και ως "ανώφελος" αερισμός. Ο αέρας παραμένει στους αμιγείς αεραγωγούς (ανατομικός νεκρός χώρος) ή προωθείται τις κυψελίδες, αλλά δεν συμμετέχει στην ανταλλαγή (φυσιολογικός νεκρός χώρος) 
Oι κυψέλιδες είναι σχεδιασμένες για ταχεία ανταλλαγή αερίων. μΜετά τις αλλεπάλληλες διχοτομήσεις των βρογχιολίων, προκύπτουν εκατομμύρια μικροί αεροχώροι, που συνθέτουν μια τεράστια επιφάνεια διαθέσιμη για την αταλλαγή αερίων. Κάθε κυψελίδα περιβάλλεται από πυκνό δίκτυο τριχοειδών. Οι κυψελίδες επαλείφοντρι από αποπλατυσμένα κυψελιδικά κύτταρα, ενώ τα έξωθεν τριχοειδή επαλείφονται από ενδοθηλιακά κύτταρα. Το πάχος της κυψελιδοτριχοειδικής μεμβράνης είναι ελάχιστο. Το αίμα χρειάζεται ~1 sec να διατρέξει τα πνευμονικά τριχοειδή, διάσημα κατά το οποίο κορρέννυται 100% με οξυγόνο και αποδίδει την περίσσεια του διοξειδίου.  Στην φάση αέρα/νερό, που διαμορφώνεται, αναπτύσσεται μεγάλη επιφανειακή τάση. Το εσωτερικό των κυψελίδων επαλείφεται από μια φωσφολιπιδιακή ουσία, η φωσφατυδοχολίνη, γνωστή ως επιφανειοδραστική ουσία, η οποία μειώνει την επιφανειακή τάση και εμποδίζει τις κυψελίδες από την σύγκλεισή τους κι εκκένωση του άερα τους στις γειτονικές μεγαλύτερες. Η μείωση της επιφανειοδραστικής ουσίας προκαλεί το σύνδρομο της αναπνευσιτκής δυσχέρειας, που αναγνωρίζεται στα βρέφη και, σε παθολογικές καταστάσεις, στους ενήλικες. Άτομα υπό παρατεταμένη έκθεση σε υψηλές συγκεντρώσεις οξυγόνου χάνουν την επιφανειοδρασδτική τους ουσία και καθίστανται επιρρεπείς  στο σύνδρομο αναπνευστικής δυσχέρειας.
Μέρος του αναπνεόμενου όγκου αποτελεί το νεκρό χώρο και δεν συμμετέχει στην ανταλλαγή αερίων. Μόνο ο αέρας που προωθείται μέχρι τις κυψελίδες μπορεί να συμμετέχει στην ανταλλαγή αερίων. Έτσι, τα πρώτα 150 ml (εικ. 8) παραμένουν στους αμιγείς αεραγωγούς, όπως η τραχεία, οι κύριοι και τμηματικοί βρόγχοι, τα βρογχιόλια. Το τμήμα αυτό του αναπνεόμενου όγκου ονομάζεται ανατομικός νεκρός χώρος και, όπως προειπώθηκε, δεν συμμετέχει στην αναταλλαγή αερίων.  
 Η ταχεία, επιπόλαιη αναπνοή είναι κακό κλινικό σημείο. Ο όγκος αέρος που φτάνει στις κυψελίδες με κάθε αναπνοή, είναι η διαφορά του αναπνεόμενου όγκου αέρος, μείον το νεκρό χώρο, .ώστε, εάν υποθέσουμε ότι ο αναπνεόμενος όγκος είναι 500 ml και ο νεκρός χώρος  είναι 150 ml ο κυψελιδικός χώρος είναι 350 Ml. Για να εκτιμηθεί ο κυψελιδικός αερισμός αρκεί να πολλαπλασιαστεί η συχνόττηα της αναπνοής με τον κυψελιδικό όγκο ⇒Κυψελιδικός αερισμός=αναπνευστική συχνότητα Χ (TV-νεκρός χώρος). ηO κυψελιδικός αερισμός είναι 15 αναπνοές/min Χ 350 ml/αναπνοή= 5250 ml/min. Έτσι, μπορεί να συναντηθούν οι επόμενες κλινικές παραλλαγές.
πίνακας 3. αερισμός
ασθενής TV( ml) RR πνευμονικός αερισμός (ml/min) VD(ml) AV(ml/min)
1 1000 6 6000 150 5100
2 500 12 6000 150 4200
3 300 20 6000 150 3000
4 200 30 6000 150 1500
5 150 40 6000 150 0

Εάν παρακολουθήσουμε μόνο τον πνευμονικό αςρισμό, σε όλες τις περιπτώσεις του πίνακα 3, μπορεεί να συμπερανθεί ότι και οι 5 ασθενείς έχουν καλώς, αλλά, βέβαια, δεν είναι έτσι, καθώς οι 2 τελευταίοι ασθενείς έχουν πολύ χαμηλό κυψελιδικό αερισμό, κι έχουν, επομένως, σοβαρό πρόβλημα αναπνευστικής επάρκειας. .Η ταχεία, επιπόλαιη αναπνοή μπορεί να είναι επικίνδυνο σημείο.   η

Μεταφορά οξυγόνου. Το οξυγόνο μεταφέρεται στο αίμα με δύο τρόπους: [α] χημικώς συνδεδεμένο με την αιμοσφαιρίνη των ερυθρών αιμοσφαιρίων (η μεγίστη ποσότητα ~1.34 Χ Ηb (gram)) και, [β] διαλυμμένο στο πλάσμα (ελάχιστη ποσότητα ~0.03ΧPaO2). Για τη φόρτιση και αποφόρτιση του οξυγόνου, εμπλέκονται 4 ομάδες αίμης. Εάν η μιά ομάδα συνδεθεί με οξυγόνο, οι άλλες τρεις μεταβάλλουν το σχήμα τους και η συγγένειά τους με το οξυγόνο αυξάνεται. Ανίθετα, εάν μια ομάδα αποβάλλει το οξυγόνο με το οποίο είχε συνδεθεί, οι υπόλοιπες 3, αποοβάλλουν ταχεώς τα δικά τους μόρια οξυγόνου, καθώς μεταβάλλουν, πάλι, το σχήμα τους. Διαμορφώνεται, έτσι, η καμπύλη αποδεσμεύσεως οξυγόνου (εικ.9). 
Μεταφορά αερίων και έλεγχος αναπνοής. μεταφορά αερίων - ο ρόλος της αιμοσφαιρίνης
-1. σύνδεση οξυγόνου με αιμοσφαιρίνη Κάθε μόριο Hb μπορεί να συνδέσειθ 4 μόρια Ο2, οπότε, λέγεται ότι είναι πλήρως κορεσμένη.
-2. το ποσοστό κορεσμού είναι μια μέτρηση της εκτάσεως στην οποία η υπάρουσα αιμοσφαιρίνη είναι συνδεδεμένη με το Ο2. Μπορεί να κυμαίνεται από 0-100%.
-3. Ο κορεσμός της Ηb με οξυγόνο εξαρτάται από την μερική πέιση οξυγόνου στο αίμα. Το οξυγόνο που είναι ήδη συνδεδεμένο με την Hb δεν συμμετέχει στη διαμόρφωση της PaO2, επειδή η τελευταία οικοδομείται μόνο  από το διαλυμένο στο πλάσμα οξυγόνο.
-4. Η σχέση μεταξύ της PO2 και του % κορεσμού της Hb είναι πολύπλοκη.
--4α. στις κυψελίδες,  η PO2 είναι ~ 100 mmHg, αλλά παρατηρείται μεγάlη μεταβολή στη PO2 παρατηρείται με ελάχιστη μεταβολή του %HbO2. Επομένως, η ΡΟ2 μπορεί να μειωθεί κατά 40% στους πνεύμονες και η Hb να παραμείνει πλήρως κορεσμένη. Αυτό επιτρέπει τη φόρτιση με οξυγόνο της Hb.
--4β. Στους ιστούς, PO2 είναι ~ 40 mmHg σμικρή μεταβολή της ΡΟ2 εδώ, απολήγει σε μεγάλο αποκορεσμό της Hb. Επομένως, όταν η ΡΟ2 μειώνεται ακόμη και κατά μικρό ποσοστό, στα συστηματικά τριχοειδή, ένα μεγάλο ποσό οξυγόνου αποδεσμεύεται από την Hb. Αυτό διευκολύνει ρτην αποφόρτιση της Ηb02 στους ιστους.
-5. Επομένως, η Hb λειτουργεί ως αποθήκη οξυγόνου στο αίμα, επιτρέπονταις στο αίμα να μεταφέρει πολύ περισσότερο οξυγόνο, παρ΄ό,τι θα μπορούσε, με τη διάλυση στο πλάσμα, μόνο.
-6. Τροποποιήσεις της καμπύλης κορεσμού Hb.
--6α. Φαινόμενο Bohr. Η απύξηση του μεταβολισμού προκαλεί αύξηση της θερμοκρτασίας των ιστών, οξέωση και συγκέντρωση CO2. Η αύξηση όλων αυτών των μεταβλητών απολήγει στην δεξιά απόκλιση της καμπύλης κορεσμού αιμοσφαιρίνης. που συνεπάγεται ευχερέστερη αποφόρτιση της ΗbΟ2 για δεδομένο ΡΟ2. Δηλαδή η αιμοσφαιρίνη αποδίδει περισσότερο οξυγόνο στους ιστούς σε περιβάλλον με χαμηλή ΡΟ2.
--6β. τοCOπροκαλεί αριστερή απόκλιση της καμπύλης κορεσμού αιμοσφαιρίνης, δηλαδή, λιγότερο οξυγόνο αποδίδεταισ τους ιστούς για δεδομένη ΡΟ2. 
Το διοξείδιο του άνθρακος μεταφέρεται με το αίμα με τρεις μορφές: η
0
Το διοξείδιο  
--6β. Η
ηυ   .
  w . . ηηηηη
 
.
. ηηηηηηη.