Дишане

от Уикипедия, свободната енциклопедия
Направо към: навигация, търсене
Бели дробове - един от видовете органи за извършване на дишане

Дишането е процес, при който живите същества поемат кислород и с участието на вода се разрушават органични вещества, при което се освобождава включената в тях химическа енергия, като се отделят вода и въглероден диоксид. Този процес е обратен на фотосинтезата. Извършва се във всички организми без прекъсване. Според начина на дишане живите същества се разделят на аероби и анаероби. Дишането зависи, както от външни фактори, така и от вътрешни. Дихателната функция при животните включва в себе си два паралелни процеса. От една страна непрекъснато постъпва кислород нужен за окислителните процеси, а от друга непрекъснато се елиминира въглеродния двуокис, който се отделя в тъканите. При висшите животни дишането може да се раздели на четири последователни етапа включващи обмяна на газовете между атмосферния и алвеоларния въздух, преминаването им от алвеоларното пространство към кръвта и обратно, свързване и транспорт на газовете и обмяна на газовете между кръвта и тъканите. При едноклетъчните кислорода постъпва чрез проста дифузия от околната среда. В обратна посока се отделя въглеродния двуокис. Подобен е механизмът при нисшите червеи и други типове нисши животни. При повечето многоклетъчни обаче това става с помощта на специализирани дихателни органи.

Непосредственото постъпване на газове чрез повърхността на организмите се нарича кожно дишане. То е застъпено особено при нисшите животни, но се наблюдава дори и при човека. При насекомите дишането се осъществява чрез своеобразни системи от въздухоносни ходове, които пронизват цялото тяло. За осъществяване на дишането във водна среда са се развили различни по строеж и функция хриле. При птиците дихателната система се е видоизменила с цел подпомагане на летателния процес.

Особености на дихателната система[редактиране | edit source]

Дихателната система при сухоземните животни се състои от въздухоносни пътища, бял дроб, париетална и висцерална плевра. Те са разположени в херметично затворения гръден кош (с изключение на земноводните и змиите, при които липсва гръден кош). Освен тях в процеса на дишане участват и аферентни и еферентни проводни нервни пътища със сложно устроен дихателен център. Въздухоносните пътища от своя страна анатомично се подразделят на горни и долни. Горните започват от носната кухина и завършват с гласната цепка на ларинкса. Долните дихателни пътища са трахеята, бронхите и бронхиолите. Като се започне от бифуркацията на трахеята и се достигне до алвеолите, всеки клон на бронха или бронхиола се дели на два клона дихотомно. При човека те са 23 на брой.

Около 30% от вдишания от човека въздух не достига активната дихателна повърхност на алвеолите и остава в дихателните пътища. Този въздух не участва в газовата обмяна и поради тази причина пространството, в което се намира се нарича „вредно пространство“. Въпреки това обаче преминаването на въздуха през въздухоносните пътища има полезен ефект, който се състои в:

  • Вдишаният въздух привежда в контакт мирисните дразнители с рецепторите на мирисния анализатор.
  • В дихателните пътища се намират важни рецепторни полета на важни защитни рефлекси. В горните на кихането, а в долните на кашлянето.
  • Тук се затопля въздуха и така се предпазват алвеолите от вредното въздействие на студения въздух.
  • В лигавицата на дихателните пътища има множество секреторни клетки. Същите отделят слуз, която защитава организма от вредното въздействие на попадналите с въздуха микроорганизми.
  • Серозният епител изпълнява секреторна функция, която допълнително спомага за овлажняването на вдишания въздух. В някои случаи се усилва изпарението, а от там и отделянето на топлина.

Белите дробове не притежават двигателни елементи, а само епителна тъкан с еластични влакна. Ето защо ролята му при дишането е пасивна и зависи от гръдната и диафрагмалната мускулатура. Краищата на въздухоносните пътища завършват с микроскопични мехурчета - алвеоли. Разгънатата им повърхност надхвърля 100 пъти тази на тялото. Тънката им стена и богатата кръвоснабденост допълнително спомагат за лесната обмяна на газове между организма и атмосферния въздух. Белият дроб е разположен в гръдната кухина. Покрити са с висцерална плевра, а гръдната стена отсреща е застлана от париетална плевра. Между двата листа на плеврата се създава потенциална цепнатина изпълнена с плеврална течност. По този начин в процеса на дишане двете плеври се хлъзгат и избягват триенето между органите и тъканите.

Механизъм на дихателните движения[редактиране | edit source]

Рентгеново видео на женски Американски алигатор докато диша.

Дихателните движения на стените на гръдния кош и диафрагмата предизвикват принудително разширение и свиване на белите дробове. При вдишване или издишване поради херметичността в гръдната кухина белите дробове пасивно следват стените на гръдния кош, който увеличава своя обем в резултат на съкращението на инспираторните междуребрени мускули и диафрагмата. Обратно, при издишването гръдната празнина се намалява понеже гръдния кош се връща (отначало пасивно от собствената си тежест) след разпускането на инспираторните междуребрени мускули и диафрагмата. Към края на едно нормално издишване се включва и съкращаването на експираторните мускули. За диафрагмата издишването изцяло е пасивен процес. При вдишване дихателните мускули трябва да преодолеят тежестта на гръдния кош, коремните органи, еластичните сили на алвеолите и въздухът, който се намира в тях и въздухоносните пътища.

Еластичното съпротивление е най-важният фактор, който определя механиката на дишането. Обемът на белия дроб се изменя най-бързо в края на вдишването, отколкото в началото и се намалява в края на издишването по-бързо, отколкото в началото на този процес. Енергията, която се изразходва за преодоляване на еластичното съпротивление, се фиксира като потенциална енергия, която ще влезе в действие по време на издишването под формата на кинетична енергия. Именно тя дава превес в интрапулмоналното налягане над атмосферното, за да се придвижи въздухът в обратна посока.

Към нееластичното съпротивление се отнася основно съпротивлението, което оказват въздухоносните пътища към въздушната струя. В местата на разклонение на дихателните пътища това съпротивление се усилва, поради образуването на вихрови турбулентни потоци. Нееластичното съпротивление на въздухоносните пътища е по-голямо в горната им половина и по-малко в долната, където сумарният просвет на напречното сечение е по-голям. По време на вдишване това съпротивление намалява, а по време на издишване се увеличава.

При вдишване гръдният кош се удължава и едновременно с това разширява. При човека се разширява отгоре надолу, а при животните отпред назад в резултат на съкращението на диафрагмата. Това става като обърнатият и вдаден към гръдния кош купол на диафрагмата по време на съкращение се изправя, като изтласква назад коремните органи и придобива конусовидна форма.

При вдишване разширяването на гръдния кош в напречна посока се извършва от съкращението на външните междуребрени мускули. Сравнително най-важна роля от тях играе първият ребрен пръстен. Той е важен опорен пункт, тъй като е фиксиран почти неподвижно с ключицата и гръдната кост. При този процес върху всяко ребро от двете му страни действат два междуребрени мускула. При усилено вдишване участие вземат и мускули, които са прикрепени в единия край към предния ръб на ребрата, а с другия си край към гръбначния стълб и раменния пояс. Мускулите участващи при вдишването имат по-голяма сила, отколкото мускулите, които участват при издишването. Това се дължи на факта, че при вдишване се преодолява сравнително по-голямо съпротивление. Вдишването е 1,5 пъти по-кратко от издишването. Мускулите участващи в процеса на вдишване при човека са десет на брой[1], а тези които пряко участват при издишването са дванадесет на брой[2].

Актът на издишване започва с разпускането на външните междуребрени мускули и е пасивно. От друга страна действат и освободените вече потенциални еластични сили. В резултат на намаляването на гръдния кош междуребрените пространства се стесняват. Белият дроб не оказва съпротивление към тенденцията на намаляване на гръдния кош. Едва в края на издишването се включват и вътрешните междуребрени мускули. При издишването и диафрагмата също се връща към изходното си положение пасивно. Коремните органи изтласкани при вдишването се връщат обратно под влияние на еластичните сили на коремната преса. При това положение стените на нейния купол отново се вдават към гръдната кухина.

При издишването се извършват вокализацията при животните и речевите функции при човека.

Тип на дишането[редактиране | edit source]

Типът на дишането се определя от степента на участие на различните мускули в дихателния процес. Ако участва предимно диафрагмата се говори за диафрагмен тип на дишане. В случаите, че участват повече междуребрените мускули типът на дишане е костален или гръден. При човека като правило жената притежава костален тип на дишане, а мъжът - предимно абдоминален. По време на бременност типът на дишане при жената става изключително костален. Условията на работа също могат да окажат влияние върху типа на дишане. Пример за това е при жени занимаващи се с физическа работа, придобиват смесен или абдоминален тип на дишане. Повечето животни имат смесен тип на дишане. При кучето например е костален, а при говедото е абдоминален.

Честота на дихателните движения[редактиране | edit source]

Честотата на дихателните движения се определя от броя им за една минута. Зависи основно от интензивността на обмяната на веществата в организма, големината му, възрастта, физиологично състояние и други. Така например колкото по-малък е организма, толкова по-усилена обмяна е нужно да се поддържа, а от там и по-чести дихателни движения. Младият организъм също е с по-висока обмяна. При усилена работа дихателните движения стават по-чести и задълбочени.

Промяната в нормалния дихателен ритъм (eupnoe) може да се дължи на различни причини. Известни са следните нарушени ритми:

  • Polypnoe (полипное) - ускорено дишане.
  • Tachypnoe (тахипное) - силно ускорено дишане.
  • Hyperpnoe (хиперпное) - задълбочено дишане.
  • Olygopnoe (олигопное) - забавено дишане.
  • Dyspnoe (диспное) - затруднено дишане.
  • Apnoe (апное) - спиране на дишането.
Честота на дихателните движения за една минута
Видове Брой Видове Брой Видове Брой Видове Брой
Човек 10-18 Кон 8-16 Куче 10-30 Говедо 10-30
Котка 10-25 Овца 10-20 Коза 10-18 Домашен заек 15-30
Свиня 8-18 Камила 5-12 Благороден елен 8-16 Кокошка 22-25
Гълъб 50-70 Плъх 50-70 Мишка 100-150 Морско свинче 50-70

Защитни рефлекси[редактиране | edit source]

Кихането е защитен рефлекс, който използва механизмите на дишането.

С дихателната механика са свързани и механизмите на някои от защитните рефлекси на организма. Такива са:

  • Хълцане. Активно участие в процеса на хълцане взема диафрагмата, която се съкращава рязко, с което се създава мощно проникване на въздух. Този рефлекторен процес се активира и от нарушения на нормалната функция на коремните органи.
  • Кашлица. Предизвиква се от дразнене с чужди тела или от секрет произведен при възпаление на мукозата на бронхите и ларинкса. Самият акт се възпроизвежда чрез едновременна силна контракция на всички експираторни мускули. Рязкото увеличаване на интраплевралното налягане се последва от внезапно отваряне на глотиса. Така храчките се изхвърлят напред към предната част на трахеята, а от там през устата навън.
  • Кихане. Експираторен рефлекс, който премахва чуждотелните частици, попаднали в носната празнина. Чрез внезапна и силна експирация въздушната струя отхвърля дразнителя от носната кухина.

Белодробно налягане[редактиране | edit source]

За да се реализира белодробната вентилация е необходимо да се създадат разлики във външното атмосферно налягане, интрапулмоналното и интраплевралното налягане. При вдишване въздухът се придвижва от среда с по-високо към среда с по-ниско атмосферно налягане. Равни стойности на атмосферното и интрапулмоналното налягане се установяват при завършена инспирация или експирация, а също така и при волево спиране на дишането. По отношение на съотношението между интрапулмонално и интраплеврално налягане то винаги е в полза на интрапулмоналното. Причината за тази разлика се дължи на бариерата от еластични сили на белия дроб. Широкият диапазон на възможностите на инспираторните и експираторните мускули позволява да се поддържа динамично равновесие при промени в интензивността на окислителните процеси. Когато се увеличава обемът на гръдния кош интраплевралното налягане се намалява. В този случай интрапулмоналното проявява стремеж към изравняване с интраплевралното. Срещу тази тенденция обаче противодействат еластичните сили на белия дроб, наречени са леснота „дондерсово налягане“. Колкото по-раздут е белия дроб и колкото по-разширен е гръдния кош, толкова по-голямо става противодействието на еластичните сили и толкова по-голяма е разликата между интрапулмоналното и интраплевралното налягане.

Това състояние на дихателния процес се създава непосредствено след раждането. До този момент белият дроб съответства на гръдния кош. В момента на раждането амниотичната течност се резорбира в лимфата, а една част се изхвърля през устата и носа. При първото дихателно движение гръдния кош се разширява и съответно увеличава и белият дроб, алвеолите се разтягат и капилярите около тях се запълват с кръв. При това движение предизвикано от повишената концентрация на въглена киселина след скъсване на кръвната връзка с майката, се създава особено състояние, което се запазва до края на живота - ребрата се фиксират към съответните ямки на гръбначния стълб и външните междуребрени мускули придобиват известен тонус. Така след първото дихателно движение гръдния кош се оказва по-голям от белия дроб. Това съответствие автоматично възбужда еластичните сили и следователно създава тази разлика между интраплевралното и интрапулмоналното налягане, която е главно условие за нормалната дихателна динамика. Това несъответствие по-късно се задълбочава, тъй като гръдния кош расте по-интензивно, отколкото белия дроб, като при животните тази разлика се стабилизира по-бързо отколкото при човека. Между атмосферното и интрапулмоналното налягане винаги съществува разлика при вдишване и издишване. При вдишване тя е в полза на атмосферното налягане, при издишване - в полза на интрапулмоналното. Между интраплевралното и интрапулмоналното налягане винаги съществува разлика, която при вдишване се увеличава, а при издишване се намалява, без да бъде заличена напълно.

Освен еластичните сили в същата посока действа и друг фактор, наречен сърфактънт. Той представлява повърхностноактивно вещество с липопротеидна природа (α-лецитин), което покрива вътрешната повърхност на алвеолите под формата на тънък молекулен слой. Този неразтворим във вода фосфолипид се образува от митохондриите на алвеоларния епител. Той намалява повърхностното напрежение на водните капчици, които покриват вътрешния слой на алвеолите. По този начин оказват противодействие при свиването на алвеолата и пречат това да стане докрай. При вдишване молекулите на сърфактънта не са плътно прилепени, което усилва повърхностното напрежение на водните капчици. При издишване молекулите прилягат плътно една към друга, с което се намалява повърхностното напрежение на течността над тях. Това пречи на слепването на алвеолите и спомага за запазването на остатъчния въздух в тях. Сърфактънтът пречи при преразширението на алвеолите, а също поощрява и пропускливостта на газовете през тях. Така изходното състояние на дихателната динамика е постоянното съхранение на алвеоларния лумен. Сърфактънтът се образува още в ембрионалното развитие и в случай, че той липсва у новородените алвеолите остават слепени (ателектаза).

Наличието на еластични сили и сърфактънт са причина белият дроб винаги да бъде раздут, в случай и на най-дълбоко издишване. Действието на тези сили може експериментално да бъде отстранено, чрез пробиване на стената на гръдния кош. По този начин се предизвиква пневмоторакс.

Отрицателното налягане оказва влияние върху функцията на други органи. То оказва влияние върху предсърдията и големите вени. От друга страна, диафрагмата при изтласкване на коремните органи по време на вдишване спомага за оттичане на венозната кръв към празната вена. Обратно, при издишване повишаването на интраплевралното налягане облекчава сърцето при неговата систола. Тези влияния не се отразяват съществено върху кръвното налягане поради по-бързата смяна на фазите на сърдечната дейност от честотата на дишането.

Регулация на дишането[редактиране | edit source]

Изследвания с опитни животни показват, че пълно прекъсване на дихателната дейност настъпва при структурни поражения в четвъртата мозъчна камера или при пререз между продълговатия и гръбначния мозък, при което булбарния център се откъсва от ядрото на диафрагмалния нерв. Булбарният център се простира напред от ядрото на n.facialis и назад до calamus scriptorius, двустранен е както в анатомично, така и във функционално отношение. В същото време той притежава функционално две части: център на вдишване и център на издишване. Над булбарния център се намира апнеистичният център, който удължава вдишването и скъсява издишването.

Пневмотаксичният център е разположен в областта на парабронхиалните ядра. Той организира и насочва нормалния ритъм към дишане с форсирани двигателни движения и не участва в саморегулацията на булбарния център. Въпреки това обаче е съединен с центъра посредством низходящи и възходящи пътища, поради което му оказва пряко влияние. Пневмотаксичният център е също анатомично и функционално двустранен. Неговите центрове на вдишване и издишване се намират в отношение на обратна връзка със съответните центрове на булбарния център. При експериментално изключване на този център в случай на задъхване, дишането се ускорява.

Междинния мозък също носи представителство на дихателния център, чрез който може да се повлияе върху трофиката на дихателните центрове чрез вегетативна симпатикова инервация. Така междинния мозък оказва влияние върху съкращаването на гладката мускулатура на бронхите, а също така и на пропускливостта на капилярите. Това става, когато двигателната функция се въвлича в механизмите на терморегулацията. Промените, които настъпват по време на силни психични преживявания и емоционални състояния, се осъществяват чрез междинния мозък и по-точно от неговата хипоталамична област.

Кората на главния мозък изпълнява най-висшият контрол на дихателната дейност. Коровото повлияване има пусково значение, доколкото чрез него може да бъде прекратена или форсирана дихателната дейност волево, това влияние може да бъде и коригирано чрез формирането на временните условни връзки при изграждането на условни дихателни рефлекси.

Патология на дишането[редактиране | edit source]

Външното дишане обхваща процесите свързани с газообмена между вдишания въздух и кръвта достигаща до алвеолите. Нормалното протичане на газообмена се дължи на три основни процеса - вентилация на алвеолите, дифузия на газовете през алвеолно-капилярната мембрана и перфузия на алвеолите, която отразява количеството на протичащата през тях кръв. Между трите процеса съществува пряка зависимост и нарушението на един от тях, води до нарушения и в останалите. Така се намалява ефективността на външното дишане и се предизвиква дихателна недостатъчност. Това понятие обединява няколко състояния, при които нормалният газов състав на кръвта е нарушен и се появява задух.

Дихателната недостатъчност се дължи предимно в нарушения на вентилацията на белите дробове като в тези случаи се говори за вентилационна недостатъчност. Когато са засегнати процесите на дифузия на газовете и циркулацията на кръвта в белите дробове, състоянието се нарича белодробна недостатъчност. Ето защо понятието дихателна недостатъчност включва в себе си вентилационната и белодробната недостатъчност. То отразява общата недостатъчност на дишането и отражението му върху белите дробове, сърдечно-съдовата система, кръвта и нервно-хуморалните и тъканните механизми на регулация.

Етиология на дихателната недостатъчност[редактиране | edit source]

  • Нервно-регулаторни нарушения. Дихателният център в продълговатия мозък и пневмотаксичният център във варолиевия мост контролират дишането под влияние на нервни импулси идващи от кората на главния мозък, хипоталамуса и периферната нервна система. Нарушенията на всяко едно от тези звена изменя характера на импулсите и променят възбудимостта на двата центъра. Пораженията на ЦНС могат да се изразяват в склероза и спазъм на кръвоносните съдове и кръвоизливи в мозъка, енцефалити, черепномозъчни травми, едем или токсични увреждания на мозъка, притискане от растящи тумори и други.
  • Нарушения в дихателните пътища. Свеждат се до намаляване на проводимостта им или до пълното им запушване. Така се затруднява или спира достъпът на въздух до белите дробове. Такива нарушения са например засядане на храна в областта на ларинкса, парализа на възвратния нерв, изкривяване на носните прегради, оток на глотиса, тумори, възпаление на лигавицата на дихателните пътища, спазъм на бронхите и други патологични процеси. Нарушенията на функцията на ресничестия епител на трахеята води до забавени движения на ресничките. Така образуваната слуз от клетките се изтласква навън с по-бавна скорост, натрупва се в трахеята и затруднява вентилацията.
  • Нарушение на функцията на гръдния кош.
  • Нарушение на функцията на дихателната мускулатура.
  • Нарушение на функцията на плеврата и плевралните кухини.
  • Структурно-функционални нарушение в алвеолите.

Механизми на дихателната недостатъчност[редактиране | edit source]

  • Нарушения в белодробната вентилация.
    • Хипервентилация.
    • Хиповентилация.
    • Неравномерна вентилация.
  • Нарушения в дифузията на газовете.
  • Нарушения в циркулацията (перфузия) на кръвта в белите дробове.

Форми на променено дишане[редактиране | edit source]

Дишане при необикновени условия[редактиране | edit source]

При висшите животни не съществуват никакви запаси от кислород и разчитат на това количество, което приемат от атмосферния въздух. Недостатъкът от кислород в организма или в отделни органи и тъкани се нарича хипоксия. Тя бива няколко вида:

  • Дихателна или екологична хипоксия. Кислородната недостатъчност се получава при изкачване на големи надморски височини или при намаляване на кислорода в затворени пространства.
  • Циркулярна или застойна хипоксия. Получава се при месно нарушение на кръвообращението.
  • Анемична хипоксия. Кислородният капацитет намалява поради недостиг на хемоглобин. Получава се при кръвозагуба, различни анемии и качествени промени на хемоглобина.
  • Токсична хипоксия. Получава се при въздействие с токсични продукти върху кръвоносната или дихателната система. Тъканите не са в състояние да използват кислорода при физиологичното му окисляване.

Пълното прекратяване на достъпа на кислород до организма се нарича аноксия.

Кислороден дълг[редактиране | edit source]

При започване на работа дихателната система не винаги има непосредствена функционална готовност. Поради тази причина може да се получи непълноценно задоволяване на организма с кислород. Това води до натрупване на млечна киселина в мускулите, която дразни рецепторите на някои рефлексогенни зони. Получава се добре изразен задух, наречен „мъртва точка“. Състоянието се нарича кислороден дълг и се запазва докато дишането и сърдечната дейност не достигнат онова работно ниво, което отговаря на нарасналите нужди на организма от кислород.

Дишане при растенията[редактиране | edit source]

Болшинството от растенията в светлата част на денонощието произвеждат кислород, но през нощта в клетките се наблюдава обратен процес на поглъщане на кислород в процеса на дишане. Ето защо в тъмните части на денонощието в жилищни помещения със саксийни растения нивото на кислород значително спада за сметка на произведения въглероден двуокис.

При нормални условия дишането се наблюдава във всички части на денонощието, просто през деня продукцията на кислород от растенията при фотосинтезата надвишава употребата му при дишането. Подобно на животните клетъчното дишане протича по аналогичен начин в специални митохондрии в клетката.

Общите принципи на организация в процеса на дишане на молекулно ниво при растенията и животните са сходни. Разликата е при това, че растенията се неподвижни и техния метаболизъм е длъжен да се съобразява с изменящите се условия на външната среда. Поради тази причина клетъчното дишане при растенията има и някои особености като допълнителен път на окисление и наличието на допълнителни ензими. Газообменът с външната среда се осъществява през устицата и цепнатините в кората на дърветата.

Интересни факти[редактиране | edit source]

  • Интензивността на процеса се обуславя от силата на процесите, извършващи се в живата материя. Например при растенията пъпките и семената дишат съвсем слабо, а по време на цъфтеж дишането е най-силно.
  • При застаряване на организма процеса намалява, а младите клетки дишат по-бързо.
  • Друг вътрешен фактор е количеството и състава на органични вещества, минерални соли, количеството на водата и кислорода в тялото.
  • Дишането се извършва най-бързо при оптимална температура. Тя е различна при различните видове. При повишаване или намаляване на оптималната температура, се забавя процеса. Всеки вид организъм има долна и горна граница на температурата, след която дишането спира (над 45°С белтъчините на цитоплазмата коагулират и организма умира).
  • Друг външен фактор е светлината. Тя влияе косвено.

Дишането се извършва в митохондриите на живата клетка, които са налице както в животните, така и в растенията и във всяко живо същество. Освободената енергия способства за движението на веществата, на отделните органи и целият организъм.

Източници[редактиране | edit source]

  • Томов Тр., Седлоев Н., Градинарски Г., Костов Й., Илиев Я., Биволарски Б., Георгиев П., "Ветеринарномедицинска физиология", Издателство Тракийски университет, Стара Загора 1998 г.
  • Иванов В., "Патологична физиология на домашните животни", Земиздат, София 1995 г.
  1. http://www.swimmingscience.net/2011/10/all-you-need-to-know-about-inspiratory.html
  2. http://www.swimmingscience.net/2011/10/all-you-need-to-know-about-inspiratory_26.html