Физиологија дисања човека је област медицинске физиологије која проучава процесе дисања непосредно повезане са потрошњом кисеоника и ослобађањем угљен-диоксида, који имају за циљ стварање и ослобађање енергије потребне у човековим животним процесима.
десно|250п
Процес дисања и дисање Сви познати живи организми врше размену гасова са њиховом околином. Ова размена је позната као дисање. За одржавање живота, кисеоник мора бити инхалиран у плућа, затим процесом дифузије преко алвеоло-капиларне мембране, хемоглобина и плазме крви пренет до ткива и потом пренет у ћелије ткива у којима се обавља аеробни метаболизам. Процеси дисање су; ' дисање (размена гасова), спољашње дисање унутрашње дисање и регулација дисања
Дисање мини|десно|250п|Спољашње дисање Дисање представља високо интегрисани процес који укључује комплексне сигналне механизме у мозгу, можданом стаблу, кичменој мождини, кранијални и спиналним нервима, уз координисано функционисање дијафрагме, интеркосталних мишића, ларинкса, фаринкса, плућа и кардиоваскуларног система.
Дисање се може описати и као спонтани, ритмички механички процес. Контракцијом и релаксацијом мишића у току дисања настаје кретања гасова из спољне средине у плућа и обратно, чиме тело добија један гасовити медиј за размену гасова.Walter F. Boron Mechanics of ventilation , Приступљено 27. 4. 2013.
Спољашње дисање Спољашње дисање се одвија у алвеолама плућа. Ваздух, који садржи кисеоник, из спољне средине механичким процесом дисања улази у алвеоле плућа. Из удахнутог ваздух у алвеолама, кисеоник дифузијом прелази у крвоток. У исто време, угљен-диоксид дифузијом из венске крви прелази у алвеоле одакле са издахнутим ваздухом напушта плућа. Дисајни циклус је несвестан процес који се непрекидно понавља, осим ако је због поремећаја свести настане поремећај у његовој регулацији.
Спољашње дисање одвија се у две фазе (активну и пасивну):
Активна фаза-удисање Кретање ваздуха према плућима је активна фаза спољњег дисања, или удисање. Оно је узроковано ширењем зида грудног коша и спуштањем дијафрагме наниже. Удах повећава волумен плућа и у њима ствара подручје ниског притиска. Будући да је већи притисак споља, ваздух продире у плућа.
У току мирног дисања интраплеурални притисак, у односу на атмосферски на почетку удисања, је око (-2,5 -{mmHg}-) и смањује се на приближно (-6 -{mmHg}-) на крају инспиријума. За то време притисак у плућима варира у распону од 0 до -1,2 -{mmHg}-, тј. постаје благо негативан.
При максималном удаху пречник грудног коша повећава се за 20%. Нормална број дисајних циклуса је 12 удисаја у минути, а запремина удахнутог ваздуха при једном удаху је око 500 -{ml}-. Према томе, минутни волумен дисања (или количина ваздуха која прође кроз плућа), просечно је око 6 литара у минути.
Пасивна фаза- издисање У пасивној фази спољњег дисање – издисање, дијафрагма се подиже навише а зид грудног коша се сужава, што доводи до повећања притиска унутар плућа. Након што се отвори глотис, притисак унутар плућа избацује ваздух, заједно са ослобођеним -{СО2}- из крви, у атмосферу.
Унутрашње дисање Унутрашње дисање је процес који се одвија на нивоу ткива и ћелија, које из кисеоником обогаћене крви користе кисеоник а у њу враћају угљен-диоксид. Овај механизам познат је и као метаболички процес производње енергије неопходне за живот. Унутрашње или ћелијско дисање је исти процес, који се одвија постепено, у неколико корака, а чији је резултат претварање енергије ускладиштене у молекулима глукозе у употребљиву хемијску енергију у облику АТП-а.
Регулација дисања мини|250п|Фактори који утичу на рад дисајног центра у продуженој мождини (медули) Нервни систем подешава величину алвеоларне вентилације потребама организма. Захваљујући томе, притисци кисеоника и угљен-диоксида у крви се минимално мењају и код тешких оптерећења респираторног система. Центар за дисање се налази у продуженој мождине и понсу, а регулација дисања се одвија континуираним емитовањем импулса - (сигнала).
Дисање представља високо интегрисани процес који укључује комплексне сигналне механизме у мозгу, можданом стаблу, кичменој мождини, кранијалним и спиналним живцима, уз координисано функционисање дијафрагме, међуребарних мишића, гркљана, ждрела, плућа и кардиоваскуларног система. Овај процес подразумева и учешће више различитих неуротрансмитера, неуромодулатора, рецептора, секундарних гласника и транскрипционих фактора, од којих се већина још увек испитује (види слику десно)..
Кључни неуротрансмитер који посредује у спровођењу синаптичких ексцитаторних сигнала у готово свим респираторним неуронима можданог стабла је глутамат. Он је неопходан за трансмисију инспираторних сигнала у респираторним премоторним и респираторним моторним неуронима.. Глутамат своје ефекте остварује углавном деловањем преко Н-метил-д-аспартат (НМДА) рецептора, али и преко не-(НМДА) рецептора, тј АМПА (алфа-амино-3-хидрокси-5-метилисоксазол 4-пропионичне киселине) и каинатских рецептора, као и метаботропних рецептора (mGluRs) укључених у понтомедуларне сигналне путеве... (Pt 3):639–51.
Последњих година, бројна експериментална и клиничка истраживања указују на значај функционалног интегритета малог мозга и понса и њихове тзв. понтомедуларне сигналне мреже која повезује дорзолатерални тегментум понса, () и вентролатерално подручје продужене мождине и њихове улоге у аутономној контроли дисања.</ref>
Крајњи циљ регулације дисања је одржавање повољних концентрација кисеоника, угљен-диоксида и водоникovih (H+) јона у телесним течностима. Повећање угљен-диоксида или водоникових јона утиче на респирацију, тако што надражује центар за дисање и доводи до уклањања вишка гасова убрзањем респирације. Регулација угљен-диоксида се врши механизмом повратне спреге, тако да у току хипоксије изазване пнеумонијом, емфиземом и других плућним болестима, овај систем може да повећа алвеоларну вентилацију-дисање 5-7 пута.
Анатомија органа за дисање Дисајни систем човека састоји се од дисајних путева и органа који уносе атмосферски ваздух у организам. Састав дисајног система Дисајни путеви Анатомске структуре Горњи дисајни путеви • Усно-носни пролаз • Ждрело • Гркљан Доњи дисајни путеви • Душник • Бронхије • Бронхиоле Алвеоларни дуктуси и алвеоле • Алвеоле • Мрежа алвеоларних капилара мини|центар|500п|Респираторни систем човека Усно носни пролаз
Устно носни пролаз се састоји из усница, усне шупљине, ноздрва и носне шупљине (назални пролаз). Овај пролаза облаже слузокожа која је прекривена цилијарним епителом, чија је основна улога филтрирање и влажење ваздуха. Механичке нечистоће, из удахнутог ваздуха, са задржавају у усној и носној шупљини на овлаженом епителу одакле се механичким путем одсрањују из носа и устију (кашљањем, кијањем, пљувачком и носном слином) или гутањем. Слуз са „ухваћеним“ честицама се покреће један сантиметар у минути до коначног избацивања или гутања. У носу и устима ваздух се загреје и зашити воденом паром, пре него стигне у плућа. Када би човек удисао кроз обичну цев, сув и хладан ваздух који допире у доње делове плућа погодовао би развоју инфекције. Ваздух који улази кроз носне шупљине је боље филтриран ваздух од онога који улази кроз уста. Зато лекари саветују да се дисање кад год је то могуће обавља преко носа.
Гркљан десно|210п Гркљан је орган дисајног система који је смештен у предњем делу врата. Орган је цевастог облика и почиње отвором у доњем делу ждрела (хипофаринксу), а наставља се у душник (трахеју). Главна функција гркљана је дисање, док је кроз еволуцију прилагођен и фонацији (говору). Посебну улогу у заштити дисања има гркљански поклопац (), који спречава да храна заврши у гркљану и даље у душнику, или спречава аспирацију и евентуално гушење.
Ждрело Ждрело је телесна шупљина која је са једне стране спаја усну и носну шупљина а са друге гркљан. Главна улога ждрела у процесу дисања је да прими ваздух из носне и усне шупљине и загреје га на температуру тела пре његовог уласка у респираторни систем.
Душник
Душник или трахеја, је цев кроз коју ваздух доспева у бронхије.
Бронхије, бронхиоле, алвеоларни дуктуси и алвеоле мини|200п|десно|Размена гасова се одвија на нивоу алвеола и плућних капилара Ваздух из душника наставља кретање наниже кроз бронхије и бронхиоле, ка све мањим пролазима, или дуктусима, док не доспе у алвеоле плућног ткива. Главна душница, по уласку у плућа, силази косо надоле и образује бронхијално стабло. Бронхиола формира структуре које личе на гроздове а свака бобица представља алвеолу.
Плућни режњић, је основна јединица грађе плућа, има облик пирамиде, величине око 1 -{см²}- Кроз њен врх улази бронхиола која се грана дајући ситне алвеоле, полулоптаста проширења њених зидова.
Алвеола је најважнији део плућа, облика мехурића пречника 0,3 -{mm}-. Алвеоле су творевине врло танких зидова, којих у плућима има око 300 милиона, са укупном површином која је у контакту са капиларима од око 70 -{m²}-. Свака мала алвеола окружена је мрежом капилара којима се придружују артерије и вене. На микроскопском прегледу капилара се види, да промер његовог зид чини само једна ћелија. Плућни капилари су толико уски да црвена крвна зрнца могу да се крећу кроз њих само у једном низу. Размена гасова -{СО2}- и -{О2}- се одвија на нивоу алвеола.
функције дисања мини|десно|250п|Схема размене гасова у плућима Дисање има неколико функција; Унос кисеоника у тело, Уклањање угљен-диоксида из тела, Регулација телесне температуре, Регулација ацидо-базне равнотеже у телу. Унос кисеоника у тело Примарна функција дисања је унос кисеоника. Кисеоник улази у тело путем дисајног система, а затим се у телу кроз циркулаторни систем доставља до свих његових делова. Све ћелије у телу за потребе метаболизма хране имају потребу за кисеоником. Уклањање угљен-диоксида из тела Угљен-диоксид је један од нуспроизвода у метаболичким процесима. Угљен-диоксид се раствара у плазми крви, која га затим преноси из ткива до плућа одакле се он избацује из тела.
Када угљен-диоксид уђе у капиларе, он реагује са водом, те настаје угљена киселина. Та реакција се убрзава ферментима до 5000 пута. Већ у следећем тренутку ова киселина дисоцира на бикарбонатне јоне и у овом безопасном стању се преноси до плућа. Овим процесом је омогућено да се угљен-диоксид 15-20 пута лакше транспортује.
Регулација телесне температуре Телесна температуре се обично одржава у распону од (36.1° до 37,0 °C). Испаравање телесних течност (као што је знојење) је једна од метода која помаже уклањању топлоте и одржавању топлотне равнотеже тела. Влажан ваздух током издисање такође помаже у процесу елиминације топлоте. Негативан ефекат може бити губитак велике количине топлоте због велике површине плућа. Регулација ацидо-базне равнотеже у телу десно|мини|250п|Процес дифузије -{О2}- и -{СО2}- одвија се кроз семипермеабилну мембрану на основу разлике притиска (-{рО2}- и -{рСО2}-) У телу постоји сложена равнотежа између количине кисеоника и угљен-диоксида. Кретање угљен-диоксида и кисеоника одвија се кроз бројне хемијске промене у хемоглобину и крвној плазми. Поремећај у раду ових хемијских путеве мења хемијску равнотежу тела. Под нормалним условима, релативни ниво ацидо-базне равнотеже (-{pH}- ниво) у телу је у распону од 7,35 до 7,45. Током дисања раста парцијални притиска угљен-диоксида, повећава се ниво киселости, и -{рН}- вредност се снижава на мање од 7,3. Исто тако, превише мало угљен-диоксида изазива пораст базне реакције крви и пораст -{рН }- вредности. Будући да људско тело одржава ацидо-базну равнотежу унутар уских граница, дисајни центар мозга реагује при свакој промени -{рН}- и парцијалног притиска угљен-диоксида (-{pCO2}-) у крви. Када дође до промена ацидо-базне равнотеже и -{pH}-, хемијски рецептори активирају дисајни процес како би се -{рСО2}- и -{рН}- ниво нормализовали. Распон од 7,2 до 7,6 је критична граница неопходне за кретање кисеоника кроз крв и улазак кисеоника у ткива.
Размена гасова у плућима и ткивима мини|десно|260п|Парцијални притисак атмосферских гасова