Dýchacia sústava

Každá bunka ľudského tela potrebuje na svoje fungovanie prísun kyslíka a, naopak, potrebuje sa zbavovať oxidu uhličitého. Výmena týchto dýchacích plynov medzi telom a vonkajším prostredím sa uskutočňuje prostredníctvom dýchacej sústavy.

Z funkčného aj anatomického hľadiska možno dýchaciu sústavu rozdeliť na 2 hlavné časti:

1. dýchacia rúra – privádzajú vzduch z nosa a úst do pľúc. Delia sa na:
   • horné dýchacie cesty
     • nosová dutina (cavum nasi)
     • nosohltan (nasopharynx)
   • dolné dýchacie cesty
     • hrtan (larynx)
     • priedušnica (trachea)
     • priedušky (bronchi)
2. pľúca (pulmo) – párový orgán, v ktorom dochádza k samotnej výmene dýchacích plynov

Hranicu medzi hornými a dolnými dýchacími cestami tvorí anatomické prekríženie dýchacej a tráviacej sústavy v hltane.

Všeobecná stavba dýchacej rúry link

Dýchacia rúra má vo všetkých svojich oddieloch podobný výstavbový plán. Jej základ tvorí (s výnimkou nosovej dutiny) pevný chrupkový skelet, ktorý je dôležitý, pretože zabezpečuje, aby boli dýchacie cesty otvorené, nezúžili sa a vzduch mohol plynule prúdiť.

Na tomto chrupkovitom základe je uložené podsliznicové väzivo, ktoré je silne prekrvené a obsahuje uzlíky miazgových buniek plniacich imunitnú funkciu. Vnútorný povrch dýchacej rúry vystiela sliznica (mukóza) pokrytá riasinkovým epitelom. Táto sliznica neustále tvorí značné množstvo hlienu, ktorý slúži na zachytávanie prachu, mikroorganizmov a drobných nečistôt z vdychovaného vzduchu. Kmitajúce riasinky následne tieto zachytené nečistoty posúvajú smerom von z dýchacích ciest.

Nosová dutina link

Nosová dutina (cavum nasi) je zvislou nosovou priehradkou (septum nasi) rozdelená na dve dutiny, ktoré sú spravidla asymetrické. Nosová dutina je priamo prepojená s prínosovými dutinami (sínusmi), ktoré sú umiestnené v okolitých kostiach lebky: v čeľusti (sinus maxillaris), v čelovej kosti (sinus frontalis), čuchovej kosti (sinus ethmoidalis) a klinovej kosti (sinus sphenoidalis). Tieto dutiny odľahčujú lebku, slúžia ako rezonátor pri tvorbe hlasu a majú význam pri vzpriamenej chôdzi a správnom držaní hlavy.

Dutinu nosa vystiela silne prekrvená sliznica s množstvom hlienových žliazok. Vzduch sa pri prechode cez nosovú dutinu vďaka nej rýchlo prehrieva, zvlhčuje a zbavuje najväčších nečistôt. V hornej časti nosovej dutiny sa navyše nachádza špeciálne čuchové pole (regio olfactoria) tvorené zmyslovými čuchovými bunkami, vďaka ktorým vnímame pachy.

Nosohltan link

Nosohltan (nasopharynx, resp. pars nasalis pharyngis) je najvyššie položený horný oddiel hltana. Z nosovej dutiny do neho vyúsťujú zadné nosové otvory, ktoré nazývame choány.

Z oboch strán ústi do nosohltana sluchová (Eustachova) trubica, ktorá ho priamo spája s dutinou stredného ucha. Slúži na vyrovnávanie tlaku (napríklad pri zmene nadmorskej výšky). Pri vyústeniach Eustachových trubíc sú uložené nosohltanové mandle, tvorené z miazgového (lymfatického) tkaniva, ktorých úlohou je zabrániť šíreniu infekcií. Práve v oblasti nosohltana a hltana sa kríži dýchacia sústava s tráviacou.

Hrtan link

Hrtan (larynx) je približne 6 cm dlhý rúrovitý orgán. Jeho stenu spevňuje súbor hrtanových chrupiek – patrí sem napríklad štítna chrupka, ktorá u mužov vpredu vytvára vyvýšeninu (tzv. „Adamovo jablko“), a ďalej prstienková a párové hlasivkové chrupky. Vstup do hrtana chráni hrtanová príchlopka (epiglottis). Je to lístkovitá elastická chrupka, ktorá sa pri akte prehĺtania reflexne preklápa cez vchod do hrtana, čím zabraňuje vniknutiu potravy alebo tekutín do dolných dýchacích ciest.

Vnútorná hrtanová dutina je v strednej časti anatomicky zúžená (v priereze pripomína tvar presýpacích hodín). Práve v tejto zúženej časti sú napnuté blanité hlasivkové väzy (hlasivky).

Priedušnica link

Priedušnica (trachea) plynule nadväzuje na prstienkovitú chrupku hrtana a je uložená pred pažerákom. Je asi 11–12 cm dlhá, približne 1,5–2,5 cm široká a jej stenu spevňuje 15 až 20 podkovovitých (neuzavretých, v tvare písmena C) chrupiek. Tie bránia jej stlačeniu a udržujú dýchacie cesty priechodné. Vnútro priedušnice je vystlané jemným riasinkovým epitelom a hlienovitou vrstvou, ktorá zachytáva prach a nečistoty a aktívne ich posúva von z dýchacích ciest. Po jej oboch stranách sú uložené laloky štítnej žľazy. Vo výške 4. až 5. hrudníkového stavca sa priedušnica vidlicovito rozdeľuje na dve hlavné priedušky (bronchi), ktoré vstupujú cez pľúcnu bránu priamo do pľúc. Vo vnútri pľúc sa tieto priedušky mnohonásobne vetvia a vytvárajú tzv. bronchiálny strom.

Pľúca link

Pľúca (pulmo) sú špongiovitý, párový orgán kužeľovitého tvaru. Medzi pravou a ľavou stranou pľúc sa nachádza medzipľúcie (mediastinum), čo je priestor, v ktorom je uložené srdce. Horná časť pľúc (pľúcne hroty) siaha až mierne nad okraj kľúčnych kostí a ich široká dolná časť (báza pľúc) zospodu nasadá na svalovú bránicu (diaphragma). Pľúca sú hlbokými zárezmi rozdelené na pľúcne laloky – pravé pľúca sa delia na tri laloky, zatiaľ čo ľavé pľúca len na dva (aby sa vytvoril priestor pre srdce). Celý povrch pľúc pokrýva jemná väzivová blana nazývaná popľúcnica (pleura pulmonalis).

Priedušničky a pľúcne mechúriky link

Priedušky sa po vstupe do pľúc vetvia na stále jemnejšie a užšie vetvy. Bronchy s priemerom približne 1 mm a menším sa nazývajú priedušničky (bronchioli). V ich stenách sa už nenachádzajú spevňujúce chrupky, ale len hladká svalovina. Priedušničky sú zakončené hroznovitými mechúrikovými vrecúškami (sacculi alveolares), ktoré sú zložené z drobných polguľovitých vačkov – pľúcnych mechúrikov (alveol). Práve v nich dochádza k vlastnej difúzii a výmene dýchacích plynov medzi krvou a pľúcami.

S jednou priedušničkou je spojených približne 100 mechúrikových vrecúšok, z ktorých každé obsahuje 20–30 alveol. Stenu pľúcneho mechúrika tvoria jemné väzivové vlákna, medzi ktorými sa nachádza hustá spleť tenkostenných krvných vlásočníc. Dutinu alveoly vystiela len jedna tenučká vrstva respiračného epitelu, aby molekuly plynov mohli bez problémov prechádzať (difundovať). Špecializované bunky tu navyše vytvárajú dôležitý sekrét nazývaný surfaktant. Ten znižuje povrchové napätie a zabraňuje tomu, aby sa vlhké steny mechúrikov pri výdychu zlepili, čím chráni pľúca pred spľasnutím.

Mechanizmus dýchania link

Dýchanie z fyziologického hľadiska sumárne rozdeľujeme na tri hlavné, na seba nadväzujúce procesy:

1. Vonkajšie (pľúcne) dýchanie:
   • ventilácia pľúc – vlastná mechanická výmena vzduchu medzi pľúcami a vonkajším prostredím, ktorá sa skladá z aktívneho nádychu a pasívneho výdychu,
   • distribúcia – rovnomerné rozdelenie vdýchnutého vzduchu do všetkých pľúcnych alveol prostredníctvom tracheobronchiálneho kmeňa (priedušnice a priedušiek),
   • difúzia – fyzikálna výmena dýchacích plynov (kyslíka a oxidu uhličitého) cez veľmi tenkú alveolárno-kapilárnu membránu priamo do krvi.
2. Transport dýchacích plynov:
   • Funguje ako spojovací článok medzi vonkajším a vnútorným dýchaním. Zabezpečuje ho krv, pričom kyslík sa viaže na hemoglobín v červených krvinkách a je rozvádzaný do celého tela.
3. Vnútorné (tkanivové) dýchanie:
   • výmena plynov medzi krvou a cieľovými tkanivami v tele,
   • bunkové (celulárne) dýchanie – oxidačné metabolické procesy prebiehajúce priamo vo vnútri buniek (v mitochondriách), pri ktorých sa kyslík spotrebúva na postupný rozklad živín a tvorbu nevyhnutnej energie (ATP).

Ventilácia pľúc a dychové objemy link

Pri normálnom, pokojovom dýchaní vymení dospelý človek jedným nádychom a výdychom asi 500 ml vzduchu. Pri priemernej frekvencii 14–18 dychov za minútu to predstavuje minútový dychový objem v pokoji približne 7–8 litrov vzduchu.

Vitálna kapacita pľúc je maximálne množstvo vzduchu, ktoré dokážeme aktívne a úsilne vydýchnuť po predchádzajúcom maximálnom nádychu. U žien predstavuje priemerne 2,5–4,0 litre a u mužov okolo 3,5–5,0 litrov. Presná hodnota závisí od pohlavia, telesnej výšky a hmotnosti, od tvaru hrudníka, od spôsobu zamestnania a životného štýlu, ako aj od celkovej fyzickej trénovanosti jedinca (u športovcov je bežne vyššia).

Celková kapacita pľúc sa skladá zo štyroch čiastkových objemov:

1. respiračný (dychový) objem (cca 500 ml) – množstvo vzduchu, ktoré prejde pľúcami pri jednom bežnom pokojovom nádychu a výdychu. Z tohto objemu sa však asi 150 ml vôbec nedostane k alveolám, ale zostáva v dýchacích trubiciach (tzv. anatomický mŕtvy dýchací priestor).
2. inspiračný rezervný objem (cca 3000–3600 ml) – maximálne množstvo vzduchu, ktoré je možné ešte dodatočne a úsilne vdýchnuť po normálnom pokojovom nádychu
3. expiračný rezervný objem (cca 1000–1200 ml) – maximálne množstvo vzduchu, ktoré je možné ešte dodatočne úsilne vydýchnuť po normálnom pokojovom výdychu
4. reziduálny (zvyškový) objem (cca 1200–1500 ml) – určité množstvo vzduchu (tzv. kolapsový vzduch), ktoré fyziologicky zostáva v pľúcach neustále, a to aj po maximálnom možnom výdychu. Zabraňuje spľasnutiu pľúc a tento objem sa nedá vôľou ovplyvniť ani vydýchnuť.

Regulácia dýchania link

Dýchanie je automaticky a reflexne regulované z dýchacích centier umiestnených v predĺženej mieche a vo Varolovom moste. Toto centrum neustále vyhodnocuje chemické zloženie krvi (najmä koncentráciu CO₂). Činnosť tohto centra však ovplyvňujú aj emócie či podnety z mozgovej kôry, vďaka čomu dokážeme frekvenciu dýchania, ako aj hĺbku nádychu a výdychu, do určitej miery dočasne regulovať aj vlastnou vôľou.

Pri prehĺbenom a zrýchlenom dýchaní (napríklad pri vysokej námahe alebo športe) sa môže v pľúcach vymeniť za minútu až 125–170 litrov vzduchu. Túto hodnotu nazývame maximálna vôľová minútová ventilácia.

Dýchanie sa však fyzikálne nemôže zrýchľovať donekonečna (horná hranica pre efektivitu je asi 60 dychov za minútu). Pri veľmi rýchlom dýchaní sa totiž stáva dýchanie príliš povrchným a naráža na fyziologický problém mŕtveho dýchacieho priestoru. Vzduch sa pri takejto frekvencii len rýchlo presúva hore a dolu v priedušnici a prieduškách, nestihne preniknúť až k alveolám a reálna ventilácia (výmena plynov v pľúcach) sa tak paradoxne zhoršuje.

Obranné dýchacie reflexy link

Dýchacie cesty sú vybavené obrannými mechanizmami proti prítomnosti pevných čiastočiek (prachu, peľu) a dráždivých látok, ktoré sa nádychom dostávajú do organizmu. Tieto obranné reflexy fungujú na základe podráždenia voľných nervových zakončení umiestnených v sliznici, pričom ich centrá sa nachádzajú v predĺženej mieche:

• kýchanie – vyvoláva ho podráždenie chĺpkov a sliznice v nosovej dutine
• kašeľ – vyvoláva ho podráždenie sliznice hrtana, priedušnice a priedušiek

V obidvoch prípadoch ide o mimovoľný, prudký a hlučný výdych, ktorého fyziologickým cieľom je mechanicky odstrániť dráždivé látky a nahromadený hlien smerom von z dýchacích ciest.

Vybrané ochorenia dýchacích ciest link

Väčšina bežných infekčných ochorení dýchacích ciest sa prenáša tzv. kvapôčkovou infekciou. Pri reči, kašli a kýchaní človek prudko vydychuje drobné kvapôčky hlienu a slín, ktoré môžu obsahovať choroboplodné zárodky (vírusy alebo baktérie). Kým najmenšie kvapôčky sa dokážu istý čas vznášať vo vzduchu a sú vdychované inými ľuďmi, väčšie padajú k zemi, kde vysychajú a miešajú sa s prachom. Tento spôsob prenosu je typický v uzavretých kolektívoch (školy, dopravné prostriedky, kancelárie).

Medzi známe ochorenia patria:

• chrípka (influenza) – nákazlivé ochorenie, ktoré spôsobujú RNA vírusy (vírus chrípky A, B, C). Zvyčajne postihuje horné dýchacie cesty a prejavuje sa zvýšenou teplotou, únavou, zimnicou a bolesťami svalov a kĺbov. Keďže ide o vírusové ochorenie, lieči sa pokojovým režimom a tlmením príznakov, prípadne špecifickými antivirotikami,
• zápal pľúc (pneumónia) – ochorenie, ktorého pôvodcom môže byť vírus (napríklad ako komplikácia po nedoliečenej chrípke) alebo baktéria (veľmi často napr. Streptococcus pneumoniae). Medzi typické prejavy patrí kašeľ, zvýšená teplota a sťažené dýchanie. Včasne diagnostikovaná bakteriálna pneumónia je liečiteľná pomocou antibiotík,
• priedušková astma (asthma bronchiale) – bežné zápalové ochorenie dýchacích ciest. Je charakterizované záchvatovitým zúžením priedušiek (kŕčom ich hladkej svaloviny), čo sa prejavuje sťaženým dýchaním, pískaním pri výdychu a dýchavicou. Záchvat býva často vyvolaný alergiou, stresom, chemikáliami alebo studeným vzduchom,
• chronická obštrukčná choroba pľúc (CHOCHP) – poškodenie pľúc, ktoré sa prejavuje vo formách chronickej bronchitídy (dráždivý kašeľ s vykašliavaním hlienu) alebo emfyzému pľúc (rozdutie pľúc, pri ktorom steny alveol postupne strácajú svoju prirodzenú pružnosť). Toto ochorenie často súvisí s fajčením a vystavením znečistenému ovzdušiu,
• cystická fibróza (mukoviscidóza) – dedičné genetické ochorenie. U pacientov sa v dýchacích cestách tvorí nadmerne hustý hlien, ktorý obmedzuje priechodnosť priedušiek, výrazne sťažuje dýchanie a zvyšuje náchylnosť na bakteriálne infekcie.

Vplyv fajčenia a znečistenia link

Na celkové zdravie dýchacích orgánov (ale aj obehovej sústavy) má preukázateľne nepriaznivý vplyv znečistené ovzdušie a aktívne aj pasívne fajčenie. Tabakový dym dlhodobo poškodzuje riasinkový epitel (riasinky strácajú schopnosť kmitať a odstraňovať nečistoty). Tým sa znižuje prirodzená obranyschopnosť slizníc, prachové častice sa dostávajú priamo do pľúc a môžu vyvolávať lokálne zápaly (známe ako fajčiarsky kašeľ). Dôležité však je, že tieto zmeny sú u abstinujúcich fajčiarov do určitej miery zvratné a ochranný epitel sa dokáže po čase obnoviť.