Biologie

E-learning jako vzdělávací nástroj školy 3. tisíciletí

  • Full Screen
  • Wide Screen
  • Narrow Screen
  • Increase font size
  • Default font size
  • Decrease font size

Soustava dýchací

Email Tisk PDF

Dýchací soustava zajišťuje výměnu plynů mezi organismem a vnějším prostředím. Při výměně kyslíku za oxid uhličitý tak dochází k mechanismům zevního a vnitřního dýchání.

  • Zevní (plicní) dýchání představuje výměn dýchacích plynů mezi krví a plícemi, vdechovaný vzduch má 21 % kyslíku a 0,03 % CO2, vydechovaný vzduch obsahuje jen 14 % kyslíku a asi 5 % CO2.
  • Při vnitřním (tkáňovém) dýchání probíhá výměna kyslíku a oxidu uhličitého mezi krví a tkáněmi.

Přenos kyslíku a oxidu uhličitého
Vazbou kyslíku na hemoglobin vzniká tzv. oxyhemoglobin (podle rovnice Hb + 4 02 → [Hb(O2)4]. S klesajícím tlakem se kyslík z krve uvolňuje (vazba je tedy rereversibilní - vratná).

Oxid uhličitý je vázán v krvi trojím způsobem (neváže se tedy jen na hemoglobin)
 1. Rozpouštěn v krevní plazmě (asi 5 %)
2. Slučuje se s plazmatickými bílkovinami (asi 10 %)
3. Vázán ve formě hydrogenuhličitanových iontů (asi 85 %).

Anatomická stavba dýchacích cest

Dýchací cesty se rozlišují na:

  • Horní dýchací cesty - tvoří je dutina nosní (cavum nasi), nosohltan (nasopharynx), obr. 1. 
  • Dolní dýchací cesty - začínají hrtanem (larynx; pozn. autora - hrtan umožňuje popěvku lala..., někdy bývá zaměňován v latinské terminologii pojmem pharynx - hltan), pokračují průdušnicí (trachea) a průduškami (mn. č. bronchi), končí vlastním párovým dýchacím orgánem - plícemi (mn. č. pulmones), obr. 1.

dchac_cesty

Obrázek č. 1 Základní schéma stavby dýchacích cest.  (Zdroj: Trojan, S. a kol.: Atlas biologie člověka, Scientia, 2002).

Dutina nosní (cavum nasi)
Dutina nosní je nosní přepážkou (septum nasi) (nosní přepážka může být vykloněna na jednu stranu - deviace - může způsobovat krvácení z nosu) rozdělena na dva průduchy nosní - levý a pravý, ty ústí nozdrami (choany) do nosohltanu; sliznice v dutině nosní je vystlána víceřadým řasinkovým epitelem, který je bohatý na hlenové žlázky, ve sliznici a pod ní jsou bohaté žilní pleteně.
Mezi základní funkce dutiny nosní patří:
  • oteplování (předehřívání) vzduchu
  • zvlhčování vzduchu
  • vzduch se zbavuje nečistot (řasinky svým pohybem neustále posunují hlenem, což vede k postupnému odstranění prachových částeček, bakterií apod.)

Sliznice dutiny nosní obsahuje v horní třetině četné čichové buňky v epitelu, z něhož vycházejí vlákna čichového nervu (I. mozkový nerv) do mozku. S dutinou nosní jsou spojené vedlejší dutiny nosní, které leží v kostech: čichové, horní čelisti, čelní a klínové). Vzduch z dutiny nosní proudí nosohltanem do hltanu, kde se dýchací cesty kříží s trávicí trubicí. Nosohltan je se středním uchem spojen Eustachovou trubicí, jedná se o častou "cestu" vleklého (špatně léčeného) zánětu nosohltanu, který může vyústit v zánět středního ucha.

Hrtan (larynx)
Hrtan, obr. 2, zavěšený na jazylce, tvoří chrupavky, které jsou pohyblivé a navzájem propojené vazivem.  Mezi hrtanové chrupavky patří:

  • štítná (cartilago thyreoidea) - je největší;
  • prstencová (cartilago cricoidea) - leží pod štítnou chrupavkou;
  • hlasivkové (cartilagines arytaenoideae) - napojují se na zadní stranu prstencové chrupavky;
  • příklopka hrtanová (epiglotis) - šikmo skloněná nad hlasivkovými chrupavkami; při polykání uzavírá hrtan.

stavba_hrtanu 

Obrázek č. 2 Stavba hrtanu. Legenda k obrázku: 1: jazylka, 2: příklopka hrtanová, 3: chrupavka hlasivková, 4: štěrbina hlasivková, 5: chrupavka prstenčitá, 6: průdušnice, 7: chrupavka štítná (Zdroj: Jelínek, J., Zicháček, V.: Biologie pro gymnázia, Nakladatelství Olomouc, Olomouc, 1998).  
 
Tvorba a modulace hlasu 
Od chrupavky štítné k předním koncům chrupavek hlasivkových jsou napjaty dva páry hlasových vazů, vzduch vytlačovaný z plic při výdechu rozechvívá hlasové vazy, tím se rozpohybuje vzduch i v horních cestách dýchacích a jeho chvěním vzniká hlas. U muže jsou hlasivky delší, proto je u nich hlubší hlas. Barva hlasu závisí na tvaru a velikosti dutiny hrtanové, hltanové a vedlejších dutin nosních; výšku hlasu určuje napětí hlasových vazů.

Průdušnice (trachea)

Je nejdelším úsekem dýchacích cest. Dosahuje délky asi 10 až 12 cm. Stěnu tvoří 16 až 20 chrupavek, její sliznice je vystlána víceřadým řasinkovým epitelem, který pomocí hlenu odstraňuje nečistoty a zvlhčuje dýchací cesty. Z hlediska topografické anatomie leží v oblasti C6 až Th 4-5 (v úseku od 6. krčního obratle až po 4. až 5. hrudní obratel), kde se větví na levou a pravou průdušku.

 

Průdušky (bronchi)
Vznikají větvením průdušnice, jsou rovněž tvořené chrupavkami. Pravá průduška se dělí na tři lalokové průdušky, levá pak na dvě lalokové průdušky. Jejich sliznice obsahuje hlenové žlázky. Lalokové průdušky se větví na průdušinky (bronchioli).

Plíce (pulmones)


Plce
Obrázek č. 3 Plíce (na obrázku jsou patrné jednotlivé laloky včetně pravé a levé průdušky). Zdroj: Wikipedie.

Tvoří vlastní dýchací párový orgán. Pravá plíce se rozděluje na 3 laloky – horní, střední a dolní; levou plíci tvoří dva laloky – horní a dolní. Povrch plic kryje vazivová blána – poplicnice (pleura visceralis). Ta přechází na vnitřní stranu hrudníku jako pohrudnice (pleura parietalis). Mezi oběma blánami je pohrudniční štěrbina, vyplněná tekutinou. (Pozn. autora: přítomnost krve v pohrudniční štěrbině, nejčastěji po úrazu, vyvoláva tzv. hemothorax).

 

Průdušinky v plících přechází do sklípkových kanálků (ductuli alveolares) a sklípkových váčků (succuli alveolares), na jejichž stěnách jsou vlastní plícní sklípky (alveoli pulmonis) – přes jejich stěnu probíhá zevní dýchání – výměna kyslíku a o. uhličitého v plících přes kapilární stěny.
Vnitřní povrch alveolů je pokryt tzv. surfaktantem, tj. vrstvičkou tuků a bílkovin, která snižuje povrchové napětí na rozhraní vzduch – tekutina, což usnadňuje dýchání.
V plících je asi přes půl miliardy alveolů – plocha na které dochází k výměně plynů mezi krví a vzduchem, je tedy asi 80 m2.

 

Mechanika dýchání

 

Zevní dýchání zahrnuje výměnu plynů v alveolech. Přitom kyslík a oxid uhličitý difundují jednovrstevným epitelem alveolů a kapilární stěnou.
Nedílnou součástí zevního dýchání je plicní ventilace (dýchání) - vdech (inspirium) a výdech (exspirium) , jedná se o výměnu alveolárního vzduchu, tedy výměnu plynů mezi okolní atmosférou a plícemi. Toto zabezpečují hlavní dýchací svaly bránice a mezižeberní svaly. Tyto svými stahy periodicky – 14x až 16x za minutu, tzv. dechová frekvence, zvětšují hrudní dutinu a tím rozpínají i plíce, do kterých proudí vzduch. V dutině pohrudniční tak při vdechu vzniká podtlak.

 

Při vdechu, který je dějem aktivním, stoupá hrudník nahoru, bránice klesá dolů, mezižeberní svaly se pohybují do stran, obr. 4 a při výdechu, děj pasivní, klesá hrudník dolů, bránice stoupá nahoru a mezižeberní svaly se vracejí zpět.

 
IN  EXSP
Obrázek č. 4 Pohyby hrudníku, bránice a zevních mezižeberních svalů při vdechu a výdechu. (Zdroj: Trojan, S. a kol.: Atlas biologie člověka, Scientia, 2002). 

V klidu se při dýchání vymění v plících asi 0,5 l vzduchu – tzv. dechový objem (VT). Za jednu minutu se tedy vymění v plících asi 6 až 8 litrů vzduchu. Součástí dechového objemu je tzv. mrtvý prostor. Je to objem vzduchu, obsažený v dýchacích cestách až po koncové průdušinky, který se nepodílí na výměně dýchacích plynů (u mladého dospělého člověka je to 150 – 200 ml).

Plícní objemy
  • IRVinspirační rezervní objemobjem vzduchu, který je ještě možno vdechnout po normálním nádechu – může dosáhnout až 2,5 - 3 litrů.
  • ERVexspirační rezervní objemobjem vzduchu, který je možné vydechnout po normálním výdechu – průměrně činí tato hodnota asi 1,0 - 1,1 litru.

Vitální kapacita plic (VC) indikuje množství vzduchu, které můžeme s maximálním úsilím vydechnout po hlubokém vdechu, je tedy dána součtem všech uvedených dechových objemů:

VC = VT + IRV + ERV

Hodnota vitální kapacity plic je důležitým funkčním ukazatelem v diagnostice a současně v průběhu léčby celé řady respiračních onemocnění, zejména dolních dýchacích cest. Mezi faktory ovlivňující hodnotu VC patří: tělesná výška, věk, pohlaví, elastické vlastnosti hrudníku (konstituce), poloha těla člověka, síla dýchacího svalstva.

plicn_objemy1
Obrázek č. 5 Celková kapacita plic. (Zdroj: Trojan, S. a kol.: Atlas biologie člověka, Scientia, 2002).

Reziduální plicní objem – (E)RV: po maximálním výdechu zůstane v plicích asi 1,2 litry vzduchu. Také tento parametr je velmi často sledován při klinickém vyšetření pro posouzení funkčnosti plic. Součet parametrů: VC + (E)RV = TLC; kde TLC je celková (totální) kapacita plic.

Mezi faktory ovlivňující frekvenci dýchání patří: věk, teplota, pohlaví, tlak vzduchu, denní doba, výživa, gravidita, fyzická aktivit a intenzita metabolismu. 

Řízení dýchacích pohybů zajišťuje dýchací centrum uložené v prodloužené míše. Zde vznikají rytmické vzruchy, které vedou míšními nervy (vegetativní nervy) k dýchacím svalům. Činnost dýchacího centra může být ovlivňována nejen chemicky (koncentrace kyslíku a oxidu uhličitého v krvi), ale také vědomě (dočasnou zástavou dechu) či rozmnaitými emočními stavy (hněv, pláč, smích ad.).
Dýchací pohyby jsou řízeny také z dostředivých drah bloudivého nervu (X. mozkový nerv).

Opakovací otázky:

  1.  Kde se uskutečňuje vnitřní dýchání?
  2. Popište základní anatomické úseky dolních dýchacích cest.
  3. V jaké formě je v krvi dopravováno největší množství CO2?
  4. Popište stavbu a funkci hrtanu.
  5. Jaký epitel vystýlá průdušnici? Jaká je jeho funkce?
  6. Zdůvodněte rozdílný počet plícních laloků pravé a levé plíce.
  7. Jaká je funkce plícních sklípků?
  8. Jaká je hodnota klidové dechové frekvence?
  9. Popište děje: vdech a výdech.
  10. Definujte pojem: vitální kapacita plic (VC).
  11. Doplňte uvedená tvrzení:
  • Dýchací centrum se nachází v __________________.
  • V nosní dutině se vdechovaný vzduch zbavuje ___________, sytí se __________ a na prokrvené sliznici se _____________.
  • Povrch plic kryje _______________, která přechází na vnitřní stranu hrudníku jako _____________. Mezi oběma blánami je _______________ vyplněná vazkou tekutinou.
  • Hlavními vdechovými svaly jsou ____________ a ____________.

 Vybrané nemoci dýchací soustavy

Vedle infekčních nemocí (chřipka, tuberkulóza, zápal plic - pneumonie ad.) zmiňovaných v sekci: 1. ročník, Základy mikrobiologie, kapitoly: Nebuněčné organismy (viry) a Prokaryotické organismy (bakterie) se jedná nejčastějí o:

  • Pneumotorax - nastává obvykle v okamžiku, kdy dochází k protržení jedné nebo obou vazivových blan (pohrudnice a poplicnice) obalujících plíce. Do pohrudniční (pleurální) dutiny se tím obvykle dostane vzduch, což vede ke kolapsu (smrštění) plíce. (Např. při dopravních nehodách, při nárazu řidiče či jeho spolujezdce o palubní desku automobilu; k dalším úrazovým příčinám patří bodná nebo střelná poranění hrudní stěny nebo též zlomenina žeber).
  • Průduškové astma (astma bronchiale) - jedná se o zánětlivé onemocnění plic, ktewré se projevuje opakovanými záchvaty dušnosti (dechová insuficience) a sípání, způsobenými zúžením dýchacích cest v plících. Nemoc se obvykle projevuje v dětství a může být kombinována s jinými alergickými projevy, uplatňuje se také dědičná zátěž. Alergeny způsobující průduškové astma mohou být různorodé, patří k nim zejména: pyl, plísně, prach, peří, úlomky zvířecí srsti, potraviny, léky, ad. Vyvolávajícími podněty astmatu však mohou být také úzkost či nepřiměřená fyzická zátěž (zejména v chladném počasí). Při léčbě astmatu se používají v zásadě dva postupy: léčba kortikosteroidy (preventivní léčba, vedoucí k potlačení zánětu) a bronchodilatátory, vedoucí k okamžité úlevě, jejich účinek ale přetrvává jen několik hodin. Proto je zapotřebí při léčbě průduškového astmatu kombinace obou výše zmíněných postupů léčby.
  • Chronický zánět průdušek (chronická bronchitida) - ve většině případů je způsoben kouřením, vzácně mohou vést k tomuto typu zánětu opakované akutní infekce dolních dýchacích cest. Při tomto onemocnění jsou obvykle hlavní průdušky (bronchy) zanícené, oteklé a zužené. Tím se vytváří větší množství hlenu (sputum), který vyvolává silný dtráždivý kašel, který nemocné trápí zpočátku jen v chladnějších měsících, při déletrvajícím onemocnění pak po celý rok, a to i v klidu.
  • Rakovina plic - jedná se o celosvětově nejčastější zhoubné nádorové onemocnění. V 90 % případů je nejčastější příčinou kouření (viz. sekce: Průřezová témata, kapitola: Problematika zneužívání návykových látek).
    K typickým příznakům počínající rakoviny plic patří silný dlouhotrvající dráždivý kašel bez výraznějšího ústupu po klasické antibiotické léčbě (pozn. autora: kuřáci velmi často zaměňují tento kašel za typický "kuřácký" kašel, čímž dochází k podceňování tohoto prvotního příznaku), postupně se přidává vykašlávání krve, sípání, ztráta hmotnosti, bolest na hrudi a stálý chrapot. Obecně má léčba plícních nádorů velmi malou prognózu na úplné vyléčení. Léčba obvykle spočívá v chirurgickém odstranění dilčího plicního laloku nebo rovnou celé plíce zasažených nádorem (podle lokalizace a velikosti nádoru). Chemoterapie a radioterapie se používá spíše ke zmírnění příznaků nemoci než k jejímu vyléčení.