100% sveikata

Iš rusų kalbos vertėAndrius puksAs

100 % sveikAtosKodėl mes sergame?

I. Breslav, L. Brianceva

1 skyrius

KVĖPAVIMAS – GYVYBINĖS ENERGIJOS ŠALTINIS

Knyga pradedama skyriumi „Kvėpavimas“ anaiptol ne atsitiktinai.

Juk kvėpavimas glaudžiausiai mus sieja su aplinka.

Ar įmanoma nekvėpuoti?

Be maisto žmogus gali išgyventi kelias savaitės (išskirtiniais atvejais – iki dviejų mėnesių), be vandens – 5–7 dienas. Ta-čiau jei bent 4–5 minutėms sustoja kvėpavimas, iškyla tiesiogi-nė grėsmė gyvybei. Ypač nenutrūkstamas deguonies tiekimas reikalingas smegenims, pirmiausiai žūva didžiųjų pusrutulių, aukščiausiųjų elgesio reguliuotųjų, nervų ląstelės.

Sykį vienoje televizijos laidoje buvo papasakotas išties tra-giškas atsitikimas. Nesudėtingos operacijos metu jaunam vy-rui staiga sustojo širdis ir kvėpavimas. Pagalba keliomis minu-tėmis pavėlavo, ir pacientas pavirto „daržove“: jis vėl kvėpavo, plakė širdis, tačiau asmenybė nebeegzistavo...

Visos pasakėlės apie žmones (dažniausiai jogus), neva gyvus palaidotus, o paskui sėkmingai „atgijusius“ – tušti prasimany-mai. Daugybė bandymų, netgi dalyvaujant patiems jogams, ne sykį paneigė šiuos „stebuklus“.

Gyvendami nuolatos eikvojame energiją. Organizmas se-miasi energijos iš maisto medžiagų, kuri yra tokia pati energi-ja, kokią išskiria augalai fotosintezės metu (pav. 1.1).

8 I. Breslav, L. Brianceva

Pav. 1.1 Kvėpavimo proceso dujų apykaita

Augalai angliavandenių sintezei naudoja saulės šviesos energiją ir gyvūnų bei žmonių iškvepiamą anglies dvideginį (CO2).

Taigi augalai išskiria deguonį, kuriuo mes kvėpuojame.

O2

CO2

Mūsų kūne ši energija išlaisvinama reguliariai „deginant“ maisto medžiagas, tai yra vykstant jų biologinei oksidacijai. Audiniams reikia nuolat tiekti deguonį – O2 ir šalinti susida-riusį anglies dioksidą – CO2 (angliarūgštę, anglies dvideginį). Tokia ir yra kvėpavimo funkcija.

Tiesa, biologinė oksidacija – lėtas procesas. „Smulkiuo-sius pinigus“ čia atstoja energija trykštanti adenozintrifosfato (ATP) molekulė. Skildama ATP akimoju suteikia ląstelėms reikiamą energijos kiekį. Tačiau ATP atsargos audiniuose la-bai menkos. ATP atkuria ilga biocheminių reakcijų grandinė, kuri grindžiama biologine oksidacija – kvėpavimu (pav. 1.2).

9100 % sveIkatos

Pav. 1.2 Energijos gamybos organizme schema

Vienintelis gyvūnų bei žmogaus organizmo energijos šaltinis yra kvėpavi-mo užtikrinama maisto medžiagų oksidacija („deginimas“).

Dėl šios energijos organizmas vėl gauna išeikvotų ląstelės energijos „smulkiųjų pinigų“ – adenozintrifosfato (ATP).

Kvėpavimas

Maisto medžiagų oksidacija

ATP resintezė ATP skilimas

Organizmo energijos sąnaudos


Žmogaus organizmo gyvavimas be kvėpavimo neįmano-mas. Gamta numatė mechanizmą, neleidžiantį mums savava-liškai nutraukti šios reikšmingos funkcijos. Tačiau apie šį me-chanizmą pakalbėsime skyriaus pabaigoje.

Erškėčiuotas deguonies molekulės kelias

Biologinės oksidacijos procesas vyksta ląstelių viduje, tiks-liau, jų „energetinėse stotyse“ – mikroskopiniuose kūneliuose, vadinamuose mitochondrijomis. Tačiau prieš pasiekdama mi-tochondriją deguonies ląstelė sukaria ilgą ir sunkų kelią.

Orą, kuriuo kvėpuojame, sudaro maždaug 21 procentas deguonies (beveik visa kita dalis yra azotas). Taigi jūros ly-gyje iš 760 mm gyvsidabrio stulpelio slėgio deguoniui tenka 760 x 0,21 = 159 mm gyvsidabrio stulpelio. Tai yra parciali-nis deguonies slėgis (Po2). Mitochondrijos viduje Po2 artimas nuliui, nes deguonis ten be paliovos „suvalgomas“.

Slenkstis tarp 159 mm gyvsidabrio stulpelio bei 0 sudaro deguonies molekulės varomąją jėgą. Tačiau deguonies kaskadą sukuria ne vienas slenkstis, o visa jų virtinė (pav. 1.3; dar žr. pav. 6.4). Kaskados pakopas skiria barjerai: plaučių alveolių ir kraujo kapiliarų sienelės, ląstelių bei mitochondrijų apvalkalė-liai. Kiekvieną barjerą deguonies molekulė įveikia Po2 dėl skir-

11100 % sveIkatos

Pav. 1.3. Deguonies ir CO2 kaskados

Stulpeliai – parcialinis spaudimas (mm gyvsidabrio stulpelio)O2 ir CO2 atmosferos ore (At), alveolinėse dujose (AD), plaučių

kapiliaruose (PK), audinių kapiliaruose (AK), audiniuose (A) ir mitochondrijose (M). Deguonies molekulės, veikiamos parcialinių O2 slėgių skirtumo, persikelia nuo vienos kaskados pakopos ant kitos –

pradedant atmosferos oru ir baigiant ląstelių mitochondrijomis, kur O2 naudojamas oksidacijos bei energijos išlaisvinimo procesams. Tuo metu susidarančios CO2 molekulės savo ruožtu keliauja priešinga kryptimi.

At AD PK AK A M

O2

CO2

PO2 PCO2150

100

50

150

100

50

tumo abipus barjero. Šitokiu būdu O2 patenka (difunduoja) iš plaučių į kraują, iš kraujo – į audinius, iš audinių – į ląsteles ir toliau į mitochondrijų vidų.

Tačiau difuzija – lėtas procesas, tarytum ėjimas pėsčiomis. Todėl didžiąją kelio dalį deguonies molekulės įveikia pasinau-


dodamos „pakeleivingu transportu“: iš aplinkinės atmosferos į plaučius – kartu su įkvepiamo oro srautu, iš plaučių kapiliarų į audinių kapiliarus – su kraujo tėkme, „pasibalnojusios“ he-moglobiną.

Tuo pat metu priešinga kryptimi keliauja galutinis maisto medžiagų oksidacijos produktas – CO2, anglies dvideginis arba angliarūgštė, arba angliarūgštės dujos (pav. 1.3). Kvėpuojan-čios ląstelės viduje be paliovos besigaminančios angliarūgštės parcialinis slėgis (Pco2) gali siekti 60 mm gyvsidabrio stulpelio ir daugiau. Atmosferoje anglies dvideginio tėra 0,03–0,04 pro-cento, taigi Pco2 ore be galo menkas. Šis slenkstis ir užtikrina CO2 šalinimą iš organizmo. CO2 molekulės judėjimo būdai tie patys, kokiais naudojasi deguonies molekulė. Skirtumas tik tas, kad anglies dvideginis dvidešimt kartų geriau tirpsta vandenyje, todėl kur kas lengviau prasiskverbia pro barjerus. Kraujas CO2 daugiausiai perneša junginių, tai yra angliarūgš-tės druskos – hidrokarbonato.

Mūsų vidinė atmosfera

Trumpai priminsime kvėpavimo organų sandarą.Įkvepiamas oras į plaučius patenka per kvėpavimo takus – no-

sies ertmę, nosiaryklę, gerklas ir toliau juda vamzdelių sistema, vadinamuoju trachėjos ir bronchų medžiu, kurį sudaro trachėja

13100 % sveIkatos

ir išsišakoję bronchai. Pačių smulkiausių išsišakojusių bronchų galiukuose yra mažučiai burbuliukai – alveolės. Iš ten deguonis patenka į kraują kapiliaruose, tankiai apraizgiusiuose alveoles, o CO2 prasiskverbia iš kraujo į alveoles (pav. 1.4, 1.5).

Oras iš plaučių ir į plaučius patenka porcijomis. Tačiau or-ganizmo audinių medžiagų apykaita vyksta be paliovos, todėl jai užtikrinti reikalingas šioks toks rezervuaras, kuriame nuo-lat būtų daugiau ar mažiau deguonies bei anglies dvideginio.

Pav. 1.4. Plaučiai ir kvėpavimo takai

1 – gerklos; 2 – trachėja; 3 – plaučių audinys; 4 – bronchai; 5 – jų atšakų galiukai su alveolėmis (dešinėje parodytas gerokai

padidintas jų atvaizdas), kur vyksta deguonies bei anglies dvideginio apykaita tarp oro ir kraujo.

51

2

3

4

5


Pav. 1.5. Įkvepiamo (atmosferinio) oro, iškvepiamo oro ir alveolinių dujų sudėtis

Apačioje – dujų apykaita plaučių alveolėje.At – atmosferos oras, AD – alveolinės dujos, PK – plaučių kapiliaras.Oras plaučių alveolėse (alveolinės dujos, mūsų „vidinė atmosfera“)

sudėtimi gerokai skiriasi nuo įkvepiamo oro: parcialiniai O2 ir CO2 slėgiai alveolėse išlaiko dinaminę pusiausvyrą su plaučių kapiliarais tekančiu krauju. Iškvepiamas oras sudaro alveolinių dujų (jos laukan išsiveržia tik su paskutiniąja iškvėpimo porcija) ir kvėpavimo takus užpildžiusio

negyvosios erdvės oro mišinį.

Įkvėpimas O2 = 21 % CO2 = 0,03 %

Iškvėpimas O2 = 17,5 % CO2 = 3,5 %

O2 = 13,5 %

ADCO2 = 5,5 %

At

AD

PK

O2 CO2

15100 % sveIkatos

Plaučių alveolės ir yra tas rezervuaras. Jose esantis oras (alve-olinės dujos) praktiškai yra pastovios sudėties. Be to, jis pri-sotintas drėgmės ir yra kūno temperatūros – maždaug 37 oC. Plaučių alveolinės dujos – tai mūsų vidinė atmosfera. Be pa-liovos iš jų iškeliaujantį deguonį ir patenkantį anglies dvidegi-nį kompensuoja nuolatinė plaučių ventiliacija.

Kvėpavimo takus („negyvą erdvę“) užpildęs oras atlieka buferio vaidmenį, kuris saugo alveolines dujas nuo staigių su-dėties pokyčių kvėpavimo ciklo (įkvėpimo-iškvėpimo) metu. Be to, kvėpavimo takai atlieka kondicionieriaus funkciją: oras sušildomas, sudrėkinamas ir išvalomas.

Vidinė atmosfera – mūsų vidinės terpės dalis. Apie vidinės terpės pastovumo svarbą žmogaus gyvenimui papasakosime vėliau. O dabar panagrinėkime, kaip ventiliuojami plaučiai, paprasčiau tariant – kaip mes kvėpuojame.

Kaip mes kvėpuojame

Kiekvienas įkvėpimas prasideda inspiracinių (įkvėpimo) raumenų susitraukimu. Anksčiau manyta, jog šį vaidmenį at-lieka krūtinės ląstos raumenys, tačiau dabar yra ištirta, kad pa-grindinis įkvėpimo raumuo yra diafragma, pilvo bei krūtinės pertvara, du galingi kupolai, iš apačios atgręžti į krūtinės ertmę


ir skiriantys ją nuo pilvo ertmės. Susitraukdami jie nustumia žemyn pilvo organus ir kartu padidina krūtinės ertmės tūrį, dėl to joje sumažėja slėgis, plaučiai išsitempia ir į juos patenka dar viena oro porcija (įkvepiamo oro kiekis). Tai įkvėpimas. Kai tik diafragma atsipalaiduoja, elastinė plaučių audinių ir krūtinės sienelės audinių trauka viską sugrąžina į pradinę pa-dėtį. Krūtinės ertmės bei plaučių tūris sumažėja, įvyksta iškvė-

pimas (pav. 1.6).Krūtinės, tiksliau, tarpšonkauliniai, raumenys ramiai kvė-

puojant padeda diafragmai fiksuodami šonkaulius ir neleisda-mi subliūkšti krūtinės ląstai. Kai tankiai kvėpuojame, jie pra-plečia ir susiaurina krūtinės ertmę padėdami įkvėpti ir iškvėp-ti. Be to, prisijungia dar ir vadinamieji papildomi kvėpavimo raumenys – krūtinės ląstos, kaklo bei pilvo. Pilvo raumenys paslenka vidaus organus ir diafragmą į viršų, užtikrindami gi-lesnį iškvėpimą.

Suprantama, kvėpavimo raumenų darbui sunaudojama energija. Jos reikia tam, kad įveiktų aerodinaminį oro srauto pasipriešinimą kvėpavimo takuose ir plaučių bei krūtinės sie-nelės įtempimą. Ramybės būsenoje šis kvėpavimo darbas nedi-delis – sudaro 2–3 procentus visų organizmo energijos sąnau-dų. Tačiau esant fiziniam krūviui kvėpavimo darbas gali kelias dešimtis kartų padidėti.

17100 % sveIkatos

Pav. 1.6. Įkvėpimo ir iškvėpimo mechanika

Diafragmos ir dalinis tarpšonkaulinių raumenų susitraukimas sukelia įkvėpimą – slėgio krūtinės ertmėje kritimą bei oro

patekimą į plaučius; šių raumenų atpalaidavimas, mažinantis elastinę išsitempusių plaučių ir krūtinės sienelės trauką, sukelia

iškvėpimą – vidinio krūtinės slėgio didėjimą ir oro iš plaučių išstūmimą. Apačioje – kvėpavimo ciklo kreivė; Ti ,TE – įkvėpimo ir

iškvėpimo trukmė, KA – kvėpavimo apimtis.

Išėjimas

Išėjimas

Įėjimas

ĮėjimasKA

Ti TE

100% sveikata

Documents