Lecția de medicină: cum arată, cum funcționează și cum se aud plămânii tăi?
Respirăm de aproape 16 ori pe minut, de 23.000 ori pe zi, de 600 de milioane de ori într-o viață. Sistemul respirator realizează una dintre funcțiile vitale prin care se face schimbul de gaze între mediu și organism. Cu toții știm că plămânii au rolul de a aduce în corp oxigenul – molecula esențială, de care fiecare celulă are nevoie pentru a supraviețui, în timp ce elimină dioxidul de carbon. Dar cunoștem mecanismele complexe din spatele fiecărei respirații? Putem să ne dăm seama dacă ceva nu funcționează corect, dacă nu avem o imagine de ansamblu?
Sigur nu știai că:
- suprafața internă a plămânului este de 40 de ori mai mare decât suprafața corpului…. este chiar cât jumătate dintr-un teren de tenis!
- aerul străbate prin căile aeriene din ambii plămâni o distanță impresionantă – lungimea totală a pasajelor aeriene e în jur de 2.400 km
- recordul este deținut de capilarele pulmonare – cele mai mici vase din plămân care dacă s-ar pune cap la cap ar ocupa distanța de 992 km
- indiferent cât de tare expirăm, plămânii vor reține mereu în jur de un litru de aer, ceea ce face ca acest organ să fie singurul care poate să plutească.
Mai întâi să înțelegem anatomia sistemului respirator
Cuvântul „plămân” are originea în limbile indo-europene, încă din secolul 13 și înseamnă „ușor”, prin referire la structura sa.
Sistemul respirator este format dintr-un grup de țesuturi și organe care facilitează schimbul de gaze între organism și mediu pentru a se asigura una dintre funcțiile vitale. Sistemul include căile respiratorii, plămânii, alături de vasele de sânge și mușchii respiratori. Plămânul stâng are doi lobi și este mai mic decât dreptul, care are trei lobi. Plămânul stâng are o „deformare”, datorită vecinătății cu inima.
- Plămânii sunt alcătuiți din țesut ELASTIC care se întinde și revine la forma inițială, în funcție de mișcările respiratorii.
- Căile aeriene (traheea, bronhiile) sunt alcătuite din țesut muscular neted și cartilaj.
Schimbul de gaze respiratorii – oxigen și dioxid de carbon – are loc la nivelul ALVEOLELOR pulmonare – structuri microscopice în formă de saci care au o vascularizație foarte bogată ce aduce sângele în contact strâns cu aerul. Acești saci cu aer comunică cu mediul extern printr-un sistem de conducte aeriene. Cea mai mare este traheea, care dă naștere celor două bronhii principale care se vor ramifica la intrarea în plămân în bronhii secundare și terțiare și apoi în bronhiole.
Plămânii sunt înconjurați de o membrană dublă numită pleură. Stratul extern este atașat de peretele toracic, în timp ce stratul intern, pleura viscerală, aderă de plămân, iar între ele se află o cantiate mică de lichid. Scopul acestei membrane este de a permite mișcările plămânului, de a-i permite să alunece în cursul mișcărilor respiratorii.
Mușchii inspiratori sunt mușchii care cresc volumul cutiei toracice. Diafragmul este muschiul respirator principal, care se aplatizeză atunci când se contractă. Alături de diafragm, mușchii intercostali participă la modificarea volumului toracic.
La naștere, plămânii nu conțin aer, ci lichid. După naștere, modificările de mediu și temperatură declanșează prima respirație, în decurs de 10 secunde, iar plămânii se umplu cu aer.
Suprafața internă a țesutului care alcătuiește plămânii este de 40 de ori mai mare decât suprafața corporală. Dacă această suprafață internă a plămânului ar fi întinsă, ar ocupa între 80 și 100 de metri pătrați, adică aproximativ cât jumătate de teren de tenis.
Cum poate avea plămânul o suprafață atât de mare?
Pe măsură ce se ramifică, unitățile devin din ce în ce mici și se termină prin niște structurile saculare numite ALVEOLE. În ambii plămâni se găsesc între 300 și 500 de milioane de alveole, iar suprafața lor poate ajunge până la 140 de metri pătrați. Grupurile de alveole seamană cu chiorchinele de struguri și reprezintă motivul pentru care suprafața este atât de mare.
Dar alveolele sunt mai mult decât mici cămăruțe cu aer.
- există celule imune numite macrofage în peretele lor care au un rol important de apărare, prevenind ca iritanții care vin pe cale aeriană să afecteze plămânul
- celulele din peretele alveolei secretă un lichid special numit surfactant, care împiedică alveolele să se „lipească” una de cealaltă atunci când
expirăm.
De ce are nevoie de o suprafață atât de mare?
Pentru ca schimbul de gaze respiratorii să fie eficient și să îndeplinească nevoile organismului, este necesară o suprafață mare de schimb. Un număr mare de alveole crește de foarte multe ori această suprafață. Membrana respiratorie sau alveolo – capilară este alcătuită din epiteliul alveolar și stratul de celule endoteliale care formează capilarul pulmonar și are niște proprietăți speciale.
Pentru a fi eficient, schimbul de gaze trebuie să fie foarte rapid. Membrana este extrem de subțire, gazele trebuie să străbată doar jumătate de micrometru. De asemenea, schimbul se realizează prin difuziune, adică de la concentrație mare la concentrație mică, pe distanțe mici, difuziunea fiind foarte rapidă.
Suprafața externă a alveolelor este acoperită de o mulțime de capilare, ceea ce permite sângelui să preia o cantitate mare de oxigen și să elimine o cantitate mare de dioxid de carbon într-un timp foarte scurt.
Capilarele sunt cele mai mici vase de sânge din organism, iar oamenii de știință estimează că dacă s-ar pune cap la cap aceste vase care înconjoară alveolele s-ar întinde pe o distanță surprinzătoare de 992 de kilometri.
Ce este ventilația pulmonară? Ce este respirația?
Ventilația pulmonară este procesul prin care oxigenul ajunge până în alveola pulmonară și dioxidul de carbon iese, în timp ce respirația este procesul prin care se realizează schimbul celor două gaze respiratorii la nivelul membranei alveolo-capilare.
Prin ventilație aerul circulă în plămân și în afara lui în cursul inspirului și expirului. Inspirul se produce atunci când presiunea din plămân scade sub presiunea atmosferică, ceea ce face ca aerul să intre în plămân, iar expirul se produce atunci când presiunea atmosferică este inferioară celei din plămân. Inspirul este un proces activ și presupune contracția muschilor respiratori, care modifică cele 3 diametre ale cutiei toracice (vertical, transvers și antero-posterior).
Expirul e un proces pasiv și este rezultatul relaxării musculare și a reculului elastic al plămânului. Totuși, în timpul expirului forțat (atunci când suflăm într-o lumânare, de exemplu) se contractă mușchii abdominali și intercostali interni.
Respirația se mai numește și schimb de gaze, respirația externă se referă la schimbul de gaze la nivelul membranei respiratorii din plămân, iar respirația internă este cea care are loc la nivelul țesuturilor. Oxigenul este necesar pentru respirația celulară, iar dioxidul de carbon este produs ca rezultat al respirației celulare.
În fiecare alveolă, concentrația oxigenului este mare așa că acesta difuzează prin membrana respiratorie și ajunge în capilarele pulmonare.
Atunci când sângele care vine din partea dreaptă a inimii ajunge capilarul pulmonar, de hemoglobina din hematii este legat predominant dioxidul de carbon și mai puțin oxigen. Astfel, dioxidul de carbon părăsește sângele, străbate membrana alveolo-capilară și ajunge în sacii alveolari. Acest schimb de gaze durează câteva fracțiuni de secundă. Dioxidul de carbon părăsește alveolele când expirăm și sângele bogat în oxigen se întoarce la inimă.
De ce este important ca plămânul să fie un organ elastic?
Pentru ca plămânul să se adapteze volumelor de aer diferite, funcția sa este caracterizată de anumiți parametrii. Complianța pulmonară e o măsură a capacității plămânului de a se destinde pentru a primi volumele pulmonare în cursul inspirului și de a reveni în expir. Elastanța este inversul complianței, este o măsură a reculului elastic. O complianță scăzută înseamnă că plămânul este rigid, cum se întâmpla în bolile fibrozante, în timp ce un plămân cu o complianță mare apare în emfizem, de exemplu, unde distrugerea septurilor alveolare determină scăderea reculului elastic.
De exemplu, bolile pulmonare interstițiale afectează țesutul din jurul sacilor cu aer ai plămânului deteminând apariția în timp a fibrozei pulmonare. Înlocuirea parenchimului pulmonar cu țesut fibros scade complianța și scade capacitatea oxigenului de a difuza prin membrana alveolo – capilară, care devine mult îngroșată.
Un element care contribuie la complianța pulmonară este surfactantul. Dacă alveolele ar fi complet închise, ar fi foarte greu să se deschidă din nou. Pentru a facilita acest proces celule alveolare speciale produc o substanță numită surfactant, o lipoproteină care scade tensiunea superficială și ajută alveolele să se „deschidă mai ușor”. Surfactantul ajută ca procesul respirator să se producă fără un efort prea mare.
Copiii născuți prematuri nu pot produce suficient surfactant (detresă respiratorie) și trebuie să primească substanțe artificiale care să îl substituie pentru a putea respira.
De câte ori respirăm?
La o persoană în repaus frecvența respiratorie variază între 12 -18 respirații pe minut. La femei valorile sunt mai mari decât la bărbați. La copii, frecvența variază între 20-30 respirații pe minut.
O persoană respiră în jur de 11.000 de litri de aer pe zi. În fiecare an, plămânii procesează mai mult de 4 milioane de litri de aer. La oamenii care au o capacitate pulmonară mare, oxigenul ajunge în corp mai repede, ceea se poate obține prin exerciții fizice regulate.
Cum știm să respirăm?
Cât de mult putem să ne ținem respirația? Un minut? Nu trebuie să ne gândim să respirăm pentru că sistemul nervos vegetativ controlează această funcție. Sistemul nervos preia orice încercare de a ne opri respirația. Centrii care controlează frecvența respiratorie se află în trunchiul cerebral. Celulele nervoase de la acest nivel trimit impulsuri spre diafragm și mușchii intercostali, pentru a se contracta și relaxa la intervale regulate.
Activitatea acestor centri nervoși este influențată de factori precum concentrația de oxigen, dioxid de carbon, concentrația ionilor de hidrogen, receptorii de întindere din plămân și peretele toracic, iritanții chimici, dar și semnalele de la scoarța cerebrală.
Putem să ne ascultăm plămânii?
Pe măsură ce aerul trece prin căile aeriene, creează sunete specifice care pot fi auzite cu urechea liberă sau de către medic, cu ajutorul stetoscopului. Există sunete normale, provocate de vibrația căilor respiratorii la trecerea fluxului de aer sau sunete patologice, adăugate, care sunt cauzate fie de îngustarea căilor aeriene, fie de obstrucții, prezența corpilor străini, a lichidului în alveole, etc.