Oddychanie Układ Oddechowy
Układ oddechowy, zespół narządów wyspecjalizowanych w zaopatrywaniu organizmu w tlen i usuwaniu zbędnego dwutlenku węgla (oddychanie, wentylacja płuc). U pierwotniaków oraz u części bezkręgowców żyjących w wodzie następuje pobieranie tlenu z wody całą powierzchnią ciała na zasadzie dyfuzji. Oddychanie zewnętrzne u większości bezkręgowych i kręgowych zwierząt wodnych odbywa się za pomocą stale obmywanych przez wodę skrzel, natomiast u zwierząt lądowych za pomocą tchawek (owady), płucotchawek (pajęczaki) i płuc (kręgowce lądowe). Płuca mają postać cienkościennych worków bogato unaczynionych, połączonych z jamą nosową i jamą gębową (jamą ustną) drogami oddechowymi – gardło, krtań, tchawicę, oskrzela i oskrzeliki na końcu których znajdują się pęcherzyki płucne, gdzie zachodzi wymiana gazowa.
W rozwoju ewolucyjnym układu oddechowego u kręgowców lądowych dochodzi do stopniowego różnicowania budowy płuc, które powiększają swoją powierzchnię oddechową poprzez ich fałdowanie i podział na coraz mniejsze pęcherzyki. U ptaków płuca zaopatrzone są w dodatkowe worki powietrzne, rozpraszające się w ciele, umożliwiające tzw. podwójne oddychanie – polegające na zapewnieniu płucom wentylacji zarówno przy wdechu jak i wydechu. Bezdech, zatrzymanie, ustanie oddychania, klatka piersiowa nie porusza się, płuca nie zmieniają swej objętości, wskutek czego nie ma ruchu gazów w drogach oddechowych i zaznacza się brak wentylacji przestrzeni pęcherzykowej.
Bezdech może być wywołany przez:
1) porażenie ośrodka oddechowego (depresja oddechowa), np. w zatruciu barbituranami, przedawkowanie morfiny, zatkanie dróg oddechowych (ostra niedrożność dróg oddechowych), po którym człowiek wykonuje początkowo daremne ruchy oddechowe, ustające po krótkim czasie i kończące się bezdechem.
2) porażenie mięśni oddechowych, np. po podaniu kurary lub w chorobach uniemożliwiających przewodzenie bodźców ruchowych z ośrodkowego układu nerwowego do mięśni, np. w miastenii, uszkodzeniach rdzenia kręgowego, w niektórych postaciach choroby Heinego i Medina.
3) hiperwentylację wyłączającą czynność ośrodka oddechowego wskutek nadmiernego usunięcia z ustroju dwutlenku węgla, nieodzownego w pewnym stężeniu do utrzymania prawidłowej czynności ośrodka oddechowego.
Bezdech prowadzi w ciągu krótkiego czasu do niedotlenienia i nadmiaru dwutlenku węgla we krwi i tkankach, tj. do asfiksji (uduszenie) i śmierci. Bezdech można uzyskać woluntatywnie, czas wstrzymania oddychania jest względnie krótki – u osobnika wytrenowanego może sięgać do kilku minut.
Po tym okresie bezdechu odczuwa się nieodparty przymus podjęcia oddychania, jest on wywołany przede wszystkim pobudzaniem ośrodka oddechowego przez gromadzący się w ustroju, a nie wydalany dwutlenek węgla, ponadto oddziałują tutaj pobudzenia receptorów zatoki szyjnej (chemoreceptorów) wskutek niedostatku tlenu. Łańcuch oddechowy, ostatni etap oddychania wewnątrzkomórkowego, przebiegający na wewnętrznych błonach mitochondrium i polegający na przenoszeniu elektronów i protonów na kolejne przenośniki. Kolejnym etapom tej wędrówki elektronów towarzyszy wydzielanie się energii, która zostaje wykorzystana do syntezy ATP z ADP. Ostatecznym akceptorem elektronów i protonów jest tlen, a reakcja ta prowadzi do utworzenia cząsteczki wody. Tworzenie wody jest podstawową reakcją dostarczającą energii komórkom w warunkach tlenowych.
W reakcje łańcucha oddechowego wchodzą cząsteczki NADH i FADH, syntezowane w poprzednich etapach oddychania (glikoliza i cykl Krebsa). Przejściu jednej cząsteczki NADH w NAD i przebiegowi elektronów przez łańcuch oddechowy towarzyszy synteza 3 cząsteczek ATP. Głównymi składnikami łańcucha oddechowego są poza tym: dwa kompleksowe enzymy flawoproteinowe zawierające żelazo niehemowe – dehydrogenaza nukleotydów pirydynowych i dehydrogenaza bursztynianowa, ubichinon (Q) oraz cytochromy b, c1, c i a. Ostatnim ogniwem łańcucha oddechowego jest enzym oksydaza cytochromowa, odpowiedzialny za wytworzenie jonu tlenowego O2, który łączy się z dwoma protonami i tworzy cząsteczkę wody. Depresja oddechowa, stłumienie oddychania, z reguły pochodzenia ośrodkowego. Większość narkotyków, leków nasennych, środków znieczulających i środków przeciwbólowych, uspokajających podanych w nadmiernej dawce lub u osób szczególnie wrażliwych, może wywołać stłumienie czynności ośrodka oddechowego mieszczącego się w rdzeniu przedłużonym.
Stłumienie czynności tego ośrodka wynika z obniżenia jego wrażliwości na dwutlenek węgla, który jest czynnikiem regulującym oddychanie. Pojęcie: stłumienie ośrodka oddechowego jest równoznaczne z podwyższeniem progu pobudliwości (chemoreceptorów) w stosunku do dwutlenku węgla. Oznacza to, że fizjologiczne stężenie dwutlenku węgla we krwi nie jest w stanie dostatecznie pobudzać czynności ośrodka. Bezpośrednim skutkiem depresji ośrodka oddechowego jest zwolnienie i spłycenie oddychania. Nasilające się stłumienie doprowadza zwykle do ustania oddychania. Jeśli w tej sytuacji nie zostanie podjęta sztuczna wentylacja płuc, nastąpi śmierć wskutek uduszenia.
Próby poprawienia oddychania przez zastosowanie środków pobudzających ośrodek oddechowy lub dwutlenku węgla nie prowadzą ostatecznie do celu. Najpewniejszym sposobem jest zawsze sztuczna wentylacja płuc w postaci oddechu wspomaganego lub kontrolowanego, nawet powietrzem atmosferycznym.
Oddech Kussmaula, szybkie, głębokie oddechy wywołane stałym drażnieniem ośrodka oddechowego (w rdzeniu przedłużonym) przez kwaśne produkty przemiany materii, występujące typowo w kwasicy metabolicznej, np. w śpiączce cukrzycowej.