Wielofunkcyjny układ oddechowy

Izabela Dobrowolska styczeń 28, 2022 0 Komentarzy

Wielofunkcyjny układ oddechowy

Aksamitna zbroja ludzkiej maszyny, skóra, nie tylko chroni jej wnętrze przed niekorzystnymi czynnikami otoczenia ale też jest odbiornikiem informacji z otoczenia, podobnie jak wysoko wyspecjalizowane odbiorniki, oczy i uszy. Bez informacji płynących ze skóry, oczu i uszu ludzka maszyna nie mogłaby się poruszać, rozwijać i wykorzystywać swoich pozostałych niezwykłych umiejętności. Jednak nie tylko odbiór informacji z otoczenia jest kluczem do sukcesu tej fenomenalnej konstrukcji. Ludzka maszyna posiada również zdolność komunikowania się z otoczeniem.

Możemy mówić, śpiewać, krzyczeć, śmiać się...

A wszystko dzięki parzystym białym fałdom błony śluzowej zlokalizowanym na ścianach bocznych krtani, nazywanych strunami głosowymi. Za sprawą mięśni i więzadeł, mogą one zamykać znajdującą się między nimi tzw. szparę głośni. Zbliżone do siebie struny głosowe wibrują, co umożliwia modulowanie przepływu strumienia powietrza z naszych płuc. Ich działanie można przyrównać do wibracji strun gitary. Przy niskich dźwiękach struny nie przylegają do siebie ściśle i wibrują wolniej a przy bardzo wysokich wibrują ściśle przylegając do siebie. Wysokość dźwięku jest również zależna od długości strun głosowych, u mężczyzn są one dłuższe niż u kobiet. Struny głosowe są połączone z układem sterowania w centralnym systemie nerwowym przez najdłuższy z nerwów czaszkowych, sięgający od głowy aż do brzucha, tzw. nerw błędny.

Infekcje wirusowe, jak również szok psychiczny mogą uszkodzić połączenie strun głosowych z resztą systemu nerwowego...

co skutkuje paraliżem jednej lub obu strun, w efekcie zaburzeniami głosu, a nawet całkowitą afonią. Głos jest dla nas tak naturalnym zjawiskiem, że nie zdajemy sobie sprawy z tego, jak ogromną pracę wykonują struny głosowe. Mogą one drgać z prędkością nawet 440 razy na sekundę. Żadna inna część ludzkiej maszyny nie podlega tak obciążającym siłom i nie wykonuje tak ciężkiej pracy. W ciągu 2-godzinnego koncertu struny głosowe wokalisty zbliżają się do siebie i oddalają od siebie blisko pół miliona razy. Elastyczność i odporność na takie obciążenia zapewniają im dwa włókniste białka, elastyna i kolagen, obecne również w chrząstkach stawowych. Podobnie jak w chrząstce stawowej właściwe uwodnienie strun głosowych jest ważnych czynnikiem warunkującym ich sprężystość, a zapewniają ją chłonące wodę proteoglikany. Niesteroidowe środki przeciwzapalne, stosowane tak chętnie i często bez umiaru, hamują produkcję proteoglikanów i tym samym przyspieszają zarówno degenerację chrząstki stawowej, jak i strun głosowych. Artykułowanie dźwięków to jednak nie tylko struny głosowe. Dźwięk na bazie wprawionego w wibracje powietrza powstaje wyżej, w gardle, i w jego tworzeniu współdziałają usta, język i nos. To dzięki tej współpracy dźwięk staje się unikatowy, charakterystyczny dla każdego z nas.

Jednym z objawów paraliżu strun głosowych jest również duszność, spowodowana trudnościami z otwieraniem szpary głośni koniecznym do prawidłowego przepływu powietrza przez krtań. Mowa to tak naprawdę tylko efekt uboczny, czegoś dużo ważniejszego. Główną rolą przepływu powietrza, wprawiającego w wibracje struny głosowe, jest oddychanie. Bez niego, w ciągu zaledwie kilku minut cudowna ludzka maszyna przestałaby działać. Z każdym oddechem nasze usta i nasz nos zasysają więcej niż pół litra powietrza, 20 tysięcy razy dziennie. Zarówno śpiew i mowa, jak i oddychanie nie byłyby możliwe, gdyby nie mięśnie oddechowe, czyli przepona i rozpięte na żebrach mięśnie międzyżebrowe. Pod wpływem skurczu mięśni oddechowych klatka piersiowa zwiększa swoja objętość, a to skutkuje wytworzeniem w znajdujących się w niej płucach podciśnienia, siły zasysającej i wtłaczającej powietrze do układu oddechowego. Powietrze przemieszcza się przez górne drogi oddechowe, czyli gardło i nos, do dolnych dróg oddechowych, które rozpoczyna krtań, a dalej tchawicą dociera do dwóch oskrzeli, które rozgałęziając się na przewody o coraz mniejszej średnicy, tworząc w płucach tzw. drzewo oskrzelowe. W drogach oddechowych powietrze jest filtrowane, oczyszczane, ogrzewane i nawilżane.

Kichanie i sporadyczny kaszel kilka razy w ciągu dnia nie są objawami choroby...

Wprost przeciwnie, świadczą o tym, że drogi oddechowe prawidłowo oczyszczają przepływające przez nie powietrze. Im bardziej zanieczyszczone jest powietrze, którym oddychamy, tym częściej kichamy i pokasłujemy, dzięki czemu nasze drogi oddechowe pozbywają się zanieczyszczeń. Ten fantastyczny system samooczyszczania układu oddechowego opiera się na idealnie skoordynowanym ruchu rzęsek, w które wyposażone są komórki wyściełające drogi oddechowe nazywane nabłonkiem migawkowym. Wytworzona przez ruch rzęsek tzw. fala migawkowa przesuwa zanieczyszczenia w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu wdychanego powietrza.

Rzęski nabłonka migawkowego mogą zostać sparaliżowane, a nawet całkowicie zniszczone przez działanie toksyn takich, jak nikotyna...

Z tego powodu drogi oddechowe palacza nie oczyszczają się prawidłowo, co skutkuje zaleganiem w jego płucach toksyn i śluzu. Jednym z typowych objawów pojawiającym się wkrótce po zaprzestaniu palenia produktów nikotynowych jest kaszel. Nabłonek migawkowy ma zdolność szybkiej regeneracji i powracając do prawidłowego funkcjonowania intensywnie usuwa zanieczyszczenia zalegające w płucach nie tylko osób palących wyroby tytoniowe ale również wdychających samą nikotynę w papierosach elektronicznych. Paraliż rzęsek nabłonka migawkowego nie jest jednak jedynym negatywnym skutkiem nałogu nikotynowego. Wędrujące drogami oddechowymi powietrze wreszcie dociera do znajdujących na zakończeniach najcieńszych oskrzelików, pęcherzyków płucnych. W każdym z płuc ponad 3 miliardy pęcherzyków płucnych kurczy się i rozszerza, a ich powierzchnia równa jest powierzchni boiska tenisowego. Ściana pęcherzyków płucnych zbudowana jest z zaledwie jednej warstwy komórek, dzięki czemu tlen zawarty w powietrzu łatwo przemieszcza się przez nią do światła oplatających je naczyń krwionośnych. Krwinki czerwone transportują bezcenny i niezbędny do życia tlen z płuc do każdej z bilionów komórek naszego ciała. Równocześnie w odwrotnym kierunku podróżuje odpad procesów oddechowych, dwutlenek węgla. U palaczy substancje smoliste powstające w wyniku spalania tytoniu pokrywają wnętrze pęcherzyków płucnych i tym samym utrudniają efektywną wymianę gazową, co prowadzi do niedotlenienia całego organizmu.

Powietrze dostające się dróg oddechowych oprócz tlenu zawiera również inne substancje chemiczne...

Dla wielu z nich posiadamy specjalne detektory zlokalizowane głęboko w początkowym odcinku górnych dróg oddechowych, w nosie. Dzięki tym detektorom jesteśmy w stanie docenić zapach truskawek i morza, jak również z daleka wyczuć odór brudnych skarpetek. Lotne substancje obecne w powietrzu stają się zapachami dzięki 40 milionom komórek węchowych stłoczonych na obszarze ok. 5 cm2. W błonie komórek węchowych znajdują się setki rodzajów białek nazywanych receptorami, które mają zdolność wiązania się z lotnymi substancjami chemicznymi.

Trimetylopirazyna, kwas wanilinowy i 300 innych substancji chemicznych to przyczyna niebiańskiego zapachu czekolady...

Te same substancje chemiczne, które są źródłem przyjemności odczuwanej w pijalni czekolady znajdziemy w fermentowanej soi, której zapach jest trudny do zniesienia przez Europejczyka. Ponieważ dla naszego systemu detekcji ma znaczenie nie tylko rodzaj substancji, ale też ich ilość i kompozycja. Większość z nas rozważa zapachy co najwyżej w kategoriach przyjemności lub uczucia dyskomfortu. Jednak informacja jaką jest zapach jest niezwykle ważna dla funkcjonowania ludzkiej maszyny. Nabłonek węchowy, za pomocą nerwu węchowego przekazuje informacje do opuszki węchowej, a z niej do innych obszarów mózgu analizujących tą informację i wydających ludzkiej maszynie dyspozycje o sposobie reagowania na nie. Zapach jest jednym z zasadniczych elementów stosunków międzygatunkowych i wewnątrzgatunkowych, również w przypadku człowieka. Badania naukowe pokazują, że w doborze partnera seksualnego decydujący jest tzw. kompleks histokompatybilny, rodzaj genów odpowiedzialnych za część układu immunologicznego. Od genów tych zależy również rodzaj feromonów wydzielanych przez nasze ciało.

Kobiety wybierają mężczyzn o odmiennych cechach układu immunologicznego...

Ma to głębokie podłoże ewolucyjne i jest związane z instynktownym wyborem partnera, który zapewni największe szanse na potomstwo. Okazuje się, że antykoncepcja hormonalna zmienia i zaburza preferencje kobiety, co do wyboru partnera. Wiąże się ten fakt ze zmianami w odbieraniu bodźca w postaci feromonów. Zapach jest także elementem systemu ostrzegania, informuje nas o groźnych do życia toksynach, czy o jakości pożywienia. Co ciekawe mimo, że informacja jaką jest zapach jest wynikiem obiektywnej reakcji pomiędzy substancją chemiczną a białkiem receptorowym, to jednak odbiór tej informacji jest wybitnie subiektywny. Zależy od tego, czy zapach „pasuje” do otoczenia, w którym się znajdujemy, od tego czy jesteśmy zmęczeni i w jakim jesteśmy nastroju. Nie bez znaczenia jest również ślad pamięciowy w naszym mózgu, dotyczący okoliczności odczuwania danego zapachu w przeszłości.

Drogi oddechowe ludzkiej maszyny są wybitnie wielofunkcyjnym narzędziem. Wraz z skórą, okiem i uchem stanowią część systemu detekcji warunków otoczenia a równocześnie pozwalają na komunikowanie się z nim. Spośród wszystkich wspaniałych funkcji, zdolność oddychania jest najistotniejsza dla funkcjonowania ludzkiej maszyny. Na nic jednak zdałoby się wtłaczanie w płuca powietrza z tlenem gdyby nie dystrybutor tlenu, jakim jest krew. W następnym odcinku naszej podróży po fenomenalnej ludzkiej maszynie zapraszamy więc do spotkania z pompą umożliwiającą tą dystrybucję, z sercem.

Izabela Dobrowolska

Posiadam tytuł doktora nauk biologicznych oraz zajmuję się dietoterapią. Jako naukowiec uczestniczę w międzynarodowych projektach badawczych, piszę artykuły naukowe i artykuły dotyczące zdrowia. Jestem również wyłącznym konsultantem naukowym i ambasadorem firmy Igennus w Polsce.

Poprzedni

Następny