Füsioloogia VII osa

HINGAMINE

Väline hingamine. Õhu kopsudes uuenemise mehhanism.
Hingamise all mõistetakse protsesse, mis kindlustavad gaasivahetuse organismi ja väliskeskkonna vahel ning organismis.
Gaasivahetus väliskeskonna ja kopsualveoolide vahel e. väline hingamine. Väline hingamine on protsess, mille käigus uuendatakse kopsude ventilatsiooniga osa alveoolides olevast gaasisegust. Kopsukapillaaride gaasivahetustsoonis olev veri rikastub hapnikuga ning annab ära süsinikdioksiidi. Väline hingamine toimub rindkere mahu muutuse tõttu.
Pleuraõõs, inspiirium ja ekspiirium. *Pleuraõõs rinnaõõs ja kopsude pind on kaetud seroosse kelme e. pleuraga. Kopse katab pleura vistseraalne leste, rinnaõõne seinale kinnitub pleura parietaarne leste. Mõlema lestme vahel moodustub hermeetiliselt suletud pilutaoline ruum e. pleuraõõs, mis on täidetud seroosse vedelikuga. Pleuraõõnes on atmosfääri rõhust madalam rõhk, tänu millele on kopsud väljavenitatud ja jälgivad rindkere mahu muutusi. * Inspiirium e. sissehingamisel kontrahheeruvad roided tõstavad sissehingamislihased, diafragma kuppel lameneb. Selle tulemusena rindkere maht suureneb ja kopsusisene rõhk muutub atmosfääri rõhust madalamaks. Tekkiv negatiivne rõhk imeb õhu kopsudesse. * Ekspiirium – e. väljahingamisel laskuvad roided alla, diafragma kumerdub, rindkere maht väheneb ning kopsusisese rõhu tõusu tõttu surutakse osa kopsudes olevast õhust välisõhku.
Hingamismaht, kopsude ventilatsioon. * Hingamismaht rahulikul hingamisel läheb kopsudesse ja eemaldatakse ühe hingetõmbega 0,4 0,6 liitrit õhku. *Kopsude ventilatsioon – teostub sisse- ja väljahingamisel. Selle tulemusel toimub alveolaarõhu pidev uuenemine. Hingamissagedus võib jõudeolekus aeglustuda kuue korrani minutis., kehalisel tööl aga tõusta enam kui 60 korrani minutis. Jõudeolekus on tavaliselt hingamistsüklite arv minutis 12 16 korda e. hingamise minutimaht.
Vitaalkapatsiteet e. kopsude eluline mahtuvus e. kopsumaht (VC). See on max sügavusega sissehingamise järel väljahingatud õhuhulk. Keskmiselt on see 3,5 5 l. pärast max sügavusega sissehingamist max sügavuseni välja hingatud õhu hulk on ekspiratoorne vitaalkapatsiteet (EVC) ja pärast max sügavusega väljahingamist max sügavuseni sissehingatud õhu hulk on inspiratoorne vitaalkapatsiteet.
Gaasivahetus alveolaarõhu ja kopsude kapillaarvere vahel e. difusioon kopsudes. See gaasivahetus toimub diffusiooni teel kõrgema osarõhu e. partsiaalrõhu poolt madalama suunas. Partsiaalrõhu (p) all mõistetakse seda osa üldisest rõhust, mis vastab iga gaasi hulgale gaaside segus. Kuna alveoaalrõhk pO2 on 102 mmHg, alveoole ümbritsevas veres ainult 40 mmHg, siis on loomulik O2 difundeerub alveoolidest neid ümbritsevasse verre ja toimub selle arteriseerimine (tekib arteriaalne veri). CO2 difusiooni verest alveoaalrõhku põhjustab suurem p CO2 veres (47 mmHg) võrreldes olukorraga alveoolides.
Partsiaalrõhk (p) selle all mõistetakse seda osa üldisest rõhust, mis vastab iga gaasi hulgale gaaside segus. pO2 = 159 mmHg; p CO2= 0,2 mmHg; p N2= 600,8 mmHg.
Gaaside osarõhud atmosfääriõhus. pO2 = 159,0 mmHg; p CO2= 0,29 mmHg; p N2= 600,8 mmHg.
*alveolaargaasid pO2 = 103mmHg; p CO2= 40 mmHg; p N2= 570 mmHg.
*Veri kannab hapnikku: 1)füüsikaliselt lahustunud kujul (veres vähe); 2)seotult hemoglobiiniga Hb) kantakse suurem osa organismile vajalikust O2-st. Hb koosneb neljast polüpeptiidiahelast, millest iga sisaldab prosteetilist rühma heemi. Igas heemis on üks on üks kahevalentne raua-aatom, O2 seotakse ilma raua aatomi valentsi muutmata kergesti pöörduvasse(ebapüsivasse) ühendisse heemiga. Hb muutub oksühemoglobiiniks ja seda reaktsiooni nimetatakse oksügenatsiooniks. *veri kannab süsihappegaasi: 1)lahustatult vereplasmas ja elektrolüütides (VP 5%; E ˇ7%); 2) seotult valkudega erütrotsüütides HB-ga ja vereplasmas vähesel määral selle valkudega (11%); 3)vesinikkarbonaadina (peamiselt Na ja K sooladena) vereplasmas ja erütrotsüütides (VP 94%, E 82%); 4) väga vähe ka dissotseerimata süsihappena.
Oksühemoglobiin on ebapüsiv ühend, mis tekib O2 ühinemisel hemoglobiinihga . üks hemoglobiini molekul on võimeline siduma 4 O2 molekuli, kuna üks Hb sisaldab 4 heemi, milles igas on I raua-aatom, mis seob endaga O2.
Vere O2mahtuvus, CO2 mahu%.
Gaasivahetus kappillaarvere ja kudede vahel. Hapniku üleminek verest kudedesse ja süsihappegaasi eemaldamine kudedest toimub tänu nende gaaside difusioonile läbi kapillaaride seinte. Gaaside difusiooni põhjuseks on aga partsiaalrõhkude erinevus. Kudedes on partsiaalrõhk (O2) tunduvalt madalam kui kapillaaridesse voolavas veres. Vereplasmas lahustunud O2 difundeerub koevedelikku ja sealt rakkudesse. Seda põhjustab pO2 erinevusvere ja rakkude vahel. Difusiooni tulemusena hakkab vere O2 osarõhk langema. Vastavalt pO2 vähenemisele kasvab O2 äraandmine hemoglobiini poolt. Eemaldunud O2 molekulid lähevad erütrotsüütidest üle vereplasmasse, sealt aga kudedesse. Seoses sellega langeb vere pO2 üha enam. Gaasivahetust läbi kapillaaride seinte soodustab ka vere vedela osa filtratsiooni vererõhu mõjul. Koos filtratsioonivedelikuga lahkub kapillaaridest ka veres lahustunud hapnik. Suure vereringe kapillaarveri ei anna kudedele kogu O2 ära. Kui arteriaalses veres on O2 mahuprotsent 19, siis kudedest äravoolavas venoosses veres langeb see 11%-ni. Järelikult anti kudedele hapnikku 8 mahu%-di ulatuses. O2 mahu% vahet kudedesse voolavas arteriaalses veres ja äravoolavas venoosses veres nim. Arteriovenooseks diferentsiks. Näitaja iseloomustab seda, kui palju hapnikku annab kudedele iga 100ml verd. Et leida kui suur osa verega transporditavast O2-st läheb kudedesse, arvutatakse O2 utilisatsioonikoefitsent.
Hingamise regulatsioon.
Hingamiskeskus ja sealt läbivad impulsid. Hingamise regulatsioon toimub neurohumoraalsel teel, seda reguleerib piklikajus asuv hingamiskeskus, mis koosneb sisse- ja väljahingamisekeskusest, kust lähevad impulsid seljaaju närvirakkudele, mis innerveerivad hingamislihaseid. Kopsude ventilatsiooni võib vähendada olenevast keskusest läbi voolava vere keemilisest koostisest (humoraalne regulatsioon) ja retseptoritelt hingamiskeskusele saabuvatest aferentsetest signaalidest (tingimatu refleks). Loomulikes tingimustes toimivad humoraalsed ja neuraalsed mehhanismid vastastikkuses.
Hingamiskeskuse üldise erutuvuse tõttu olenevad hingamissagedus ja sügavus kõrgematest osadest (ajusild, -koor) ja perifeeriast lähtuvatest mõjutustest (kopsude venitusretseptorid ja skeletilihaste retseptorid). Hingamiskeskuse eritusseisundit muudavad CO2 ja O2 osarõhud arteriaalses veres ( pCO2 tõus ja pO2 langus veres suurendavad hingamiskeskuse erutusseisundit, mille tagajärjel kopsude ventilatsioon suureneb). Hingamiskeskus on väga tundlik vere CO2 muutuste suhtes, O2 muutuste suhtes vähem tundlik. Hingamiskeskust mõjutab ka piimhape ja vere reaktsiooni nihe happelisuse suunas. CO2 mõjutab HK-st peale otsese kokkupuute ka reflektoorselt veresoones paiknevate kemoretseptorite kaudu. Viimaste tundlikkus CO” liia ja O2 puudulikkuse suhtes on tunduvalt suurem kui HK-se närvirakkudele. Mõjutusi saab HK ka kopsudes olevailt retseptoreilt (kopsudest tulenevad aferentsed närviimpulsid ning hingamislihaste proprioretseptorite ärritamisel tekkivad impulsid juhitakse uitnärvi vahendusel HK-sse).
Apnoe. Inimene saab teatud piirides tahtlikult hingamist muuta, hinge kinni hoida (apnoe) või hüperventeerida (seotud ajukoore talitlusega). Ajukoore talitlusega on seotud ka hingamistegevuse stardieelsed muutused (stardipalavik).
Hingamine madalama ja kõrgema atmosfäärirõhu juures võrreldes õhurõhuga merepinnal. Madalama Atmr-ga puutume kokku kõrgmäestikus ja kõrglendudel, kui ei kasuta hingamisaparaate. Kõrgemal kui 4-5 km merepinnast, kus pO2 langeb 96-80 mmHg, ilmnevad O2 puuduse nähud ka puhkeolekus, rääkimata kehalisest tööst. Kõrgema Atmr-ga puutume kokku veelluste e. kessoontööde juures. Veesammas, kõrgusega 10 m, põhjustab rõhu tõusu ˇ1 atm (merepinnal 760 mmHg) juures ei avalda see mingit mõju).
* Hüpoksia on O2 vähemus õhus, tegemist on madalama Atmr-ga , kui merepinnal. *Hüpokseemia on haiguslik seisund, milleni viib hüpoksia, s.t. O2 vähesus õhus viib O2 sisalduse langusele või selle puudusele veres. Hüpokseemia tekib, kui pO2 ei ole piisav Hb küllastumiseks O2-ga . Hb küllastus O2-ga hakkab vähenema, kui pO2 At õhus langeb alla 100 mmHg (normaalne 159 mmHg). *Kessoontõbi e. dekompressioontõbi tekib kiirel siirumisel kõrgema õhurõhuga keskkonnast madalama õhurõhuga keskkonda. See on kutsehaigus, mis tekib kessoonitöölisel ja tuukritel. Kessoontõbe põhjustavad veres ja kudedes moodustuvad gaasi- (N) mullikesed. Kessoontõve vältimiseks kasutatakse kessoonides gaasisegu, milles osa õhulämmastiku asendatud heeliumi või hapnikuga.
Hingamine kehalisel tööl.
Hapnikuvajaduseks nimetatakse ühe või teise töö sooritamisel oksüdatsiooniprotsessideks kuluvat O2 hulka.
Hapnikulagi e. O2 tarbimise maksimum e. max aeroobne võimsus on kindel O2 maksimaalväärtus, mille lihased omastavad minuti jooksul, olenemata sellest kui energiliselt kopsud ja süda talitlevad. Sellest vähem võivad lihased O2 saada, kuid mitte rohkem. Hapnikulagi on individuaalne näitaja, mis näitab inimese treenitust. Seda kontrollitakse kas lindil või ergomeetril koormust tõstes.
*Tõeline püsiseisund sellisel töö intensiivsusel, mil O2- vajadus minutis ei ületa O2 lage, tekib kudede hapnikuvajaduse ja O2 kättetoimetamise vahel küllalt kiire tasakaal. Näiliselt avaldub see tõelises püsiseisundis, mille puhul O2 neeldumine kopsudes on teatud püsival tasemel, mille kõrgus on võrdeline töö intensiivsusega ja O2 vajadusega. * Näiv püsiseisund – teatud intensiivsusega töö tegemisel, mil O2 vajadus on hapnikulaest kõrgem, võib hapniku neeldumine kopsude kaudu tasakaalustada . sel juhul on püsiseisund näiv, kuna kasutatud O2 hulk ei kata organismi hapnikutarvidust. Püsiv tase O2 tarbimisel tekib antud olukorras hapnikulae saabumisega, s.o. kui edasine hapnikutarbimise tõstmine pole enam võimalik. Näilise püsiseisundi tase ei sõltu töö intensiivsusest, vaid hingamise ja vereringe max st tootlikusest.
Hapnikuvõlg, millest see sõltub. Juhul kui hingamine ei suuda rahuldada kudede O2 varustamist, s.o. O2 vajadus minutis on suurem hapnikulaest, sooritavad lihased tööd O2 puuduse tingimustes. HV ulatus sõltub töö intensiivsusest ja kestusest. HV tekib ka püsiseisundi tingimustes. Töö alul tekib ajutine hapnikuga varustatuse puudulikkus vereringe ja hingamissüsteemi mobiliseerimise teatud hilinemise tõttu.

Autor: EKFK