Слуз и цилијарни клетки во респираторниот тракт 

    Големата епителна површина на респираторниот тракт помеѓу носот и алвеолите е изложена на вирусни и бактериски патогени, честички и гасовит материјал со потенцијални штетни ефекти. Како одговор на овие предизвици, луѓето развија низа одбранбени механизми за заштита на дишните патишта од овие навреди, со што ги одржуваат белите дробови во скоро стерилна состојба

Во горните делови во дишните патишта се наоѓаат различни комбинации на типови на клетки, кои служат за различни намени. Воздухот што го дишеме е полн со прашина, нечистотија и микроорганизми што се пренесуваат преку воздухот. За да се одржат белите дробови да останат чисти и здрави, овие остатоци мора постојано да се изнесуваат. За извршување на оваа задача, поголемите дишни патишта се наредени со релативно густ респираторен епител.

Ова вклучува три диференцирани типови на клетки: пехаровидни клетки (така именувани поради нивната форма), кои лачат слуз, цилијарни клетки, со цилии што треперат и мал број на ендокрини клетки, лачат серотонин и пептиди кои дејствуваат како локални медијатори. 

Овие сигнални молекули влијаат на нервните завршетоци и другите соседни клетки во респираторниот тракт, така што помагаат во регулирање на стапката на лачење на слуз и цилијарен ритам, контракција на околните клетки на мазни мускули кои можат да ги стеснат дишните патишта и други функции. 

Базалните клетки се исто така присутни и служат како матични клетки за обновување на епителот.

Клетките со пехаровидна форма лачат слуз, што формира покривка - слој над врвовите на  клетките. Редовното, координирано и треперење на цилиите ја чисти слузта нагоре и надвор од дишните патишта, носејќи остатоци што се залепени на него. Механизмот што го координира цилијарното треперење е мистерија, но се чини дека одразува својствен поларитет во епителот. 

Оваа подвижна лента за отстранување на ѓубрето од белите дробови се нарекува мукоцилијарен ескалатор. 

    Слузот што го лачат клетките на пехарот формира вискоеластична обвивка дебела околу 5 μm над врвовите на цилиите. Цилиите, сите треперат во иста насока, со брзина од околу 12 отчукувања во секунда, ја чистат слузта од белите дробови, носејќи ги со себе остатоците што се залепени на неа. 

Се разбира, некои инхалирани честички можат да стигнат до алвеолите сами, каде што нема изнесувач на честици прашина. Тука, несаканата материја е отстранета од друга класа на специјализирани клетки, макрофагите, кои лутаат низ белите дробови и ја зафаќаат туѓата материја и ги убиваат и варат бактериите. Многу милиони макрофаги, натоварени со остатоци, се изнесуваат од белите дробови на секој час преку мукоцилијарниот ескалатор.

На горниот крај на респираторниот тракт, влажниот респираторен епител покриен со слуз нагло му отстапува на  сквамозениот епител. Овој клеточен лист е структуриран за механичка цврстина и заштита,  како и епидермисот, и се состои од многу слоеви на сплоснати клетки густо обложени со кератин. 

 

Нагли граници на специјализацијата на епителните клетки, како што е онаа помеѓу мукозниот и слоевит сквамозен епител на респираторниот тракт, исто така, се наоѓаат во другите делови на телото, но многу малку се знае за тоа како се создаваат и одржуваат.

Едукативно видео за мукозен и цилиарен слој.

Цилии и мукозен слој

 Пулмонална вентилација и белодробен капацитет  

Белодробна/ пулмонална  вентилација

    Разликата во притисоците ја одвива пулмонална вентилација затоа што воздухот тече надолу по градиент на притисок, односно воздухот тече од област со поголем притисок во област со помал притисок. Воздухот што влегува  во белите дробови во голема мерае е поради разликата во притисокот; атмосферскиот притисок е поголем од интра-алвеоларниот притисок, а интра-алвеоларниот притисок е поголем од интра-плевралниот притисок. 

Воздухот илегува од белите дробови за време на издишување врз основа на истиот принцип; притисокот во рамките на белите дробови станува поголем од атмосферскиот притисок.

   За време на нормалното вдишување, дијафрагмата и надворешните меѓуребрените мускули се контрахираат и ребрата се издигнуваат. Како што се зголемува волуменот на белите дробови, опаѓа воздушниот притисок и влегува  воздухот. При нормално издишување, мускулите се релаксираат. Белите дробови стануваат сè помали, притисокот на воздухот се зголемува и се исфрла воздухот.

Процесот на нормално истекување е пасивен, што значи дека не е потребна енергија за да се истурка воздухот од белите дробови.

    Постојат различни типови или режими на дишење кои бараат малку поинаков процес за да се овозможи инспирација и истекување. Тивкото дишење, познато и како еупнеа, е начин на дишење што се јавува во состојба на мирување и не бара когнитивна мисла на поединецот. За време на тивко дишење, дијафрагмата и надворешните меѓуребреници мора да се контрахираат.

    Длабок здив, наречен дијафрагматско дишење, бара дијафрагмата да се контрахира. Бидејќи дијафрагмата се релаксира, воздухот пасивно ги напушта белите дробови. Плиток здив, наречен костално дишење, бара контракција на меѓуребрените мускули. Како што се релаксираат меѓуребрените мускули, воздухот пасивно ги напушта белите дробови.

   

Контрола на вентилацијата

    Контролата на вентилацијата се однесува на физиолошките механизми вклучени во контролата на дишењето, што е движење на воздухот внатре и надвор од белите дробови. Вентилацијата го олеснува дишењето. Дишењето се однесува на искористеност на кислород и балансирање на јаглерод диоксид од страна на телото како целина или од одделни клетки при клеточно дишење. Најважната функција на дишењето е снабдување со кислород до телото и балансирање на нивото на јаглерод диоксид. Под повеќето услови, парцијалниот притисок на јаглерод диоксид  или концентрацијата на јаглерод диоксид, ја контролира респираторната стапка.

    Периферните хеморецептори кои откриваат промени во нивоата на кислород и јаглерод диоксид се наоѓаат во телата на артериската аорта и каротидните тела. Централните хеморецептори се првенствено чувствителни на промени во pH вредноста на крвта, (како резултат на промените во нивоата на јаглерод диоксид) и тие се наоѓаат на должината на медулата близу до медуларните респираторни групи на респираторниот центар.  Информациите од периферните хеморецептори се пренесуваат по должината на нервите до респираторните групи на респираторниот центар. Постојат четири респираторни групи, две во медулата и две во понсот. 

Респираторен волумен и капацитет

    Респираторен волумен е израз што се користи за различни количини на воздух поместен или поврзан со белите дробови во дадена точка во респираторниот циклус. 

Постојат четири главни типа на респираторни волумени: прилив на воздух, резидуална количина, инспираторна резерва и издишна резерва  

Волумен на прилив (TV) е количина на воздух што нормално влегува во белите дробови при тивко дишење, што е околу 500 милилитри. 

Волумен на експираторна(издишувачка) резерва (ERV) е количество воздух што можете насилно да го издишете покрај нормалното вдишување и се движи  до 1200 милилитри за мажи. 

Волумен на инспираторна(вдишувачка) резерва (IRV) се создава со длабоко вдишување. Ова е дополнителен волумен што може да се донесе во белите дробови при присилна инспирација. 

Волумен на остаток (RV) е воздухот што останува во белите дробови ако издишете што е можно повеќе воздух. Останатиот волумен го олеснува дишењето спречувајќи да се уништат алвеолите. 

Волуменот на дишењето зависи од различни фактори, а мерењето на различните видови респираторни волумени може да обезбеди важни индиции за респираторното здравје на една личност.

Циркулаторен и респираторен систем

    Интеракцијата на дишењето, циркулацијата и метаболизмот е клучот за функционирањето на респираторниот систем како целина. Клетките ја поставуваат побарувачката за внесување кислород и испуштање на јаглерод диоксид, односно размена на гасови во белите дробови. Циркулацијата на крвта ги поврзува местата на искористеност и навлегување на кислород. 

   

     Главната цел на дишењето е да обезбеди кислород до клетките со соодветна брзина за да ги задоволи нивните метаболички потреби. Ова вклучува транспорт на кислород од белите дробови до ткивата со помош на циркулација на крв.  Секоја клетка одржува збир на енергетски централи, митохондриите, каде што преку оксидација на храната, како што е глукозата, се снабдуваат енергетските потреби на клетките. Главната задача на  дишењето  е снабдување со кислород на  митохондриите.

Кислородот се собира од воздухот во животната средина, се пренесува во крвта во белите дробови и се пренесува со проток на крв во периферијата на клетките каде што се испушта за да стигне до митохондријата со дифузија. Преносот на кислород во митохондријата вклучува неколку структури и различни начини на транспорт. 

Во овој процес крвта игра централна улога и влијае на сите чекори на транспорт: навлегување на кислород во белите дробови, транспорт со проток на крв и испуштање до клетките. Крвта служи и како носител и за респираторните гасови: кислород, кој е врзан за хемоглобинот во црвените крвни зрнца и јаглерод диоксид, кој го носат и плазмата и црвените крвни зрнца и кој служи и како тампон за киселинско-базната рамнотежа во крв и ткива.

Пулмонална/ белодробна циркулација.

    Белодробната циркулација ја движи крвта помеѓу срцето и белите дробови. Тој пренесува деоксигенирана крв до белите дробови за да апсорбира кислород и да ослободи јаглерод диоксид. Кислородната крв потоа тече назад кон срцето. 

Системската/ телесната циркулација или голем крвоток ја движи крвта помеѓу срцето и остатокот од телото. Испраќа кислородна крв до клетките и враќа деоксигенирана крв во срцето.

Срцето испумпува кислородна крв од левата комора и во аортата за да започне системска/ телесна циркулација или голем крвоток. Откако крвта ги снабдува клетките низ целото тело со кислород и хранливи материи, ја враќа деоксигенираната крв во десниот атриум на срцето. Деоксигенираната крв се спушта од десната преткомора во десната комора. Срцето потоа ја испумпува крвта  од десната комора и со белодробните артерии за да започне белодробна циркулација. Крвта се движи кон белите дробови, разменува јаглерод диоксид со кислород и се враќа во левиот преткомора. Кислородната крв влегува во левиот преткомора па во  левата комора подолу, за повторно да започне системска/ телесната циркулација.

Циркулаторниот систем работи во тандем со респираторниот систем

Циркулаторниот и респираторниот систем работат заедно за да го одржат телото со кислород и да го отстранат јаглерод диоксидот. Белодробната циркулација го олеснува процесот на надворешно дишење: Деоксигенирана крв тече во белите дробови. Апсорбира кислород од малите воздушни вреќи (алвеолите) и ослободува јаглерод диоксид што треба да се издише. Системската/телесната циркулација го олеснува внатрешното дишење: Кислородната крв тече во капиларите низ остатокот од телото. Крвта дифундира кислород во клетките и апсорбира јаглерод диоксид.

Пулмоналната циркулација пренесува крв само помеѓу срцето и белите дробови

Во пулмоналната циркулација, деоксигенираната крв излегува од десната комора на срцето и поминува низ белодробниот резен. Белодробното стебло се дели во десните и левите белодробни артерии. Овие артерии ја транспортираат деоксигенираната крв во артериолите и капиларите во белите дробови. Таму се ослободува јаглерод диоксид и се апсорбира кислород. Кислородната крв потоа поминува од капиларните садови преку венулите во белодробните вени. Пулмоналните вени го транспортираат до левата преткомора  на срцето. 

Пулмоналните артерии се единствените артерии кои носат деоксигенирана крв, а белодробните вени се единствените вени кои носат крв со кислород.