Anatomia sistemului respirator

Sistemul respirator este format din mai multe componente care funcționează împreună pentru transportul aerului spre plămâni. Traseul aerului începe la cavitatea nazală, continuă prin faringe, apoi aerul trece prin laringe (protejat de epiglotă care acoperă glota în timpul înghițirii), apoi prin trahee.

Traheea se ramifică în două bronhii primare care formează arborele bronșic, cu ramificații din ce în ce mai mici: bronhii segmentare, bronhiole lobulare, bronhiole terminale și bronhiole respiratorii. La capătul acestor căi se află alveolele pulmonare și săculeții alveolari, unde are loc schimbul de gaze.

Plămânii sunt înconjurați de pleură (membrană dublă) și sunt separați de diafragm în partea inferioară. Unitatea funcțională a plămânilor este reprezentată de acinii pulmonari, care cuprind structurile de la bronhiolele respiratorii până la alveole.

Știai că? Plămânii unui adult conțin aproximativ 300 de milioane de alveole, oferind o suprafață enormă pentru schimbul de gaze - echivalentă cu suprafața unui teren de tenis!

Funcțiile și structura sistemului respirator

Sistemul respirator asigură schimbul de O₂ și CO₂ între celule și mediul extern, un proces vital numit respirație. Acest sistem funcționează în strânsă legătură cu sistemul circulator, care transportă gazele între celule și plămâni.

Cavitatea nazală reprezintă calea normală de intrare a aerului și este împărțită de septul nazal. Aici, datorită cornetelor nazale (superioare, mijlocii și inferioare) și sinusurilor, aerul este încălzit, umidificat și filtrat. Mucoasa nazală secretă mucus care captează particulele de praf și microorganismele, iar celulele ciliate transportă acest mucus spre faringe pentru a fi înghițit.

Faringele (gâtlejul) este o cale comună pentru sistemele digestiv și respirator. El are trei porțiuni: nazofaringe, orofaringe și laringofaringe. În nazofaringe se deschid trompele lui Eustachio care egalizează presiunea între urechi și faringe. Pe pereții faringelui se află amigdala faringiană și amigdalele palatine, mase de țesut limfatic cu rol de protecție împotriva agenților infecțioși.

Atenție! Inflamația mucoasei nazale se numește rinită, iar când are cauze alergice (polen, pene, acarieni), vorbim despre rinită alergică. Inflamația amigdalelor palatine este cunoscută drept amigdalită.

Laringele, traheea și arborele bronșic

Laringele unește faringele cu traheea și este compus din 11 structuri cartilaginoase. Cele mai importante sunt: cartilajul tiroid (mărul lui Adam, mai proeminent la bărbați), cartilajul cricoid (în formă de inel) și epiglota (un capac care închide căile respiratorii în timpul înghițirii). Deschiderea spre laringe se numește glotă.

Laringele joacă un rol crucial în producerea sunetelor prin intermediul corzilor vocale. Acestea sunt falduri membranoase care vibrează când aerul este expirat, producând sunete. Lungimea corzilor vocale determină tonalitatea vocii - femeile și copiii au corzi vocale mai scurte, de unde vocea lor mai înaltă.

Traheea este un tub semirigid de 10-12 cm susținut de inele cartilaginoase în formă de "C". Este căptușită de celule ciliate care continuă filtrarea aerului. La capătul inferior, traheea se ramifică în două bronhii primare, care au aceeași structură. Bronhia dreaptă este mai largă și mai verticală decât cea stângă.

Bronhiile se ramifică în conducte din ce în ce mai mici, formând arborele bronșic: bronhii segmentare, bronhiole (unde dispare cartilajul), bronhiole terminale și bronhiole respiratorii care se deschid în alveole. Inflamația arborelui bronșic se numește bronșită, iar astmul se manifestă prin spasme ale mușchilor netezi din bronhii.

Important! Epiglota are rol crucial în prevenirea pătrunderii alimentelor în căile respiratorii în timpul înghițirii, acoperind glota și direcționând alimentele spre esofag.

Plămânii și structurile alveolare

Plămânii sunt organe conice, spongioase, care ocupă cea mai mare parte a cavității toracice. Sunt alcătuiți din milioane de alveole - săculeți microscopici cu pereți extrem de subțiri prin care are loc difuziunea gazelor. Plămânii sunt separați de o zonă mediană numită mediastin, care conține inima, timusul și alte structuri vitale.

Plămânul drept are trei lobi, iar cel stâng doar doi (pentru a face loc inimii). Fiecare lob este împărțit în lobuli mai mici, fiecare deservit de o bronhiolă. Structura plămânilor continuă să se ramifice până la nivelul bronhiolelor respiratorii care se deschid în alveolele pulmonare, locul efectiv al schimbului de gaze.

Fiecare plămân este înconjurat de o membrană dublă numită pleură, formată din două foițe: pleura viscerală (internă) și pleura parietală (externă). Între cele două există cavitatea pleurală cu lichid pleural, care permite alunecarea ușoară a foițelor una peste cealaltă în timpul respirației. Cele două foițe se continuă una cu cealaltă în zona numită hil pulmonar, pe unde intră bronhiile primare, vasele de sânge și nervii.

Știai că? Membrana alveolară este atât de subțire încât măsoară doar 0.5 micrometri, permițând schimbul rapid de gaze între aer și sânge. Această caracteristică face ca plămânii să fie extrem de eficienți în procesul respirator!

Ventilația pulmonară

Ventilația pulmonară reprezintă procesul mecanic prin care aerul intră și iese din alveole. Principiul de bază este simplu: aerul se deplasează dintr-o zonă cu presiune mai mare spre una cu presiune mai mică. Astfel, când presiunea alveolară este mai mică decât presiunea atmosferică, aerul intră în plămâni (inspirație), iar când situația se inversează, aerul iese (expirație).

Inspirația este un proces activ în care intervin mușchii inspiratori: diafragmul (principal în respirația de repaus) și mușchii intercostali externi (în respirația forțată). În timpul inspirației, diafragmul coboară, sternul se proiectează anterior, iar coastele se orizontalizează, mărind astfel diametrele toracelui și creând o presiune negativă care atrage aerul în plămâni.

Expirația este în mod normal un proces pasiv, bazat pe relaxarea mușchilor inspiratori. Diafragmul urcă, sternul și coloana revin la poziția inițială, iar coastele se curbează, reducând volumul toracic. Aceasta crește presiunea alveolară peste cea atmosferică, forțând aerul să iasă din plămâni.

Modificările de presiune din plămâni depind de elasticitatea plămânilor, relația anatomică a pleurei cu plămânii și prezența unui spațiu toracic închis. Aceste mecanisme asigură eficiența ventilației pulmonare.

Important! Mecanica respiratorie se bazează pe principiile fizice ale presiunii și volumului: atunci când volumul toracic crește, presiunea scade, atrăgând aerul în plămâni (inspirație), iar când volumul scade, presiunea crește, forțând aerul afară (expirație).

Reglarea respirației

Respirația este un proces care poate fi atât involuntar cât și sub control voluntar. Centrii de control ai respirației se află în trunchiul cerebral, mai exact în bulbul rahidian și punte. Acești centri controlează ritmul și amplitudinea respirației.

În bulb există două grupuri principale de neuroni: grupul neuronal dorsal (responsabil de inspirație) și grupul neuronal ventral (responsabil de expirație). Acești neuroni sunt influențați de centrul pneumotaxic din punte, care poate modifica frecvența și amplitudinea respirației.

Reglarea respirației se face și prin chemoreceptori care monitorizează nivelul de O₂, CO₂ și pH-ul sângelui. Când nivelul de O₂ scade sau cel de CO₂ crește, chemoreceptorii aortici și carotidieni transmit semnale către centrii respiratori, care cresc frecvența și amplitudinea respirației.

Cortexul cerebral poate influența voluntar respirația, permițându-ne să modificăm conștient ritmul și profunzimea acesteia. Această abilitate ne permite să vorbim, să cântăm sau să ținem respirația pentru scurt timp, însă controlul autonom preia controlul atunci când nivelurile de CO₂ cresc prea mult.

Fascinant! Deși putem controla voluntar respirația pentru a vorbi sau a cânta, mecanismele automate de reglare din trunchiul cerebral vor prelua controlul dacă nivelul de CO₂ din sânge crește prea mult, împiedicându-ne să ne asfixiem voluntar.