În general, viaţa este posibilă doar în prezenţa oxigenului sub o formă care poate fi uşor absorbită de corp. În cazul oamenilor, plămânii au ca principala atribuţie asigurarea necesarului de oxigen al organismului pentru buna desfăşurare a activităţilor zilnice.
Plămânul este un organ pereche situat în cavitatea toracică, un organ fibro-elastic capabil să îţi modifice volumul în timpul respiraţiei (inspir şi expir). Greutatea unui plămân variază între 800 şi 1.000 de grame, din care mai bine de 50% este reprezentat de sânge.
Plămânii în perioada intra-uterină
Plămânul se dezvoltă treptat în timpul vieţii intra-uterine. În prima lună de sarcină apar doi muguri bronhici ce se vor dezvolta în bronhiile primare. Apoi, în fiecare săptămână aceşti muguri se vor divide, ajungând după 28 de săptămâni la 16 generaţii (ramificaţii) de bronhii – viitorul arbore bronşic. După naştere numărul alveolelor creşte (până la vârsta de 3 ani), apoi se maturizează din punct de vedere funcţional, devenind alveole mature (până la vârsta de 8 ani).
Structura plămânilor
Aerul ajunge în plămâni prin intermediul unui sistem de conducte format din: nazo-faringe, laringe, trahee, bronhii şi bronhiole. Rolul sistemului de conducte este de a încălzi şi umezi aerul sau de a capta şi îndepărta particulele străine inhalate. Sistemul de canale scade în diametru după fiecare ramificaţie – de la trahee şi bronhiile mari, până la bronhiole cu diametru mai mic de un milimetru.
Plămânul este format din peste 30 de tipuri diferite de celule. Traheea şi bronhiile mari sunt tapetate de un strat mucos ce conţine mai multe tipuri de celule: celule ciliate – asigură deplasarea mucusului, celule caliciforme – secretă mucusul, celule bazale – au rol în regenerare şi celule neuro-ectodermice – asigură funcţia secretorie a plămânilor. În corion (stratul profund situat sub mucoasă) se găsesc celule implicate în procesele de apărare – limfocite, mastocite, eozinofile sau neutrofile. Bronhiolele respiratorii şi canalele terminale (ultimele ramificaţii ale arborelui bronşic, se deschid în sacii alveolari) conţin celule Clara – secretă surfactant şi mucus.
Unitatea funcţională a plămânului este acinul pulmonar (sau sacul alveolar) format din alveole pulmonare. Acestea conţin două tipuri de celule – pneumocite de tip I şi pneumocite de tip II (cele de tip doi secretă surfactant). Pe lângă aceste celule se mai pot găsi şi macrofage. În total, cei doi plămâni conţin aproximativ 300 de milioane de alveole pulmonare ce asigură schimbul de gaze respiratorii dintre sânge şi aerul atmosferic. Rolul principal în acest schimb îi revine membranei alveolare. Aceasta este o barieră aer-sânge, formată din pneumocite de ordin I, II şi surfactant în partea alveolară, iar de cealaltă parte din membrana şi endoteliul capilar. Grosimea membranei este de doar 0,5 micrometri şi asigură un schimb rapid de gaze (între sânge şi aer). Surfactantul de care am tot amintit este un lichid al cărui rol poate fi înţeles uşor – comparaţi alveola pulmonară cu un balon de cauciuc ce se umflă şi dezumflă ritmic (mişcările respiratorii), iar surfactantul ce menţine alveola deschisă cu pudra de talc din interiorul balonului ce previne lipirea cauciucului. Deci, rolul surfactantul este de a preveni colabarea alveolei pulmonare.
Vascularizaţia plămânilor
Vascularizaţia plămânilor este dublă – nutritivă şi funcţională. Cea nutritivă este asigurată de arterele bronşice, iar cea funcţională de artera pulmonară (mica circulaţie).
Vascularizaţia funcţională porneşte din ventriculul drept – artera pulmonară, cu sânge neoxigenat. Aceasta se desparte în două ramuri pentru fiecare plămân şi se ramifică până la formarea unei reţele de capilare pulmonare (vase cu diametru foarte mic). Rolul principal al reţelei capilare este de a participa la schimbul de gaze dintre aer şi sânge. Toate ramificaţiile reţelei se unesc şi formează venele pulmonare (acestea transportă sânge oxigenat) ce se varsă în atriul stâng.
Pleura
Plămânii sunt acoperiţi de o membrană – pleura. Aceasta este formată din două foiţe, una viscerală care aderă la suprafaţa pulmonului şi una parietală care aderă la peretele toracic. Între cele două foiţe există o cantitate de lichid cu rol în mişcările respiratorii. Cantitatea de lichid ce se găseşte între foiţele pleurei este de 15 ml, dar în 24 de ore se secretă 600 de ml de lichid, ceea ce înseamnă că lichidul pleural este reînnoit de mai multe ori într-o singură zi.
Ventilaţia pulmonară
Ventilaţia pulmonară este un proces dinamic ce asigură pătrunderea aerului în căile respiratorii. Inspiraţia (introducerea aerului) este un proces activ, consumator de energie, realizat prin contracţia muşchilor inspiratori ce duce la creşterea volumului cutiei toracice. Plămânul urmează cu fidelitate mişcările toracelui. Expirul – un proces pasiv, este realizat prin relaxarea muşchilor respiratori ceea ce duce la scăderea volumului cutiei toracice.
Aerul pătrunde în plămâni datorită existenţei unor diferenţe de presiunea între aerul atmosferic şi aerul din plămâni. Viteza de deplasarea în căile aeriene este de 30 cm/sec şi scade până la 0 în alveole. Din volumul de aer inspirat, doar 2/3 participă la schimburile gazoase, restul rămâne pe trahee sau în bronhii – spaţiu mort din punct de vedere funcţional.
Volumele respiratorii
Volumele respiratorii se pot măsura cu un aparat denumit spirograf. Acesta măsoară capacitatea vitală (CV) – formată din volum curent (VC), volum inspirator de rezervă (VIR) şi volum expirator de rezervă (VER).
VC – este volumul de aer ce pătrunde în plămâni în timpul unei respiraţii obişnuite, de repaus. Acesta este de 500 de ml de aer, din care doar 350 de ml ajung în teritorii unde se realizează schimburi gazoase.
VIR – este volumul maxim de aer ce poate fi introdus în plămâni după un inspir normal. Valoarea acestuia este de 1200 – 1500 de ml de aer şi împreună cu VC formează capacitatea inspiratorie a plămânului (CI).
VER – este volumul maxim de aer ce poate fi eliminat din plămân după un expir normal şi are valoarea de 1200 de ml.
Pe lângă aceste volume mai există şi volumul rezidual (VR). VR este volumul de aer ce se găseşte mereu în pulmoni şi nu poate fi eliminat, doar reînnoit. Valoarea VR este de 1200 de ml şi împreună cu CV formează capacitatea pulmonară totală (CPT). Volumul rezidual are o mare importanţă în medicina legală. Cu ajutorul volumului rezidual se poate stabili dacă un copil s-a născut mort sau a murit după naştere – VR pătrunde în plămâni după primul inspir. Dacă copilul s-a născut mort pulmonii acestuia nu vor pluti în apă, dar dacă a respirat după naştere, plămânii vor rămâne la suprafaţa apei.
| Respiraţia omului. 10 aspecte puţin ştiute Ce este diafragma şi ce rol are acesta? Ce este pleura? Ce sunt alveolele şi ce rol au ele? Ce cale trebuie să parcurgă aerul pentru a ajunge la plămâni? Cât aer pătrunde în plămâni pe timpul unei inspiraţii normale? La o expiraţie forţată, poate fi expirat tot aerul din plămâni? |
Transferul de gaze
Respirația este un proces complex format din trei faze – respiraţia pulmonară, transportul gazelor respiratorii şi respiraţia celulară (schimbul de gaze dintre celulă şi sânge).
Schimburile de gaze de la nivelul membranei alveolo – capilare (respiraţia pulmonară) sunt guvernate de legile fizice ale difuziunii – legea Boyle-Mariotte (presiunea unui gaz la aceeaşi temperatură este invers proporţională cu volumul), legea Gay-Lussac (volumul unui gaz creşte odată cu temperatură dacă presiunea rămâne constantă).
Consecinţa ventilaţiei pulmonare este aportul permanent de oxigen. Oxigenul ajuns în alveola pulmonară este absorbit în sângele capilar. Într-un minut trece 200 de ml de oxigen din aerul alveolar în sângele capilar.
Datorită proceselor metabolice din organismul uman se produc cantităţi mari de acizi. Acizii nevolatili sunt eliminaţi prin rinichi, iar cei volatili sunt eliminaţi prin plămâni – CO2. Acesta va fi eliminat permanent la exterior prin procesul de ventilaţie. Viteza de eliminare a dioxidului de carbon este de 200 de ml pe minut.
Reglarea respiraţiei
Respirația este un proces reglat pe cale nervoasă şi umorală. Deşi poate fi controlată voluntar, respiraţia este reglată prin mecanisme reflexe şi umorale – nu poţi să te sinucizi dacă îţi ţii respiraţia. Respiraţia este reglată prin intermediul centrilor respiratori situaţi în trunchiul cerebral.
Pe lângă centrii nervoşi, mai există o serie de mecanisme ce reglează respiraţia. Este vorba de receptorii ce presiune. Aceştia reacţionează la modificarea presiunii sângelui (baroreceptori) sau a gazelor respiratorii (chemoreceptori).
Alte funcţii ale plămânilor
Plămânul, ca majoritatea organelor, are o funcţie principală – funcţia respiratorie, dar şi alte funcţii secundare: funcţia antitoxică, metabolică sau de depozit.
Funcţia antitoxică
Prin inspir sunt inhalate particule care pot dăuna organismului: pulberi, bacterii, gaze toxice. Particulele cu un diametru mai mare sunt reţinute în mucusul de pe trahee sau bronhii, dar cele cu un diametru mic – sub 3 micrometri, ajung în alveolele pulmonare. Toate particulele oprite de mucus sunt eliminate odată cu acesta prin mişcările cililor. Pe lângă transportul ciliar mai intervine reflexul de tuse şi strănut, ce contribuie la eliminarea secreţiilor contaminate cu particule.
Particulele ajunse în alveole sunt fagocitate de către macrofage. Cele care scapă de macrofage i-au contact cu surfactantul din alveole. Acesta conţine enzime (lizozim, esteraze), interferon sau anticorpi Ig A ce distrug bacteriile şi previn colonizarea alveolelor (zone sterile în mod normal).
Pe lângă protecţia organismului de bacterii, plămânii pot elimina unele toxine din corp. Acestea sunt substanţe volatile ce trec uşor prin membrana alvolo-capilară – se produce halena respriatorie. Se poate elimina prin acest mod alcoolul, ureea, oxidul de azot.
Funcţia metabolică
Plămânul este implicat în metabolismul glucidic, lipidic, proteic şi în metabolizarea unor hormoni sau mediatori chimici. Plămânul determină conversia angiotensinei I în angiotensină II – o substanţă cu efecte puternice de vasoconstricţie. Plămânii sintetizează o gamă largă de substanţe cu diferite efecte în organism – prostacicline, tromboxani sau leucotriene.
Funcţii accesorii
Plămânii pot depozita până la 12% din volumul de sânge din organism, în condiţii de repaus – funcţia de rezervor sangvin, pe care îl trimit în circulaţie la nevoie. Pe lângă funcţia de depozit, plămânii sunt implicaţi şi în menţinerea echilibrului hidro-electrolitic. Aceştia pot elimina cantităţi mari de apă, căldură şi dioxid de carbon.
Sindromul de apnee în somn (apnee = întreruperea respiraţiei)
Sindromul de apnee în somn (SAS) este o tulburare respiratorie caracterizată prin pauze dese şi lungi de apnee în timpul somnului. În mod normal somnul produce hipoventilaţie şi episoade de apnee, dar acestea nu durează mai mult de 10 secunde.
SAS apare datorită diminuării diametrului la nivelul căilor aeriene superioare (faringe). Aceşti bolnavi sforăie puternic, dar când se produce apneea, sforăitul încetează până la 90 de secunde. În tot acest timp se produce o hipoxie severă şi bolnavul se trezeşte. După câteva secunde pacientul readoarme. Dar episoadele de apnee apar cu o frecvenţă mai mare, de 200 pe noapte (6-7 ore), ceea ce face somnul dificil.
Consecinţele SAS sunt: somnolenţa excesivă (aceşti pacienţi nu se vor trezi niciodată odihniţi), pierderea memoriei şi tulburări de concentrare, hipertensiune arterială şi risc crescut de infarct de miocard şi accident vascular cerebral.
Bibiliografie
Fiziologie umană, I. Hăulică
Esenţial în fiziologie, G. Petrescu
Fiziopatologie specială, Magda Bădescu
Imagini: McMINN Atlas de anatomie a omului, ed IV, Abrahams, Hutchings, Marks Jr.
