Hogyan veszünk levegőt

légzés:

Az élet fenntartásához, az anyagcsere-folyamatok lebonyolításához oxigén szükséges. A szervezet a számára szükséges oxigénmennyiséget légzés útján biztosítja. A légzés fogalmán régebben csak a be- és kilégzés által történő oxigénfelvételt, ill. széndioxid-leadást értették. Ezt a tüdőkben lezajló folyamatot, vagyis a lég- és gázcserét ma külső légzésnek nevezik. Belső légzésnek hívják azt a szöveti folyamatot, amikor a tüdőben a vérbe került oxigént a vér közvetlenül a szöveteknek, ill. sejteknek adja le, és onnan a szén-dioxidot felveszi. Ez utóbbi az anyagcsere-folyamatokhoz tartozik.

Külső légzéskor a levegő először a felső légutakba (orr-, ill. szájüreg, garat, gége) jut, itt felmelegszik és megtisztul a durva szennyeződéstől. A nyálkahártya csillószőrös hámján megtapadnak azok a por- és koromszemcsék, melyek a légutakba kerültek. A levegő azáltal melegszik fel, hogy a bő vérellátású nyálkahártyákkal érintkezik. A levegő ezután az alsó légutakba, a hörgőbe (hörgőrendszer) kerül, majd a kisebb hörgőkön keresztül a tüdőhólyagocskákba. A tüdőhólyagocskák falában megy végbe az oxigén felvétele és a szén-dioxid leadása, amely az előbb leírt úton, de ellenkező irányban, kikerül a légutakon keresztül a szervezetből.

A gázcserét az teszi lehetővé, hogy a vénás vér O 2 -tartalma kisebb, CO 2 -tartalma nagyobb, mint a belélegzett levegőé, és így a gázok fizikai törvénye alapján a vér és a levegő között gázegyensúly alakul ki, s ennek eredménye a CO 2 leadása, az O 2 felvétele. A belégzett levegő O 2 -tartalma 20,9%, CO 2 -tartalma 0,04%, a kilégzett (elhasznált) levegő O 2 -tartalma 16,2%, CO 2 -tartalma 4,13%.

A levegő be- és kilégzése a mellkas légzőmozgásainak segítségével történik. Belégzéskor a mellkas nyugalmi helyzetéből kitér, térfogatában megnövekszik ez a mozgás aktív izommunka segítségével jön létre. Ezután a mellkasizmok elernyedése és saját rugalmassága következtében a mellkas összeesik, visszatér eredeti térfogatára, és ezalatt jön létre a kilégzés. A mellkas mozgása mellett be- és kilégzéskor a rekeszizom is kitér, aminek során a hasi szervek lefelé és előretolódnak. Ezt a légzési formát hasi légzésnek nevezik, és inkább férfiak sajátossága, míg az előbbi, ún. mellkasi légzés inkább nőkre és gyermekekre jellemző.

A felnőtt ember percenként általában 16 be- és kilégző mozgást végez, és az egy belégzés alatt felvett, ill. kilégzés alatt leadott levegő mennyisége 500 ml. Ezt a mozgást a központi idegrendszer légzőközpontja irányítja. A légzőközpont ingerlékenységét humorális úton szabályozza a vér oxigén-, ill. szén-dioxid-tartalma. Ha a vér oxigéntartalma csökken és szén-dioxid-tartalma növekszik, akkor a légzés szaporábbá válik, hogy ezáltal a fölösleges, fokozott mennyiségben jelen levő szén-dioxidot kiűzze a szervezetből. Amikor a szén-dioxid-, ill. az oxigénszint visszatér a normálisra, a légvételek száma csökken. Fokozott munkavégzéskor, futás közben a szervezet oxigénszükséglete, ill. a szövetek oxigén-felhasználása nagyobb, a normális légvételek száma mellett bevitt oxigénmennyiség nem elegendő, a szén-dioxid-szint megemelkedik. Ez befolyásolja a légzőközpontot, és a légvételek száma szaporodik, ezért futáskor, erősebb munkavégzéskor az emberek szaporábban lélegeznek.

Balesetek, sérülések, egyes fertőző betegségek (tetanusz) következtében a spontán légzés megszűnhet, és légzésbénulás következhet be. Ilyen esetekben a spontán légzés visszatértéig mesterséges lélegeztetést kell alkalmazni. A befúvásos lélegeztetéssel a segítő a saját kilégzett levegőjét juttatja be az áldozat légútjaiba („száj a szájba”, illetve „száj az orrba” lélegeztetés). Egyes betegségekben, pl. gyermekbénulásban a légzőizmok mozgását szabályozó idegsejtek sérülnek. A mellkasi kitéréseket ilyenkor vastüdővel hozzák létre.

Hogyan veszünk levegőt?

A légzés a szervezet nyomáskülönbségen alapuló gázcseréje, az oxigénfelvételt és a szén-dioxid-leadást végző folyamata. Légzéskor a gázok szállításában jelentős szerep jut a keringési rendszernek.

Röviden a légzésről Az élő szervezeteknek oxigénre van szükségük az élethez, és ezt a levegő oxigéntartalma szolgáltatja. Ez az oxigén légzés útján kerül szervezetünkbe.

A belélegzett levegő 21% oxigént, 0,04% szén-dioxidot, 78% nitrogént és néhány tized százalék nemesgázt tartalmaz. Ezzel szemben a kilélegzett levegő körülbelül 16% oxigént, 4,0% széndioxidot tartalmaz, a nitrogén és a nemesgázok százalékos aránya csak kismértékben változik. A légzés gyűjtőfogalom, azon folyamatok összességét jelenti, melyek az oxigén felvételét és a szén-dioxid leadását (gázcsere) biztosítják. A mindennapi szóhasználatban légzésen be- és kilégzést értünk. A be- és kilégzés a levegő beszívása, illetve kifújása a szervezetünkből. A külső légzés a tüdőben – a kisvérkörben – végbemenő gázcsere. A belső légzés – a nagyvérkörben – a keringés útján jön létre, feladata a szövetek közti gázforgalom és oxigénszállítás. A külső légzésre a gázcsere, a belső légzésre a sejtlégzés kifejezést használjuk. A külső légzőmozgásokat a bordaközi izmok, valamint a rekeszizom teszi lehetővé. A belső légzés voltaképpen a testfolyadékok és a szövetek közötti gázcsere.

A légzéssel felvett oxigén teszi lehetővé a sejtekben végbemenő biológiai oxidációt.

A légzés mellkasunk térfogatváltozásával jár A be- és kilégzés a mellkas térfogatának változásával jár. A belégzés aktív folyamat, a mellkas térfogatának növekedése a légzőizmok összehúzódásának a következménye.

A kilégzés passzív folyamat. A belégző izmok ellazulását követően a mellkas térfogata – rugalmassága révén – csökken. Kilégzéskor a mellkas izmai és a rekeszizom elernyednek, a mellkas lesüllyed, a tüdő összehúzódik, és kipréseli a levegőt. Erőltetett kilégzés esetén a kilégzőizmok munkája is elősegíti a mellkastérfogat csökkenését.

A tüdőn belüli nyomás a légutakban és a léghólyagocskákban uralkodó nyomás. Belégzéskor a mellkas térfogat-növekedésével együtt a nyomás csökken, kilégzéskor emelkedik.

Mellkason belüli nyomáson a mellhártya két lemeze közötti nyomást értjük.

Nyugodt légzésnél (eupnoe) egy légvételkor mintegy 500 ml levegőt lélegzünk be, illetve ki. A légzőrendszer működését nagymértékben befolyásolja a levegő állapota, a dohányfüst, a különböző szennyeződések.

Komolyan szennyezett levegőjű helyen élő és dolgozó emberek sokkal jobban ki vannak téve a tüdőt és a légzőrendszert érintő betegségeknek, fertőzéseknek.

Légzésszabályozás A spontán légzést a légzőizmokat beidegző idegsejtek ritmikus kisülései váltják ki. Ezek a kisülések az agyból jövő idegi impulzusoktól függnek. Az agyból eredő ritmikus aktivitást az artériás vér oxigén- és szén-dioxid-, valamint hidrogén-ion-koncentráció változásai szabályozzák.

A légzés idegi szabályozása A légzés akaratlagos idegi szabályozása az agykéregben található, és idegimpulzusait a gerincvelői pályákon küldi a légzőizmokhoz. Amikor a belégzőizmokhoz futó idegek aktívak, akkor a kilégzőizmokhoz futók gátolva vannak és fordítva. Az automatikus légzést a nyúltvelőben elhelyezkedő idegsejtek ritmikus aktivitása hozza létre. Az idegsejtek egyik típusa a belégzés alatt, a másik típus a kilégzés alatt aktív. A nyúltvelő légzéssel kapcsolatos területeit légzőközpontnak hívjuk. Az artériás vér szén-dioxid-nyomásának és hidrogén-ion-koncentrációjának emelkedése és az oxigén nyomásesése fokozza a légzőközpont aktivitását, az ellenkező irányú változások enyhén gátló hatásúak. A vér kémiai összetételének változásai a légzést kemoreceptorokon (kémiai ingereket érzékelő egységek) keresztül befolyásolják.

A légzés kémiai szabályozása A kemoreceptorokat az artériás vér szén-dioxid nyomásának és hidrogén-ion-koncentrációjának emelkedése, valamint az oxigénnyomás csökkenése serkenti. Ha tehát szén-dioxid-dús levegőt lélegzünk be, akkor emelkedik a vérben a szén-dioxid nyomása, és amint a több szén-dioxidot tartalmazó vér eléri a nyúltvelőt, azonnal fokozódik a légzés. Ennek következtében fokozódik a szén-dioxid-leadás, és az alveoláris szén-dioxid-nyomás a normálisra esik vissza. A két fő típusba sorolható kemoreceptorok az aorta különböző elágazódási pontjain helyezkednek el. Ezekhez hasonló receptorok megtalálhatók a nyúltvelőben is. A vér sav-bázis egyensúlyának megbomlásakor változik a légzés is. Így amennyiben a vér savassá válik, akkor a légzés erőteljesen fokozódik.

A légzés akaratlagosan megszakítható egy ideig, de végül is az akaratlagos szabályozást áttöri az automatikus. Ennek oka az artériás szén-dioxid emelkedése és az oxigén csökkenése. A légzés visszatartásának idejét befolyásolják pszichés tényezők is, valamint az, hogy előtte milyen összetételű levegőt lélegzett be valaki.

A légzést befolyásoló egyéb tényezők A fájdalom és emocionális ingerek is befolyásolják a légzést. Az ízületek aktív vagy passzív mozgatása serkenti a légzést, valószínűleg az innen kiinduló idegrostokon futó impulzusok légzőközpontot stimuláló hatása révén. Emiatt van az, hogy az izommunka fokozza a légzést.

A légutakban található ún. irritáns receptorok ingerlése gyors, felületes légzést és légúti szűkületet vált ki. Ezek a receptorok ingerületbe kerülésükkor ugyanis fokozzák a belégzési idegsejtek aktivitását. A receptorokat a káros gázok, irritáló anyagok mellett a hisztamin és más kémiai anyagok is ingerlik.

Hányás esetén a gége záróizmai összehúzódnak, a légzés gátlódik, ezáltal akadályozza meg a szervezet a félrenyelést.

Alvás közben csökken a kemoreceptorok szén-dioxid iránti érzékenysége, ezért a szén-dioxid-nyomás is csökken a vérben, ami felnőttekben normálisan is légzéskimaradást okozhat. A hirtelen csecsemőhalál szindróma ismeretlen eredetű betegség, de feltételezik, hogy a fenti alvási légzéskimaradás az oka. Ez azonban még korántsem bizonyított.

A légzés alkalmazkodása a változó körülményekhez Izommunka esetén nő a vérbe kerülő oxigén mennyisége, mivel fokozódik a percenkénti légzés, valamint a vérátáramlás. Az izommunka elején a légzés hirtelen fokozódik, majd lassan emelkedik tovább. Mérsékelt munkavégzés esetén főként a légvételek mélysége nő, az izommunka fokozódásával a légzésgyakoriság is emelkedik.

A légzés fokozódása valószínűleg arányos az oxigén felhasználással. Amennyiben az izommunka nő, tejsav szabadul fel, a vér pH-ját savas irányba tolja el, így a légzés tovább fokozódik. A légzési frekvencia mindaddig nem tér vissza a normális szintre, amíg az izommunka során kialakult oxigén adósság ki nem egyenlítődik.

Hipoxiának hívjuk azt az állapotot, mikor a szövetek valamilyen okból kifolyólag nem jutnak elegendő oxigénhez. Számos tünetet okozhat, így csökkent ítélőképesség, álmosság, tompult fájdalomérzés, izgatottság, fejfájás jelentkezhet. A hipoxiával párhuzamosan a kemoreceptorok ingerületbe jönnek, ezért a légzés frekvenciája fokozódik. Hipoxiát számos tényező okozhat, pl. csökkent légnyomás, nagy magasságban tartózkodás, bizonyos betegségek, vérszegénység, szén-monoxid-mérgezés. Az oxigénnek toxikus (mérgező) hatása is van, amely valószínűleg egy szabadgyöknek, a szuperoxid anionnak köszönhető. Amennyiben embernek 8 óránál tartósabban 100 % oxigént adnak, akkor légúti izgalom alakul ki, amely végül tüdőkárosodáshoz vezet. A légkörinél magasabb nyomáson alkalmazott 100 % oxigén adása meggyorsítja a tüdőkárosodás kialakulását.

A vér szén-dioxid-koncentrációjának emelkedése szintén toxikus, zavartság, végső soron kóma, légzésleállás és halál következik be. Légutak elzáródásakor vagy vízbe fulladáskor akut oxigénhiány és szén-dioxid-szint emelkedés alakul ki, ami nagyon erőteljesen serkenti a légzést. Ezek az erőltetett légvételek végül abbamaradnak, a vérnyomás esik, a szív lelassul és megáll.

A vér csökkent szén-dioxid-szintje általában erőltetett légzés eredménye, amelyet légzéskimaradás követ. Ezután néhány felületes légvétel következik, majd ismét légzéskimaradás. Ezek a ciklusok eltartanak addig, amíg a normális légzés visszaáll.

Nyugalmi és terheléses légzés Minél erőteljesebb az izomműködés, annál több levegő jut a tüdőbe.

Nyugalomban a belégzés aktív, a kilégzés passzív folyamat, de terheléskor a kilégzés fokozódása a kilégzőizmok bekapcsolódását is eredményezi. A légzés tehát mellkasi térfogatváltozással jár, függetlenül attól, hogy nyugalmi vagy terheléses, és ezek a térfogatváltozások nem választhatók el a légzéssel kapcsolatos nyomásváltozásoktól.

Tüdőn belüli és mellkason belüli nyomást, illetve nyomásváltozást különböztettünk meg.