Organele și sistemele de organe la animale – Respirația

Studiul schimburilor de gaze și al sistemului respirator la animale și la om.

Tipuri de respirație la animale

Respirația cuprinde două procese legate, dar distincte — separarea lor e primul lucru verificat la examen:

• respirația externă — schimbul de gaze (O2 și CO2) dintre organism și mediu, realizat de organele respiratorii;
• respirația celulară — oxidarea substanțelor organice în mitocondrii, cu eliberare de energie (ATP), consum de O2 și producere de CO2.

După organul respirator, animalele prezintă patru tipuri de respirație:

• Respirația cutanată (tegumentară) — prin toată suprafața corpului; la râmă și, parțial, la amfibieni; cere tegument subțire și permanent umed.
• Respirația branhială — prin branhii, lamele bogat vascularizate care extrag oxigenul dizolvat în apă; la pești, dar și la moluște acvatice, raci și mormolocii amfibienilor.
• Respirația traheală — la insecte: o rețea de tuburi (trahee) care se deschid la exterior prin stigme și duc aerul direct la celule, ocolind sângele. De aceea sângele insectelor NU transportă gaze respiratorii — capcană clasică.
• Respirația pulmonară — prin plămâni; la vertebratele terestre (amfibieni adulți, reptile, păsări, mamifere). Suprafața de schimb crește progresiv de la amfibieni (plămâni ca niște saci simpli) la mamifere (plămâni alveolari).

Alcătuirea sistemului respirator la om

Sistemul respirator uman cuprinde căile respiratorii și plămânii.

Căile respiratorii, în ordinea străbătută de aer:

• fosele nazale — aerul este încălzit, umezit și curățat de impurități (de aceea respirația nazală e superioară celei bucale);
• faringele — segment comun cu calea digestivă;
• laringele — organ cartilaginos care adăpostește corzile vocale (organ al fonației); la intrare, epiglota închide calea respiratorie în timpul deglutiției;
• traheea — tub cu inele cartilaginoase incomplete posterior, căptușit cu epiteliu ciliat care evacuează impuritățile;
• bronhiile principale (două) — pătrund în plămâni și se ramifică din ce în ce mai fin, formând arborele bronșic, terminat cu bronhiole.

Plămânii — doi saci elastici situați în cutia toracică; cel drept are trei lobi, cel stâng doi (inima ocupă spațiu pe stânga). Unitatea structurală și funcțională este alveola pulmonară — săculeț cu perete unistratificat, înconjurat de o rețea densă de capilare; cele circa 300 de milioane de alveole realizează o suprafață de schimb de ~100 m². Fiecare plămân e învelit de pleură, cu două foițe între care se află lichidul pleural, care le solidarizează cu cutia toracică.

Mecanica respiratorie: inspirația și expirația

Ventilația pulmonară înseamnă primenirea continuă a aerului din plămâni prin două mișcări opuse. Plămânii NU au mușchi proprii — urmează pasiv mișcările cutiei toracice, prin intermediul pleurelor. Acesta e principiul de bază, des testat.

• Inspirația este un proces ACTIV: mușchiul diafragma se contractă și coboară, mușchii intercostali externi ridică coastele → volumul cutiei toracice crește → plămânii se destind → presiunea aerului din plămâni scade sub presiunea atmosferică → aerul intră în plămâni.
• Expirația de repaus este un proces PASIV: mușchii inspiratori se relaxează, diafragma urcă, coastele coboară → volumul toracic scade → plămânii revin elastic → presiunea internă crește peste cea atmosferică → aerul iese. Expirația devine activă doar în efort (intervin mușchii abdominali și intercostalii interni).

Lanțul logic contracție → volum → presiune → sens al aerului trebuie redat în această ordine; itemii de examen inversează de obicei relația dintre volum și presiune (ele variază INVERS, conform legilor gazelor).

Frecvența respiratorie de repaus la adult: 16–18 respirații/minut, iar volumul curent (aerul vehiculat într-o respirație liniștită) este de circa 500 ml.

Schimburile de gaze pulmonare și tisulare

Schimburile de gaze se fac exclusiv prin difuziune: fiecare gaz trece de la presiune parțială mare la presiune parțială mică, FĂRĂ consum de energie.

• La nivel pulmonar (hematoza): aerul alveolar e bogat în O2 și sărac în CO2 față de sângele venos din capilare. Prin membrana alveolo-capilară, O2 difuzează din alveolă în sânge, iar CO2 din sânge în alveolă. Sângele pleacă spre inimă oxigenat (arterial).
• La nivel tisular: celulele consumă O2 în respirația celulară și produc CO2, deci în țesuturi raportul presiunilor e inversat. O2 difuzează din sânge în celule, iar CO2 din celule în sânge. Sângele devine venos (bogat în CO2).

Transportul gazelor prin sânge:

• O2 — în cea mai mare parte legat de hemoglobina din hematii, sub formă de oxihemoglobină; foarte puțin dizolvat în plasmă;
• CO2 — majoritar sub formă de bicarbonat în plasmă, parțial legat de hemoglobină (carbohemoglobină) și puțin dizolvat.

Pericolul monoxidului de carbon (CO): se leagă de hemoglobină mult mai strâns decât O2, formând carboxihemoglobina, compus stabil care blochează transportul oxigenului — de aici gravitatea intoxicațiilor cu CO din sobe și motoare.

Reglarea respirației și igiena sistemului respirator

Respirația este reglată de centrii respiratori din bulbul rahidian (trunchiul cerebral), care descarcă ritmic comenzi spre mușchii inspiratori. Ritmul se ajustează permanent după nevoile organismului.

Stimulul chimic principal este — contraintuitiv și de aceea întrebare frecventă — creșterea concentrației de CO2 din sânge, nu scăderea O2. CO2 în exces stimulează direct centrii respiratori și chemoreceptorii din vasele mari, accelerând și adâncind respirația (de exemplu la efort fizic). Scăderea O2 contează doar secundar, la valori foarte mici.

Respirația poate fi controlată și voluntar, temporar (vorbire, cântat, apnee), prin comenzi ale scoarței cerebrale, dar controlul automat bulbar preia întotdeauna comanda — nu te poți sufoca ținându-ți respirația.

Afecțiuni frecvente ale sistemului respirator: bronșita (inflamația bronhiilor), pneumonia (infecția alveolelor), astmul bronșic (îngustarea spastică a bronhiolelor), tuberculoza (infecție bacteriană pulmonară), emfizemul (distrugerea pereților alveolari, tipică fumătorilor) și cancerul pulmonar, puternic asociat fumatului. Igienă: evitarea fumatului activ și pasiv, aer curat, exerciții fizice care măresc capacitatea pulmonară, tratarea corectă a infecțiilor respiratorii.

Test — 6 întrebări ca la examen