Issuu

I. Breslav, L. Brianceva

100 % sveikatos Kodėl mes sergame?

Iš rusų kalbos vertė Andrius puksas

1 skyrius

KVĖPAVIMAS – GYVYBINĖS ENERGIJOS ŠALTINIS Knyga pradedama skyriumi „Kvėpavimas“ anaiptol ne atsitiktinai. Juk kvėpavimas glaudžiausiai mus sieja su aplinka.

Ar įmanoma nekvėpuoti? Be maisto žmogus gali išgyventi kelias savaitės (išskirtiniais atvejais – iki dviejų mėnesių), be vandens – 5–7 dienas. Tačiau jei bent 4–5 minutėms sustoja kvėpavimas, iškyla tiesioginė grėsmė gyvybei. Ypač nenutrūkstamas deguonies tiekimas reikalingas smegenims, pirmiausiai žūva didžiųjų pusrutulių, aukščiausiųjų elgesio reguliuotųjų, nervų ląstelės. Sykį vienoje televizijos laidoje buvo papasakotas išties tragiškas atsitikimas. Nesudėtingos operacijos metu jaunam vyrui staiga sustojo širdis ir kvėpavimas. Pagalba keliomis minutėmis pavėlavo, ir pacientas pavirto „daržove“: jis vėl kvėpavo, plakė širdis, tačiau asmenybė nebeegzistavo... Visos pasakėlės apie žmones (dažniausiai jogus), neva gyvus palaidotus, o paskui sėkmingai „atgijusius“ – tušti prasimanymai. Daugybė bandymų, netgi dalyvaujant patiems jogams, ne sykį paneigė šiuos „stebuklus“. Gyvendami nuolatos eikvojame energiją. Organizmas semiasi energijos iš maisto medžiagų, kuri yra tokia pati energija, kokią išskiria augalai fotosintezės metu (pav. 1.1).

I. Breslav, L. Brianceva

Mūsų kūne ši energija išlaisvinama reguliariai „deginant“ maisto medžiagas, tai yra vykstant jų biologinei oksidacijai. Audiniams reikia nuolat tiekti deguonį – O2 ir šalinti susidariusį anglies dioksidą – CO2 (angliarūgštę, anglies dvideginį). Tokia ir yra kvėpavimo funkcija. Tiesa, biologinė oksidacija – lėtas procesas. „Smulkiuosius pinigus“ čia atstoja energija trykštanti adenozintrifosfato (ATP) molekulė. Skildama ATP akimoju suteikia ląstelėms reikiamą energijos kiekį. Tačiau ATP atsargos audiniuose labai menkos. ATP atkuria ilga biocheminių reakcijų grandinė, kuri grindžiama biologine oksidacija – kvėpavimu (pav. 1.2).

CO2

Pav. 1.1 Kvėpavimo proceso dujų apykaita Augalai angliavandenių sintezei naudoja saulės šviesos energiją ir gyvūnų bei žmonių iškvepiamą anglies dvideginį (CO2). Taigi augalai išskiria deguonį, kuriuo mes kvėpuojame.

100 % sveikatos

Kvėpavimas

Maisto medžiagų oksidacija

ATP resintezė

ATP skilimas

Organizmo energijos sąnaudos

Pav. 1.2 Energijos gamybos organizme schema Vienintelis gyvūnų bei žmogaus organizmo energijos šaltinis yra kvėpavimo užtikrinama maisto medžiagų oksidacija („deginimas“). Dėl šios energijos organizmas vėl gauna išeikvotų ląstelės energijos „smulkiųjų pinigų“ – adenozintrifosfato (ATP).

I. Breslav, L. Brianceva

Žmogaus organizmo gyvavimas be kvėpavimo neįmanomas. Gamta numatė mechanizmą, neleidžiantį mums savavališkai nutraukti šios reikšmingos funkcijos. Tačiau apie šį mechanizmą pakalbėsime skyriaus pabaigoje.

Erškėčiuotas deguonies molekulės kelias Biologinės oksidacijos procesas vyksta ląstelių viduje, tiksliau, jų „energetinėse stotyse“ – mikroskopiniuose kūneliuose, vadinamuose mitochondrijomis. Tačiau prieš pasiekdama mitochondriją deguonies ląstelė sukaria ilgą ir sunkų kelią. Orą, kuriuo kvėpuojame, sudaro maždaug 21 procentas deguonies (beveik visa kita dalis yra azotas). Taigi jūros lygyje iš 760 mm gyvsidabrio stulpelio slėgio deguoniui tenka 760 x 0,21 = 159 mm gyvsidabrio stulpelio. Tai yra parcialinis deguonies slėgis (Po2). Mitochondrijos viduje Po2 artimas nuliui, nes deguonis ten be paliovos „suvalgomas“. Slenkstis tarp 159 mm gyvsidabrio stulpelio bei 0 sudaro deguonies molekulės varomąją jėgą. Tačiau deguonies kaskadą sukuria ne vienas slenkstis, o visa jų virtinė (pav. 1.3; dar žr. pav. 6.4). Kaskados pakopas skiria barjerai: plaučių alveolių ir kraujo kapiliarų sienelės, ląstelių bei mitochondrijų apvalkalėliai. Kiekvieną barjerą deguonies molekulė įveikia Po2 dėl skir-

100 % sveikatos

tumo abipus barjero. Šitokiu būdu O2 patenka (difunduoja) iš plaučių į kraują, iš kraujo – į audinius, iš audinių – į ląsteles ir toliau į mitochondrijų vidų. Tačiau difuzija – lėtas procesas, tarytum ėjimas pėsčiomis. Todėl didžiąją kelio dalį deguonies molekulės įveikia pasinau-

150

PCO

150

CO2

100

Pav. 1.3. Deguonies ir CO2 kaskados Stulpeliai – parcialinis spaudimas (mm gyvsidabrio stulpelio) O2 ir CO2 atmosferos ore (At), alveolinėse dujose (AD), plaučių kapiliaruose (PK), audinių kapiliaruose (AK), audiniuose (A) ir mitochondrijose (M). Deguonies molekulės, veikiamos parcialinių O2 slėgių skirtumo, persikelia nuo vienos kaskados pakopos ant kitos – pradedant atmosferos oru ir baigiant ląstelių mitochondrijomis, kur O2 naudojamas oksidacijos bei energijos išlaisvinimo procesams. Tuo metu susidarančios CO2 molekulės savo ruožtu keliauja priešinga kryptimi.

I. Breslav, L. Brianceva

dodamos „pakeleivingu transportu“: iš aplinkinės atmosferos į plaučius – kartu su įkvepiamo oro srautu, iš plaučių kapiliarų į audinių kapiliarus – su kraujo tėkme, „pasibalnojusios“ hemoglobiną. Tuo pat metu priešinga kryptimi keliauja galutinis maisto medžiagų oksidacijos produktas – CO2, anglies dvideginis arba angliarūgštė, arba angliarūgštės dujos (pav. 1.3). Kvėpuojančios ląstelės viduje be paliovos besigaminančios angliarūgštės parcialinis slėgis (Pco2 ) gali siekti 60 mm gyvsidabrio stulpelio ir daugiau. Atmosferoje anglies dvideginio tėra 0,03–0,04 procento, taigi Pco2 ore be galo menkas. Šis slenkstis ir užtikrina CO2 šalinimą iš organizmo. CO2 molekulės judėjimo būdai tie patys, kokiais naudojasi deguonies molekulė. Skirtumas tik tas, kad anglies dvideginis dvidešimt kartų geriau tirpsta vandenyje, todėl kur kas lengviau prasiskverbia pro barjerus. Kraujas CO2 daugiausiai perneša junginių, tai yra angliarūgštės druskos – hidrokarbonato.

Mūsų vidinė atmosfera Trumpai priminsime kvėpavimo organų sandarą. Įkvepiamas oras į plaučius patenka per kvėpavimo takus – nosies ertmę, nosiaryklę, gerklas ir toliau juda vamzdelių sistema, vadinamuoju trachėjos ir bronchų medžiu, kurį sudaro trachėja

100 % sveikatos

1 2 3

Pav. 1.4. Plaučiai ir kvėpavimo takai 1 – gerklos; 2 – trachėja; 3 – plaučių audinys; 4 – bronchai; 5 – jų atšakų galiukai su alveolėmis (dešinėje parodytas gerokai padidintas jų atvaizdas), kur vyksta deguonies bei anglies dvideginio apykaita tarp oro ir kraujo.

ir išsišakoję bronchai. Pačių smulkiausių išsišakojusių bronchų galiukuose yra mažučiai burbuliukai – alveolės. Iš ten deguonis patenka į kraują kapiliaruose, tankiai apraizgiusiuose alveoles, o CO2 prasiskverbia iš kraujo į alveoles (pav. 1.4, 1.5). Oras iš plaučių ir į plaučius patenka porcijomis. Tačiau organizmo audinių medžiagų apykaita vyksta be paliovos, todėl jai užtikrinti reikalingas šioks toks rezervuaras, kuriame nuolat būtų daugiau ar mažiau deguonies bei anglies dvideginio.

I. Breslav, L. Brianceva

Įkvėpimas O2 = 21 % CO2 = 0,03 %

Iškvėpimas O2 = 17,5 % CO2 = 3,5 %

O2 = 13,5 % AD CO2 = 5,5 % At

AD O2

CO2

Pav. 1.5. Įkvepiamo (atmosferinio) oro, iškvepiamo oro ir alveolinių dujų sudėtis Apačioje – dujų apykaita plaučių alveolėje. At – atmosferos oras, AD – alveolinės dujos, PK – plaučių kapiliaras. Oras plaučių alveolėse (alveolinės dujos, mūsų „vidinė atmosfera“) sudėtimi gerokai skiriasi nuo įkvepiamo oro: parcialiniai O2 ir CO2 slėgiai alveolėse išlaiko dinaminę pusiausvyrą su plaučių kapiliarais tekančiu krauju. Iškvepiamas oras sudaro alveolinių dujų (jos laukan išsiveržia tik su paskutiniąja iškvėpimo porcija) ir kvėpavimo takus užpildžiusio negyvosios erdvės oro mišinį.

100 % sveikatos

Plaučių alveolės ir yra tas rezervuaras. Jose esantis oras (alveolinės dujos) praktiškai yra pastovios sudėties. Be to, jis prisotintas drėgmės ir yra kūno temperatūros – maždaug 37 oC. Plaučių alveolinės dujos – tai mūsų vidinė atmosfera. Be paliovos iš jų iškeliaujantį deguonį ir patenkantį anglies dvideginį kompensuoja nuolatinė plaučių ventiliacija. Kvėpavimo takus („negyvą erdvę“) užpildęs oras atlieka buferio vaidmenį, kuris saugo alveolines dujas nuo staigių sudėties pokyčių kvėpavimo ciklo (įkvėpimo-iškvėpimo) metu. Be to, kvėpavimo takai atlieka kondicionieriaus funkciją: oras sušildomas, sudrėkinamas ir išvalomas. Vidinė atmosfera – mūsų vidinės terpės dalis. Apie vidinės terpės pastovumo svarbą žmogaus gyvenimui papasakosime vėliau. O dabar panagrinėkime, kaip ventiliuojami plaučiai, paprasčiau tariant – kaip mes kvėpuojame.

Kaip mes kvėpuojame Kiekvienas įkvėpimas prasideda inspiracinių (įkvėpimo) raumenų susitraukimu. Anksčiau manyta, jog šį vaidmenį atlieka krūtinės ląstos raumenys, tačiau dabar yra ištirta, kad pagrindinis įkvėpimo raumuo yra diafragma, pilvo bei krūtinės pertvara, du galingi kupolai, iš apačios atgręžti į krūtinės ertmę

I. Breslav, L. Brianceva

ir skiriantys ją nuo pilvo ertmės. Susitraukdami jie nustumia žemyn pilvo organus ir kartu padidina krūtinės ertmės tūrį, dėl to joje sumažėja slėgis, plaučiai išsitempia ir į juos patenka dar viena oro porcija (įkvepiamo oro kiekis). Tai įkvėpimas. Kai tik diafragma atsipalaiduoja, elastinė plaučių audinių ir krūtinės sienelės audinių trauka viską sugrąžina į pradinę padėtį. Krūtinės ertmės bei plaučių tūris sumažėja, įvyksta iškvėpimas (pav. 1.6). Krūtinės, tiksliau, tarpšonkauliniai, raumenys ramiai kvėpuojant padeda diafragmai fiksuodami šonkaulius ir neleisdami subliūkšti krūtinės ląstai. Kai tankiai kvėpuojame, jie praplečia ir susiaurina krūtinės ertmę padėdami įkvėpti ir iškvėpti. Be to, prisijungia dar ir vadinamieji papildomi kvėpavimo raumenys – krūtinės ląstos, kaklo bei pilvo. Pilvo raumenys paslenka vidaus organus ir diafragmą į viršų, užtikrindami gilesnį iškvėpimą. Suprantama, kvėpavimo raumenų darbui sunaudojama energija. Jos reikia tam, kad įveiktų aerodinaminį oro srauto pasipriešinimą kvėpavimo takuose ir plaučių bei krūtinės sienelės įtempimą. Ramybės būsenoje šis kvėpavimo darbas nedidelis – sudaro 2–3 procentus visų organizmo energijos sąnaudų. Tačiau esant fiziniam krūviui kvėpavimo darbas gali kelias dešimtis kartų padidėti.

100 % sveikatos

Išėjimas

Įėjimas

Išėjimas

Įėjimas

Pav. 1.6. Įkvėpimo ir iškvėpimo mechanika Diafragmos ir dalinis tarpšonkaulinių raumenų susitraukimas sukelia įkvėpimą – slėgio krūtinės ertmėje kritimą bei oro patekimą į plaučius; šių raumenų atpalaidavimas, mažinantis elastinę išsitempusių plaučių ir krūtinės sienelės trauką, sukelia iškvėpimą – vidinio krūtinės slėgio didėjimą ir oro iš plaučių išstūmimą. Apačioje – kvėpavimo ciklo kreivė; Ti ,TE – įkvėpimo ir iškvėpimo trukmė, KA – kvėpavimo apimtis.

I. Breslav, L. Brianceva