Puste, Regulering av

Definisjon

reguleringen av puste er resultatet av en kompleks interaksjon som involverer et system av sensorer, et respiratorisk kontrollsenter og et effektorsystem for å utføre sine kommandoer til musklene og organene som er involvert i pusten.

Beskrivelse

i kroppen får cellene sin energi ved å kombinere oksygen med ulike næringsstoffer, og produserer karbondioksid som avfallsprodukt. Dermed trenger de en konstant tilførsel av oksygen og må også ha karbondioksid fjernet. Dette oppnås ved å puste, også kjent som respirasjon eller ventilasjon, termer som brukes av fysiologer til å bety innånding og utånding av luft.

Pusten initieres spontant i sentralnervesystemet og utføres av kroppens åndedrettssystem. Det overordnede formålet med dette systemet er å tillate kroppen å inhalere oksygenholdig luft, og å puste ut det skadelige karbondioksidet som produseres av metabolske reaksjoner.

Luft inneholder 21% oksygen som en komponentgass. Luft innåndes inn i kroppen gjennom munnen og nesen. Den beveger seg deretter forbi halsen og stemmeboksen (strupehode), gjennom luftrøret( luftrøret), som deler seg i to hovedluftpassasjer som fører til høyre og venstre lunger . De to passasjer dele igjen i lungene i mindre grener (bronkier) som skiller seg inn i enda mindre (bronkioler eller alveolar kanaler) mye som et tre grener ut. Disse luftpassasjer inneholder lite luft sacs på sine ender kalt alveoler. Det er omtrent 150 millioner alveoler i de menneskelige lungene. De har svært tynne vegger som frigjør oksygen i blodet, mottar i bytte sin karbondioksid, som deretter utåndes ut av lungene gjennom samme vei som fører tilbake til nesen og munnen.Puste Er en automatisk prosess utløst i et komplekst område av hjernen som kalles hjernestammen, en del av hjernen som forbinder ryggmargen og dets nerver. Hjernestammen inneholder det ufrivillige respiratoriske kontrollsenteret. Dette betyr at pusten er mer en refleksaktivitet enn en aktivitet basert på vilje, noe som betyr at det skjer uten at vi må tenke på det eller bestemme at det skal skje. Puste er faktisk en så sterk refleks at det er svært vanskelig å forsettlig slutte å puste i lengre tid.

Funksjon

hjernestammen respiratorisk kontrollsenter regulerer pusten ved hjelp av nerver, muskler og spesielle sensorer kalt kjemoreceptorer. Kjemoreceptorer er spesialiserte celler som kan oppdage kjemiske stoffer i kroppen og overføre denne informasjonen til nerver som er en del av sentralnervesystemet for relay til respiratory control center. På denne måten overvåkes og justeres pusten kontinuerlig for å opprettholde riktig pH og partialtrykk av oksygen i arterielt blod, det vil si blodet som kommer fra hjertet og som inneholder de høyeste nivåene av oksygen for distribusjon i kroppen. Regulering av pust er en homeostatisk kontrollmekanisme, noe som betyr at den søker å opprettholde stabiliteten i kroppens indre miljø via negative tilbakekoblingsmekanismer. For eksempel utløser høye nivåer av karbondioksid i kroppen automatisk raskere og dypere pust, noe som igjen reduserer nivået av karbondioksid ved å øke inntaket av oksygen.

åndedrettskontrollsenteret er det sentrale kontrollområdet for å puste. Den mottar informasjon fra andre deler av kroppen og produserer en automatisk koordinert respons. Responsen er en reaksjon som utløser de ulike organer og muskler som er involvert i å puste og ligger i ulike deler av kroppen til å handle sammen. Den ligger i den nedre delen av hjernestammen, kalt medulla oblongata, en scoopformet struktur forbundet med ryggmargen. Medulla inneholder spesielle puste nerveceller (neuroner). En type er de inspirerende nevronene, som er aktive under innånding og inaktive under utånding. Den andre typen er ekspiratoriske nevroner, som er aktive under utånding og inaktive under innånding. Disse to gruppene av nevroner genererer en automatisk syklus av innånding og utånding. Denne automatiske syklusen kan endres eller til og med midlertidig stoppes, avhengig av informasjonen mottatt av respiratorisk kontrollsenter fra en rekke opprinnelser, for eksempel reflekser fra lungene og luftveiene, informasjon fra kjemoreceptorene og kommandoer fra andre områder av hjernen.

de viktigste sentrene som gir informasjonen som kreves av respiratorisk kontrollsenter for å regulere pusten, er følgende:

• Sentrale kjemoreceptorer. De sentrale kjemoreceptorene befinner seg i bunnen av den fjerde ventrikkelen( hjernestammen), og de reagerer på surheten – eller pH – i cerebrospinalvæsken( CSF), væsken som bader hjernen og ryggmargen. Surheten av noe væske måles ved pH; denne verdien er relatert til antall hydrogenioner som er tilstede i væsken. Den normale pH i kroppen er 7,4; verdier høyere enn dette representerer alkaliske forhold i kroppen, noe som betyr en lavere mengde hydrogenioner, og verdier av pH mindre enn 7,4 representerer sure forhold, noe som betyr en høyere mengde hydrogenioner. Således, når surheten i CSF endres, har meldingene som sendes av de sentrale kjemoreceptorene til respiratorisk kontrollsenter, en effekt på pusten.
• Perifere arterielle kjemoreceptorer. Det finnes to typer perifere kjemoreceptorer: karoten legemer og aorta legemer. De er små biter av vev som inneholder kjemoreceptorer som reagerer på mengder oksygen og karbondioksid i arterielt blod. Halspulsårene er lokalisert der den felles halspulsåren deler seg i de to halspulsårene på begge sider av nakken. Aortakroppene ligger på aorta, kroppens største blodkar, som starter fra hjertet. Informasjonen fra karotidlegemene bæres langs den niende kranialnerven, og informasjonen fra aortakroppen sendes langs den tiende kranialnerven til respiratorisk kontrollsenter. Informasjonen fra karoten legemer antas å påvirke umiddelbar regulering av pust, pust ved pust, av respiratorisk kontrollsenter.
• Hjernen. Åndedrett kan også være frivillig, som påvirkes av andre deler av hjernen, spesielt hjernebarken, den delen av hjernen der tankeprosesser ligger og er ansvarlige for forsettlig handling. Vi kan alle bevisst puste dypere og raskere (hyperventilering), som for eksempel før du starter tung trening . Sterke følelser kan også resultere i hyperventilering.
• Lunge. Det finnes ulike reseptorer i lungen som også kan påvirke pusten. For eksempel reagerer en type reseptor i bronkiene på irriterende inhalerte stoffer og forårsaker hoste, pustehold og nysing. Andre reseptorer som ligger i det fleksible vevet i lungen og brystveggen er følsomme for strekk. Den nøyaktige rollen som disse reseptorene spiller i reguleringen av pusten, er ikke fullt ut forstått, men de antas å være ansvarlige for ulike reflekser som har blitt oppdaget i laboratorieundersøkelser utført på dyr. Dette er strekkreflekser som oppstår når lunge – og brystveggen er oppblåst for å forhindre ytterligere innånding. Også når luftvolumet er lavt i lungene, så er det motsatte reflekser.

etter å ha mottatt informasjon, trenger respiratorisk kontrollsenter en vei for å sende sine regulatoriske meldinger. Dette gjøres av spesielle nerver, kalt efferente nerver. De forlater åndedrettskontrollsenteret og går ned i ryggmargen til membranen, og til musklene som ligger mellom ribbenene (intercostal muskler) og til andre muskler i nakken og pleide å puste. Membranen er en tynn, arklignende muskel som ligger nederst i brysthulen under lungene og hjertet, og det er den viktigste muskelen som er involvert i å puste. Når en person inhalerer, trekker membranen seg sammen og beveger seg nedover, og strekker dermed hulrommet som inneholder lungene( thorax eller thoracic hule), mens de interkostale musklene trekker sammen og utvider thoracic hule, noe som resulterer i luft som fyller lungene gjennom suging. Når en person utånder, slapper membranen og intercostal musklene, noe som reduserer størrelsen på thoracic hule og tvinger luft ut av lungene. Under normal pust er innånding en aktiv muskelprosess. Exhaling er passiv og er avhengig av vevets naturlige elastisitet for å deflate lungen.

Rolle i menneskers helse

Puste Er en viktig aktivitet i kroppen som kreves for å opprettholde livet. Hvis den stoppes, følger døden raskt. Dermed er reguleringen av pusten også viktig, noe som betyr at enhver forstyrrelse av denne funksjonen vil påvirke kroppens respiratoriske evne, med konsekvenser avhengig av omfanget av svekkelsen.

Vanlige sykdommer og lidelser

hvis frekvensen av oksygeninntak og eliminering av karbondioksid ikke samsvarer med levering av den første og fjerning av den andre, oppstår en ubalanse som kan føre til respiratoriske abnormiteter forbundet med alvorlige sykdommer som lungebetennelse (betennelse i lungene), emfysem (overdreven og unormal opphopning av luft i lungene som følge av reduksjon av lungemembranområdet), hjertesvikt , anemi (mangel på røde blodlegemer i blodet, noe som resulterer i utilstrekkelig oksygen) og astma (innsnevring av bronkiene). Følgende forhold er resultatet av slike ubalanser:

• Hypoksi. Også kjent som anoksi. Det betyr «uten oksygen» og brukes til å beskrive en tilstand av utilstrekkelig oksygen blir gitt til cellene i kroppen.

NØKKELORD

Surhet-Refererer til en forbindelse som er sur eller sur. Når det oppløses i vann, gir syrer hydrogenioner.

Hjernestammen-Laveste del av hjernen som forbinder med ryggmargen. Det er et komplisert nevralt senter med flere nevrale veier mellom cerebrum, ryggmargen, cerebellum og motoriske og sensoriske funksjoner i hodet og nakken. Den består av medulla oblongata, den delen som er ansvarlig for hjerte-og respiratorisk kontroll, midbrainen, som er involvert i grunnleggende, ufrivillige kroppsfunksjoner, og pons, hvor noen kraniale nerver kommer fra.

Bronkier – luftpassasjer i lungene.

Sentralnervesystemet —CNS) – hos mennesker består CNS av hjernen, kranialnervene og ryggmargen.

Cerebrospinalvæske —CSF) – en klar væske som inneholder små mengder sukker (glukose) og protein. CSF fyller hjernen og den sentrale kanalen i ryggmargen og dens normale pH er 7,4. Enhver endring fra denne verdien oppdages av kjemoreceptorer.Chemoreceptorer-Spesialiserte celler som kan oppdage kjemiske stoffer i kroppen og videresende denne informasjonen til sentralnervesystemet. Stoffene som oppdages, kan være eksterne, for eksempel når en person lukter eller smaker noe, eller de kan være interne, for eksempel oksygen eller karbondioksid tilstede i blodet.

Kranialnerve – hos mennesker er det 12 kraniale nerver. De er koblet til hjernestammen og styrer i utgangspunktet hodet, samt bidrar til å regulere organene i thorax-og bukhulen.

Membran-Tynn, arklignende muskel som ligger under lungene og hjertet i bunnen av brysthulen og som skiller den fra magen. Membranen er en pustemuskulatur, det tillater luft å komme inn og ut av lungene ved å bevege seg opp og ned. Når membranen beveger seg ned, puster en person inn. Når membranen beveger seg opp, puster personen ut.Homeostase-Stabilitet i kroppens indre miljø, oppnådd av et system med integrerte kontrollsystemer aktivert av tilbakemeldingssystemer. For eksempel utløser høye nivåer av karbondioksid i CSF sterkere ventilasjon i lungene som igjen reduserer nivået av karbondioksid ved å øke inntaket av oksygen.

Ufrivillig aktivitet-Aktivitet som ikke er under påvirkning eller kontroll av viljen.

Lunger-Stort par åndedretts-eller pusteorganer som ligger i brystet. Lungene bringer oksygen til stede i innåndingsluften inn i blodet og fjerner giftig karbondioksid fra blodet.Metabolisme-summen av alle fysiske og biokjemiske prosesser som forekommer i kroppen for å produsere det som kreves for å opprettholde livet. Dette inkluderer transformasjon av næringsstoffer til energi og bruk av energi av kroppen.

Perifere kjemoreceptorer-Kjemoreceptorer som ikke er lokalisert i hjernestammen. Det er to typer: aortakroppene ligger i aorta, den største arterien i kroppen og karoten legemer som ligger i karoten arterier som passerer på hver side av nakken, som bærer oksygenert blod fra aorta til hjernen.

pH-et mål på surheten til en løsning, eller av dens hydrogenionkonsentrasjon. I menneskekroppen kan løsningen være blodet eller CSF. Den normale pH i kroppsvæsker er 7,4.

Refleks-Handling eller bevegelse av kroppen som er summen av ufrivillig aktivitet.

Respirasjon – hos mennesker, puste, noe som betyr innånding av oksygenholdig luft og utånding av karbondioksidholdig luft. Det kan også referere til utveksling av oksygen og karbondioksid i blodet. Begrepet respirasjon har enda en betydning i biokjemi, hvor det refererer til de komplekse kjemiske reaksjonene som forekommer i kroppen, kalt oksidasjonsreaksjoner, hvor kjemiske stoffer overfører elektroner og konverterer energi til former som kreves for å opprettholde livet.

Åndedrettssystem-organene som er involvert i å puste: nesen, halsen, strupehodet, luftrøret, bronkiene og lungene.Trachea-luftrøret, et rør laget av fiber og brusk som forbinder stemmeboksen (strupehode) til bronkiene.

Ventilasjon-Luft som kommer inn i kroppen. Lungeventilasjon refererer til utveksling av luft mellom lungene og omgivende luft og alveoliventilasjon refererer til utveksling av oksygen og karbondioksid med blodet.

• Hypoksisk hypoksi. Denne tilstanden er preget av en utilstrekkelig tilførsel av oksygen til arterielt blod og unormalt lavt partialtrykk av oksygen i arteriene. Cyanose (blueness av hud og membraner) er et viktig symptom, på grunn av lavere nivåer av hemoglobin, proteinet som bærer oksygen i blodet.
• Stagnerende hypoksi. Dette er manglende transport av oksygen til vevet og skyldes en langsom blodstrøm, som kan oppstå ved hjertesvikt.
• Anemisk hypoksi. I anemisk hypoksi er partialtrykket av oksygen i arteriene normalt, men oksygeninnholdet i arterielt blod er lavere enn normalt.
• Hyperkapni. Dette betyr et overskudd av karbondioksid.
• Acidose. Økning av mengden hydrogenion (surhet) i blodet og CSF, som fører til respiratorisk acidose. Det oppstår når lungene ikke ventilerer riktig og resulterer i store mengder karbondioksid i blodet. Ikke-funksjonelle karotidlegemer har vist seg å forårsake acidose.
• Alkalose. Tap av hydrogenion i blodet OG CSF, som fører til respiratorisk alkalose, noe som betyr overdreven tap av karbondioksid fra kroppen. En alkalisk CSF hemmer respiratorisk kontrollsenter.

Ressurser

BØKER

Adams, Francis V. Den Puste Lidelser Sourcebook. Verulam Publishing Ltd, 1999.

Albert, R. K. et al. Omfattende Respiratorisk Medisin. St. Louis: Mosby, 1999.

Murray, Jf Lærebok Av Respiratorisk Medisin. St. Louis: WB Saunders, Harcourt, 2000.

TIDSSKRIFTER

Zwillich, C. W. «kontrollen av pusten i klinisk praksis.»Bryst 117 (Januar 2000):205-225 .

ANDRE

American Lung Association. 1740 Broadway New York, NY 10019. (212) 315-8700. <http://www.lungusa.org>.

Monique Laberge, Ph. d.