Układ oddechowy

• Niemal wszystkie komórki organizmu 

wymagają tlenu do wytwarzania energii 

pokrywającej ich zapotrzebowania 

metaboliczne. Utlenianie substratów 

energetycznych skutkuje wytworzeniem 

znacznych ilości dwutlenku węgla , który 

musi być stale usuwany , a tlen 

jednocześnie musi być stale dostarczany. 

Wymiana gazowa pomiędzy otaczającym 

środowiskiem ( atmosferą a krwią ( w 

której oba te gazy są transportowane0 

zachodzi w układzie oddechowym.

• Wymiana gazowa zachodząca w 

pęcherzykach płucnych jest 
okreslana jako oddychanie 
zewnętrzne , a zużycie i wytwarzanie 
CO2 na poziomie pojedynczych 
komórek- jako oddychanie 
wewnętrzne. Etapem pośrednim jest 
transport gazów oddechowych we 
krwi.

• Główne funkcje układu 

oddechowego:

• - umożliwienie wymiany gazów 

oddechowych ( O2 i CO2)

•  - udział w utrzymaniu równowagi 

kwasowo- zasadowej, głównie dzięki 
usuwaniu CO2

•  Dodatkowe funkcje układu 

oddechowego:

• - udział w reakcjach obronnych 

organizmu, 

• - udział w procesach fibrynolitycznych’
• - udział w procesach termoregulacji
•  - inaktywacja amin biogennych 

( bradykininy, serotoniny, adrenaliny)

Anatomia czynnościowa ukł 

oddechowego

•  
•  Układ oddechowy stanowią płuca i 

drogo oddechowe oraz klatka piersiowa 

wraz z mięśniami oddechowymi.

• Drogi oddechowe można porównać do 

systemu kolejno rozgałęziających się 

rur, przez które odbywa się ruch 

powietrza z atmosfery do pęcherzyków 

płucnych  i z pęcherzyków płucnych do 

atmosfery.

•  Górny odcinek dróg oddechowych 

obejmuje jamę nosową, jamę ustną i 

gardłową oraz krtań. 

•  Dolny odcinek składa się  z tchawicy i 

oskrzeli głównych, które następnie 

dzielą się na kolejne odgałęzienia 

oskrzelowe ( dychotomicznie, czyli na 

dwa odgałęzienia0. System ten tworzy 

23 rozgałęzienia tzw. Generacje). 

• Wraz z kolejnymi rozgałęzieniem:
• - maleje średnica oskrzeli,
• - rośnie sumaryczna powierzchnia 

przekroju oskrzeli ( gdyż rośnie liczba 
kolejnych rozgałęzień)

• - spada prędkość przepływu 

powietrza

• zmienia się:
• a) grubość sciany oskrzeli, która staje 

się coraz cieńsza, gdyż wraz z kolejnymi 

generacjami zanika tkanka chrzęstna

•  b) rodzaj nabłonka ( tchawica nabłonek 

wielorzędowy urzęsiony, drobne 

oskrzela nabłonek sześcienny, oskrzeliki 

oddechowe- nabłonek płaski).

•  

•  Te anatomiczno-histologiczne 

zmiany są podstawą do 
wyodrebnienia trzech stref układu 
oddechowego o odmiennych 
funkcjach: 

• - strefy przewodzącej
• - strefy przejściowej
• - strefy oddechowej.

• Strefa przewodząca to górne drogo 

oddechowe i pierwszych 16 
rozgałęzień. Powietrze jest tu 
transportowane do kolejnych 
odcinków ukł oddechowego. Nie 
zachodzi tu wymiana gazowa ( jest to 
strefa anatomicznie przestrzeń 
bezużyteczna), ale powietrze ulaga 
nawilżeniu, ogrzaniu i oczyszczeniu.

• Strefa przejściowa to kolejne 

rozgałęzieniaoskrzeli ( od17-19) w tej 
części zachodzi dalsze nawilżanie , 
ogrzanie, i oczyszczenie powietrza 
oraz częściowo wymiana gazowa.

• Rozgałęzienia 20- 23 tworzą strefę 

oddechową, której końcowym 

elementem są pęcherzyki płucne. 

Największa wymiana gazowa ma 

miejsce w pęcherzykach płucnych, 

otoczonych gęstą siecią naczyń 

włosowatych. Wymiana gazowa 

zachodzi zgodnie z gradientem ciśnień 

parcjalnych  gazów oddechowych.

•  

•  Klatka piersiowa stanowi przestrzeń  

niekontaktującą się bezpośrednio z 

powietrzem atmosferycznym. Wewnętrzna 

powierzchnia klatki piersiowej i 

zewnętrzna powierzchnia płuc pokryte są 

opłucnymi. Są to błony surowicze 

przylegające do siebie, a wąska przestrzeń 

pomiędzy  obu powierzchniami opłucnych 

stanowi jamę opłucnej wypełnioną 

niewielką ilością płynu opłucnowego, 

którego obecność umożliwia:

• - ślizganie się powierzchni obu 

opłucnych względem siebie, co 
powoduje  zmniejszenie siły tarcia 
podczas ruchów oddechowych, 

• - przyleganie obu opłucnych  , co 

warunkuje podążenie tkanki płucnej 
za ruchami klatki piersiowej

• Anatomiczne wymiary klatki piersiowej są 

większe niż anatomiczna objętość tkanki 

płucnej, co oznacza ,że w jamie opłucnej 

wytworzone zostaje ciśnienie rozciągające 

tkankę płucną. W rozciągniętej tkance 

płucnej działaja siły powodujące jej 

zapadanie się ( tzw, siły retrakcji ) . W skład 

sił retrakcji płuc wchodzą siły napięcia 

sprężystego rozciągniętych  włókien 

sprężystych pęcherzyków płucnych  oraz 

siły napięcia powierzchniowego 

występujące na wewnętrznej powierzchni 

pęcherzyków płucnych .

• Przeciwstawne oddziaływanie sił 

sprężystości klatki piersiowej i sił 
retrakcji  płuc warunkuje wytworzenie 
ciśnienia w jamie opłucnej. W jamie 
opłucnej nie ma powietrza , a jego 
obecność w warunkach 
patologicznych określa się jako odmę 
opłucnową.

•  

Fazy cyklu oddechowego

• Wentylacja płuc jest to proces 

przepływu powietrza przez płuca. 
Proces ten jest możliwy dzięki 
ruchom klatki piersiowej 
umożliwiającym powtarzanie się cykli 
oddechowych skaładających się  z 
dwóch faz : wdechu i wydechu.

• Wdech jest fazą czynną , ponieważ 

powstaje w wyniku skurczu mięśni 
wdechowych.

• W trakcie spokojnego wdechu kurczą się 

mięśnie wdechowe: przepona, mięśnie 
międzyżebrowe zewnętrzne. Przy 
nasilonym wdechu kurczą się również 
m.in.: m mostkowo- obojczykowo- 
sutkowy, pochyłe szyi i piersiowy mniejszy. 

• Skurcz mięsni  wdechowych powoduje 

zwiększenie objętości klatki piersiowej w 
trzech wymiarach: ( górno- dolnym), 
przednio-tylnym, poprzecznym). W 
konsekwencji wzrostu objętości klatki 
piersiowej maleje ciśnienie w jamie 
opłucnej. Powoduje to zwiększenie 
objętości tkanki płucnej, powiększenie 
objętości pęcherzyków płucnych  i spadek 
ciśnienia wewnątrzpęcherzykowego. 

• Zmniejszenie ciśnienia w 

pęcherzykach wytwarza gradient 
ciśnień pomiędzy pęcherzykiem a 
atmosferą skierowany w kierunku 
pęcherzyków.

• Spokojny wydech jest fazą bierną, gdyż 

następuje  w wyniku rozkurczu miesni 
wdechowych. Przy nasilonym wydechu 
dodatkowo kurczą się: mięśnie tłoczni 
brzusznej, biodrowo- żebrowy,  i 
czworoboczny lędźwi. Dzięki sprężystości 
ścian klatki piersiowej  i siłom retrakcji 
płuc wymiary klatki piersiowej ulegają 
zmniejszeniu i powracają do wartości 
spoczynkowych. 

• W miarę zmniejszania się ciśnienia w 

jamie opłucnej , a tkanka płucna 
zmniejsza swoja objętość , co 
powoduje zwiększenie ciśnienia 
panującego w pęcherzykach 
płucnych. Skutkuje to wytworzeniem 
gradientu ciśnień pomiędzy 
pęcherzykiem płucnym a atmosferą, 
skierowanym w kierunku atmosfery.

OBJĘTOŚCI I POJEMNOŚCI PŁUC

• Podstawową metodą pomiaru 

objętości  i pojemności płuc jest 
spirometria. Spirometryczna objetość 
jest wartościa niepodzielną, a 
pojemność to suma  dwóch lub 
więcej objętości.

• Wyróżniamy następujące rodzaje objętości 

płuc:

• (TV) objętośc oddechowa, ilość powietrza 

wprowadzana do układu oddechowego 
podczas spokojnego oddychania= 500ml

• ( IRV)zapasowa objętośc wdechowa: ilość 

powietrza wprowadzana do układu 
oddechowego podczas maksymalnego 
wdechu wykonywanego z poziomu 
spokojnego wdechu= 3300ml

• ERV zapasowa objętośc 

wydechowa:ilość poweitrza  usuwana z 
układu oddechowego podczas 
maksymalnego wydechu 
wykonywanego z poziomu spokojnego 
wydechu = 1000ml

• RV objętość zalegająca; ilość powietrza 

pozostajaca w płucach na szczycie 
maksymalnego wydechu=1200ml

• Wyróżniamy następujące pojemności płuc:

•  IC pojemność wdechowa ilość powietrza 

wprowadzana do układu oddechowego 

podczas maksymalnego wdechu 

wykonywanego z poziomu spokojnego 

wydechu

• IC=TV+IRV=3800ml

•  

• FRC pojemnośc czynnościowa zalegajaca; 

ilośc powietrza pozostająca w płucach na 

szczycie spokojnego wydechu ( FRC= 

ERV+RV=2200ml

• VC pojemność życiowa: ilość powietrza 

wprowadzana do układu oddechowego 

podczas maksymaknego wdechu 

wykonywanego z poziomu maksymalnego 

wydechu

• ( VC= TV=IRV=ERV=4800ml)
•  
• TLC całkowita pojemność oddechowa ilość 

powietrza w układzie oddechowym na 

szczycie maksymalnego wdechu 

TLC=TV+IRV+ERV+RV=6000ml

• Dodatkowo spirometrycznie można ocenić 

objętości i pojemnośći płuc w zależności od 
czasu:

• MV wentylacja minutowa płuc: ilość powietrza 

wdychanego lub wydychanego przez minutę 
(TV x częstość oddechów)

• MVV maksymalne wentylacja dowolna ilość 

powietrza doprowadzana do układu 
oddechowego podczas maksymalnie 
głębokiego i częstego oddychania przez minutę

• FVC natężona pojemnośc życiowa ilość 

powietrza wydychana z układu 
oddechowego podczas maksymalnie 
szybkiego  i głębokiego wydechu po 
uprzednim maksymalnym głębokim wdechu

• MBC maksymalna wentylacja płuc ilośc 

powietrza doprowadzana do układu 
oddechowego podczas maksymalnie 
głębokiego i  częstego oddychania w trakcie 
intensywnego wysiłku fizycznego.

REGULACJA ODDYCHANIA

•  Wentylacja płuc jest czynnościa zależna od 

rytmicznych skurczów mięsni oddechowych. 

Mięśnie te są typowymi mięśniami 

szkieletowymi unerwianymi przez neurony 

ruchowe , które otrzymują pobudzenia z :

• - ośrodków korowych  ( drogi korowo – 

rdzeniowe) odpowiedzialnych za świadomą 

regulację oddychania,

• - ośrodków zlokalizowanych w pniu mózgu 

( kompleks oddechowy pnia mózgu ) 

odpowiedzialnych za wytwarzanie rytmu 

oddechowego niezależnego od świadomości.

•  

• Obecność obu ośrodków  umozliwia z jednej 

strony świadoma regulację rytmu oddechowego 
tzn regulację, częstość i głębokośc oddychania 
oraz czasu bezdechu, a drugiej – odpowiednią 
wentylację dostosowaną do potrzeb organizmu 
bez udziału kory mózgowej.

• Kompleks oddechowy pnia mózgu jest strukturą 

neuronalną pnia mózgu ( rdzenia przdłużonego i 
mostu) obejmującą również grzbietowe neurony 
wdechowe i brzuszne neurony wydechowe. 

• Neurony wdechowe wykazują rytmiczna 

aktywność przekazując pobudzenia do 
motoneuronów mięśni wdechowych oraz 
do neuronów wydechowych hamując 
je..Najważniejszą częścia kompleksu 
oddechowego pnia mózgu jest ośrodek 
oddechowy znajdujący się w rdzeniu 
przedłużonym. Zniszczenie ośrodka  
oddechowego powoduje nieodwracalne 
zatrzymanie oddychania.

• Kompleks oddechowy pnia mózgu odgrywa 

zasadniczą rolę w generowaniu rytmu 
oddechowego a na modulowanie aktywności 
tego kompleksu maja wpływ impulsy 
nerwowe docierające przede wszystkim z:

• - układu siatkowatego wstepujacego 

pobudzającego

• - chemoreceptorów tętniczych
• - obszarów chemowrażliwych mózgu
• -receptorów obszaru płucnego

• Aktywność układu siatkowatego wstępującego 

RAS pobudzającego , zwiększa się w stanie 
pobudzenia emocjonalnego oraz w stanie 
czuwania i powoduje nasilenie aktywacji 
kompleksu oddechowego pnia mózgu , 
zwiększając częstość oddychania. Natomiast 
podczas snu , gdy aktywność tego układu 
maleje, dochodzi do zmniejszania wpływu 
aktywującego kompleksu oddechowego pnia 
mózgu i w efekcie do zwolnienia częstości 
oddychania.

• Chemoreceptory tętnicze umiejscowione sa 

wkłębkach szyjnych i aortalnych. Cecha 
charakterystyczna tych struktur jest duzy 
przepływ krwi i duże zużycie tlenu. 
Chemoreceptory tętnicze są wrażliwe na:

• - zmniejszenie prężności tlenu we krwi tętniczej
• - wzrost prężności dwutlenku węgla we krwi 

tętniczej

• -wzrost stężenia jonów wodoru we krwi 

tętniczej.

• Obszary chemowrażliwe mózgu są 

skupiskami neuronów umiejscowionymi 
na brzusznej powierzchni opuszki mózgu. 
Neurony te sa szczególnie wrażliwe na 
zmiany stężenia jonów wodoru ( pH) w 
płynie mózgowo-rdzeniowym. Mechanizm 
ich pobudzenia jest związany ze 
swobodnym przechodzeniem  CO2 z krwi 
tętniczej do płynu mózgowo-
rdzeniowego. 

• W wyniku pobudzenia chemoreceptorów tętniczych ( s 

pO2, s pH, w pCO2) i chemowrażliwych obszarów mózgu 
( w pCO2) dochodzi do pobudzenia odpowiednich 
ośrodków: zarówno oddechowego, jak i krążenia, oraz 
skojarzonej odpowiedzi ze strony układu oddechowego i 
krażenia. Obserwuje się pogłębienie oddechów, wzrost 
częstości oddychania, w układzie krążenia dochodzi do 
zwiększenia częstości skurczów serca, wzrostu objętości 
wyrzutowej i pojemności minutowej serca oraz 
podwyższenia ciśnienia tętniczego krwi.

•

Odruchy z tych obszarów stanowią główna drogę 
obrony organizmu przed niedotlenieniem.

• Receptory obszaru płucnego  informują o 

stanie układu oddechowego. 

• Wyrózniamy:
• Receptory SAR , wolno adaptujące się 

mechanoreceptory płuc zlokalizowane 
głównie w obrębie mięśni gładkich dróg 
oddechowych. Bodźcem pobudzającym 
jest ich rozciąganie, a więc wzrost 
objętości płuc ( wdech i wzrost  
czynnościowej pojemności zalegajacej) 

• W odpowiedzi na pobudzenie receptorów SAR 

dochodzi do hamowania neuronów 
wdechowych i do skrócenia czasu 
wdechu( wzrost częstości i spłycenie 
oddychania) Dodatkowo rozszerzają się 
oskrzela i przyspiesza rytm serca. Odruch ten 
nazywany jest odruchem Heringa- Breuera, 
stanowi podstawę ujemnego sprzężenia 
zwrotnego ograniczającego czas wdechu, co 
zabezpiecza przed nadmiernym 
rozciągnięciem klatki piersiowej i płuc

• Receptory RAR szybko adaptujące się 

mechanoreceptory płuc zlokalizowane przede 
wszystkim w drogach oddechowych pod błona 
,śluzowa. Głównym bodźcem pobudzającym  RAR 
jest zmniejszenie objetosci płuc w fazie wydechu lub 
gwałtowne, nadmierne rozciągnięcie płuc w czasie 
wdechu. RAR pobudzane sa też  przez czynniki 
drażniące takie jak Pyły  czy dym tytoniowy. 
Pobudzenie receptorów RAR znajdujących się w 
dolnej części gardła, krtani, tchawicy i dużych 
oskrzelach  wywołuje odruch kaszlu.

 

•  Receptory C znajdujące się w drzewie 

oskrzelowym i tchawicy , Bodźcem 
pobudzającym są substancje 
chemiczne , powodują spłycenie 
oddechu, biorą udział w reakcjach 
obronnych układu oddechowego 
takich jak kaszel i kichanie.

•  

• Receptory okołokapilarne ( J) 

zlokalizowane w tkance płucnej 
pomiędzy pneumocytami  a 
naczyniami włosowatymi. Efektem 
ich pobudzenia jest spłycenie i 
przyspieszenie oddechów, 
rozszerzenie naczyń krwionośnych m 
obniżenia ciśnienia i obniżenia 
napięcia mięsni szkieletowych .

• Odruch z receptorów J  odgrywa istotną 

rolę  podczas ciężkich wysiłków 
fizycznych- przekrwienie płuc 
towarzyszące ciężkim wysiłkom 
fizycznym wywołujac pobudzenie 
receptorów J , doprowadza do osłabienia 
siły skurczów mięśni szkieletowych  i 
tym samym do zmniejszenia 
intensywności wysiłku fizycznego.

• Niezależna od naszej woli regulacja 

oddychania składa się z dwóch elementów ; 
regulacji nerwowej i chemicznej.

• Regulacja nerwowa ( mechanoreceptory) 

dostarcza do kompleksu oddechowego pnie 
mózgu informacje o cyklu oddechowym 
( wdech , wydech) a regulacja chemiczna 
informacje o prężności tlenu i Co2 oraz 
Stężeniu jonów wodoru we krwi tętniczej.