Sistemul respirator al omului

Sistemul respirator aduce aerul în plămâni și permite schimbul de gaze dintre aer și sânge. El cuprinde:

• căile respiratorii: fosele nazale, faringele, laringele, traheea și bronhiile;
• plămânii: doi, în cutia toracică, de o parte și de alta a inimii. Plămânul drept are 3 lobi, cel stâng 2 lobi, fiindcă își face loc inima. Fiecare plămân este învelit de o membrană subțire, pleura;
• alveolele pulmonare: bronhiile se ramifică în bronhiole mai mici, care se termină cu saci minusculi cu pereți foarte subțiri, înconjurați de capilare. În alveole oxigenul trece din aer în sânge, iar dioxidul de carbon trece din sânge în aer, apoi este eliminat prin expirație.

Căile respiratorii nu sunt simple tuburi: ele pregătesc aerul. Perii din nas și mucusul rețin praful, vasele de sânge din mucoasă încălzesc aerul, iar umezeala îl umezește. De aceea este mai sănătos să respirăm pe nas decât pe gură. Faringele este locul unde se încrucișează calea aerului și cea a alimentelor; la înghițire, epiglota acoperă laringele ca bucata de mâncare să nu pătrundă în căile respiratorii. În laringe se află corzile vocale, care produc vocea. Traheea are inele de cartilaj ce o țin deschisă, ca aerul să treacă oricând.

Exemplu rezolvat: drumul aerului de la nas la sânge. Urmărim o inspirație.

1. Nas: perii rețin particulele mari de praf, mucusul le prinde pe cele mici, iar aerul rece se încălzește și se umezește.
2. Faringe: aerul coboară spre laringe.
3. Laringe: aerul trece printre corzile vocale; epiglota rămâne ridicată, fiindcă nu înghițim.
4. Trahee: un tub de aproximativ 12 cm; cilii de pe mucoasă împing mucusul cu praf în sus, spre faringe, de unde este înghițit sau eliminat prin tuse.
5. Bronhii și bronhiole: aerul se împarte în ramuri tot mai fine, până în alveole.
6. Alveole: oxigenul trece în sângele capilarelor, iar dioxidul de carbon trece în aer; la expirație parcurge același drum în sens invers.

Mișcarea aerului este asigurată de diafragmă și de mușchii dintre coaste; ei nu „împing” oxigenul prin peretele alveolei, trecerea gazelor fiind difuzie. Pentru mecanica intrării aerului citește Ventilația pulmonară; pentru trecerea și transportul gazelor, Schimbul și transportul gazelor.

Căile respiratorii

Traheea se împarte în cele două bronhii principale în dreptul vertebrelor toracice T4–T5. Arborele bronșic se ramifică de aproximativ 23 de ori până la alveole.

Plămânii și alveolele

Fiecare plămân are un vârf, o bază sprijinită pe diafragmă și un hil, prin care intră bronhia, arterele și venele pulmonare. Plămânul drept are 3 lobi (superior, mijlociu, inferior), cel stâng 2 lobi (superior și inferior) și o adâncitură, incizura cardiacă. Pleura are o foiță viscerală, lipită de plămân, și una parietală, lipită de torace; între ele se află cavitatea pleurală, cu un strat subțire de lichid care reduce frecarea. Un adult are aproximativ 300 de milioane de alveole, fiecare cu diametrul de circa 0,2 mm, iar suprafața lor totală de schimb este de ordinul a 70 m². Peretele alveolar este format dintr-un strat de celule plate (pneumocite de tip I), lipit de peretele capilarului; între aer și sânge există o membrană groasă de numai aproximativ 0,5 µm. Pneumocitele de tip II secretă surfactant, iar macrofagele alveolare fagocitează particulele ajunse în alveole.

Exemplu rezolvat 1: o alună în căile respiratorii. Un copil de 4 ani aspiră o alună în timp ce aleargă. Medicul constată tuse, respirație șuierătoare și zgomote respiratorii reduse în dreapta. Unde s-a oprit corpul străin și de ce?

1. Aerul trece prin trahee până la bifurcație, unde se împarte în cele două bronhii principale.
2. Bronhia dreaptă este mai scurtă (aproximativ 2,5 cm față de 5 cm), mai largă și mai verticală (aproximativ 25° față de 45° în stânga); un corp străin cade mai ușor în ea.
3. Obstrucția oprește aerul spre alveolele din acea zonă: lobul respectiv se colabează și se poate infecta.
4. Corpul străin se scoate prin bronhoscopie, de un medic.

Exemplu rezolvat 2: recunoașterea structurii după descriere.

1. Un tub de 10–12 cm cu 16–20 de inele cartilaginoase incomplete, deschise spre esofag, este traheea; deschiderea lasă loc bolului alimentar care trece prin esofag.
2. Un sac cu perete dintr-un singur strat de celule plate, înconjurat de capilare, cu diametrul de 0,2 mm, este alveola pulmonară.
3. Un cartilaj în formă de frunză, care se rabatează peste orificiul laringelui la înghițire, este epiglota.
4. O foiță seroasă lipită de peretele cutiei toracice este pleura parietală.

Bibliografia cere epiteliile fiecărui segment: fosele nazale, traheea și bronhiile au epiteliu pseudostratificat ciliat cu celule caliciforme; orofaringele și corzile vocale, epiteliu pavimentos stratificat necheratinizat; bronhiolele terminale, epiteliu simplu cubic; alveola, epiteliu pavimentos simplu. Cilii bat spre faringe și împing mucusul, iar fumatul le paralizează, ceea ce explică tusea fumătorului.

Căile se împart funcțional în zona conducătoare (de la nas până la bronhiola terminală, generațiile 0–16), în care nu are loc schimb de gaze și al cărei volum formează spațiul mort anatomic de aproximativ 150 ml (Ventilația alveolară și spațiul mort), și zona respiratorie (bronhiole respiratorii, canale și saci alveolari, generațiile 17–23). Pneumocitele de tip I acoperă peste 90% din suprafața alveolară; cele de tip II sunt mai puține ca suprafață, dar produc surfactantul. Plămânul drept are 10 segmente bronhopulmonare. Calibrul bronhiilor este reglat nervos: simpaticul (receptori ${\beta }_2$) produce bronhodilatație, iar parasimpaticul (nervul vag) bronhoconstricție.

Exemplu în format de admitere (complement grupat). Despre sistemul respirator sunt corecte afirmațiile:

1. Traheea are inele cartilaginoase incomplete, deschise spre esofag.
2. Plămânul drept are trei lobi, iar cel stâng doi.
3. Bronhia principală dreaptă este mai scurtă, mai largă și mai verticală decât cea stângă.
4. Pneumocitele de tip II secretă surfactant.

• a) „Numai afirmațiile 1, 2 și 3 sunt corecte.”
• b) „Numai afirmațiile 1 și 3 sunt corecte.”
• c) „Numai afirmațiile 2 și 4 sunt corecte.”
• d) „Numai afirmația 4 este corectă.”
• e) „Toate afirmațiile sunt corecte sau toate sunt false.”

Răspuns: e. 1) Adevărată: partea posterioară, spre esofag, este fibro-musculară. 2) Adevărată: stângul are incizura cardiacă. 3) Adevărată: de aceea corpii străini ajung mai des în dreapta. 4) Adevărată: surfactantul scade tensiunea superficială din alveole; pneumocitele de tip I formează epiteliul pavimentos simplu al peretelui alveolar. Toate afirmațiile sunt corecte.

Greșeli frecvente

• Greșit: Oxigenul trece în sânge în trahee.
  Corect: Schimbul principal se face la alveole.
• Greșit: Respirația celulară are loc în plămâni.
  Corect: Reacțiile de producere a ATP au loc în celule.
• Greșit: Plămânul stâng este mai mare și are trei lobi.
  Corect: Are doi lobi și este mai mic, fiindcă inima ocupă loc în stânga.
• Greșit: Traheea are inele cartilaginoase complete.
  Corect: Inelele sunt în formă de potcoavă, deschise spre esofag.

Înainte și după