Αναπνευστικό σύστημα

Το αναπνευστικό σύστημα είναι το σύστημα εκείνων των οργάνων που χρησιμεύουν στην πρόσληψη του ατμοσφαιρικού αέρα από το περιβάλλον, την εισαγωγή του στους πνεύμονες, την παραλαβή του οξυγόνου από αυτόν και την απόδοση σε αυτόν του διοξειδίου του άνθρακα. Όλη αυτή η διαδικασία που τροφοδοτεί τον οργανισμό με το απαραίτητο στη ζωή οξυγόνο είναι η αναπνοή.

Όργανα της αναπνοής

Τα όργανα που σχηματίζουν το αναπνευστικό σύστημα του ανθρώπου είναι η μύτη (ή ρίνα, από το αρχαίο ρίς-ρινός), ο ρινοφάρυγγας, ο λάρυγγας, η τραχεία, οι βρόγχοι και οι πνεύμονες. Τα όργανα του αναπνευστικού υπάρχουν στο κεφάλι, στο λαιμό και στο θώρακα. Οι ανατομικοί αυτοί σχηματισμοί συμμετέχουν επίσης στη λειτουργία του αναπνευστικού συστήματος.
Η μύτη, ο ρινοφάρυγγας και ο λάρυγγας αποτελούν την ανώτερη αναπνευστική οδό ή ανώτερο αναπνευστικό σύστημα, ενώ η τραχεία και οι βρόγχοι την κατώτερη αναπνευστική οδό. Οι πνεύμονες είναι το κατ' εξοχήν όργανο της ανταλλαγής των αερίων, όπου ο αέρας έρχεται σε άμεση επαφή με το αίμα, ενώ τα υπόλοιπα όργανα απαρτίζουν τους αεραγωγούς.

Η λειτουργία της αναπνοής

Η λειτουργία της αναπνοής διακρίνεται σε δύο φάσεις, την εισπνοή και την εκπνοή. Κατά την εισπνοή ο αέρας περνά από τη μύτη στο ρινοφάρυγγα, θερμαίνεται και καθαρίζεται, στη συνέχεια περνά από τη σχισμή του λάρυγγα στην τραχεία, από εκεί στους βρόγχους που διακλαδιζόμενοι (εξ ου και βρογχικό δένδρο) καταλήγουν στα αεροθυλάκια, τα οποία φέρουν σταφυλοειδείς προσεκβολές, τις αναπνευστικές κυψελίδες, όπου καταλήγει ο εισπνεόμενος αέρας. Οι κυψελίδες αποτελούνται από ένα λεπτό τοίχωμα, που σχηματίζει την αναπνευστική μεμβράνη και γύρω από αυτές υπάρχει ένα δίκτυο μικρών αγγείων, των πνευμονικών τριχοειδών, στα οποία κυκλοφορεί αίμα που επιστρέφει από τους ιστούς, μεταφερόμενο με την κυκλοφορία. Έτσι, ανάμεσα στον αέρα και το αίμα μεσολαβούν δύο πολύ λεπτές μεμβράνες, το τοίχωμα της κυψελίδας και το τοίχωμα του πνευμονικού τριχοειδούς, οι οποίες μαζί αποτελούν την προαναφερθείσα αναπνευστική μεμβράνη.

Μεταφορά οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα

Στις κυψελίδες ο φρέσκος εισπνεόμενος αέρας είναι πλούσιος σε οξυγόνο και το αίμα που επιστρέφει από τους ιστούς, έχει δώσει το οξυγόνο στα κύτταρα και έχει πάρει από αυτά το διοξείδιο του άνθρακα (δείτε την κυτταρική αναπνοή). Το αέριο οξυγόνο έχει την ιδιότητα να προσκολλάται στα ερυθρά αιμοσφαίρια που υπάρχουν στο αίμα, ενώ το αέριο διοξείδιο του άνθρακα αποβάλλεται από αυτά και περνά στον αέρα των κυψελίδων. Η σύσταση του αέρα έχει πλέον μεταβληθεί: Είναι πτωχός σε οξυγόνο και πλούσιος σε διοξείδιο του άνθρακα, είναι δηλαδή έτοιμος για αποβολή, που γίνεται με την εκπνοή. Ο πλούσιος σε διοξείδιο του άνθρακα αέρας οδηγείται μέσω της αεροφόρου οδού στη μύτη και αποβάλλεται. Ακολουθεί νέα εισπνοή, που θα φέρει νέο καθαρό αέρα στις κυψελίδες. Αυτός ο αναπνευστικός κύκλος, που επαναλαμβάνεται διαρκώς, επιτυγχάνεται με τις αναπνευστικές κινήσεις του θώρακα που ρυθμίζονται από ένα ειδικό κέντρο στον εγκέφαλο, το αναπνευστικό κέντρο του εγκεφάλου και τη βοήθεια μυών (αναπνευστικοί μύες, κυριότερος των οποίων είναι το διάφραγμα).
Έτσι, το όλο σύστημα είναι ένα μικρό εργαστήριο που μετρά συνεχώς την πυκνότητα του διοξειδίου του άνθρακα στο αίμα και, όποτε χρειάζεται, αυξομειώνει τον αριθμό των αναπνευστικών κινήσεων, ανάλογα με τις ανάγκες του οργανισμού. Ο συνήθης αριθμός αναπνευστικών κινήσεων σε κατάσταση ηρεμίας είναι περίπου 24 κινήσεις ανά λεπτό. Ο αριθμός αυτός, όμως, δεν είναι σταθερός, γιατί πρώτον, η αναπνοή δεν είναι απόλυτα αυτόματη λειτουργία (μπορούμε δηλαδή να την ελέγξουμε ως ένα βαθμό με τη θέλησή μας), δεύτερον, η όποια προσπάθεια αυξάνει τις ανάγκες σε οξυγόνο και έτσι αυξάνονται και οι αναπνευστικές κινήσεις (λαχάνιασμα και "κοντανάσα"), και τρίτον, ορισμένες λειτουργίες του σώματος, οι ποικίλες δραστηριότητες αλλά και ορισμένες ψυχικές καταστάσεις (π.χ. η πέψη, η μυϊκή άσκηση, η αγωνία κ.ά.) αυξάνουν τον αναπνευστικό ρυθμό.

Ρυθμιστικοί μηχανισμοί της αναπνοής

Η αναπνοή, όπως αναφέρθηκε, δεν είναι μία απόλυτα αυτόματη λειτουργία, όπως η λειτουργία της καρδιάς. Επειδή οι αναπνευστικοί μύες είναι σκελετικοί, η σύσπαση τους εξαρτάται από κινητικούς νευρώνες. Η αναπνοή αρχίζει αυτόματα από νευρικά κύτταρα του προμήκους μυελού, τα οποία όμως ελέγχονται και τροποποιούνται από κινητικούς νευρώνες. Οι κινητικοί νευρώνες των αναπνευστικών μυών βρίσκονται κάτω από συνειδητό έλεγχο, γι' αυτό υπάρχει η δυνατότητα να μεταβάλλουμε ή να αναστείλουμε προσωρινά τον ρυθμό της αναπνοής, όπως για παράδειγμα κατά την διάρκεια μίας ομιλίας ή κατά την διάρκεια μιας βουτιάς στην θάλασσα.