Dýchanie

Dýchanie alebo respirácia (lat. respiro; spiro = dýchať) je časť metabolizmu, pri ktorej sú organické zlúčeniny oxidované na výsledné produkty s nízkym energetickým obsahom (najviac na oxid uhličitý) za vzniku adenozín-5'-trifosfátu (ATP).
Keďže sa pri tomto procese najčastejšie substrátový vodík postupne prostredníctvom dýchacieho reťazca prenáša na terminálne elektrónové akceptory, spravidla na kyslík, je dýchanie spravidla spojené s výmenou plynov medzi organizmom (rastlinou či živočíchom) a vonkajším prostredím, prostredníctvom ktorej sa kyslík zo vzduchu dostane na miesta biologickej oxidácie a vzniknutý oxid uhličitý sa dostane do vonkajšieho prostredia.

Dýchanie v užšom zmysle

Podľa novších definícií je dýchanie obmedzené len na tie disimilačné procesy, pri ktorých sa organický materiál úplne rozloží na anorganické výsledné produkty (vodu a oxid uhličitý) s nízkym obsahom energie za uvoľnenia veľkého množstva energie. Disimilačné procesy, pri ktorých sa organický materiál rozloží len neúplne a vyskytujú sa teda výsledné produkty s relatívne vyšším obsahom energie sa nazýva kvasenie.

Dýchanie u živočíchov a človeka

Dýchanie je nevyhnutné pre život. Hlavnú funkciu zabezpečuje dýchacia sústava. Dýchaním sa privádza do tela kyslík a odvádza oxid uhličitý. Výmena funguje na princípe difúzie.
Dýchanie sa delí na nádych (lek. inspírium) a výdych (lek. exspírium). Podľa miesta výmeny dýchacích plynov na vonkajšie a vnútorné dýchanie.

Ventilácia pľúc

Ventiláciou pľúc rozumieme výmenu alveolárneho vzduchu, ktorá je zabezpečená funkciou svalov. Pri nádychu sa pomocou svalov zväčšuje objem hrudnej dutiny, čo v nej vytvára podtlak. Vďaka tomu sa rozťahujú pľúca, tlaku plynu v nich klesá a do pľúc je nasávaný vzduch. Po nádychu nasleduje výdych. Pri nádychu vzduch prechádza cez nosnú dutinu do hltanu, ďalej do hrtanu odkiaľ je nasávaný do priedušnice. Vzduch potom prechádza cez priedušky a ďalej priedušničky až sa nakoniec dostáva do alveol, ktoré sú funkčnou časťou pľúc. Pri výdychu je postup opačný.

Nádych

Nádych je zo 60% tvorený sťahom bránice, ktorá pracuje ako piest. To platí predovšetkým u mužov, kde prevažuje toto, takzvané brušné dýchanie. U žien sa pri dýchaní využívajú viacej vonkajšie medzirebrové svaly. Takémuto dýchaniu hovoríme rebrové dýchanie.

Výdych

Výdych je v pokojovom stave na rozdiel od nádychu pasívny. Pľúca sú stláčané pružnosťou a váhou hrudníka. Pri zvýšenej námahe sa do vytlačovania vzduchu z pľúc aktívne zapájajú aj svaly, aby sa výdych urýchlil.

Objemy

Pri pokojnom nádychu a výdychu sa v pľúcach vymení asi 0,5 l vzduchu. Tento objem označujeme ako respiračný objem pľúc. Po pokojnom nádychu je úsilím možné vdýchnuť ešte približne 2,5 l vzduchu (inspiračný rezervný objem). Maximálnym výdychom možno po maximálnom nádychu z pľúc vydýchnuť približne 4 l vzduchu. Toto množstvo je označované ako vitálna kapacita pľúc a je veľmi individuálne. U trénovaných športovcov (obzvlášť pri vodných športoch), môže prekročiť aj 6 l. Meranie vitálnej kapacity sa vykonáva spirometrom. Po maximálnom výdychu v pľúcach a prieduškách ostáva približne 0,5 l vzduchu. Tento objem sa nazýva zvyškový objem pľúc.
Celková kapacita pľúc = maximálny výdych + zvyškový objem pľúc
Vitálna kapacita pľúc = maximálny výdych po maximálnom nádychu

Vnútorné dýchanie

Pri vnútornom dýchaní krv odovzdáva kyslík orgánom a tkanivám a odvádza z nich nadbytočný oxid uhličitý. Prenos kyslíka krvou umožňuje červené krvné farbivo – hemoglobín. Pri fyziologických podmienkach 1 g hemoglobínu viaže 1,34 ml kyslíka. Oxid uhličitý sa do krvi dostáva pri jej prietoku cez orgány a tkanivá a je prenášaný hlavne väzbou na HCO₃⁻. Dve tretiny oxidu uhličitého sú v krvnej plazme viazané na katión sodíka, tretina je v krvinkách viazaná na katióny draslíka.

Objem dýchania a pľúc

Pri zvýšenej potrebe kyslíka sa nezvýši iba počet nádychov (výdychov) za minútu, ale zväčší sa aj objem vzduchu (volúmen) každého nádychu (výdychu). Pri nádychu sa do dýchacích ciest a pľúc nasaje približne 500 ml vzduchu (objem nádychu). Tento vzduch sa zmieša so vzduchom, ktorý sa ešte nachádza v pľúcach. (V pľúcach a dýchacích cestách zostane vždy po výdychu nejaký vzduch.)
Výmena plynov sa uskutočňuje v alveolách, pretože iba tam je vrstva tkaniva medzi vzduchom a krvou tenká a priepustná. Približne 1/3 vdýchnutého vzduchu sa nedostane do alveol, ale zostane v dýchacích cestách, napr. v hrtane, priedušnici a bronchiách. Tam je vrstva tkaniva oveľa hrubšia ako v alveolách a neuskutočňuje sa v nich výmena plynov. Preto sa tieto dýchacie cesty označujú aj pojmom mŕtvy priestor.
Minútový objem dýchania: množstvo vzduchu, ktoré sa za minútu vdýchne a vydýchne; číselne objem nádychu (výdychu) krát frekvencia dýchania.
Pri 14 – 16 nádychoch (výdychoch) za minútu vdýchne a vydýchne zdravý dospelý človek asi 7,5 l vzduchu za minútu.
Ak je pri telesnej námahe je potrebné väčšie množstvo kyslíka, dýchanie sa prehĺbi, t. j. objem nádychu (výdychu) sa zväčší. Ak sa ani vtedy potreba nepokryje, dodatočne sa zvýši frekvencia dýchania. Tak sa môže minútový objem dýchania značne zväčšiť.
Zosilnenými nádychmi je možné na jeden nádych (výdych) vdýchnuť o 2 – 3 l vzduchu viac ako je normálny objem nádychu (výdychu): tento objem sa nazýva inspiračný rezervný objem.
Zosilnenými výdychmi je možné vydýchnuť o 1 l vzduchu viac ako pri normálnom výdychu (exspiračný rezervný objem).
Po vyčerpaní všetkých rezerv vrátane normálneho objemu nádychu (výdychu) vyplynie vitálna kapacita, t. j. maximálne množstvo vzduchu, ktoré môže vdýchnuť a vydýchnuť.
Vitálna kapacita = objem nádychu (výdychu) + inspiračný rezervný objem + exspiračný rezervný objem
Aj po tom najsilnejšom výdychu v pľúcach zostáva vzduch. Tento zvyškový vzduch sa nazýva reziduálny objem. Vitálna kapacita a reziduálny objem tvoria spolu celkovú kapacitu.
Pozorovanie exspiračného objemu je dôležité:
pred operáciou, ak existuje možnosť obmedzenej pohyblivosti hrudného koša,
pri kontrole, pri ochoreniach srdca a pľúc.
Pri spirometrii sa dodatočne okrem objemu zmeria aj prúd vzduchu (flow), t. j. ako rýchlo sa vzduch vdýchne a vydýchne.

Intenzita dýchania

U zdravého človeka zodpovedá intenzita dýchania skutočnej potrebe kyslíka a závisí od aktuálneho obsahu oxidu uhličitého v krvi. Hyperventilácia (zvýšená dýchacia činnosť) označuje dýchaciu činnosť, ktorá prevyšuje potrebu. Pri hypoventilácii (znížená dýchacia činnosť) nie je potreba organizmu, čo sa kyslíka týka, pokrytá a z krvi sa uvoľňuje málo oxidu uhličitého.
Znížené prevzdušnenie: malé prevzdušnenie jednotlivých častí pľúc, väčšinou spojené so zníženým prekrvením.
Pri skutočne nízkej potrebe kyslíka, napr. pri imobilite, je intenzita dýchania v súlade s potrebou nízka. Pri nedostatku pohybu telo nepotrebuje toľko kyslíka a následkom toho vzniká aj menej oxidu uhličitého. Dochádza k zníženému prevzdušneniu pľúc. Ďalšou príčinou je napr. plytké dýchanie, podmienené bolesťou, po poranení hrudníka alebo po operácii hornej časti brucha (napr. cholecystektómii).
Oblasti neprevzdušnených alveol sú ideálnou živnou pôdou pre baktérie. Riziko nárastu baktérii stúpa aj zlým prekrvením, čím sa vytvárajú priaznivé podmienky pre vznik zápalu pľúc (pneumonia). Profylaktické opatrenia zápalu pľúc podporujú prevzdušnenie (napr. dychová gymnastika po operácii a nácvik správneho dýchania pred ňou).

Fyziologický rytmus dýchania: pravidelný sled približne rovnako hlbokých nádychov (výdychov); čas od jedného nádychu k ďalšiemu je rovnako ako objem nádychu konštantný.

Dýchanie zdravého človeka je pravidelne a rovnako hlboké, odhliadnuc od samovoľne ovplyvniteľných alebo výkonom podmienených nepravidelností.
Časový pomer medzi nádychom a výdychom je približne 1 : 2, t. j. výdych trvá dvakrát dlhšie ako nádych.

Patologické vzory dýchania

Nasledujúce typické zmeny rytmu a hĺbky dýchania sa rátajú ku chorobným vzorom dýchania:

Kussmaulovo dýchanie

Kussmaulovo dýchanie (acidózne dýchanie) je abnormálne prehĺbené, ale pravidelné dýchanie. Vyskytuje sa pri metabolickej acidóze, napr: pri diabetickej alebo uremickej kóme. Telo sa vo zvýšenej miere snaží vydychovať CO2, aby sa upravila nízka hodnota pH.

Cheyneovo-Stokesovo dýchanie

Pre Cheyneovo-Stokesovo dýchanie je typické periodicky sa vracajúce zoslabenie a zosilnenie dýchania s malými prestávkami: plytké nádychy (výdychy) sa postupne prehlbujú a potom sa znova stávajú plytkými. Dodatočne sa môže zmeniť aj frekvencia dýchania. Po prestávke v dýchaní, trvajúcej niekedy viac ako 10 sekúnd, nastupujú najprv plytké, potom hlbšie nádychy (výdychy). Cheyneovo-Stokesovo dýchanie sa vyskytuje pri ťažkých poškodeniach centra dýchania, ale aj pri srdcových ochoreniach v dôsledku spomalenej cirkulácie krvi. Vyskytuje sa aj počas spánku alebo pri prudkom výstupe do veľkých výšok, ale už nie ako príznak choroby.

Lapavé dýchanie (Gasping)

Lapavé dýchanie nastupuje najmä krátko pred smrťou, často mu predchádza Cheyneovo-Stokesovo dýchanie. Vyznačuje sa jednotlivými lapavými nádychmi, medzi ktorými sú dlhé pauzy.

Biotovo dýchanie

Pri Biotovom dýchaní sa striedajú viaceré rovnomerne hlboké a silné nádychy (výdychy) s pravidelne sa vracajúcimi typickými prestávkami v dýchaní. Môže sa vyskytnúť u novorodencov, najmä u predčasne narodených, ale nie ako príznak choroby. U dospelých sa vyskytuje u pacientoch so zvýšeným vnútrolebečným tlakom, napr. pri zápale mozgových blán (meningitíde) alebo pri úrazoch hlavy a mozgu.

Typy dýchania

Podľa svalstva, ktoré sa na dýchaní z veľkej časti podieľa, sa rozlišujú dva typy dýchania:
hrudné dýchanie (kostálne alebo torakálne dýchanie)
brušné dýchanie (abdominálne alebo bránicové dýchanie)

Hrudné dýchanie

Inspirácia sa prevažne začína medzirebrovým svalstvom. Hrudný kôš sa zreteľne zdvihne. Fyziologicky sa vyskytuje u väčšiny žien, patologicky ako ľahké, plytké dýchanie po poranení alebo operácii brucha.

Brušné dýchanie

V tomto prípade sa na dýchaní najviac podieľa bránica. Brucho sa zreteľne vyduje. Fyziologicky sa vyskytuje najmä u mužov a dojčiat, patologicky ako ľahké, plytké dýchanie pri poraneniach a operáciách hrudného koša. Prevládajúce brušné dýchanie spôsobuje hlbšie a pokojnejšie dýchanie.

Zmiešané dýchanie

Pri zmiešanom dýchaní sa rovnakou mierou využíva bránica aj medzirebrové svaly. Vyskytuje sa najmä pri telesnej námahe.

Auxiliárne dýchanie

O auxiliárne dýchanie ide vtedy, keď sa na podporu dýchania zapojí dýchacie pomocné svalstvo.
Tento typ dýchania možno nájsť u pacientov s ťažkou dýchavičnosťou. Pacient pritom sedí väčšinou vzpriamene na posteli. Na bokoch sa podopiera rukami, hlava je pritom napnutím ramenného a krčného svalstva vzpriamená alebo mierne zaklonená. Držanie tela a výraz v tvári jasne ukazujú napätie a strach pacienta.