Dýchací cesty a plíce: základní informace

Co je to dýchání?

Odborníci na biologii rozlišují mezi „vnitřním“ a „vnějším“ dýcháním. Vnitřním dýcháním se rozumí chemický proces, který je odborně označován jako buněčné dýchání neboli buněčná respirace. V rámci tohoto procesu se odehrávají chemické reakce, při nichž se organické sloučeniny prostřednictvím kyslíku oxidují, a buňky tak získávají energii. To, co pod pojmem dýchání rozumí většina z nás, tedy výměna plynů mezi plícemi a krví, při němž do těla vstupuje kyslík a je odstraňován oxid uhličitý, se správně označuje jako vnější dýchání. Vdechovaný vzduch proniká dýchacími cestami, které se větví do čím dál jemnějších větví (průdušnice, průdušky, průdušinky), až se dostávají do plicních sklípků, kde dochází k výměně plynů. Vdechování a vydechování je zajištováno dýchacími svaly. Jejich aktivita závisí na potřebě těla – zatímco v klidu vdechujeme a vydechujeme asi pět litrů vzduchu za minutu, při fyzické námaze se toto množství zvýší až dvacetinásobně.

Řídicí centrum v mozku

Dýchání sice je mimovolné a za normálních okolností o něm nepřemýšlíme, přesto je však řízeno mozkem. Dechové centrum se nachází v prodloužené míše. Z té vedou nervová vlákna až k dýchacím svalům a zajišťují jejich činnost.

Dechové centrum nepřetržitě přijímá zprávy o aktuálním stavu dýchání a zásobení kyslíkem od vlastních „měřicích stanic“ umístěných např. v tepnách, plicích a hrudníku. Mezi důležité údaje pro dechové centrum v mozku (které na základě jejich vyhodnocení řídí dechovou frekvenci) patří saturace kyslíkem, podíl oxidu uhličitého a hodnota pH v krvi a v mozkomíšním moku.

Dýchací cesty jako „vstupní brána“

Než se vzduch – a s ním i kyslík – dostane do plic, musí nejprve projít dýchacími cestami, které kromě přenosu vzduchu do plic plní i další důležité funkce. K dýchacím cestám se řadí:

• nos,
• ústa,
• nosohltan,
• hrtan,
• průdušnice,
• průdušky a průdušinky.

Nos, ústa, nosohltan a hrtan patří mezi horní dýchací cesty, zatímco průdušnice, průdušky a průdušinky k dolním dýchacím cestám. Vzduch se v dýchacích cestách při vdechování ohřívá nebo ochlazuje, aby do plic vstupoval za konstantní teploty. Navíc se v dýchacích cestách odehrává „filtrace“ malých částic (saze, prach, pyl atd.) a patogenů (např. bakterie, spóry hub nebo viry), a vzduch přicházející do plic je tak předčištěn. Sliznice dýchacích cest je navíc za normálních okolností vlhká, takže suchý vzduch se v případě potřeby zvlhčuje.

Obrázek 1: Schematický nákres dýchacího systému. (Zdroj: LadyofHats, Public Domain, via Wikimedia Commons)

Zachycené částice jsou přenášeny zpět směrem k ústům a nosu díky pravidelnému vlnivému pohybu mikroskopických řasinek. Takto zachycené částice se stávají součástí hlenu a tělo jich průběžně zbavuje vykašláváním nebo polykáním. Pokud jsou řasinky poškozeny nebo zničeny (např. kouřením nebo v případě CHOPN), samočištění dýchacích cest je omezeno a hrdlo je tak neustále drážděno, což často vyvolává kašel.

Plíce a jejich funkce

Plíce jsou umístěny v hrudním koši nad bránicí. Prostor mezi plícemi se nazývá mediastinum; v tomto prostoru se nachází srdce, velké cévy, brzlík, hltan a lymfatické uzliny. Levá plíce a pravá plíce se od sebe mírně liší tvarem i velikostí, aby v levé části hrudníku – tedy u levé plíce – byl dostatek prostoru pro srdce. Toto snížení objemu levé plíce se ale částečně kompenzuje tím, že se může více roztáhnout směrem dolů, což je dáno tvarem bránice. Průměrný objem vzduchu, který se vejde do jedné plíce, jsou dva litry.

Plíce v detailu

Plíce si můžete představit jako strom, který je vzhůru nohama. Průdušnice tvoří kmen a rozděluje nejprve na hlavní větve průdušek, které se pak dále větví a jejich průměr se zmenšuje. Ty nejmenší se pak větví dále v nejmenší „větvičky“ – průdušinky (bronchioly). Na konci průdušinek se nacházejí jednotlivé plicní sklípky (alveoly) (viz obr. 1). Člověk má typicky okolo 300 milionů plicních sklípků.

Kyslík dovnitř, oxid uhličitý ven

V alveolech probíhá výměna plynů mezi krví a vzduchem. Plicní sklípky jsou obklopeny hustou sítí drobných plicních cév neboli kapilár. Kyslík vstupuje do krve a z té naopak do sklípků přechází oxid uhličitý. Oxid uhličitý (CO₂) v těle vzniká jako odpadní produkt a je vydechován plícemi. Na výměně plynů se podílí pouze vzduch, který proniká do alveolů; zbývající objem v dýchacích cestách se nazývá mrtvý prostor. Poté, co byl kyslík absorbován z plicních sklípků do krevních cév, navázaný na červené krvinky putuje kyslík do celého těla. Jelikož výměna oxidu uhličitého za kyslík probíhá pouze v plicních sklípcích, nikoli v samotných dýchacích cestách, je důležité, aby dýchací cesty zůstávaly nenarušené a vzduch jimi mohl do plicních sklípků volně proudit.

Další funkce plic

Kromě jejich hlavní úlohy, tedy dýchání, plní plíce ještě další úkoly, například:

• Udržování acidobazické rovnováhy: Hodnota pH v krvi je konstantní, v průměru činí 7,40. Hodnota pH je závislá mimo jiné na koncentraci CO₂ v krvi; zvýšením či snížením dechové frekvence tak je možné pH do určité míry regulovat. Při intenzivnějším dýchání (tj. vydechování většího množství oxidu uhličitého) se krev stává zásaditější (hodnota pH tedy stoupá). Při menší intenzitě dýchání se v krvi se hromadí více CO₂, který s vodou tvoří kyselinu uhličitou, a krev se stává kyselejší (hodnota pH klesá).
• Přeměna hormonů, např. angiotenzin I se přeměňuje na angiotenzin II. Angiotenzin je hormon, který hraje důležitou roli v regulaci krevního tlaku.
• Odstraňování látek z krevního řečiště (např. serotoninu).
• Regulace objemu krve: V plicním oběhu se nachází poměrně velké množství krve, plíce tak slouží jako jakýsi „rezervoár“.
• Filtrování malých krevních sraženin: Plíce zachytí sraženiny dříve, než mohou proniknout dále do tělního oběhu a způsobit tak poškození srdce nebo mozku.