Дәріс. Тыныс алу жүйесінің физиологиясы

Тыныс алу жүйесі – мүшелер мен ұлпаларға қоршаған ортадан оттегін жеткізіп, көмір қышқыл газын сыртқа бөліп шығаруды қамтамасыз етеді. Сыртқы тыныс алу, яғни газдардың ауадан өкпеге өтуі, өкпеден қайта атмосфераға шығарылуы екі кезеңнен: демалу (инспирация) және демшығарудан (экспирация) тұрады. Инспирация мен экспирация тірі организмде өзара жымдасып үйлесім тапқан, өмір бойы бірінен соң бірі белгілі бір ырғақпен алмасып отырады. Тыныс алу процесінің нәтижесінде организмге түскен оттегі клеткаларға жеткізіліп, онда ол биохимиялық реакцияларға қатысады. Аталған процесс мына тәртіпте орындалады:

1. Сыртқы тыныс алу - ауадағы газдарды (атмосферадан) өкпеге әкеліп,

өкпеден қайтадан атмосфераға шығарып тұру;

2. Өкпе көпіршіктеріндегі (альвеолалардағы) газдар мен қан құрамындағы

газдардың алмасуы;

3. Газдардың өкпеден ұлпаға, ұлпадан өкпеге қан ағынымен тасымалдануы;

4. Ұлпа мен қан арасындағы газ алмасуы;

5. Ішкі тыныс алу - клетка құрамындағы органикалық заттардың тотығуы.

Көмір қышқыл газын шығару процесі де оттегін пайдалану жүйесіне ұқсас, керісінше жүретін төрт процесс арқылы жүзеге асырылады.

Бірінші және екінші кезеңдері өкпелік немесе сыртқы тыныс алу деп аталады. Ал, үшінші кезеңін қан арқылы газдардың тасымалдануы десе, төртіншісін - тканьдік (ішкі) тыныс алу деп атайды.

Газдарды тасымалдау тізбегіндегі алғашқы буын өкпе вентиляциясы. Альвеолдар мен қан арасындағы газдар алмасуы аэрогематикалық, ал ұлпалар мен қан арасындағы гематопаренхиматоздық кедергілерге ұқсас, кедергінің екі жағындағы оттегі мен көмір қышқыл газының меншіктік қысым күйіне байланысты диффуздық жолымен орындалады. Оттегінің басым бөлігі қандағы эритроциттердің құрамында болатын гемоглобин арқылы, ал көмір қышқыл газы – гидрокарбонат және карбамингемоглобин түрінде тасымалданады. Өкпедегі көмірқышқыл газын шығарудың нәтижесінде қанның оттегімен байланысқа түсуі жеңілденеді, көмірқышқыл газы ұлпалардаң қанға өту арқылы оттегін беруді жеңілдетеді. Аталған процесстердің бәрі, ең соңында, ұлпа клеткаларындағы оттегі кернеуінің тұрақты сақталуына бағытталған.

Өкпе вентиляциясын қамтамасыз ететін тыныс алу еттерінің үйлесімді жиырулары, тыныс алудың орталық механизмі – ми бағанасындағы арнаулы нейрондар құрылымдары арқылы басқарылады. Аталған механизмнің ырғақтылық әрекеті демді ішке тарту барысындағы инспираторлық нейрондар активтілігінің артуы мен тыныс алудың соңындағы олардың ажырау процестерінен тұрады. Бұл белсенділік мидағы клеткалардан тыс сұйықтықтағы сутегі иондарының концентрациясы мен көмірқышқыл газының кернеуіне сезімтал, бульбарлық хеморецепторлардан және осы факторлармен қатар, оттегі кернеуіне сезімтал артериялық хеморецепторлардан шығатын серпімділікпен анықталады. Артерия қанында, газ құрамының тұрақтылығыда осындай жолмен белгілі деңгейде тұрақты болады. Тыныс алу жүйесіндегі механорецепторларды, әсіресе өкпе ұлпаларын созатын рецепторларды үдету демді ішке тартуға, дер кезінде тоқтатып, оның сыртқа шығарылуын қамтамасыз етеді. Нәтижесінде тыныс алу еттері энергияны аз мөлшерде шығындай отырып, қажетті газ алмасуын қамтамасыз етуге бағытталған тыныс алу паттерні қалыптасады (46 сүрет).

Ноцицептивті рецепторлар

Клеткааралық Дене температурасы

сұйықтықтығы

газдардың Гормондар

парциалдық

қысымы Терідегі терморецепторлар

Хеморецепторлар Барорецепторлар

Созылу рецепторлар Механорецепторлар

46 сурет. Тыныс алуға әсер етенін факторлар.

Физиология ғылымның тағыда бір басты міндеттері – сыртқы тыныс алу функциясын зерттеу. Ал, тыныс алудың ішкі механизмін зерттеу – биохимияның міндеті.

Сыртқы тыныс алу қарқындылығын сипаттайтын көрсеткіштерді үш топқа бөлуге болады :

- сыртқы ауа – альвеолдар аумағындағы тыныс алуды сипаттайтын көрсеткіштер. Оларға тыныс алу қозғалысының ырғақтылығы, жиілігі мен тереңдігі, тыныс алудың минуттық көлемі (ТМК), өкпе желдетуі (ОВ), өкпенің тіршілік сыйымдылығы (ӨТС) т.б. жатады;

- альвеолдық ауа - өкпе капиллярларындағы қан аумағында тыныс алуды сипаттайтын көрсеткіштер, немесе тікелей өкпедегі газ алмасуы;

- қандағы газдардың мөлшерін немесе қан оксигенациясын сипаттайтын көрсеткіштер.

Адамның тыныс алуы қоршаған ортаның және ағзаның ішкі ортасының өзгерістеріне бейімделеді. Бейімделу жүйкелік және гуморальдық реттелу үрдістері арқылы қамтамасыз етіледі.

Қалыпты жағдайда адамның тыныс алу айналымы «дем алу»-«дем шығару» минутына 12 - 16-ға дейін болуы мүмкін. Тыныс алудың бұл түрі эйпноэ деп аталады. Сөйлеу және тамақтану кезінде тыныс алу уақытша өзгереді: апноэ - дем алғанда немесе демді шығарғанда тыныс алудың тоқтауы пайда болады. Физикалық, еңбек жүктемелері кезінде, оттегіні көп пайдаланудан, гиперпноэні байқауға болады, басқаша айтқанда тыныс алудың тереңдігі мен жиілігі арттады. Адам ұйықтағанда да тыныс алу паттерні өзгереді: баяу (ортодоксалды) ұйқы кезеңінде тыныс алу сирек және тыныс алу қозғалыстардың амплитудасы төмен боп келеді, ал парадоксалды кезеңінде - бұл көрсеткіштері ұлғаяды.

Тірі организмнің тіршілік етуіне қажет аса маңызды қызметтерді белгілі бір орталықтар реттеп отырады. Тыныс алу осы қызметтердің бірі. Тыныс алудың жиілігі, тереңдігі оттегінің адамға қажет мөлшеріне және қандағы көмір қышқыл газ деңгейіне сәйкес өзгеріп отырады. Бұл сәйкестілік жүйке жүйесі арқылы реттеледі. Демек, тыныс алу үрдісін реттейтін нейрондар тобы (тыныс алу орталығы) сопақша мида орналасқан. Тыныс алу орталығының үстіңгі - артқы (дорзалды) жағында ромба ойығының төменгі бұрышына жақын көбінесе инспирациялық, ал астынғы - бауыр (вентрал) жағында экспирациялық және аздаған инспирациялық нейрондар орналасқан. Тыныс орталығының инспирациялық және экспирациялық бөлімдері арасында реципроктық (кері) қарым-қатынасы бар. Инспирациялық бөлім қозған сәтте экспирациялық бөлім тежеледі. Экспирациялық бөлім қозса, керісінше инспирациялық бөлімінің жұмысы тежеледі. Осы екі бөлімнің қызмет механизмі туралы әртүрлі пікірлер бар. Солардың бірі - Варолий көпіршесінде орналасқан пневмотаксикалық тыныс алу орталығының қызметі. Пневмотаксикалық орталық демалу және демшығару кезеңдерінің белгілі бір кезекпен реттелуін қадағалап отырады.

Орталық тыныс алу механизмі демді ішке тарту мен сыртқа шығару ырғақтылығының кезектесіп келуін қамтамасыз етіп қана қоймай, тыныс алудың терендігі мен жиілігін өзгерте отырып, өкпе вентиляциясын организмнің қажеттілігіне қарай бейімдей алады. Атмосфералық ауаның құрамы мен қысымы, қоршаған ортаның температурасы, дене еңбегі кезіндегі организмің жағдайының өзгеруі, эмоциональдық қозу және т.б. осы сияқты, сыртқы ортаның факторлары зат алмасу қарқындылығына әсер ете отырып әсіресе, оттегі пайдалану мен көмірқышқыл газын бөлу процесіне ықпал ете отырып тыныс алу орталығының функционалдық жағдайына да әсер етеді.

Басқа да физиологиялық процесстердің реттелуі сияқты, тыныс алудың реттелуі де кері байланыс принципі бойынша жүзеге асырылады. Былай болу себебі, организмді оттегімен қамтамасыз етіп, онда түзілген көмірқышқыл газының денеден шығарылуын реттейтін орталық тыныс алу механизмінің қызметі - өзі реттейтін процестердің физиологиялық жағдайымен анықталады. Қанда көмірқышқылының жинақталуы және оттегінің жетіспеушілігі - орталық тыныс алу механизмін қоздырушы фактор болып есептеледі.

Демді ішке алу, шығару, тыныс алу еттерінің жиырылуы арқылы іске асырылатыны белгілі. Тынысалу еттерін жиырылтатын жүйке нейрондары жұлын мен ми құрамына кіреді: диафрагмалық жүйке нейрондары жұлынның III-IV мойын сегментінің алдыңғы ашасында, ал қабырғааралық еттердің жүйке жасушалары жұлынның көкірек сегменттерінде орналасқан. Егер жұлын мен мидың түйіскен жерінен көлденең кессе, диафрагма еттері бұрынғысынша жиырыла береді, мұның арқасында тыныс алу тоқтамайды, бірақ қабырғааралық еттер тыныс алу үрдісіне қатыспайды. Демек, бұл тәжірибелер тыныс алу ми мен жұлын арқылы реттелетінін көрсетеді. Адам өз еркімен тынысын жиілете және тереңдеп алады, тіпті біразға дейін тоқтата да алады. Бұл да тыныс алу үрдісін реттеуге ми, әсіресе ми қыртысының қатысатының көрсетеді (47 сурет).

47 сурет.Тыныс алу реттеу жүйесінің негізгі бөліктері: 1 – орталық механизм , 2 – артериалдық хеморецепторлар (каротидное тело), 3 – бульбарлық химиялық сезімтал аймақтары, 4 – өкпенің механорецепторлары, 5 – өкпе, 6 – диафрагма, 7 – қабырғааралық еттер.