Дишане означава пренасяне на О2 от атмосферния въздух до митохондриите на клетките за нуждите на окислителните процеси в организма и на СО2, който е продукт на метаболизма в обратната посока. За да се осъществи дишането освен дихателни органи са необходими и нормална дейност на сърдечно-съдовата система и нормален състав на кръвта. Дишането протича в 4 етапа:
1) Белодробна вентилация – обмяна на въздух чрез конвекция (движение на въздуха, причинено от разлика в налягането).
2) Дифузия на газовете в белия дроб – О2 преминава от алвеоларния въздух към кръвта на белодробните капиляри, а СО2 в обратна посока.
3) Транспортът на газовете с кръвта – О2 се пренася чрез конвекция от белодробните капиляри до тъканните капиляри, а СО2 – обратно.
4) Дифузия на газовете в тъканите – О2 излиза от тъканните капиляри и достига до митохондриите на клетките, а СО2 се придвижва в обратна посока.
Прървите два етапа (белодробната вентилация и дифузията на газовете в белия дроб) протичат в дихателната система. От тях само вентилацията зависи изцяло от състоянието на дихателната система.
Дифузията на газовете в белия дроб зависи от някои белодробни фактори, но също и от функцията на сърдечно-съдовата система и от състава на кръвта.
Третият и четвъртият етап зависят от сърдечно-съдовата система и от състава на кръвта.
1. Дихателна (респираторна) система.
Дихателната система включва белите дробове и въздухоносните пътища. Различаваме две функционални зони: 1) провеждащи въздухоносни пътища, (провеждат въздуха в или от белите дробове) и 2) респираторна зона (тук се наблюдава газова обмяна през алвеолите). Към дихателната система се включва и помпа, която вентилира белите дробове. Помпата е представена от гръдния кош, дихателните мускули, областите на мозъка, които контролират мускулите и пътищата и нервите, които свързват мозъка с мускулите. Съвкупността от белите дробове, въздухоносните пътища, гръдния кош и дихателните мускули се нарича торако-пулмонална система (система гръден кош-бели дробове).
2. Провеждащи въздухоносни пътища.
Включват носа, назофарингса, ларингса, трахеята, бронхите, бронхиолите и терминалните бронхиоли. Въздухоносните пътища довеждат въздуха в респираторната зона за газова обмяна и го затоплят, овлажнят и филтрират. Най-тясното място във въздухоносните пътища е на нивото на гласните цепки в ларингса при възрастни и под гласните цепки при децата. Провеждащите въздухоносни пътища са покрити с мукус-секретиращи и ресничести клетки. Функцията на ресничките е да отстраняват инхалирани частици. Стените на въздухоносните пътища съдържат гладки мускули, които поддържат равномерно разпределение на вентилацията и предпазват бронхите при кашлица.
Бронхиалните гладки мускули имат симпатикова и парасимпатикова инервация, която има противоположен ефект върху диаметъра на въздухоносните пътища. Парасимпатиковите неврони на вагусовия нерв (nervus. vagus) предизвикват спазъм на въздухоносните пътища (бронхоконстрикция), а симпатиковите неврони предизвикват отпускане на въздухоносните пътища (бронходилатация). Всъщност гладките мускули на бронхите нямат директна симпатикова инервация – симпатиковите влакна достигат до бронхиалните жлези и кръвоносни съдове, но не и до гладките мускули. Все пак медиаторът на симпатикуса (норадреналин) чрез дифузия достига до гладката мускулатура. По-силно е влиянието на хормоните на медулата на надбъбрека (главно адреналин и по-малко норадреналин) върху бронхиалните гладки мускули. Тези хормони се освобождават от надбъбречната медула при симпатикова стимулация и по кръвен път достигат до бронхиалните гладки мускули, където предизвикват бронходилатация.
3.Функционално устройство на белите дробове – респираторна зона.
Основна функционална единица на белия дроб е ацинусът. Той включва структури, участващи в газовата обмяна – респираторни бронхиоли, алвеоларни дукти, алвеоларни сакове и алвеоли. В стените на респираторните бронхиоли има алвеоли. Алвеоларните дукти също са обградени от алвеоли. Алвеоларният сак е представен от 3-4 елипсовидни или сферични алвеоли (1/4 до 3/4 от сферата). Алвеолите във всеки бял дроб са около 300 милиона и са обвити с гъста мрежа от белодробни капиляри. Линейната скорост на газа във въздухоносните пътища намалява, когато той постъпва дистално в ацинусите. В алвеоларните дукти газът е вече в застой. Обмяната на О2 и СО2 между алвеоларния газ и белодробната капилярна кръв се осъществява чрез дифузия през алвеоларните стени и ендотела на белодробните капиляри. Дифузията на газовете се извършва бързо и ефективно, защото преградата през която се извършва тя е тънка (дифузионното разстояние е малко) и има голяма повърхност. Дифузията на О2 и СО2 се улеснява също от пулсиращото движение на сърцето и на кръвоносните съдове. Алвеоларните стени са изградени само от един тънък слой епителни клетки – пневмоцити от тип I (паважни клетки), от тип II и алвеоларни макрофаги. Този клетъчен слой е обвит отвън с еластични влакна. Тип II пневмоцитите синтезират повърхностно активното вещество сърфактант (смес от белтъци и главно фосфолипидни), което предотвратява слепването на алвеолите, като намалява повърхностното напрежение на тънкия воден слой, постилащ вътрешната повърхност на алвеолите.
Алвеоларните макрофаги са клетки, които могат фагоцитират чужди частици и така поддържат алвеолите чисти. В преградите между алвеолките (интералвеоларните септуми) има белодробни капиляри, които са в непосредствена близост с алвеоларния газ. В интералвеоларния септум има колагенови влакна, които предпазват белите дробове от прераздуване, а също и еластични влакна, които осигуряват адекватно разтягане.
Гоблет клетки
Реснички
Респираторна зона – Ацинус
Интералвеоларен септум
Капиляри, Колагени, Еластични влакна
