Εισπνοή, εκπνοή – Ανταλλαγή των αναπνευστικών αερίων 🌬️
Κάθε μέρα αναπνέουμε χιλιάδες φορές χωρίς να το σκεφτόμαστε. Πίσω όμως από κάθε ανάσα κρύβεται μια ολόκληρη μηχανή: μύες που τραβούν και χαλαρώνουν, μικροσκοπικοί σάκοι που γεμίζουν αέρα και αίμα που παραλαμβάνει το οξυγόνο για να το πάει σε κάθε κύτταρο του σώματος.
Πώς μπαίνει και πώς βγαίνει ο αέρας
Η είσοδος και η έξοδος του αέρα από τους πνεύμονες γίνεται με τη βοήθεια του διαφράγματος και των μεσοπλεύριων μυών.
Το διάφραγμα είναι ένας θολωτός μυς που βρίσκεται κάτω από τους πνεύμονες. Χωρίζει τη θωρακική κοιλότητα από την κοιλιακή κοιλότητα.
Εισπνοή
Για να πραγματοποιηθεί η εισπνοή, συστέλλονται οι μεσοπλεύριοι μύες και το διάφραγμα. Με τη συστολή το διάφραγμα κατεβαίνει προς τα κάτω. Έτσι αυξάνεται ο όγκος της θωρακικής κοιλότητας και ατμοσφαιρικός αέρας μπαίνει στους πνεύμονες. Ο αέρας αυτός είναι πλούσιος σε οξυγόνο.
Εκπνοή
Στην εκπνοή συμβαίνει το αντίθετο. Οι μεσοπλεύριοι μύες και το διάφραγμα χαλαρώνουν. Η θωρακική κοιλότητα επανέρχεται στην αρχική της κατάσταση, άρα ο όγκος της μειώνεται. Οι πνεύμονες συμπιέζονται και ο αέρας εξωθείται στο περιβάλλον. Ο αέρας που βγαίνει είναι πλούσιος σε διοξείδιο του άνθρακα.
| Εισπνοή | Εκπνοή | |
|---|---|---|
| Διάφραγμα και μεσοπλεύριοι μύες | συστέλλονται | χαλαρώνουν |
| Θέση διαφράγματος | κατεβαίνει | ανεβαίνει (επαναφορά) |
| Όγκος θωρακικής κοιλότητας | αυξάνεται | μειώνεται |
| Κίνηση αέρα | μπαίνει στους πνεύμονες | βγαίνει στο περιβάλλον |
| Ο αέρας είναι πλούσιος σε | οξυγόνο | διοξείδιο του άνθρακα |
Πολλοί νομίζουν ότι οι πνεύμονες τραβούν τον αέρα σαν αντλία. Στην πραγματικότητα οι πνεύμονες δεν έχουν δικούς τους μύες: κινούνται επειδή αλλάζει ο όγκος της θωρακικής κοιλότητας γύρω τους. Η δουλειά γίνεται από το διάφραγμα και τους μεσοπλεύριους μύες.
Στην ήρεμη αναπνοή η εισπνοή απαιτεί συστολή μυών, δηλαδή ενέργεια. Η εκπνοή όμως γίνεται απλώς με χαλάρωση: ο θώρακας επιστρέφει μόνος του στην αρχική του θέση. Γι' αυτό μπορούμε να «κρατήσουμε» πιο εύκολα μια βαθιά ανάσα παρά να την τραβήξουμε.
Η ανταλλαγή των αναπνευστικών αερίων
Τα δύο αναπνευστικά αέρια είναι το οξυγόνο και το διοξείδιο του άνθρακα. Η ανταλλαγή τους γίνεται στις κυψελίδες των πνευμόνων.
Κάθε κυψελίδα μοιάζει με έναν πολύ μικρό σάκο. Τα τοιχώματά της είναι μονόστιβα, δηλαδή αποτελούνται από ένα μόνο στρώμα κυττάρων, και περιβάλλονται από ένα πυκνό δίκτυο τριχοειδών αγγείων. Έτσι ο αέρας της κυψελίδας και το αίμα των τριχοειδών χωρίζονται από ένα ελάχιστο πάχος.
Πώς γίνεται: με διάχυση
Η ανταλλαγή γίνεται με διάχυση, χωρίς να χρειάζεται ο οργανισμός να ξοδέψει ενέργεια:
- Η συγκέντρωση του οξυγόνου στον αέρα μέσα στις κυψελίδες είναι μεγαλύτερη από τη συγκέντρωσή του στο αίμα. Έτσι οξυγόνο περνά από τις κυψελίδες στο αίμα.
- Αντίθετα, διοξείδιο του άνθρακα εξέρχεται από το αίμα προς τις κυψελίδες, για να αποβληθεί με την εκπνοή.
Επειδή ακριβώς συμβαίνει αυτή η ανταλλαγή, η σύσταση του εισπνεόμενου αέρα διαφέρει από εκείνη του εκπνεόμενου: βγάζουμε λιγότερο οξυγόνο και περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα από όσο πήραμε.
Η διάχυση δεν έχει κατεύθυνση που «διαλέγει» ο οργανισμός. Τα αέρια κινούνται πάντα προς τη μεριά όπου βρίσκονται σε μικρότερη συγκέντρωση. Το οξυγόνο μπαίνει στο αίμα και το διοξείδιο του άνθρακα βγαίνει επειδή αυτή είναι η φορά των συγκεντρώσεων, όχι επειδή κάποιος τα σπρώχνει.
Το ταξίδι του οξυγόνου μέσα στο σώμα
Το οξυγόνο που εισέρχεται στο αίμα δεσμεύεται από την αιμοσφαιρίνη των ερυθρών αιμοσφαιρίων. Με την κυκλοφορία του αίματος μεταφέρεται σε όλους τους ιστούς.
Εκεί το οξυγόνο εισέρχεται σε κάθε κύτταρο, πάλι με διάχυση, και αξιοποιείται στην κυτταρική αναπνοή. Το διοξείδιο του άνθρακα που παράγεται στην κυτταρική αναπνοή ακολουθεί την αντίστροφη πορεία: από τα κύτταρα περνά στο αίμα, με το αίμα φτάνει στους πνεύμονες και από τις κυψελίδες αποβάλλεται με την εκπνοή.
Η διάχυση δουλεύει δύο φορές σε κάθε γύρο: μία στις κυψελίδες, όπου το οξυγόνο μπαίνει στο αίμα, και μία στους ιστούς, όπου το οξυγόνο βγαίνει από το αίμα και μπαίνει στα κύτταρα. Και στις δύο περιπτώσεις η κατεύθυνση καθορίζεται από το πού υπάρχει περισσότερο και πού λιγότερο.
Γιατί χρειαζόμαστε συνέχεια αέρα
Οι θρεπτικές ουσίες της τροφής απορροφώνται από το λεπτό έντερο και φτάνουν με το αίμα σε όλα τα κύτταρα. Εκεί ορισμένες από αυτές, όπως η γλυκόζη, διασπώνται στην κυτταρική αναπνοή και ελευθερώνεται ενέργεια, ενώ παράγεται διοξείδιο του άνθρακα. Για να γίνει αυτό χρειάζεται οξυγόνο.
Οι απαιτήσεις του οργανισμού σε ενέργεια είναι συνεχείς. Γι' αυτό και η είσοδος οξυγόνου στα κύτταρα και η απομάκρυνση του διοξειδίου του άνθρακα πρέπει να είναι συνεχείς. Αυτή η αδιάκοπη διακίνηση των αναπνευστικών αερίων από και προς τους πνεύμονες γίνεται με το αίμα — γι' αυτό το αναπνευστικό σύστημα δεν δουλεύει ποτέ μόνο του, αλλά πάντα σε συνεργασία με το κυκλοφορικό.