Organizmus potrebuje pre zabezpečenie všetkých životných funkcií energiu. Tá sa uvoľňuje pri oxidácii látok bohatých na energiu (najmä cukrov a tukov ako zásobného zdroja energie) za spotreby kyslíka a vzniku oxidu uhličitého a vody. Vodu z tela vylučujú predovšetkým močové orgány, koža (pot) a pľúca (vodná para). K zabezpečeniu prísunu kyslíka a odvádzaniu oxidu uhličitého slúži dýchacia sústava. Počas minúty sa človek nadýchne a vydýchne približne 16 krát, pričom prijme 250 ml O2 a vydá 200 ml CO2. Kvantita spotreby kyslíka je závislá od veľkosti organizmu. Funkciu transportu kyslíka a oxidu uhličitého v organizme plnia telové
tekutiny, krv a obehový systém.
Dýchaciu sústavu tvoria horné dýchacie cesty, dolné dýchacie cesty a pľúca (obr. 34). Horné dýchacie cesty začínajú nosovou dutinou a pokračujú nosohltanom. Dolné dýchacie cesty začínajú v mieste, kde sa križuje dýchacia sústava s tráviacou.
Nos (nasus)
Má tvar trojstrannej pyramídy (trojbokého ihlanu) nasadajúcej na tvár základňou (basis nasi), ktorej bočné strany sú tvorené krídlami nosa (alae nasi). Krídla nosa sa zbiehajú do chrbáta nosa (dorsum nasi), ktorý je kraniálne (t.j. smerom k lebke) ohraničený koreňom nosa (radix nasi) (je to najvyšší bod, najbližšie k čelu) a kaudálne vybieha do hrota nosu (apex nasi).
Vonkajší nos (nasus externus) je vystužený chrupavkovitým skeletom, nosnými kostičkami, a na povrchu je krytý kožou.
Nosová dutina (cavum nasi) je priestor ohraničený kostnými výbežkami čeľuste. Predná časť dutiny, ktorá je tvorená dvoma nosovými otvormi – nozdrami (nares) pod nosovými krídlami, prechádza do vonkajšieho nosa, vzadu pokračuje nosová dutina dvoma zadnými nosovými otvormi – choánami (choanae) do nosohltanu. Nosová dutina je oddelená od ústnej dutiny podnebím (obr. 35). Spodinu nosovej dutiny tvoria kosti, ktoré sa podieľajú na stavbe tvrdého a mäkkého podnebia (podnebné výbežky hornej čeľusti a dve kosti podnebné) – oddeľujú nosovú a ústnu dutinu. Strop nosovej dutiny tvorí klinová kosť, čelová kosť a dierkovaná platnička čuchovej kosti. Bočné steny sú bohato členité a vystupujú z nich tri páry nosových mušlí, ktoré každú polovicu rozdeľujú na horný, stredný a dolný priechod. V dolnom priechode vyúsťuje slzovod.
Obrázok 35 Ohraničenie nosovej dutiny
V prednej časti nosovej dutiny sa nachádza predsieň nosa (vestibulum nasi), za ňou je vlastná nosová dutina (cavitas nasi proprium). Predsieň je pokrytá kožou prechádzajúcou z povrchu nosa. Nachádzajú sa tu tuhé chlpy (vibrissae), ktoré slúžia ako filter na zachytávanie prachových častíc a nečistôt. Vlastná nosová dutina je nosovou priehradkou (septum nasi) rozdelená na dve nerovnaké asymetrické časti, ktoré horizontálne členia nosové mušle
(conchae) na horný, stredný a dolný nosový priechod. Priehradka je v zadnej časti tvorená kosteným podkladom a v prednej časti je chrupavkovitá a blanitá. Zadnú časť prepážky tvorí čerieslo a zvislá platnička kosti čuchovej.
Celá nosová dutina je vystlaná sliznicou. V strope nosovej dutiny má sliznica horného priechodu odlišné zloženie, je to tzv. čuchové pole (regio olfactoria), ktoré je tvorené špecializovanými nervovými bunkami, zmyslovými čuchovými bunkami a seróznymi žliazkami. Je žltkastej farby a nachádzame v nej početné čuchové bunky citlivé na plynné látky. Stredný a dolný priechod sú dýchacími (respiračné) oddielmi. Dolná dýchacia oblasť (regio respiratoria) zaberá zvyšok nosovej dutiny, je ružovo-červená, bohato cievne prekrvená respiračná sliznica slúžiaca na zahrievanie vdychovaného vzduchu. Je tvorená riasinkovým epitelom a početnými žľazami produkujúcimi hlien. Tento aparát zabezpečuje vlhký povrch sliznice a zachytávanie drobných častíc z vdychovaného vzduchu. Vzduch sa pri vdychovaní zbavuje tuhých látok, ktoré sa zachytávajú na chĺpky. Množstvo patogénov sa prilepí práve na hlien. Riasinky nachádzajúce sa na sliznici tieto nečistoty pomocou kmitania zachytávajú a posúvajú von z dýchacích ciest. Vzduch sa zároveň zvlhčuje a otepľuje. V slizničnom väzive sú bohaté žilové pletence, pri poranení ktorých môže nastať krvácanie z nosa (epistaxis).
Obrázok 36 Prínosové dutiny
Nosová dutina je spojená s priestormi v niektorých kostiach lebky (v čelovej, čuchovej, klinovej kosti a v hornej čeľusti). Tieto priestory, ktoré majú rovnakú stavbu ako nosová dutina,
nazývame prínosové dutiny (sínusy) (sinus paranasales) (obr. 36). Sú vystlané tenkou sliznicou a vyplnené vzduchom. Najväčšie dutiny sa nachádzajú v čeľusti (sinus maxillaris), menšie sú v čelovej kosti ako aj v čuchovej kosti (sinus ethmoidalis) a klinovej kosti. Sínusy sa vyvíjajú neskôr v detstve, pričom ich konečná veľkosť sa fixuje až po puberte; pričom u novorodenca ešte nie sú vytvorené. Celý systém slúži na odľahčenie lebky, na rezonanciu hlasu a má význam i pri vzpriamenej chôdzi a správnom držaní tela. Môžu byť postihnuté zápalom (sinusitis), ktorý býva veľmi silný, pretože hnis z nich veľmi ťažko odteká.
Nosohltan (nasopharynx)
Nosová dutina prechádza zadnými nosovými otvormi do hltanovej dutiny, odkiaľ vdychovaný vzduch pokračuje do hltanu. Horná časť hltana sa nazýva nosohltan, stredný oddieľ ústna časť a dolný hrtanová časť.
Nosohltan je horný lievikovitý úsek hltana, do ktorého choánami prúdi vzduch z nosovej dutiny. Je vysoký 2,5 cm a hlboký 1,5 cm. Hranicou medzi nosohltanom a ústnou časťou hltana je mäkké podnebie a čapík. Pri prehĺtaní sa svalovina mäkkého podnebia zdvíha a úplne oddeľuje ústnu dutinu od nosovej. Po stranách ústi do nosohltana párová sluchová (Eustachova) trubica, ktorá vychádza zo stredného ucha a spája ho s nosohltanom. Táto trubica vyvoláva zmeny tlaku vzduchu v stredoušnej dutine. Nosohltan je vystlaný sliznicou pokrytou riasinkovým epitelom. V ňom sú uložené početné žliazky produkujúce hlien. Pri ústiach Eustachových trubíc, v klenbe nosohltanu, ktorá prilieha na lebečnú spodinu, sú v sliznici nahromadené väčšie množstvá miazgového tkaniva tzv. lymfatické uzlíky, nazývané aj ako nosohltanová mandľa (tonsilla pharyngea) (nazývaná aj tretia mandľa, príp. adenoidná vegetácia). Tieto mandle sú bariérou proti pôvodcom niektorých infekcií. Nosohltanová mandľa je u detí silne vytvorená a pri jej nadmernom zhrubnutí sa môže obmedziť spojenie s nosovou dutinou. Dieťa tak dýcha nesprávne ústami, čo sa môže prejaviť aj huhňavosťou reči. Pri podráždení sliznice nastáva kýchnutie. Ide o nepodmienený reflexný dej s centrom v predĺženej mieche, ktorého cieľom je rýchle a efektívne prečistenie dýchacích ciest.
Od ústnej časti hltanu je nosohltan oddelený podnebnohltanovým uzáverom, tvoreným mäkkým podnebím. Pri dýchaní je voľne zavesený smerom nadol a pri prehĺtaní a rozprávaní zdvihnutý nahor. Ústna časť hltanu je križovatkou dýchacej a tráviacej sústavy. Otvára sa do nej ústna dutina. Vchod do hrtanu je pri prehĺtaní uzatvorený hrtanovou príchlopkou, ktorá zamedzuje prechod potravy do dolných dýchacích ciest.
Dýchanie nosom je veľmi dôležité pre celkové telesné a duševné zdravie najmä dieťaťa. Pri nepriechodnosti spôsobenej zdurenou nosohltanovou mandľou je dýchanie plytké a povrchné, čo má nepriaznivý vplyv na rozvoj hrudníka, ktorý sa splošťuje a jeho svalstvo ochabuje. V dôsledku ochabnutia svalstva vznikajú i poruchy v zakrivení chrbtice. Povrchné dýchanie neumožňuje dostatočný prísun kyslíka, na ktorého nedostatok je citlivá najmä centrálna nervová sústava a svaly. Dieťa sa tak stáva podráždeným, rýchlo sa unaví, je precitlivené. Pri nedostatočnom dýchaní dieťa spí nepokojne, nedostatočne hlbokým spánkom. V škole je následne unavené a nesústredené.
Nedostatočné dýchanie má vplyv aj na trávenie. Prijímanie a spracovanie potravy sa predlžuje a narušuje. Môže pri tom vzniknúť i nepríjemný pocit, ktorý spôsobí odpor z jedla považovaný mylne za nechutenstvo.
Sťažené dýchanie má i ďalšie dôsledky: stála nádcha, kašeľ, katar priedušiek, nedoslýchavosť spôsobená chronickým zdurením sliznice Eustachovej trubice. Trpí i vývin tvárovej časti kostry: nosové dutiny sú úzke a tvár je vpadnutá. Na základe uvedeného je potrebné, aby bola nosohltanová mandľa včas operatívne odstránená.
Dolné dýchacie cesty tvorí hrtan, priedušnica a priedušky.
Hrtan (larynx)
Má typický rúrkovitý tvar a nachádza sa v prednej časti krku. Má tvar trojbokého ihlanu, ktorého horné ústie je otvorené do dolnej časti hltana a dolný úsek prechádza plynulo do priedušnice. U žien je dlhý 5 cm a u mužov 7 cm. Dutina hrtana je vystlaná sliznicou tvorenou riasinkovým epitelom. Predná plocha je pokrytá dolnými svalmi jazylky. Pozdĺž bočných stien sú priložené laloky štítnej žľazy a dolná časť pokračuje plynulo do priedušnice. Tvorený je hrtanovými chrupavkami (obr. 37), ktoré ho vystužujú a zabezpečujú, aby boli dýchacie cesty permanentne otvorené. Najväčšia z nich je štítna chrupavka (cartilago thyreoidea), tvoriaca vonkajšiu kostru hrtana. Sú to akoby dve strechovito spojené platničky, ktoré sa stretajú v hrane (prominentia laryngea) – hrtanový výčnelok). Hrana je nápadná u mužov ako hrboľ (Adamovo jablko, ohryzok), u žien je oblejšia. K hornému okraju štítnej chrupavky sa pripája široká väzivová blana, ktorou je celý hrtan zavesený na jazylke. Za štítnou chrupavkou je uložená štítna žľaza. Pod ňou sa nachádza prstienkovitá chrupavka (cartilago cricoides) (má
tvar pečatného prsteňa), ktorá tvorí vnútornú kostru hrtana. Jeho oblúk je obrátený dopredu a dozadu smeruje platnička štvoruholníkovitého tvaru. K nej sú na zadnom hornom okraji kĺbovito pripojené dve menšie trojboké hlasivkové chrupavky. Od nich sa k štítnej chrupavke rozbiehajú dva hlasivkové väzy, ktoré sa pripájajú k okrajom štítnej chrupavky. Na chrupavky spojené navzájom väzmi a kĺbmi sa pripájajú priečne pruhované svaly. Svojimi sťahmi menia postavenie chrupaviek a tým aj tvar a veľkosť hrtanovej dutiny pri dýchaní čím ovplyvňujú tvorbu hlasu. Vnútro hrtanu je vystlané sliznicou s riasinkovým epitelom.
Hrtanová dutina má tvar presýpacích hodín a je tvorená predsieňou (vestibulum laryngis) a hrtanovou komorou (ventriculus laryngis). Medzi nimi sa nachádza zúžená časť tvorená hlasivkami – dva páry horných (pravých) a dolných (nepravých) hlasivkových rias, medzi
Obrázok 37 Hrtan
ktorými je štrbina predsiene (rima vestibuli). Štrbina medzi hlasivkami sa nazýva ako vlastná hlasivková štrbina (rima glottidis). Táto štrbina má v pokojovom stave tvar písmena V. V najužšom mieste hrtanu sú od štítnej chrupavky k hrotom hlasivkových chrupaviek napojené dve slizničné riasy, nepravé hlasivkové riasy. Sú nehybné, sýtejšie červené ako ostatná sliznica. Pre vytvorenie hlasu nemajú význam. Pod nimi sa nachádzajú pravé hlasivkové riasy (hlasivky), smerujúce od zadného okraja štítnej chrupavky k hrotom hlasivkových chrupaviek.
Ich podkladom sú pružné väzivové vlákna a hlasivkový sval. Pokrýva ich jemná belavá sliznica. Hlasivkové riasy sú akoby natiahnuté špagáty, medzi ktorými je hlasivková štrbina, čo je zároveň najužším miestom dýchacích ciest. Pri kľudnom dýchaní je široko roztvorená.
Činnosťou hrtanového svalstva sa mení postavenie chrupaviek hrtana a tým sa hlasivková štrbina rozširuje alebo zužuje a hlasivky sa napínajú alebo uvoľňujú. Krátko pred rozprávaním sa hlasivky napnú (zaujmú fonačné postavenie) a hlasivková štrbina sa uzavrie. Hlas vzniká tak, že prúd vydychovaného vzduchu pretláčaný medzi hlasivkami ich rozrazí a v priečnom smere rozochveje. Hlasivková štrbina sa striedavo otvára a zatvára. Vibrácie sa prenášajú na vzduchový stĺpec nad nimi (pri zápaloch hlasiviek nemôžu vibrovať), ktorý sa rozochveje a vzniká základný hlasový tón. Postavenie hlasiviek je možné pozorovať laryngoskopom. Základný tón, ktorý vzniká, je slabý. Následne až chvením stĺpca vzduchu v rezonančných dutinách hltanu a ústnej dutiny sa zosilňuje a zafarbuje vrchnými harmonickými tónmi. Artikulácia hlások sa tvorí až v rezonančných dutinách pomocou jazyka, podnebia, pier a zubov. Ženské hlasivky sú kratšie a bližšie k sebe, čoho výsledkom je vyšší hlas. Dutinu hrtana od hltana oddeľuje ďalšia veľká elastická chrupavka hrtanová príchlopka (epiglottis). Má tvar hrotu kopije (alebo tvar listu so stopkou) smerujúci smerom nadol. Opačný (kraniálny) koniec je voľný a široký a pri prehĺtaní prekrýva vchod do hrtanu. Funkciou hrtanovej príchlopky je uzatvoriť vchod hrtanu, aby sa nedostali kúsky potravy do dýchacích ciest pri vdychu. V detstve sa stavba hrtanu, a tým i štruktúra a rozsah hlasu medzi chlapcami a dievčatami nelíši. V puberte sa rast hrtanu zrýchľuje, čím vznikajú disproporcie medzi dĺžkou hlasových rias a jeho veľkosťou. Uvedené anatomické zmeny vedú k zmene hlasu, hlasovej mutácii. U chlapcov vplyvom pohlavného hormónu testosterónu rastie hrtan viac ako u dievčat. Zmena sa tak prejavuje nápadnejšie, najmä u tých, ktorí prudko rastú. Vytvorí sa u nich anatomický predpoklad pre hlboký hlas, avšak chlapec ho ešte nedokáže vytvárať a používa stále vyšší detský hlas čo sa prejavuje preskakovaním z vysokých do hlbokých polôh. Mutácia prebieha aj u dievčat. Nastupuje však skôr, je menej nápadná, trvá kratšie a tak býva prehliadaná. Ohľad treba brať najmä na prepínanie hlasu a hlas precvičovať najmä v hlbšej oblasti. Rast hrtana je ukončený v 23. roku života. Hlas má charakter druhotného pohlavného znaku.
Priedušnica (trachea)
Smerom nadol prechádza hrtan do priedušnice. Priedušnica je trubica, ktorá nadväzuje na prstienkovitú chrupavku, je vystužená podkovovitými chrupavkami (v tvare písmena C), spojenými svalmi a väzivom. Začína sa vo výške 6. krčného stavca a vstupuje do hrudníka, kde sa vetví (v oblasti 4. – 5. hrudného stavca) na dve priedušky pravú priedušku (bronchus principalis dexter) a ľavú priedušku (bronchus principalis sinister), ktoré prenikajú do pľúc. Dlhá je približne 13 cm a široká 1,5 – 2 cm a uložená pred pažerákom.
Na strane smerujúcej k chrbtici prebiehajú vo väzive priečne a pozdĺžne hladké svaly, umožňujúce predĺženie a skracovanie priedušnice. Celá priedušnica je vystlaná sliznicou s riasinkami a hlienovitými žliazkami (tzv. riasinkový epitel), ktorý má ochrannú funkciu. Riasinky posúvajú hlien, častice prachu a baktérie von z dýchacích ciest orálnym smerom, t.j. k ústam. U fajčiarov sa riasinkový epitel poškodzuje, riasinky strácajú schopnosť zachytávať nečistoty, ktoré sa následne dostávajú priamo do pľúc a nastáva vykašliavanie hlienov (tzv. fajčiarsky kašeľ). Avšak zmeny na riasinkovom epitely sú reverzibilné, t.j. epitel sa u abstinujúcich fajčiarov obnovuje. Ak sa do dýchacích ciest dostanú väčšie pevné častice alebo sa nahromadí hlien, je vyvolaní nepodmienený reflex, kašeľ. Začína hlbokých vdychom a pri jeho vyvrcholení sa hrudník zastaví a náhlym mohutným výdychom ústami dráždivé látky vypudí.
Priedušky (bronchi) sú pokračovaním priedušnice. Každá prieduška vstupuje do príslušných pľúc tzv. pľúcnou bránkou, kde sa mnohonásobne vetví na stále tenšie vetvičky (vytvára sa prieduškový strom). Stavba stien priedušiek je zhodná so stavbou priedušnice. Priedušky sa rozchádzajú pod uhlom 60 − 90°, pričom pravá prieduška pokračuje v priebehu priedušnice a ľavá smerom doľava. Pravá prieduška sa vetví na tri lalokové priedušky (bronchus lobalis) a ľavá na dve lalokové priedušky. Lalokové priedušky sa vetvia na segmentálne (úsekové) priedušky (bronchi segmentales) (vstup do segmentu pľúc), ktoré zásobujú presne ohraničený úsek pľúc. Vetvia na priedušničky (bronchioli) a na menšie a menšie segmenty – priedušinky
– priedušničkové trubičky (alveolárne chodbičky), ktoré ústia do pľúcnych vačkov. Steny vačkov sú hroznovito vyklenuté do pľúcnych mechúrikov (alveoli pulmonalis), v ktorých dochádza k vlastnej výmene plynov medzi pľúcani a krvou tzv. difúziou, t.j. pasívnym trasnportom. Pri postupnom vetvení v pľúcach ubúda v prieduškách chrupavčité vystuženie a v priedušinkách úplne chýba. Medzi vetvami stromu je veľké množstvo väziva. Počet
pľúcnych mechúrikov je veľký a ich povrch vytvára plochu o veľkosti približne 80 m2. Aktívna dýchacia plocha je však o 25 % menšia, keďže časť alveol predstavuje rezervu pre zvýšené nároky na kyslík. Mechúriky majú veľmi tenké steny tvorené jednovrstvovým epitelom. Na vonkajšej strane sú pretkané hustou sieťou krvných vlásočníc. Difúzia plynov v pľúcach je ovplyvnená predovšetkým rozdielom tlaku kyslíka v alveolách a v krvi, ktorá preteká pľúcnymi kapilárami. Čím je tento pomerný tlak vyšší, tým viac kyslíka sa naviaže na červené krvné farbivo. Priemer alveoly je 1 mm. Na vnútornej strane alveoly je tenká vrstva respiračného epitelu (dýchacieho tkaniva). Cez tento epitel prechádzajú molekuly plynu z dutiny mechúrika do krvi pretekajúcej kapilárami. Pri dostatočnej cirkulácii krvi prejdú pľúcami štyri litre vzduchu za minútu, pri námahe je to 25 − 30 litrov. Priedušničky sú neustále naplnené vzduchom (čiastočne aj po smrti).
Pľúca (pulmo, pulmones)
Pľúca (obr. 38) sú vlastným párovým orgánom vonkajšieho dýchania. Majú kužeľovitý tvar a vyplňajú prevažnú časť hrudníkovej dutiny. Sú ľahké, vážia 600 − 700 g, pružné, hubovité, pôvodne svetloružové, neskôr s pribúdajúcim vekom sivasté, šedé až mramorované, a to v dôsledku usadenín z vdychovaných nečistôt.
Pľúca sú hlbokými zárezmi rozdelené na laloky: pravé pľúca na tri laloky ‒ horný, stredný a dolný, a ľavé na dva laloky – horný a dolný. Horný lalok pravých pľúc má tri segmenty, stredný dva a dolný päť. Horný lalok ľavých pľúc má päť segmentov a dolný štyri až päť segmentov. Ľavé pľúca sú vo väčšine prípadov menšie, keďže je tam uložené srdce (okrem prípadov vrodenej polohy srdca na pravej strane). Sú chránené hrudným košom a tvorené pľúcnym tkanivom. Rozlišujeme na nich základňu, rebrovú plochu, medzihrudnú plochu a vrcholky. Rozšírená základňa (basis pulmonis) nasadá na klenbu bránice a preto je vyhĺbená. Rebrová plocha je vyklenutá smerujúca k hrudníku. Medzihrudná plocha je vyhĺbená a je na nej otlačok srdca. Vrcholky pľúc, röntgenologicky nazývané pľúcne hroty (apex pulmonis), presahujú horné okraje obidvoch kľúčnych kostí, nad prvé rebro. V strede sa nachádza tzv. pľúcna bránka (hilus pulmonis), cez ktorú vstupujú do pľúc prieduška, vetva pľúcnej tepny, vystupujú pľúcne žily, miazgové cievy a nervy. Tieto útvary sa spoločne nazývajú ako pľúcny koreň (radix pulmonis). Medzi pravými a ľavými pľúcami je hrudná prepážka medzipľúcie (mediastinum). Prepážka siaha od chrbtice k hrudnej kosti a vytvára dve pohrudnicové dutiny (cavum pleurae) – pravú a ľavú. Pľúca sú pokryté tenkou hladkou väzivovou blanou
popľúcnicou (pleura pulmonalis), ktorá prechádza až na vnútornú plochu steny hrudnej dutiny ako pohrudnica (pleura parietalis). Pohrudnica uzatvára dve samostatné pohrudnicové dutiny. V medzihrudnom priestore je uložené srdce, prechádzajúce veľké cievy, priedušky a pažerák. Medzi popľúcnicou a pohrudnicou je úzka štrbina, pohrudnicová dutina, vyplnená malým množstvom tekutiny, ktorej objem tvorí 10 − 15 ml tekutiny. Uľahčuje kĺzanie oboch blán pri dýchacích pohyboch. V štrbine je negatívny vnútrohrudný tlak. V pohrudnici je podtlak (97,5 kPa pri vdychu a 99,4 kPa pri výdychu). Vďaka podtlaku pri vdychu pľúca kopírujú pohyb hrudníka. Pri porušení hrudníkovej steny nastáva vyrovnanie tlaku, spľasnutie pľúc (pneumothorax) a udusenie.
Z funkčného hľadiska sa proces dýchania skladá z troch na seba nadväzujúcich procesov: vonkajšieho dýchania, transportu dýchacích plynov a vnútorného dýchania.
Vonkajšie (pľúcne) dýchanie (ventilácia): pri ňom dochádza k výmene dýchacích plynov medzi atmosférou, pľúcami a krvou. Uskutočňuje sa iba v pľúcach a to medzi pľúcnymi alveolami a krvou. Ventiláciu umožňujú dýchacie pohyby hrudníka pri ktorom sa vzduch nasáva – nadýchnutie (inspirácia) a vypudzuje – vydýchnutie (expirácia). Oba dýchacie procesy sa navzájom reflexne podmieňujú a vyvolávajú aj zmeny objemu hrudníkovej dutiny.
Vonkajšie dýchanie je zabezpečované dýchacou sústavou, ktorá je tvorená:
Vzduch vypĺňa v pľúcach dýchacie cesty. Obsah pľúcnych mechúrikov a alveol sa nazýva alveolárny vzduch. Pri vdychu sa nasáva do pľúcnych alveol vzduch z dýchacích ciest a dýchacie cesty sa plnia vonkajším atmosferickým vzduchom. Uvedené usporiadanie zabraňuje prenikaniu suchého a studeného vzduchu priamo do pľúc a predchádza náhlym zmenám alveolárneho vzduchu. Alveolárny vzduch je od červených krviniek oddelený len tenkou stenou krvných vlásočníc a pľúcnych alveol. Difúzia O2 a CO2 ich stenami prebieha na základe čiastočného, parciálneho tlaku týchto plynov v krvi a v alveolárnom vzduchu.
Transport (distribúcia) dýchacích plynov zabezpečuje rovnomerné rozdelenie vdýchnutého vzduchu do všetkých alveol. Uskutočňuje sa medzi vnútorným povrchom pľúc a bunkami tkanív a je zabezpečovaný krvou. Prenos plynov je obojstranný (recipročný).
Transport kyslíka z vonkajšieho prostredia až na miesto jeho spotreby sa uskutočňuje v štyroch na seba nadväzujúcich dejoch. Transport oxidu uhličitého prebieha analogicky avšak v opačnom poradí.
Transport dýchacích plynov krvovu sa uskutočňuje prostredníctvom červených krviniek, v ktorých sa kyslík viaže na železo obsiahnuté v hemoglobíne. V tkanivách, kde je nízky parciálny tlak, sa kyslík uvoľňuje z erytrocytov do tkanivového moku, z ktorého je absorbovaný tkanivom
Vnútorné (tkanivové) dýchanie (difúzia): predstavuje výmenu dýchacích plynov medzi krvou a tkanivovými bunkami, ako aj intracelulárne oxidačné procesy prebiehajúce vo vnútri bunky. Krv transportuje dýchacie plyny až do najmenších kapilár, tu ich odovzdáva do
medzibunkových priestorov cez stenu kapiláry a odvádza z nich oxid uhličitý. Plyny difundujú z oblasti vyššieho parciálneho tlaku do oblasti s nižším tlakom. V tkanivách je nízky parciálny tlak kyslíka a pomerne vysoký parciálny tlak oxidu uhličitého v porovnaní s parciálnym tlakom v dýchacích cestách. Kyslík difunduje z vonkajšieho prostredia do organizmu. Difúzia CO2 prebieha 20-násobne ľahšie ako difúzia kyslíka.
Pri vdychu sa rozmery hrudníka zväčšujú a do pľúc sa podtlakom nasáva vzduch. Vdych je aktívny proces, úplne závislý od dýchacích svalov, ktoré svojou kontrakciou zdvíhajú a rozširujú hrudník, zväčšujú jeho objem – hrudná dutina sa zväčšuje v priečnom aj v zvislom smere. K dýchacím svalom patrí bránica, vonkajšie medzirebrové svaly (vdychové svaly), prsné svaly a niektoré svaly krku a chrbta.
Bránica (diaphragma) je plochý sval, ktorý sa začína na chrbtici a oddeľuje hrudníkovú dutinu od brušnej dutiny. Je mierne vyklenutá dopredu a hore. Pri vdychu sa sťahuje kaudálnym smerom (nadol), splošťuje, a pri zmršťovaní ťahá rebrá. Pri pokojnom dýchaní sa zväčšuje priestor hrudníkovej dutiny v zvislom smere o jeden centimeter. Bránica pracuje ako piest a zabezpečuje až 80 % ventilácie pľúc. Sťah vonkajších medzirebrových svalov zdvíha rebrá, posúva hrudnú kosť dopredu a zväčšuje hrudnú dutinu v priečnom a predozadnom smere.
Výdych je pasívny pohyb, na ktorom sa zúčastňuje predovšetkým bránica, medzirebrové (výdychové) svaly, ako aj elastickosť hrudníkovej steny, pružné napätie pľúc a tlak brušných orgánov na bránicu a hmotnosť hrudníka. Rebrá, bránica a hrudník sa vracajú do normálnej polohy, hrudná dutina sa zmenšuje a vzduch je vytlačený z pľúc. Pri zvýšenej spotrebe kyslíka sa do činnosti zapájajú aj pomocné dýchacie svaly. Pri vdychu pomáhajú všetky svaly, ktoré sa upínajú na rebrá zhora a napomáhajú zdvíhaniu hrudníka (zdvíhač hlavy, veľký a malý prsný sval, široký chrbtový sval). Svalstvu výdychovému pomáhajú pri zvýšenej dýchacej činnosti svalové skupiny upínajúce sa na dolný okraj rebier, ktoré znižujú rebrá a stláčajú brušné orgány (najmä štvorhranné bedrové svaly). Pohyby hrudníka pri dýchaní sú sprevádzané pasívnymi pohybmi pľúc. Príčinou pasívneho rozpínania pľúc je rozdiel tlaku v úzkej pohrudnej štrbine medzi popľúcnicou a pohrudnicou a v dýchacích cestách vo vnútri pľúc. Rozoznávame teda dva typy dýchania: rebrové alebo hrudníkové, ktoré je častejšie u dospelých, najmä u žien, a abdominálne (brušné) alebo bráničné, ktoré prevažuje u detí a mužov.
Dospelý človek vykoná približne 16 vdychov a výdychov za jedu minútu (dychová frekvencia). Dychová frekvencia je vyššia v detstve (u novorodencov s malým objemom pľúc je to 30 vdychov, u sedemročných detí 20 vdychov), pri telesnej práci, v horúcom prostredí, pri zvýšenej teplote a pri emóciách akými sú hnev, plač alebo zlosť. Dychový respiračný objem je množstvo vymeneného vzduchu pri každom vdychu a výdychu pri pokojnom dýchaní, približne 500 ml. Zvyšuje sa pri telesnej práci.
Minútová ventilácia je súčet dychových objemov (množstvo vzduchu) pri pokojovom dýchaní za jednu minútu. Vypočíta sa z dychovej frekvencie a objemu respiračného vzduchu (16 × 500 ml). U človeka je to približne 6 − 8 litrov vzduchu, pri námahe až 80 l. Najväčší objem vzduchu, ktorý možno predýchať pri usilovnom dýchaní za jednu minútu sa nazýva maximálna vôľová ventilácia. U dospelého človeka predstavuje 125 − 170 l vzduchu.
Respiračný vzduch nie je všetok objem, ktorý môžu pľúca prijať. Po pokojnom vdychu je možné hlbokým vdychom prijať 2 − 2,5 l ďalšieho vzduchu. Je to tzv. doplnkový vzduch. Podobne po pokojnom výdychu je možné s väčším úsilím vydýchnuť ešte viac ako jeden liter vzduchu. Je to tzv. zásobný vzduch. Súčet objemov vzduchu respiračného, doplnkového a zásobného, resp. objem vzduchu, ktorý vydýchneme maximálne hlbokým výdychom z pľúc po predošlom maximálnom nádychu tvorí vitálnu kapacitu pľúc. Meriame ju spirometrom. U mužov predstavuje približne 3500 ‒ 5000 ml, u žien 2500 ‒ 4000 ml. Vitálna kapacita pľúc závisí nielen od pohlavia, ale aj od výšky, hmotnosti, veku, kondície a najmä dychových svalov. Zväčšuje sa s rastúcim povrchom tela, s vekom, športom a fyzickou prácou. Nižšia je pri rôznych ochoreniach dýchacích orgánov, ale aj pri niektorých chorôbách svalovej sústavy. Pre jej vzťah k veľkému počtu činiteľov má určovanie vitálnej kapacity veľký význam. U detí s ťažkými chorobami dýchacích ciest býva bežnou súčasťou vyšetrenia ich zdravotného stavu.
Avšak aj po maximálnom výdychu zostáva v pľúcach ešte približne 1500 ml vzduchu, ktorý nie je možné vydýchnuť. Označuje sa ako kolapsový či zvyškový (reziduálny) vzduch, pretože uniká z pľúc iba pri kolapse. Avšak aj v skolabovaných pľúcach ostáva ešte určité množstvo tzv. alveolárneho vzduchu.
Človek vykonáva dýchacie pohyby automaticky, rytmicky a bez účasti vôle. Dýchanie je nepodmienenou reflexnou činnosťou prebiehajúcou neustále, počas spánku aj v narkóze. Hlavnú úlohu na regulácii dýchania má dýchacie centrum v retikulárnej formácii predĺženej mieche v oblasti Varolovho mostu. Impulzy prichádzajú do dýchacieho centra z receptorov vnútorných orgánov, z centrálneho nervového systému a z vonkajšieho prostredia. V dýchacom centre vznikajú vzruchy, ktoré vedú po odstredivých dráhach k dýchacím svalom a následne na to sa uskutoční kontrakcia a naopak. Chemické riadenie činnosti dýchacieho centra sa uskutočňuje zmenami zloženia krvi pretekajúcej centrom a tiež chemoreceptormi v aorte a vo svaloch. Podľa zloženia krvi sa dýchanie reguluje na základe koncentrácie CO2 v krvi. Ak je v tkanivách vysoká koncentrácia CO2, nastáva zrýchlenie dýchania. Dochádza k podráždeniu a aktivizácii dýchacieho centra a následnému zvýšeniu dychovej frekvencie, dýchanie sa zrýchli a prehĺbi. Regulácia z predĺženej miechy je autonómna, ale dýchanie môžeme po určitú hranicu ovládať aj sami (takto sa však neudusíme). Dýchacie pohyby sú ovplyvňované aj mozgovou kôrou. Úmyselne môžeme zadržať dych alebo zrýchliť dýchanie, ale len na krátky čas.
Na činnosť dýchacieho centra vplývajú aj podmienené reflexy a emócie. Činnosť dýchacieho centra je tiež podporované rytmickým dráždením senzitívnych zakončení blúdivého nervu v pľúcnom tkanice. Pri vdychu tu vzniknú vzruchy, ktoré v dýchacom centre vyvolajú útlm, a tak ustávajú kontrakcie vdychových svalov a nastane výdych. Pri výdychu postupne klesá dráždenie senzitívnych zakončení, tým vymizne útlm dýchacieho centra a dôjde opäť k novej kontrakcii vdychových svalov.
Pravidelné dýchanie pri normálnej koncentrácii CO2 nazývame eupnoe. Zvýšená koncentrácia CO2 vyvoláva zrýchlenie dýchacích pohybov a označuje sa ako polypnoe. Zníženie dychovej frekvencie nazývame ako oligopno, čo môže viesť ku krátkodobej zástave dychu – apnoe.
Hypoxia je zníženie obsahu kyslíka v krvi, nie však pod kritickú hodnotu. Úplný nedostatok kyslíku v tkanivách sa nazýva anoxia a spôsobuje smrť. Hypoxia nastáva pri nízkej koncentrácii kyslíka vo vdychovanom vzduchu, pri nedostatočnej srdcovej činnosti alebo pri anémii. Sprievodným javom hypoxie je modranie (cyanóza) kože a sliznice pier. Hypoxia je nebezpečná pre ďalší vývin dieťaťa. Poškodzuje centrálny nervový systém a narúša ďalší jeho
psychomotorický vývin. Práve bunky mozgu sú citlivé na nedostatok kyslíku. Krátka hypoxia môže prebehnúť bez následkov, avšak dlhotrvajúca hypoxia alebo anoxia nenávratne poškodí mozgové bunky a zanechá trvalé následky, ako napríklad neschopnosť vykonávať jemné pohyby, prípadne vzniknú ďalšie poruchy v ovládaní kostrového svalstva.