Homa spirado

El Vikipedio, la libera enciklopedio
Disambig.svg La titolo havas ankaŭ aliajn signifojn, por vidi ilin bonvolu rigardi la apartigilan paĝon: Spiro (apartigilo)
Pulmoj kaj cetero de spirsistemo.

Spirado ĉe homoj estas procezo, kiu movas aeron en la pulmojn kaj reen el ili por difuzigi oksigenon en la sangon kaj karbonan dioksidon el la sango en la eksteran medion. La eniga fazo de la ciklo nomiĝas enspiro kaj la eliga estas elspiro. Ĝi similas al la spirado de aliaj tetrapodoj. Malpli parencaj bestoj havas alispecajn spirajn organojn, kiel brankojn ĉe fiŝoj kaj spiraklojn ĉe multaj artropodoj.

La gasa interŝanĝo okazigata per spirado ebligas ĉelan spiradon, esencan metabolan procezon. Homoj, kiel ĉiuj aerobiaj organismoj, postulas oksigenon ĉe la ĉela nivelo por liberigi energion kaj perlabori energi-riĉajn molekulojn kiel glukozon.

Spirado grave rolas en la homeostazon, tiel ke ĝia ofteco kaj profundo varias por stabiligi la biokemian staton de la korpo. La medicina termino por normala malstreĉiga spirado estas eŭpneo.

Fine de ĉiu elspir-ciklo la plenkreskaj homaj pulmoj ankoraŭ enhavas 2.5 – 3.0 litrojn da aero, kiu nomiĝas Resta Funkcia Kapacito (angle FRC, Functional Residual Capacity). Dum ĉiu spirad-cicklo nur ĉirkaŭ 15% el ĉi tiu volumeno anstataŭiĝas per ekstera aero.

Spirorganoj[redakti | redakti fonton]

Ĉar la spirsurfaco de la homo lokiĝas profunde en ĉiu pulmo, la aero iras longan vojon al la spirsurfaco tra la alkondukaj aervojetoj. La atmosfera aero alvenas tra la naztruoj en la superajn aervojetojn. La naztruon kovras interne mukozo, kiun ĉiam malsekigas glando-sekrecio. La mukozon traplektas abunda kapilara reto, kiu ĉiam garantias la varman staton de la interna surfaco de naztruo. La enspirita aero tie varmiĝas kaj saturiĝas per akvovaporo, dum polveroj estas pelitaj eksteren per la cilia epidermo de mukozo. La aero fluas tra la buŝkavo dum profunda enspiro kaj parolo. La enspirita aero iras de la naztruo kaj buŝkavo al la faringo. En la faringo kruciĝas la vojoj de la aero kaj la nutraĵo. Dum gluto malfermiĝas la vojo al la traĥeo, dum spirado la aero fluas tra la laringo al la traĥeo.

La homa laringo estas sona organo enkreskinta al la supera parto de la spirvojoj. Ĝia bazo konsistas el kartilago kaj la internan surfacon dividas voĉkordoj. La movado de la du sonligamentoj estas okazigata de la laringaj muskoloj. Dum trankvila spirado libere fluas la aero tra la inter du voĉkordoj troviĝanta sonfendo. Dum enspiro la sonfendo vastiĝas, dum elspiro malvastiĝas. La aero fluanta tra la laringo el la pulmo vibrigas la elastajn voĉkordojn, pro tio estiĝas sonondoj en la aerokolonoj super la voĉkordoj. El tiuj formiĝas - helpe de la kunlaboro de la buŝkavo, lango, lipoj - la homa parolo. La altecon de la homa sono donas la formo de la gloto kaj la streĉiteco de la voĉkordoj. Malvasta gloto kaj streĉitaj voĉkordoj donas pli altan sonon. La longeco de la voĉokordoj rilatas al la grandeco de la laringo. En granda laringo troviĝas longaj kaj tial malstreĉitaj voĉkordoj. Pro tio estas pli malalta la voĉo de la viroj ol tiu de lavirinoj kaj la knaboj. Dum la adulteco grandiĝas la gloto, tiu ŝanĝiĝo daŭras ĝis unu jaron. La sonalto de la voĉo iĝas en tiu periodo malkonstanta. Tiu periodo estas la mutalo, kiam precipe ĉe la knaboj aperas la malaltiĝanta sonalto. La elformita plenkreska parolvoĉo havas frekvencon ĝenerale de 100-300 Hz. La frekvenco de normala voĉo estas 440 Hz. La plej malalta virvoĉo havas la frekvencon 80 Hz, la plej alta virina voĉo pli ol 1000 Hz.

La vojo de la enspirita aero iras tra la traĥeo al la subaj aervojoj. Tiuj inkludas la laringon kaj ankaŭ kartilagan, elastan kanalon en kiu libere fluas la aero. La suba parto dividiĝas je du ĉefbronkoj, kiuj kondukas al la dekstra kaj maldekstra parto de la pulmo. La pulmoj estas spongecaj, grandetendaj, elastaj organo, kiuj lokiĝas en la brustokavo. La kavon de la brusto kaj abdomeno dividas la diafragmo. La mikroskopa bildo de la pulmo montras glandan konstruon. La ĉefbronkoj atingantaj la pulmon dividiĝas plu kaj formas pli malgrandajn kanaletojn, la bronketojn. Tiuj finiĝas en aerveziketoj, kies maldika muro konsistas el unuĉeltavola epitelio. La muron de la aerveziketoj ĉirkaŭprenas abunda kapilarsistemo. La gasa interŝanĝado okazas tra la muro de la interplektiĝintaj kapilaroj kaj aerveziketoj. La tuta spirsurfaco de la aerveziketoj de homa pulmo estas ĉ. 100 m2.

Mekaniko[redakti | redakti fonton]

La pulmoj ne estas kapablaj je pumpado de si, kaj disetendiĝos nur kiam ekzistas pliiĝo en la volumeno de la brustkaverno.[1][2] En homoj, kiel en la aliaj mamuloj, tio estas atingita ĉefe per la kuntiriĝo de la diafragmo, sed ankaŭ per la kuntiriĝo de la interripaj muskoloj kiuj tiras la torakon supren.[3] Dum forta enspiro la akcesoraj muskoloj de enspiro, kiuj ligas la ripojn kaj la sternumon al la kolvertebroj kaj bazo de la kranio, en multaj kazoj tra peranta aldono al la klavikloj, troigas la pumpiltenilon kaj sitelajn tenilmovadojn, kaŭzante pli grandan ŝanĝon en la volumeno de la torakkavaĵo.[3] Dum elspirado, ĉe ripozo, (spiranta eksteren) ĉiuj muskoloj de enspiro senstreĉiĝas, resendante la bruston kaj abdomenon al pozicio nomita la "ripoza pozicio", kiu estas determinita per ilia anatomia elasteco. Ĉe tiu punkto la pulmoj enhavas la funkcian restan kapaciton de aero, kiu, en la plenkreska homo, havas volumenon de proksimume 2.5-3.0 litroj.[3]

Diafragma spirado igas la abdomenon ritme ŝveli eksteren kaj retiriĝi. Ĝi estas, tial, ofte referita kiel "abdomena spirado". Tiuj esprimoj ofte estas uzitaj interŝanĝeble ĉar ili priskribas la saman agon. Kiam la akcesoraj muskoloj de enspiro estas aktivigitaj, precipe dum uzkonsumita spirado, la klavikloj estas tiritaj supren, kiel klarigite supre. Tiu ekstera manifestiĝo de la uzo de la akcesoraj muskoloj de enspiro foje estas prisignita kiel klavikla spirado, vidita precipe dum astmoatakoj kaj en homoj kun kronika malhelpema pulmomalsano.

Dum la spirado, la pulmo moviĝas forte en la brusta kavo. La senfrotan moviĝon inter la pulma kaj la brusta muro helpas la duobla tavolo de la pleŭro. Unu tavolo ĉirkaŭas la pulmon, la alia kovras la brustomuron kaj la diafragmo-surfacon. Sur la surfaco de la du kontaktiĝantaj pleŭroj troviĝas tre maldika fluidaĵotavolo. Ili estas tiel malfacile divideblaj kiel du malsekaj vitroj unu sur la alia. Dume ili moviĝas, ili glitas unu sur la alia tre bone. Tio helpas la spirmovojn.

Homoj enspiras trankvile po 16 fojoj minute. Tio signifas - kalkulante je 0,5 l da normala spira volumeno - la ŝanĝiĝon de 8 l aero en minuto. Se ekz. forta fizika (korpa) laboro altigas la oksigenbezonon de la organo, tiam pli granda volumeno da aero ŝanĝiĝas en la pulmo je unu spiro per pli profunda kaj ofta spirado. Tamen oni kapablas altigi la spiran volumenon per malaltigo de la depona aero dum longdaŭra tempo nur ĝis iu limo. Se la spira volumeno superas 50 % de la pulma aeroakcepta kapableco, komence aperas forta laciĝo, poste elĉerpiĝo.

Dum peza spirado (hiperpneo) kiel, ekzemple, dum ekzerco, elspirado estas rezultigita per rilakso de ĉiuj muskoloj de enspiro, (laŭ la sama maniero kiel ĉe ripozo), sed, krome, la ventromuskoloj, anstataŭ esti pasivaj, nun kontraktiĝas forte igante la torakon esti tirita malsupren (al fronto kaj flankoj). Tio ne nur malpliigas la grandecon de la torako, sed ankaŭ premas la abdomenajn organojn supren kontraŭ la diafragmo kiu sekve ŝvelas profunde en la torakon. La fin-ekshala-pulmvolumeno nun enhavas malpli da aero ol la ripoza "funkcia resta kapacito".[3] Tamen, en normala mamulo, la pulmoj ne povas esti malplenigitaj tute. En plenkreska homo ekzistas ĉiam daŭre almenaŭ unu litro da restaero forlasita en la pulmoj post maksimuma elspirado.[3]

Kontrolo[redakti | redakti fonton]

Spirado estas unu el nemultaj korpaj funkcioj kiujn oni povas kontroli kaj konscie kaj senkonscie. La indico kaj profundo de spirado estas aŭtomate kontrolitaj per la spiraj centroj kiuj ricevas informojn de la periferiaj kaj centraj sangaj gaskemireceptoroj. Tiuj kemireceptoroj ade monitoras la partajn premojn de karbondioksido kaj oksigeno en la arteria sango.[3] La sensiloj estas, unue, la centraj sangaj gaskemireceptoroj sur la surfaco de la medolo oblonga de la cerbotrunko kiuj estas precipe sentemaj al pH same kiel la parta premo de karbondioksido en la sango kaj cerbo-spina likvaĵo. La dua grupo de sensiloj mezuras la partan premon de oksigeno en la arteria sango. Kune la laste menciitaj estas konataj kiel la periferiaj sangaj gaskemireceptoroj kiuj estas situantaj en la aortaj kaj karotidaj korpoj.[3] Informoj de ĉiuj tiuj sangaj gaskemireceptoroj estas peritaj al la spiraj centroj en la cerba ponto kaj en la oblonga medolo, kiuj reagas al devioj en la partaj premoj de karbondioksido kaj oksigeno en la arteria sango de normalo adaptante la indicon kaj profundon de spirado, en tia maniero por reestigi partan premon de karbondioksido reen al 5.3 kPa (40 mm Hg), la pH al 7.4 kaj, laŭ pli malgranda mezuro, la partan premon de oksigeno al 13 kPa (100 mm Hg).[3] Ekzemple, ekzerco pliigas la produktadon de karbondioksido de la aktivaj muskoloj. Tiu karbondioksido difuzigas en la vejnan sangon, kaj finfine levas la partan premon de karbondioksido en la arteria sango. Tio tuj estas sentita per la karbondioksidaj kemireceptoroj sur la cerbotrunko. La spiraj centroj respondas al tiuj informoj igante la indicon kaj profundon de spirado pliigi al tia amplekso ke la partaj premoj de karbondioksido kaj oksigeno en la arteria sango preskaŭ revenas tuj al la samaj niveloj kiel ĉe ripozo. La spiraj centroj komunikas kun la muskoloj de spirado per movnervoj, de kiuj la frenaj nervoj, kiuj funkciigas la diafragmon, estas verŝajne la plej gravaj.[3]

Subnaĝado sen spirhelpaj aparatoj.

Aŭtomata spirado povas esti troigita laŭ limigita mezuro per simpla elekto, aŭ faciligi ĝin por naĝado, parolado, kantado aŭ alia laŭta trejnado.[4] Spirantaj disciplinoj estas integrigitaj en meditado, certaj formoj de jogo kiel ekzemple pranayama, kaj la Buteyko-metodo kiel terapio kontraŭ astmo kaj aliaj malsanoj. Estas maleble subpremi la impulson al spiro al la punkto de hipoksio sed trejnado povas pliigi la kapablon spir-teni, ekzemple, en februaro 2016, hispana, profesia liberplonĝisto rompis la mondan rekordon por aranĝado de la spiro sub akvo ĉe iom pli ol 24 minutoj.

Aliaj aŭtomatajn spirkontrolajn refleksojn ankaŭ ekzistas. Subakvigo, precipe de la vizaĝo, en malvarma akvo, ekigas respondon nomitan la plonĝadreflekso.[5][6] Tio unue havas la rezulton fermi la aervojojn kontraŭ la enfluo de akvo. La metabola indico bremsas rekte malsupren. Tio estas kunligita kun intensa vaskulkonstrikton de la arterioj al la membroj kaj abdomenaj intestoj. Tio rezervas la oksigenon kiu estas en sango kaj pulmoj komence de la plonĝo preskaŭ ekskluzive por la koro kaj la cerbo. La plonĝadreflekso estas ofte-uzita respondo en bestoj kiuj rutine devas plonĝi, kiel ekzemple pingvenoj, fokoj kaj balenoj.[7][8] Ĝi estas ankaŭ pli efika en junegaj beboj kaj infanoj ol en plenkreskuloj.[9]

Spira sano[redakti | redakti fonton]

La pulman aeroakceptan kapablecon grandigas la sistema sportado aŭ trejnado. Se trejnita sportisto kaj neniam trejninta homo kuras, ilia spirado montras signifan diferencon. Kiam la minuta spirnombro de la trejnito altiĝas al 30, tiu ĉe la netrejnita homo atingas 40 dum la sama muskollaboro. Se oni komparas la dum unu minuto elŝanĝitan aeron en la du pulmoj, oni konstatas, ke tiu kvanto preskaŭ kongruas, ĉ 24 l. La trejnita homo atingas 0,8 l spirvolumenon per konstanta profunda spirado, dume la alia homo nur 0,6 l per hastema spirado. La konstanta trejnado ebligas fortan spiradon, ĉar en la gasa interŝanĝo partoprenas pli grandnombraj aerveziketoj, do grandiĝas la pulma aerakcepta kapablo.

Senmova vivmaniero kaj fumado estas homaj vivkutimoj, kiuj ofte damaĝas la spirkapablon, krom aliaj malsanigaj efikoj. Fumado kaŭzas la pulmokanceron kaj la oftan hurutan malsanon de la bronkoj.

Notoj[redakti | redakti fonton]

  1. Pocock, Gillian. (2006) Human physiology : the basis of medicine, 3‑a eldono, Oxford: Oxford University Press. ISBN 978-0-19-856878-0.
  2. Levitzky, Michael G.. (2013) Pulmonary physiology. New York: McGraw-Hill Medical. ISBN 978-0-07-179313-1.
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 3,7 3,8 Tortora, Gerard J.. (1987) Principles of anatomy and physiology. New York: Harper & Row, Publishers, p. [htt://archive.org/details/inciesofanat05tort/e/556 556–582]. ISBN 978-0-06-350729-6.
  4. (2009) “Breathwork”, Ades TB: American Cancer Society Complete Guide to Complementary and Alternative Cancer Therapies, 2‑a eldono, American Cancer Society, p. [htt://archive.org/details/americancancerso0000unse/e/72 72–74]. ISBN 9780944235713.
  5. (2013) “The Mammalian Diving Response: An Enigmatic Reflex to Preserve Life?”, Physiology 28 (5), p. 284–297. doi:10.1152/physiol.00020.2013. 
  6. (1 January 2009) “The physiology and pathophysiology of human breath-hold diving”, Journal of Applied Physiology 106 (1), p. 284–292. doi:10.1152/japplphysiol.90991.2008. Alirita 4 April 2015.. 
  7. (2004) “Oxygen and the diving seal”, Undersea Hyperb Med 31 (1), p. 81–95. Alirita 2008-06-14..  Arkivigite je 2008-12-11 per la retarkivo Wayback Machine
  8. (September 1989) “Arterial gas tensions and hemoglobin concentrations of the freely diving Weddell seal”, Undersea Biomed Res 16 (5), p. 363–73. Alirita 2008-06-14..  Arkivigite je 2008-12-11 per la retarkivo Wayback Machine
  9. (2012) “The diving reflex in healthy infants in the first year of life”, Journal of Child Neurology 27 (2), p. 168–71. doi:10.1177/0883073811415269. 

Bibliografio[redakti | redakti fonton]