Hingamise füsioloogia (0)

A.Vahtramäe 2011 
1 
Hingamise füsioloogia 
 
Hingamise  on  füsioloogiline  protsess,  mille  käigus  organism  omastab  välisõhust 
hapnikku ja vabaneb ainevahetuse käigus tekkinud süsihappegaasist. 
See protsess koosneb põhiliselt kolmest osast: 
 
1.  Välimine  hingamine  
See on õhu liikumine piki hingamisteid alveoolidesse ja alveoolidest atmosfääri - 
ventilatsioon .  Siia  kuulub  ka   gaasivahetus   alveoolide  ja  vere  vahel  –  toimub 
gaaside  difusioon . Seega on siin haaratud gaasivahetuse need osad, mis toimuvad 
hingamisteedes, kopsudes. 
2.  Gaaside transport 
S.o.  hapniku  transport  verega  kudedesse  ja  süsihappegaasi  transport  verega 
kudedest kopsudesse. 
3.  Sisemine e. koehingamine 
s.o.  gaasivahetus  kudedes  kapillaarvere  ja  kudede  vahel    -  difusioon  -  ning 
rakusisene hingamine. 
 
Hingamise  mehhanism  
 
Sissehingamise  ( inspiirium ) mehhanism:  
Sissehingamine  on  aktiivne  protsess,  mis  toimub  hingamislihaste  osavõtul. 
Sissehingamise  ajal  kontraheeruvad  välimised   roietevahelised   lihased,   roided  
tõstetakse  ülespoole  ja  enam  külgedele.  Samal  ajal  kontraheerub  ka   diafragma   – 
diafragma   kuppel   lameneb.  Nende  kahe  protsessi  käigus   rindkere   õõs  suureneb  nii 
külg-  kui   pikisuunas   ja  seetõttu  langeb  rõhk  rindkereõõnes.   Pleura   välimine   leste  
liigub  negatiivse  rõhu  tõttu  väljapoole  ja  pleuraõõne  ruumala  suureneb.  Seega  aga 
muutub rõhk rindkereõõnes veelgi negatiivsemaks (väljahingamisfaasis on rõhk –2…-
4  mmHg,  sissehingamise  alguses  –6…-8  mmHg).  Selle  tulemusena  venitub 
kopsukude  väljapoole s.o. pleuraõõne suunas ja kopsusisene ruumala suureneb, rõhk 
muutub atmosfäärirõhust madalamaks ja ÕHK IMETAKSE KOPSUDESSE. 
 
Väljahingamise (ekspiirium) mehhanism:  
A.Vahtramäe 2011 
2 
Välimised 
roietevahelised 
lihased 
ja 
diafragma 
lõtvuvad, 
sisemised 
interkostaallihased  kontraheeruvad  ja  roided  langevad  alla  ning  diafragmakuppel 
tõuseb  üles.  Selle  tagajärjel  kopsuõõne  ruumala  väheneb,  rõhk  rindkereõõnes, 
pleuraõõnes ja kopsudes suureneb ning ÕHK SURUTAKSE VÄLJA. Väljahingamist 
loetakse passiivseks protsessiks.  
 
Kopsu  pleuraõõne  hermeetilisuse  rikkumisel  rõhud  väliskeskkonnas  ja  pleuraõõnes 
võrdsustuvad  (NB!  Normaalselt  on  pleuraõõnes  rõhk  atmosfäärirõhust  madalam  ja 
nüüd  tungib  õhk  pleuraõõnde   surudes   pleura  sisemisele  lestmele  ja  sealt  edasi 
kopsukoele). Nii võib pleura vigastuse tagajärjeks olla tõsine hingamishäire.  
 
Seega  on  hingamises  osalevateks  lihasteks  roietevahelised  lihased  ja  diafragma; 
hingamise  abilihasteks  õlavöötme  ja  kõhulihased.  Normaalse  rahuolekuhingamise 
juures abilihased ei osale.  
Kopsude inspiratoorsel laienemisel juhitakse atmosfääriõhk haruneva  torude  süsteemi 
kaudu gaasivahetuspiirkondadesse.  Trahhea  kaudu jõuab õhk mõlemasse peabronhi ja 
jaotub  siis   bronhiaalpuu   järjest  peenemaks  muutuvatesse  harudesse.  Kuni 
terminaalbronhioolideni   on  hingamisteedel  üksnes  õhku  juhtiv  funktsioon.  Neile 
järgnevates bronhioolides on juba üksikud alveoolid, kus toimub gaasivahetus. Seda 
piirkonda, kus toimub peamiselt gaasivahetus, nimetatakse hingamistsooniks.  
Bronhide  läbimõõtu kontrollib närvisüsteem. 
 
Hingamisteede ülesanded: 
1.  atmosfääriõhu juurdetoomine  sissehingamisel  
2.  “alveolaarõhu” äraviimine väljahingamisel  
3.  sissehingatava  õhu  puhastamine  –  toimub  praktiliselt  juba  ninaõõnes,  kus 
väikesed  osakesed  ja  tolm  nina  limaskestale  püütakse.  Seetõttu  on  pideva 
suuhingamise  korral  vastuvõtlikkus  hingamiselundite  haigustele  suurenenud. 
Teised  osakesed  kinnituvad  õhku  juhtivate  hingamisteede  limakihile.  Lima 
transporditakse  hingamisepiteeli   ripsmete   pidevate  rütmiliste  liigutustega  kõri 
suunas  ja  neelatakse  lõpuks  alla.  Kui   epiteeli   ripsmed  on   kahjustunud ,  viib  see 
lima kogunemisele ja hingamistakistuse suurenemisele.  
Suuremad  hingamisteedesse  sattunud  võõrkehad  ja  limakogumid  vallandavad 
trahhea  ja  suurte  bronhide  limaskesta  ärrituse  tõttu  köha.  See  on  reflektoorne 
A.Vahtramäe 2011 
3 
protsess,  kus   tavalisest   tunduvalt  tugevama  väljahingamisega    samal  ajal  on 
häälekõri  suletud.  Siis   avaneb   äkki  kõripealis  ja  õhk  paiskub  tugeva  voona  läbi 
hingamisteede  välja,  viies  samal  ajal  kaasa  ka  võõrkeha.  Aevastuse  puhul  on 
tegemist samalaadse tekkemehhanismiga, kuid õhk paisatakse välja mitte läbi suu 
vaid läbi ninaõõne. Ka ärritaja on siis ülemistes hingamisteedes. 
4.  sissehingatava  õhu  soojendamine  ja  niisutamine  –  see  toimub  suuresti  juba 
ninaõõnes  tänu  ninakarbikute  limaskesta  suure  pinna  ja  rikkalikule 
verevarustusele.  Sügavamates  hingamisteedes  jätkub  õhu  soojendamine  ja 
niisutamine,  nii  et  alveoolidesse  jõudnult  on  see   omandanud   kehatemperatuur 
(37°C) ja täielikult küllastunud veeauruga.  
 
Välise hingamise näitajad: 
 
1.   Hingamissagedus  
On hingamisliigutuste arv  minutis . Hingamissagedus erineb olenevalt  east , soost. 
Vastsündinu hingamissagedus on ~60 korda minutis 
Täiskasvanud naistel ~15-20 x´, meestel ~12-15 x´ 
 
2.  Hingamismahud 
Hingamismaht  (HM) 
On  ühe  tsükli  jooksul  sisse  või  välja  hingatava  õhu  hulk.  Normaalselt  on  see 
puhkeolekus  ~0,5 liitrit. Lisaks tavalisele hingamismahule on veel nii inspiiriumi 
kui  ka  ekspiiriumi  suunas  võimalik  sisse  või  välja   hingata   märkimisväärne 
täiendav  õhu  hulk.  Kuid  ka  sügavaima  väljahingamisega  pole  võimalik  kogu 
kopsudes olevat õhku eemaldada – teatud kogus  õhku jääb alati alveoolidesse ja 
õhku juhtivatesse  hingamisteedesse.  Nende vahekorra määramiseks kasutatakse 
järgnevaid mahte: 
 
 
 
 
 
 
A.Vahtramäe 2011 
4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
       Inspiratoorne  
 
 
 
 
 
 
                  reservmaht 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
               
 
Vitaal- 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
kapatsiteet 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
       hingamismaht 
 
 
                   
 
 
 
 
 
 
                 ekspiratoorne 
  
 
 
 
 
 
 
 
      reservmaht 
      residuaal 
 
 
 
 
 
 
 
      maht 
 
 
Inspiratoorne reservmaht (IRM)– maht, mida pärast normaalset sissehingamist 
saab täiendavalt sisse hingata 
Ekspiratoorne 
reservmaht 
(ERM)– 
maht,  mida  pärast  normaalset 
väljahingamist saab täiendavalt välja hingata 
HM+IRM+ERM =  vitaalkapatsiteet  /kapatsiteet e.  mahtuvus / 
Vitaalkapatsiteet on kopsude ja rindkere avardumisvõime mõõduks. 
Residuaalmaht – maht, mis jääb kopsudese pärast maksimaalset väljahingamist. 
Residuaalmaht  ja  ERM  koos  moodustavad   funktsionaalse   residuaalkapatsiteedi 
e. funktsionaalse jääkmahtuvuse. 
3.   Minutiventilatsioon  
On ühe minuti jooksul sisse-väljahingatava õhu hulk. Minutiventilatsiooni saame 
arvutada, kui teame hingamissagedust ja hingamismahtu 
 
 
Minutiventilatsioon = hingamissagedus x hingamismaht 
Maksimaalne  minutiventilatsioon  on  õhu  hulk,  mida  inimene  suudab 
maksimaalse pingutusega sisse-välja hingata ühes minutis. 
 
4.  Hingamissageduse muutused: 
Düspnoe –  hingeldus  
Apnoe – hingamisseiskus 
Hüperventilatsioon – inimene hingab suurema sageduse ja mahuga kui tavaliselt 
Hüpoksia –  hapnikuvaegus  veres, kudedes 
A.Vahtramäe 2011 
5 
Hüperkapnia – süsihappegaasi liig veres 
 
5.  Surnud ruumid 
Anatoomiline   surnud  ruum  –  s.o.  hingamisteede  juhtiva  osa  maht.  Seda 
nimetatakse  nii  seepärast,  et  selles  osas  gaasivahetust  ei  toimu.  Surnud  ruumi 
suurus  oleneb  kehasuurusest  ja  kehaasendist.  Istuva  inimese  jaoks  kehtib 
üldreegel, et surnud  ruumi suurus (ml-tes) vastab kahekordsele kehamassile (kg-
des).  Surnud ruum on seega täiskasvanud inimesel ~150 ml. 
Funktsionaalse  surnud  ruumi  puhul  arvestatakse  sisse  ka  osa   alveoolides    olevast  
õhust, kuna küll ventileeritakse, kuid millel puudub  verevarustus . Tervel inimesel 
langevad anatoomiline ja funktsionaalne surnud ruum praktiliselt kokku. Küll aga 
esineb neis erinevusi haiguste korral. 
 
Gaasivahetus kopsudes 
 
I  etapp  leiab  aset  kopsualveoolide  ja  alveoolide  seintes  paiknevate  kapillaaride 
vahel. O2  liigub alveoolidest kapillaari, CO2  aga vastupidi. Gaasivahetus toimub 
tänu gaaside kontsentratsioonide vahele alveoolides ja kapillaarides. Seda rõhkude 
vahet nimetatakse osarõhkude e. partsiaalrõhkude  vaheks . 
Õhus on atmosfäärirõhk 760 mmHg, selles on hapnikku 21% - seega on hapniku 
osarõhk 
159 
mmHg. 
GAAS 
LIIGUB 
ALATI 
MADALAMA 
KONTSENTRATSIOONI SUUNAS!  
 
Alveoolides on O2 osarõhk  
PO2  
102 mmHg 
Arteriaalses veres  - 
 
PO2 
100 mmHg 
Venoosses veres  - 
 
PO2 
  40 mmHg 
 
Alveoolides on CO2 osarõhk   
PCO2    40 mmHg 
Arteriaalses veres - 
 
PCO2    40 mmHg 
Venoosses veres -  
 
PCO2    47 mmHg 
 
Seega  toimubki  gaaside  difusioon  vastavalt  osarõhkude  erinevusele  alveoolis  ja 
kopsukapillaaris olevas veres. 
 
A.Vahtramäe 2011 
6 
II etapp Gaaside transport verega 
 O2  transport  toimub  erütrotsüütides  leiduva   hemoglobiini   abil.  Nimelt  seondub 
hapnik  hemoglobiiniga  ja  moodustub  oksühemoglobiin.  100  ml  verd  transpordib 
18-19  ml  O2.    Normaalselt  on  ~96%  hemoglobiinist  seotud  O2  –ga  .  Hapnikuga 
seotud  hemoglobiini  protsenti  nimetatakse  saturatsiooniks.  Kui  inimene  hingab 
100% hapnikku, on ka O2 saturatsioon 100. 
CO2 transport toimub veres kolmel viisil: 
1.  Lahustunud kujul plasmas 
2.  Seotult hemoglobiiniga (karboksühemoglobiin) 
3.  CO2 ühineb erütrotsüüdis veega    
H2O + CO2  ↔ H2 CO3 
Ferment  karboanhüdraas  kiirendab  nende  ühinemist  ja  ka  lagunemist, 
kusjuures  karboanhüdraasi toime sõltub temperatuurist, CO2 ja O2. 
 
     III  etapp  on  gaasivahetus  vere  ja  kudede  vahel  vastavalt  nende  osarõhkude 
erinevustele. Oksühemoglobiini lagunemist kudede kapillaarides ja seega ka kiiremat 
ja ulatuslikumat O2 äraandmist soodustavad: 
•  temperatuuri tõus kudedes 
•  keskkonna rektsiooni nihkumist happelises suunas (pH↓) 
•  CO2 osarõhu tõus kudedes (mis omakorda nihutab pH –d)  
Seega loovad töötavad koed ise soodsad tingimused O2 saamiseks. 
 
Hingamise  regulatsioon  
 
Määrav  osa  on  hingamiskeskusel,  mis  paikneb  piklikus  ajus  ja  ajusillas.  Seal  on 
vastavad hingamist reguleerivate närvirakkude rühmad. Nende funktsioon on erinev. 
Sissehingamist  reguleerib  inspiratoorsete  neuronite  (e.  närvirakkude)  rühm, 
väljahingamist aga ekpiratoorsete neuronite rühm. Need närvirakkude rühmad saavad 
informatsiooni mitmesugustelt retseptoritelt (pressoretseptorid), mis paiknevad: 
•  kopsualveoolide seintes 
•  diafragmas 
•  roietevahelistes lihastes 
•  bronhide seintes 
A.Vahtramäe 2011 
7 
Need retseptorid on tundlikud venituse suhtes erinevas hingamisfaasis. 
Sissehingamiskeskus  saab  informatsiooni  ka  vere  keemilise  koostise  kohta.  Need 
retseptorid  ( kemoretseptorid )  on  tundlikud  süsihappegaasi,  vesinikuioonide,  hapniku 
suhtes ja edastavad infot nende ainete kontsentratsiooni ja selle muutuste kohta. 
Kemoretseptorid ise jagunevad veel kahte rühma: 
1.   Perifeersed  kemoretseptorid – paiknevad unearteri hargnemiskohal ja on tundlikud 
O2  kontsentratsiooni muutuste suhtes. Nad  erutuvad  O2  vaeguse tingimustes 
2.  Tsentraalsed  kemoretseptorid  –  paiknevad  kesknärvisüsteemis  –  peaajus  – 
hingamiskeskuse  läheduses ja on tundlikud CO2 ja H- – ioonide kontsentratsiooni 
muutuse suhtes. Nad erituvad, kui nende ainete kontsentratsioon tõuseb. 
 
Veel jaotub hingamise regulatsioon reflektoorseks ja humoraalseks.  
 
Reflektoorne 
regulatsioon 
põhineb 
venitustundlikelt 
retseptoritelt 
hingamiskeskusesse tuleval informatsioonil. Reflektoorse regulatsiooni kaudu toimub 
sisse- ja väljahingamise perioodiline vaheldumine. 
Sissehingamisel  toimub  kopsukoe  venitus,  pressoretseptorid  erutuvad,  info  liigub 
uitnärvi  pidi  kesknärvisüsteemi  ja  sissehingamist  reguleerivates  neuronites  tekib 
pidurdus.  Selle  tulemusena  sissehingamine  lakkab  ja  järgneb  väljahingamise  faas. 
Lihased  lõtvuvad,  pressoretseptorite   erutus   lakkab,  sissehingamiskeskusesse  minev 
pidurdav  impulss  nõrgeneb, seal tekib uus erutus ja järgneb sissehingamine. 
 
Humoraalne  regulatsioon  juhindub  vere  keemilisest  koostisest  ja  selle  muutustest, 
mis  kutsub  esile  kemoretseptorite  erutuse  või  pidurduse.  Kõige   tundlikum   on 
hingamiskeskus CO2 ja H- - ioonide kontsentratsiooni tõusule. Selle tagajärjel erutub 
hingamiskeskus  ja  hingamine  muutub  kiiremaks  ja  sügavamaks  kuni  nende  ioonide 
sisaldus veres on normaliseerunud.