Hingamiselundkond (0)

Hingamiselundkond
(konspekti koostamisel on kasutatud allpoolnimetatud autorite väljaandeid).
Hingamist saab vaadelda organismi ja raku tasandil (rakuhingamine), viimane on käsitletav kui toitainete bioloogiline oksüdatsioon. Hingamine organismi tasandil on gaasivahetus organismi ja väliskeskkonna vahel. See on otsesemalt seotud hingamislihaste tööga ning õhu liikumisega kopsudesse/kopsudest välja. Hingamine saab toimuda hingamiselundite ja vereringeelundkonna koostööna: kopsudes toimub vere rikastumine hapnikuga ja vabanemine CO2-st, teistes kudedes vastupidine protsess. Rakuhingamisel kasutatakse O2 toitainete lagunemissaaduste oksüdatsiooniks, mil vabanev energia salveatatakse ATP (adenosiintrifosfaadi) keemilistesse sidemetesse. Rakuhingamise lõpproduktid on CO2 ja H2O.
Inimese hingamiselundkonna moodustavad ninaõõs, ninaneel , kõri (larynx), hingetoru ( trahhea ), kopsutorud ( bronhid ) ja kopsud . Ninaõõnes ( cavum nasi) sissehingatav õhk soojeneb ja puhastub tänu selle seinu katvale limaskestale ning nn virveepiteelile. Limaskest on rikkalikult varustatud veresoonte ja närvikiududega. Limaskest võib kergesti tursuda. Ninavaheseina eesmises osas on veresooni eriti rohkelt, seal tekivad sagedamini ka ninaverejooksud. Ninaõõne ülemises osas paiknevad haistmisrakud. Ninaõõnde avaneb nina-pisarakanal. Ülaltoodust on mõistetav, miks suu kaudu hingamisel õhk piisavalt ei soojene ega puhastu.
Kõri paikneb IV – VI kaelalüli kõrgusel, see on toestatud kõhredega. Suurim neist on kilpkõhr, mis on kehapinnalt kombitav. Veel üks kõhr – kõrikaas – sulgeb neelamise ajal kõri, et toit ikka söögitorru (mitte hingetorru) satuks . Ka kõri on seestpoolt kaetud virveepiteeliga. Kõriga seondub veel hääle tekitamine, seal paiknevad elastsetest kiududest koosnevad häälepaelad. Häälepaelade vahele jääb häälepilu, see kas laieneb või aheneb kõri lihaste toimel. Häälepaelte pingutamisel paneb väljahingatav õhk nad võnkuma, tekib heli. Artikuleeritud kõne moodustamiseks on tarvis ka keelt, suuõõnt, huuli ja ninaõõnt.
***Proovige sisse hingates rääkida!
Hingetoru (trachea) on ca 12 cm pikkune toru. Trahhea toeseks on poolringikujulised kõhrelised rõngad, mis tagaosas on lahti (sarnaselt hobuserauaga). See võimaldab söögitorus liikuda ka suurematel toidutükkidel. Ka trahhea on seest vooderdatud limaskestaga, mille all paiknevad silelihaskiud.
Bronhide ehitus on hingetoruga sarnane. Bronhid hargnevad peenemateks bronhioolideks, neis enam kõhreid ja näärmeid pole (küll aga silelihaskiud – vahel on tegu bronhioolide spasmiga).
Kopsud (ld k pulmo, kr k pneumon) on koonusekujulised, ülalt kitsamad. Kopsu tipp ulatub kaelapiirkonda, ca 3 cm rangluust kõrgemale. Parem kops koosneb 3, vasak 2 sagarast, iga sagar segmentidest, mis on varustatud ühesuuruste bronhidega. Sagarikkude vahel on sidekoe kihid , kus kulgevad närvid, vere ja lümfisooned. Bronhioolid hargnevad kopsusompudeks ehk alveoolideks.
Hingamine organismi tasandil toimub tänu rindkere mahu muutustele. Kopsud täidavad rindkere õõnt peaaegu täielikult. Kopsu katva kopsukelme ehk pleura ning rindkereõõne seesmise pinna vahele jääb õhuke ja atmosfäärirõhust madalama rõhuga (alarõhuga) pleuraõõs. Seetõttu järgivad kopsud rindkere mahu muutusi – passiivselt, sest neis pole lihaseid (!).
Sissehingamisel tõmbuvad roietevahelised lihased (kergitades rinnakorvi) ja diafragma (minnes kõhu suunas lamedamaks) kokku, suurendades seega rinnaõõne ruumala. Väljahingamisel on vastupidi: lihased lõtvuvad, rinkere langeb ja diafragma kumerdub kopsude poole, õhk surutakse välja. Sügaval hingamisel kaasneb ka tesite lihaste töö (nt kaelalihased, kõhulihased jt). Kopsud järgivad – pleuraõõne alarõhu tõttu – rindkere mahu vastavaid muutusi. Seetõttu on arusaadavad ka järgmised juhtumid :

kui rindkere vigastamisel õhk pleuraõõnde tungib, langevad kopsud kokku (alarõhk kaob); niisugust olukorda nimetatakse õhkrinnaks ehk pneumotooraks’iks;

kui mingil põhjusel lähevad hingamislihased krampi (nt teetanuse korral), ähvardab lämbumine.
Kopsude mahud ja mahtuvused
Rahulikul hingamisel vahetub kopsudes ca 0,4 – 0,5 liitrit õhku, seda mahtu nimetatakse hingamismahuks. Osa sellest õhust täidab ülemised hingamisteed , aveoolideni jõuab ca 0,3 l õhku. Kopsude minutimaht ehk kopsude ventilatsioon on ühes minutis kopse läbinud õhu hulk: arvuliselt võrdub see hingamismahu ja hingamissageduse (12 – 16 korda minutis) korrutisega, rahuolekus siis ca 6 – 8 liitrit. Füüsilise pingutuse korral võib minutimaht tõusta nt 100 liitrini. Kui inimene suurendab kopsude ventilatsiooni tahtlikult (nn vägisi hingeldades), gaasivahetus oluliselt ei parane: lisa-O2 ei jõua verre. Küll aga eraldatakse nii enam CO2, mis võib esile kutsuda ajuveresoonte ahenemise ja peapöörituse.
Kopsude eluline maht ahk vitaalkapatsiteet (3,5 – 5 l) on maksimaalse sissehingamise ja sellele järgnenud väljahingamisel eraldunud (või: maksimaalse väljahingamise järel sissehingatud) õhu hulk. Ka pärast maksimaalset väljahingamist jääb kopsudesse ca 1,2 – 1,5 l õhku, seda mahtu nimetatakse jääk- ehk residuaalmahuks. Kopsude kogumahtuvus ehk totaalkapatsiteet on õhu hulk, mis on kopsudes pärast maksimaalset sissehingamist: seega on kogumahtuvus elulise mahu ja jääkmahu summa.
***Kui spordiarsti juures mõõdetakse inimese nn kopsumahtu, siis millist mahtu tehgelikult mõõdetakse?
Kopsude mahtuvusi (va jääkmaht) registreeritakse spirograafi abil. Mahtuvused olenevad inimese kehakaalust, soost, vanusest jms.
Gaasivahetus
Gaasivahetus kopsudes tähendab hapniku difundeerumist kopsusompudest (alveoolidest) verre ning CO2 difusiooni verest alveoolidesse. See saab toimuda tänu nende gaaside erinevatele osarõhkudele kopsus ja veres, difusioonil liigub gaas suusrema kontsentratsiooniga keskkonnas (antud gaasi) madalama kontsentratsiooniga keskkonna suunas. Järelikult on kapillaaride ja alveoolide seinad piisavalt õhukesed (0,5 – 1 μm). Kui ei esine difusiooni häireid, gaaside osarõhud alveoolides ja kapillaarides ühtlustuvad.
Sisse- ja väljahingatava õhu koostis:
Gaas
Sissehingatavas õhus
Väljahingatavas õhus
O2
20,9 %
16 – 17 %
CO2
0,03 %
4 – 5 %
N2
79 %
79 %
H2O
(sõltub temeratuurist)
Gaasivahetus on seda intensiivsem, mida suurem on selleks sobiv pind. Kopsualveoolide difusioonipind on nende suurt hulka arvestades märkimisväärne, ca 30 – 100 m2.
Hapniku ja süsihappegaasi transport verega
Hapniku füüsikaline lahustuvus veres on väike: ligikaudu on 1 l veres 3 ml O2, seega 70 kg kaaluvas inimese veres on vaid 15 ml O2. Hapnikutarvidus on aga märgatavalt suurem, ca 300 ml hapnikku minutis. Enamus vajaminevat hapnikku on seotud hemoglobiiniga erütrotsüütides. Hemoglobiini (rauda sisaldav valk) on veres ca 150 g/l, mis võimaldab hapnikuvaru ca 200 ml ühes liitris arteriaalses veres (5 liitris arteriaalses veres seega ca 1000 ml ehk 1 l). Hingamisel hemoglobiin oksüdeerub, kui raud hapniku seob, tekib nn oksühemoglobiin. See on pööruv protsess. Hemoglobiini hapnikuga küllastatus oleneb ka CO2 osarõhust, temperatuurist, vere pH-st jm: CO2 osarõhu ja temperatuuri tõus ning pH langus viivad hemoglobiini väiksemale võimele hapnikku omastada.
CO2 lahustub veres paremini kui hapnik. CO2 esineb veres kolmel kujul:

vesinikkarbonaat -ioonina ( HCO3 -) vereplasmas ja punalibledes (ca 80%). CO2 üleminekut vesinik -karbonaatiooniks katalüüsib ensüüm (karboanhüdraas; CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ H+ + HCO3-).

lahustunult vereplasmas ja punalibledes, ca 10 %

hemoglobiiniga seotult (ca 10%)
1 liitris arteriaalses veres on ca 520 ml CO2 (5 liitris seega ca 2600 ml ehk 2,6 l).
Hingamise regulatsioon
...toimub nii närvisüsteemi vahendusel (neuraalselt) kui hormoonide vahendusel (humoraalselt).
Hingamist reguleerib piklikajus asuv hingamiskeskus, see reguleerib hingamislihaseid innerveerivaid seljaaju piirkondi. Hingamiskeskusel eristatakse sisse- ja väljahingamist reguleerivaid närvirakke. Hingamiskeskuse erutuvus oleneb:
a) kehast saabuvast infost (nt veresoonte seinte kemoretseptorid – nt aordikaare ja ühise unearteri hargnemiskoht). Näiteks nahalt või limaskestadelt lähtuvate närviimpulsside tõttu võivad vallanduda köha ja aevastus.
b) kõrgematest ajuosadest (nt ajukoor). Selle tõttu saab inimene hingamist tahtlikult reguleerida.
Hingamist reguleeritakse vere süsihappegaasi ja piimhappesisalduse järgi. Nii süsihappegaasi kui piimhappe kontsentratsiooni suurenemine alandab vere pH taset. Hingamiskeskuses asuvad kemoretseptorid on tundlikud vere süsihappegaasisisalduse suurenemise ja pH taseme alanemise suhtes.

• CO2 ja/või piimhappe taseme tõusul ning kaasneval vere pH alanemisel intensiivistub hingamislihaste ja südame töö, me hingame sügavamalt ja kiiremini.
  
• CO2 ja/või piimhappe taseme langusel ning kaasneval vere pH tõusul hingamislihaste ja südame töö aeglustub.
  

Hingamine äärmuslikes tingimustes
Õhu madalama atmosfäärirõhuga on tegemist näiteks kõrgmäestikes või kõrglendudel. Õhu nn hõreduse tõttu on hapniku osarõhk väiksem (protsentuaalne sisaldus tavalisega võrreldes oluliselt ei muutu). Hemoglobiin ei küllastu hapnikuga, inimene jääb O2 vaegusesse. Treenimata, aklimatiseerimata inimene kujuneb nõnda nn mägitõbi (võib kujuneda juba ca 3 km kõrgusel) – peavalu, mõtteaeglus, nõrkus, iiveldus . Raskematel juhtudel võib see lõppeda surmaga. Nn Alpi majakesed sportlaste ettevalmistusel on aklimatiseerumiseks – organism kohaneb nn kõrgmäestikutingimustega (vere punaliblede ja hemoglobiinisisaldus suureneb, jms)
Kõrgema õhurõhuga on tegemist näiteks sukeldumisel. Keskeltläbi suureneb veesamba rõhk iga 10 sügavusmeetri kohta 1 atm. Suurenenud rõhu tõttu hakkab kudedes lahustuma ka gaasiline lämmastik (mis muidu hingamises ei osale). Nt pikemaajalisel ca 40 m sügavusel viibimisel võib lämmastiku tõttu tekkida imelik heaolutunne, tähelepanulangus, mõtlemisvõime kadumine, unisus; veel sügavamal narkoositaoline seisund. Ka amatöörsukeldujale on ohtlik liiga kiire pinnaletõus: rõhk langeb liiga kiiresti ja kudedes lahustunud lämmastikku ei jõuta verega kopsudeni ja sealt välja kanda. Lämmastik see eraldub mullikestena, tekib kessoontõbi ehk dekohaigus (dekompressioonihaigus): valud jäsemetes, N2 mullikesed võivad ummistada veresooni, põhjustades halvatusi jms.
Veebiviiteid:

• http://www.ebu.ee/esitlus/Hingamiselundkond.ppt
  
• http://www.youtube.com/watch?v=bwXvqSqAgKc
  
• http://www.youtube.com/watch?v=CoCrN665K4Q
  

KIRJANDUS:
Kingisepp, P.-H., 1990. Inimese füsioloogia lühikursus, TÜ. Lk 24 – 32.
Tatarinov , V., 1969, Kirjastus Valgus. Lk 139 – 155.