מערכת הנשימה

מערכת הנשימה

תרשים של מערכת הנשימה

מערכת הנשימה היא מערכת בגוף האדם המאפשרת את חימצון הדם הדרוש לצורך הפקת אנרגיה וכן את פליטת הפחמן הדו-חמצני המהווה תוצר לוואי לתהליך זה. מערכת הנשימה מורכבת מדרכי האוויר העליונות, ודרכי האוויר התחתונות. דרכי האוויר העליונות כוללות את האף, הפה ותחילת קנה הנשימה ודרכי האוויר התחתונות כוללות את המשך קנה הנשימה, הסמפונות והריאות. בית החזה עצמו כולל גם את הצלעות (בין כל צלע- וריד, עורק, עצב), את עצם החזה (סטרנום) ואת השרירים הבין-צלעיים והסרעפת.

מבנה ותפקוד

האף – תפקידו סינון וחימום האוויר. האף בנוי תעלות המגדילות את שטח הפנים של דרכי האוויר (מערות האף) וכך הוא מתחמם וסופח לחות. במערות האף שכבת שערות מיקרוסקופיות ורירית הקולטות חלקיקי אבק ומזהמים אחרים. (שטח הפנים של מעבר האוויר בפה קטן באופן משמעותי מזה של האף והוא אינו מכוסה שיער, ולכן ניקויו וחימומו של האוויר בו מועט).

קנה הנשימה – בפתח הקנה נמצא מכסה הגרון (אפיגלוטיס). תפקידו לנתב את האוויר לקנה ואת המזון אל הושט. האפיגלוטיס הוא פיסת סחוס הסוגרת את הושט בדרך כלל, וכאשר מתבצע תהליך הבליעה הוא עובר וסותם את הקנה. קנה הנשימה עצמו מורכב מטבעות סחוס לא שלמות (בצורת פרסה) וביניהן רקמת חיבור. צורה זו מאפשרת לוושט להתרחב כראוי בעת הבליעה. מיתרי הקול נמצאים בקנה, מעל נקודת ה"קָרינה" שנמצאת קצת מעל פיצול הקנה, והם מתכווצים ונפתחים בעת הדיבור. הקנה מתפצל לשתי סימפונות - אחת לכל ריאה.

הריאות – כל אחד מהסימפונות מתפצל לעוד סימפונות, קטנים יותר ויותר, עד שלבסוף הם מגיעים לנאדיות הריאה. נאדיות הריאה הם שקיקים קטנים בעלי קרום שבצידו האחד נוזל הנאדית ובצידו השני נימים. בנאדית הריאה מתרחש חילוף הגזים - מולקולות החמצן והפחמן הדו-חמצני מומסות בנוזל הנאדית ועוברות, על פי חוקי הפעפוע, בין הנימים לבין הנאדיות.

ריכוז החמצן באוויר - 21%. ריכוז חמצן בנשיפה - 16%. ריכוז הפחמן הדו-חמצני באוויר - 0.038%. ריכוז הפחמן הדו-חמצני בנשיפה - 4%. גזים אחרים באוויר - 0.76%. גזים אחרים בנשיפה - 6%. לעומתם - ריכוז חנקן באוויר - 78%, בשאיפה ובנשיפה.

עצם קיום הנאדיות מגדיל את שטח הפנים של הריאה, וכך מתבצע חילוף גזים יעיל יותר. הריאות עטופות בין שני קרומים - קרומי הפלואורה (אדר, בעברית) שביניהן נוזל השרוי בלחץ נמוך יחסית ללחץ האוויר כך שהקרומים נשמרים צמודים זה לזה. קרום הפלואורה הראשון מחובר לריאה, והשני מחובר לדפנות חלל החזה (כלוב הצלעות והסרעפת). בעת שאיפה מתרחב חלל החזה ויחד איתו קרום הפלואורה המחובר אליו, שני הקרומים נשארים צמודים וכך הקרום המחובר לריאות גורם להרחבתן, ליצירת תת-לחץ בתוכן ולכן לכניסת אוויר לריאות.

קבוצות של נאדיות מתחלקות לקבוצות, שנקראות אונות. כל אונה מתפקדת בצורה עצמאית, וכל פגיעה באונה אחת לא תשתק את כל הריאה. בריאה הימנית שלוש אונות, ובשמאלית שתיים, כיוון שחוד הלב ממוקם שם.

תהליכי השאיפה והנשיפה

תהליך הנשימה מתבצע על ידי משוב שלילי. במערכת הדם נמצאים חיישנים {קולטנים} המזהים כמויות של פחמן דו-חמצני בדם. חיישנים אלו שולחים את המידע אל המוח המוארך שהוא מרכז בקרת הנשימה בגוף. כאשר יש ריכוז גבוה יחסית של CO₂ בדם, המוח שולח הוראה לסרעפת ולשרירים הבין צלעיים להתכווץ. הסרעפת נעשית שטוחה ומרחיבה את שטח בית החזה. גם השרירים הבין צלעיים מתכווצים וגורמים לעליה של הצלעות. זהו מצב שאיפה. השרירים הבין צלעיים והסרעפת מושכים בתנועתם את קרום הפלואורה הראשון. קרום הפלואורה השני נמשך אחריו, ומושך איתו את הריאות. הריאות גדלות, ונפח בית החזה גדל. כאשר נפח בית החזה גדל הלחץ בתוכו קטן, ואוויר נכנס פנימה. זהו תהליך השאיפה. כאשר האוויר עובר את מערכת הנשימה העליונה והתחתונה, ומגיע לחיבור הסימפונות עם הנאדיות מתאפשרת התמוססות של חלק מהמולקולות שיש באוויר בנוזל הנאדית (חנקן, למשל, לא מומס) ומתבצע חילוף החומרים בין הנאדית לנימים - כלומר העשרת הדם בחמצן ( O₂) תהליך הנשיפה הפוך בדיוק לתהליך השאיפה ותפקידו - הוצאה של פחמן דו-חמצני החוצה מהגוף. תהליך הנשיפה מתבצע בעקבות רצפטורי לחץ (קולטני לחץ) הנמצאים בדפנות הריאה. רצפטורים אלו שולחים מסר עיצבי למרכז הבקרה הנשימתי, שיש להפסיק את כיווץ השרירים הבין צלעיים ואת הסרעפת. עקב כך הסרעפת חוזרת למצבה הקודם (הקעור) ובכך הריאות מתרוקנות מאוויר. לתהליך הנשיפה ישנם שרירים ייעודיים אך בדרך כלל הם לא פעילים והתהליך הוא פאסיבי ומתרחש על ידי הרפיה של שרירי השאיפה והודות לאלסטיות של רקמות הריאה. בעת מאמץ נכנסים לפעולה שרירים אלו.

מבני מערכת הנשימה

סימפונות, צינורות הריאה הראשיים, הסתעפויות קנה הנשימה. כאשר קנה הנשימה מגיע לריאה הוא מתפצל לשני ענפים הנקראים סימפונות. ענפים אלה מתפצלים גם הם לנימים קטנטנים הנקראים סימפונונים ואלה מסתיימים בנאדיות.

קנה הנשימה, חלק ממערכת הנשימה בגוף היונקים, ממוקם בין הגרון לסימפונות ומוצב בקדמת הוושט. קנה הנשימה מורכב ממספר רב של חצאי טבעות. טבעות אלו ממוקמות אחת מעל השנייה ומחוברות בעזרת רקמה סיבית ושרירית. אורכו של קנה הנשימה אצל בני האדם כ-10 ס"מ וקוטרו כ-2.5 ס"מ.

קנה הנשימה רגיש במיוחד לזיהומים. ניתוח פיום קנה נדרש כאשר גוף זר או זיהום מונע כניסתו התקינה של אוויר דרך קנה הנשימה.

מיקרוסקופ אלקטרוני גילה את השקיות הזעירות הידועות כנאדיות כחלק מרקמת הריאה בגוף האדם.

על רקמת שתי ריאותיו של האדם יש שכבה של כ-300 מיליון נאדיות. נאדיות אלה הן מרכיב קריטי בתהליך הנשימה: החלפת פחמן דו-חמצני בחמצן בעזרת נימי הדם המקיפים את הנאדיות.

סוגי תאים במערכת הנשימה

מערכת הנשימה מורכבת משלושה חלקים מרכזיים:

1. מערכת הולכת האוויר: מכילה את קנה הנשימה (הטרכיאה), הברונכים (בעלי בלוטות הפרשה ומכילים סחוס) ולבסוף הברונכיאלות.
2. מערכת ביניים - מערכת מעבר. מכילה את הברנכיאולות הרספירטוריות- אותן ברונכיאולות המכילות אלוואולים (נאדיות ריאה).
3. מערכת הנשימה (respiratory): בה מתבצע תהליך חילוף החומרים בצינורות ובשקי הנאדיות (alveolar ducts&sacs).

לאורך כל מערכת ההולכה עצמה קיימים מבנים דומים המכילים בין היתר שכבת שריר חלק, אפיתל ובחלק מהמקרים סחוס ובלוטות הפרשה. הסחוס מקנה קשיחות לדרכי האוויר, וככל שמתקדמים למטה הוא נעשה פחות ופחות שלם (מורכב מאיי סחוס) עד שהוא נעלם לחלוטין בברונכיאולות. מעבר לכך, בדרכי הנשימה קיימים צברים (אגרגטים) של לימפוציטים המכונים בשם BALT, והמבצעים תפקיד חיסוני הגנתי. קיום של לימפוציטים רבים מדי יכול לרמז על זיהום או על תהליך גידולי. האפיתל המצפה את דרכי האוויר הוא אפיתל פסאודו רב שכבתי (מאופיין בשכבה אחת של תאים הנראים כמו מספר שכבות של תאים). סוגי תאים בדרכי הנשימה שבמערכת ההולכה:

• התא הנפוץ ביותר באפיתל זה הוא התא הריסני (ciliated cell) אשר מכיל ריסים (cilia) על פני השטח שלו- ריסים אלו נעים מהריאות לכיוון הפה על מנת להוציא פתוגנים זרים המגיעים לדרכי האוויר. בתאים אלו יש כמות גדולה של מיטוכונדריות, הנדרשת לצורך הזזת הריסים. מבנה הריסים בחתך רוחב כולל כתשעה זוגות מיקרוטובולי בהיקף, וזוג נוסף במרכז- המבנה מקנה ל- cilia את יכולת התנועה. במחלות בהן מבנה זה נפגע, תפקוד הריסים אינו אופטימלי וכתוצאה מכך דרכי האוויר מזדהמות באופן תדיר יותר כתוצאה מחומרים מזהמים ומזיקים שונים.
• תאים מפרישי ריר (mucous goblet cellls)- אלו הם תאים המפוזרים בין תאי הריסים שהוזכרו לעיל, ומפרישים ריר, אשר "לוכד" את הפסולת שנכנסת לדרכי האוויר ומתערבב איתה על מנת לצאת החוצה או להמשיך למערכת העיכול.
• Brush cells: אלו הם תאי אפיתל עמודיים המכילים כמות גדולה של מיקרובילי.
• Basal bells: אלו הם תאים הנמצאים בשכבה הבזאלית של האפיתל. אלו נחשבים תאים פרקורסוריים (תאי גזע) אשר מתמיינים במשך הזמן לכיוונים שונים, לפי הצורך. במקרים של פגיעה ברירית, הם המקור להתחדשותו של האפיתל תוך כשלושה שבועות.
• Small granule cells: אלו הם תאים נוירואנדוקריניים הנמצאים בדופן הברונכים, והמכילים גרנולות (ומכאן שמם- קרויים גם תאי kulschitzky או APUD). תאים אלו מכילים פוליפפטידים פעילים ואמינים וזו-אקטיביים. במצב נורמלי אחראים לסנכרון המערכת. הם משתתפים במקרים של גידול מסוג small cell carcinoma – ניתן להבחין בגידול בגרגרים נוירוסקרטוריים אשר דומים לגרגרים הנמצאים בתוך תאים אלו.

סוגי תאים המצויים בברונכיאולות- transitional portion: הברונכיאולות אינן מכילות סחוס או בלוטות הפרשה. תאים מסוג goblet cells הולכים ומתמעטים, ה- ciliated cells נשארים בכמות דומה. בברונכיאולות קיימים שני סוגי תאים נוספים:

• תאים חסרי ריסים המכונים תאי CLUB (בעבר נקראו תאי CLARA) אשר מפרישים חלבונים המגנים על המערכת- מצפה את הברונכיאולות. במקרים של פגיעה מסוגל תא מסוג זה להתרבות ולהפוך לתא עם ריסים.
• תאים נוירואפיתליאליים- קבוצות תאים שמגיבים לעצבוב כולינרגי והנמצאים בדופן הברונכיאולות.

סוגי תאים במערכת הרספירטורית: respiratory portion

האפיתל בחלק זה הולך ונהיה נמוך עד כדי הפיכה לאפיתל חד שכבתי שטוח. קיימים שני סוגים של תאים המצפים את שטח הנאדית (האלוואולי):

• תאים פנאומוציטים מסוג 1: אלו הם תאים דקים שדרכם מתבצעת הדיפוזיה. הם מכסים כ- 95% משטח הנאדית וכמעט ולא מכילים אורגנלות תוך תאיות. כל הרכיבים שלהם מרוכזים בקרבת גרעין התא על מנת לאפשר שטח דיפוזיה גדול ככל האפשר.
• תאים פנאומוציטים מסוג 2: אלו הם תאים עגולים, אוסמופיליים, עם מיקרוווילים על פני שטחם, שבולטים לתוך חלל הנאדית. הם מכסים רק כ- 5% משטח דופן הנאדית. תאים אלה מפרישים את החומר הקרוי סורפקטנט ( ראשי תיבות באנגלית Surfactant -surface active agent ) חומר זה מורכב מחלבון ושומן והוא פרוס על פני חללי הנאדיות ומקטין את מתח פני השטח ובכך מונע את ההתמוטטות של הנאדית. הוא גם עוזר בדיפוזיית הגזים על פני הפנאומוציטים. בנוסף תאים אלו מכילים כמות גדולה של אורגנלות- אברוני גולג'י, מיטוכונדריות ועוד.

בין תאי הנאדיות ודופן נימיות הדם שמסביבו, נמצאים קרום בסיס ורקמת חיבור אינטרסטיציאלית שמכילה סיבים גמישים, סיבי קולגן ותאים מזנכימאליים:

• מקרופאגים אלוואולריים: אלו הם מקרופאגים הנעים על פני שטח הנאדית ויכולים לחדור לאינטרסטיציום- הם חשובים בהגנה בפני כניסה של פתוגנים שונים, מפרישים ציטוקינים ובולעים חומרים שונים כגון פיגמנט הפחם (אשר גורם לאנתרקוזיס ומקנה צבע שחור לריאה).
• Pores of kohn או alveolar pores - אלו הם חורים בין האלוואולי (בערך בקוטר 8 מיקרון), אשר מאפשרים קשר בין חלקים שונים של הריאה במצבים של סתימה באחת מן הברונכיאולות: מאפשרים אוורור של אזור חסום. פתחים אלו מתרבים עם השנים וייתכן שהם ביטוי מוקדם לאמפיזמה - נפחת.

ראו גם

• נשימה סרעפתית
• קסקדת החמצן
• הפיזיולוגיה של מערכת הנשימה
• פתולוגיה של מערכת הנשימה
• טביעה

קישורים חיצוניים

הערך באדיבות ויקיפדיה העברית, קרדיט,
רשימת התורמים
רישיון cc-by-sa 3.0

25565395מערכת הנשימה