تنفس: فرآیند و عملکرد

تنفس چیست؟

تنفس فرآیند حیاتی است که در آن اکسیژن از هوا جذب می شود (تنفس خارجی) و به تمام سلول های بدن منتقل می شود و در آنجا برای تولید انرژی (تنفس داخلی) استفاده می شود. این باعث تولید آب و دی اکسید کربن می شود. دومی در هوا آزاد می شود تا در ریه ها بازدم شود و در نتیجه از بدن خارج شود. اما چگونه تنفس انسان با جزئیات کار می کند؟

تنفس خارجی

تنفس خارجی (تنفس ریه) در ریه ها انجام می شود. به دریافت اکسیژن از هوایی که تنفس می کنیم و انتشار دی اکسید کربن در هوایی که تنفس می کنیم اشاره دارد. کل فرآیند توسط مرکز تنفسی در مغز کنترل می شود. به طور دقیق، تنفس خارجی به شرح زیر انجام می شود:

هوای تنفسی غنی از اکسیژن از طریق دهان، بینی و گلو به نای جریان می یابد، جایی که در مسیر خود گرم، مرطوب و تصفیه می شود. از نای به سمت برونش ها و شاخه های کوچکتر آنها یعنی برونشیول ها ادامه می یابد. در انتهای نایژه ها، هوایی که تنفس می کنیم وارد تقریباً 300 میلیون کیسه هوا (آلوئول) می شود. اینها دیواره های بسیار نازکی دارند و توسط شبکه ای از رگ های خونی بسیار ظریف (مویرگ ها) احاطه شده اند. این جایی است که تبادل گاز انجام می شود:

هموگلوبین اکسیژن متصل به جریان خون را به تمام اندام ها و سلول هایی که برای تولید انرژی به آن نیاز دارند منتقل می کند.

اتفاقاً سطح آلوئول ها که تبادل گاز از طریق آن انجام می شود، در مجموع مساحتی بین 50 تا 100 متر مربع را پوشش می دهد. این حدود پنجاه برابر بیشتر از سطح بدن است.

تنفس داخلی

تنفس داخلی به عنوان تنفس بافتی یا تنفس سلولی نیز شناخته می شود. این فرآیند بیوشیمیایی را توصیف می کند که طی آن مواد آلی با کمک اکسیژن تغییر (اکسید) می شوند تا انرژی ذخیره شده در مواد آزاد شود و آن را به شکل ATP (آدنوزین تری فسفات) قابل استفاده کند. ATP مهم ترین شکل ذخیره انرژی در سلول ها است.

در جریان تنفس داخلی، دی اکسید کربن به عنوان یک محصول زائد تولید می شود. از خون به ریه ها منتقل می شود و در آنجا بازدم می شود (به عنوان بخشی از تنفس خارجی).

ماهیچه های تنفسی

بدن برای استنشاق و بازدم هوا به ماهیچه های تنفسی نیاز دارد. در طول تنفس در حالت استراحت، که معمولاً تنفس قفسه سینه است، دیافراگم مهمترین عضله برای دم است. سه ماهیچه بلند کننده دنده که به مهره های گردنی متصل می شوند نیز کمک می کنند. عضلات بین دنده ای فقط برای تثبیت دیواره قفسه سینه در طول تنفس در حالت استراحت عمل می کنند.

تنفس داخلی

ماهیچه های تنفسی

اگر فردی احساس کند که هوای کافی دریافت نمی کند، به این حالت تنگی نفس یا تنگی نفس گفته می شود. افراد مبتلا اغلب سعی می کنند با تنفس سریع و کم عمق (هیپر تهویه) یا با تنفس عمیق تر، نیاز اکسیژن خود را پوشش دهند.

دلایل احتمالی زیادی برای تنگی نفس وجود دارد. گاهی اوقات این بیماری ناشی از یک بیماری ریوی مانند آسم، COPD، پنومونی یا آمبولی ریه است. بیماری های قلبی مانند نارسایی قلبی یا حمله قلبی نیز می توانند باعث تنگی نفس شوند. در موارد دیگر، صدمات قفسه سینه (مانند شکستگی دنده)، فیبروز کیستیک، واکنش های آلرژیک یا عفونت های تنفسی (مانند دیفتری) علت است. در نهایت، تنگی نفس روان‌زا نیز وجود دارد: برای مثال، تنگی نفس در اثر استرس، افسردگی یا اختلالات اضطرابی ایجاد می‌شود.

اگر در نتیجه اختلال در سیستم تنفسی، محتوای اکسیژن در خون کاهش یابد، هیپوکسی نامیده می شود. هنگامی که تنفس به طور کامل متوقف می شود، به سرعت تهدید کننده زندگی می شود (آپنه): پس از حدود چهار دقیقه بدون اکسیژن، سلول های مغز شروع به مردن می کنند که منجر به آسیب مغزی و در نهایت مرگ می شود.