Izmjena kisika i ugljičnog dioksida

Autor: Rebecca Dezube, MD, MHS
Urednik sekcije: Željko Ivančević, dr. med.
Prijevod: Željko Ivančević, dr. med.

Primarna funkcija dišnog sustava je unošenje kisika i izbacivanje ugljičnog dioksida. Udahnuti kisik ulazi u pluća i dolazi do alveola. Sloj stanica koje oblažu alveole i sloj stanica okolnih kapilara sastoje se svaki od samo jedne debele stanice koje su vrlo blizu jedna drugoj. Debljina ove barijere između zraka i krvi prosječno iznosi oko 1 mikrona (1/10,000 centimetra). Kisik brzo prolazi kroz ovu zračno-krvnu barijeru u krv kapilara. Slično tome, ugljični dioksid iz krvi prelazi u alveole i potom se izdahne.

Krv obogaćena kisikom (oksigenirana krv) putuje iz pluća kroz plućne vene u lijevu stranu srca koja istiskuje krv u ostatak tijela (vidi Funkcija srca). Krv siromašna kisikom, a bogata ugljičnim dioksidom, vraća se u desnu stranu srca kroz dvije velike vene, gornju šuplju venu i donju šuplju venu. Krv zatim prolazi kroz plućnu arteriju u pluća gdje uzima kisik a otpušta ugljični dioksid .

Kako bi se očuvala izmjena kisika i ugljičnog dioksida (apsorpcija kisika i oslobađanje ugljičnog dioksida), oko 5 do 8 litara zraka u minuti unosi se i izbacuje iz pluća, a oko tri desetine litre kisika prenosi se iz alveola u krv svake minute, čak i kada osoba miruje. Istodobno, slična količina ugljičnog dioksida prelazi iz krvi u alveole te se izdahne. U naporu (opterećenju) moguće je udahnuti i izdahnuti više od 100 litara zraka u minuti i iz njega izvući 3 litre kisika. Brzina kojom tijelo troši kisik je pokazatelj brzine kojom tijelo troši energiju. Udah i izdah odvija se uz pomoć dišnih mišića.

Izmjena plinova između alveola i kapilara

Funkcija dišnog sustava je izmjena dvaju plinova: kisika i ugljičnog dioksida. Izmjena se odvija u milijunima alveola u plućima i kapilarama koje ih okružuju. Kao što je prikazano u nastavku, udahnuti kisik prelazi iz alveola u krv u kapilarama, a ugljični dioksid iz krvi u kapilarama prelazi u zrak koji se nalazi u alveolama.

Tri su procesa neophodna za prijenos kisika iz vanjskog zraka u krv koja teče kroz pluća: ventilacija, difuzija i perfuzija.

  • Ventilacija je proces u kojem zrak ulazi i izlazi iz pluća.

  • Difuzija je spontano kretanje plinova, bez trošenja energije ili bez tjelesnog napora (mišićnog rada), između plina u alveolama i krvi u plućnim kapilarama.

  • Perfuzija je proces kojim srčanožilni (kardiovaskularni) sustav pumpa krv kroz pluća.

Tjelesni krvotok (cirkulacija) je bitna poveznica između atmosfere, u kojoj se kisik nalazi, i tjelesnih stanica, koje kisik troše. Primjerice, doprema kisika do mišićnih stanica u čitavom tijelu ne ovisi samo o plućima, nego i o sposobnosti krvi da nosi kisik i o sposobnosti krvotoka da transportira krv u mišiće. Osim toga, mali dio krvi koja dolazi iz srca ulazi u bronhijalne arterije i hrani dišne putove.