165. Mε ποιους μηχανισμούς επιτελείται η ρύθμιση της αναπνοής;

Η ταχύτητα του κυψελιδικού αερισμού ρυθμίζεται από το κεντρικό νευρικό σύστημα με τέτοιο τρόπο. ώστε οι μερικές πιέσεις του οξυγόνου και του διοξειδίου του άνθρακα στο αίμα να είναι σχεδόν σταθερές. ακόμα και σε περιπτώσεις αναπνευστικής υπερέντασης ή έντασης σωματικής άσκησης.

Η αναπνευστική λειτουργία ρυθμίζεται από το αναπνευστικό κέντρο. το οποίο βρίσκεται στη γέφυρα και στον προμήκη μυελό. Το αναπνευστικό Κέντρο διαιρείται σε τρεις κύριες περιοχές: α) την εισπνευστική περιοχή β) την εκπνευστική περιοχή και γ) την πνευμονοταξική περιοχή.

Η εισπνευστική περιοχή παίζει τον σημαντικότερο ρόλο στην αναπνευστική λειτουργία. Δέχεται μηνύματα από ειδικούς χημειοϋποδοχείς της περιφέρειας και στέλνει εντολές στο διάφραγμα και στους άλλους εισπνευστικούς μύες για τη ρύθμιση της συχνότητας των αναπνευστικών κινήσεων. Κατά τη διάρκεια της εισπνοής, η περιοχή αυτή του αναπνευστικού κέντρου ενεργοποιείται για 2 περίπου δευτερόλεπτα, με το τρόπο αυτό πραγματοποιείται η εισπνοή. Στη συνέχεια αδρανοποιείται για 3 δευτερόλεπτα. Με αποτέλεσμα το διάφραγμα και οι εισπνευστικοί μύες να επανέρχονται στην αρχική τους κατάσταση (παθητική εκπνοή).

Αμέσως μετά ενεργοποιείται ξανά η εισπνευστική περιοχή και ξεκινά ένας νέος

αναπνευστικός κύκλος. Η διαδικασία αυτή στην ήρεμη αναπνοή επαναλαμβάνεται με ρυθμό 12-15 αναπνευστικούς κύκλους ανά λεπτό.

Η εκπνευστική περιοχή αδρανεί κατά τη διάρκεια της ήρεμης φυσιολογικής αναπνοής, γιατί η ήρεμη αναπνοή πραγματοποιείται με συστολή μόνο των εισπνευστικών μυών και η εκπνοή γίνεται παθητικά. Όταν η αναπνευστική κίνηση γίνει μεγαλύτερη από όση είναι φυσιολογικά, τότε η εκπνευστική περιοχή «ειδοποιείται» από την εισπνευστική περιοχή και ενεργοποιείται προκαλώντας τη διέγερση των εκπνευστικών μυών.

Η πνευμονοταξική περιοχή στέλνει ανασταλτικά μηνύματα στην εισπνευστική περιοχή με αποτέλεσμα να ελαττώνεται η διάρκεια της εισπνοής. Με τη δράση αυτή αυξάνει έμμεσα τη συχνότητα των αναπνοών. Αυτό συμβαίνει γιατί τα ανασταλτικά μηνύματα προκαλούν την ελάττωση του χρόνου που διαρκεί o κάθε αναπνευστικός κύκλος.

Η χημική ρύθμιση της αναπνοής

Σκοπός της αναπνοής είναι η διατήρηση σε σταθερά επίπεδα της μερικής πίεσης των αερίων (οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα). Όταν το διοξείδιο του άνθρακα υπερβεί τις φυσιολογικές τιμές αυτό γίνεται αντιληπτό από το αναπνευστικό κέντρο το οποίο διεγείρεται και προκαλεί αύξηση του αερισμού. Με την αύξηση του αερισμού αποβάλλεται περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα και έτσι η κατάσταση διορθώνεται.

Το οξυγόνο διεγείρει αποκλειστικά τους περιφερικούς υποδοχείς, ενώ το διοξείδιο του άνθρακα διεγείρει άμεσα το αναπνευστικό κέντρο. Χωρίς αυτή τη διέγερση η αναπνοή δεν είναι δυνατή. Η ύπαρξη διοξειδίου του άνθρακα σε σταθερή αναλογία στην ατμόσφαιρα (0,03%) είναι απαραίτητη προϋπόθεση για την αναπνοή και την επιβίωση του ανθρώπου. Εάν το ποσοστό του διοξειδίου του άνθρακα αυξηθεί πολύ (πάνω από το του ατμοσφαιρικού αέρα), τότε συμβαίνει παράλυση του αναπνευστικού κέντρου και θάνατος από ασφυξία.

ή

Η λειτουργία του αναπνευστικού συστήματος, όπως και του κυκλοφορικού συστήματος, ρυθμίζεται έτσι που v’ ανταποκρίνεται στις ανάγκες του οργανισμού.  Σκοπός της αναπνευστικής λειτουργίας είναι η πρόσληψη οξυγόνου και η αποβολή διοξειδίου του άνθρακα και η διατήρηση της ποσότητας των αερίων αυτών στο αίμα σε φυσιολογικά επίπεδα. Σε κατάσταση ηρεμίας αυτό επιτυγχάνεται µε συχνότητα 15 αναπνευστικών κινήσεων στο λεπτό. Υπάρχουν όμως καταστάσεις, όπως µια βαριά μυϊκή εργασία, που οι ανάγκες του οργανισμού για οξυγόνο είναι μεγαλύτερες και παράγεται πολύ περισσότερο διοξείδιο του άνθρακα. Θα πρέπει ν’ αυξηθεί τότε η συχνότητα και το βάθος των αναπνευστικών κινήσεων, Η αύξηση αυτή είναι αναγκαία για να γίνει αποβολή του επιπλέον διοξειδίου του άνθρακα και για να γίνει πρόσληψη του επιπλέον οξυγόνου που χρειάζεται ο οργανισμός. Αυτό μπορούμε να το ρυθμίσουμε και με τη βούλησή µας, πράγμα που δε μπορεί να γίνει στη λειτουργία του κυκλοφορικού συστήματος, που όλες οι ρυθμίσεις γίνονται ανεξάρτητα από τη βούλησή μας. Ο κύριος όμως μηχανισμός ρυθμίσεως και στην αναπνευστική λειτουργία είναι ανεξάρτητος από τη βούλησή µας, όπως θα το περιγράψουμε παρακάτω.

Υπάρχει στον προμήκη μυελό του εγκεφάλου ένα ειδικό νευρικό κέντρο που ονομάζεται αναπνευστικό κέντρο. Όταν το κέντρο αυτό ερεθισθεί, στέλνει νευρικά ερεθίσματα στους μεσοπλεύριους μυς και το διάφραγμα, με αποτέλεσμα την αύξηση της συχνότητας και του βάθους των αναπνευστικών κινήσεων.

Το κύριο ερέθισμα του αναπνευστικού κέντρου είναι το διοξείδιο του άνθρακα. Έτσι όταν έχομε αύξηση του διοξειδίου του άνθρακα στο αίμα, έχουμε διέγερση του αναπνευστικού κέντρου, αποστολή από αυτό μεγάλου αριθμού νευρικών ερεθισμάτων στους αναπνευστικούς μυς µε τελικό αποτέλεσμα την αύξηση της συχνότητας και του βάθους των αναπνευστικών κινήσεων. Με το μηχανισμό αυτό αποβάλλεται το επιπλέον διοξείδιο του άνθρακα και η πυκνότητά του ξαναγυρίζει στα φυσιολογικά επίπεδα. Η φυσιολογική πυκνότητα του διοξειδίου του άνθρακα είναι επίσης ερέθισμα για το αναπνευστικό κέντρο, απαραίτητο για να διατηρούνται οι αναπνευστικές κινήσεις στις 15 περίπου στο λεπτό. Αν τύχει και ελαττωθεί η πυκνότητα του διοξειδίου κάτω από τα φυσιολογικά επίπεδα, τότε ελαττώνεται και η λειτουργία του αναπνευστικού κέντρου και η συχνότητα των αναπνευστικών κινήσεων.

Είναι δηλαδή απαραίτητη η ύπαρξη ενός ποσού διοξειδίου του άνθρακα στο αίμα για να μπορεί να γίνεται η αναπνευστική λειτουργία. Γι’ αυτό το λόγο, όταν αναγκαζόμαστε να δώσουμε σε ασθενείς οξυγόνο, δεν δίνουμε καθαρό οξυγόνο αλλά μίγμα οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα έτσι, ώστε να παραμένει η πυκνότητα του διοξειδίου του άνθρακα στο αίμα στα φυσιολογικά όριά της.

Εκτός από το διοξείδιο του άνθρακα και η ελάττωση του οξυγόνου στο αίμα είναι επίσης ερέθισμα για το αναπνευστικό κέντρο λιγότερο σημαντικό όμως απ’ ό,τι είναι το διοξείδιο.