Att andas

Lungan har många uppgifter, och alla är kanske inte så självklar. Lungan hjälper oss med att:

  • ta in syre, vädra ut koldioxid vilket har det gemensamma namnet gasutbyte
  • styra koncentrationen av vätejoner i blodet
  • påverka metabolismen genom att skapa/avsluta insöndring av olika hormoner eller andra ämnen i blodet. Ett exempel är de ämnen som påverkar njuren.
  • påverka delar av immunförsvaret.

Det respiratoriska systemets uppbyggnad

När vi andas är det väldigt mycket i vår kropp som är inblandat, inte bara lungan. Men lungan är kanske det viktigaste. Jag tänkte gå igenom hur ett andetag går till, så följer vi det från näsan ner till lungan, och ut igen. För det första brukar man dela upp luftvägarna i två delar:

  • De övre luftvägarna. Dessa delas i sin tur in i, eller består av, tre delar; näsan, nasopharynx och svalget.
  • De nedre luftvägarna består av bronker, bronkträdet, bronkiolerna och lungorna. De nedre luftvägarna kan i sin tur delas in i två andra delar:
    • Konduktiv zon. Den här delen består av trachea (luftstrupen), huvudbronkerna vilket alltså är de två rören som kommer efter att luftstrupen delat sig och bronkiolerna som är de ännu mindre rören i lungorna.
    • Respiratorisk zon. Här återkommer vi till bronkiolerna, men dessa är ännu mindre och kallas för respiratoriska bronkioler. De leder till alveolgångarna och alveolsäckarna. Lungorna kanske ser lika ut, om man tittar på den utifrån, men de skiljer sig faktiskt åt. De delas in i olika lober. Den högra lungan består av tre lober, medan den vänstra består av två lober. Precis som med hjärtat finns det en säck som består av två skikt, och mellan skikten finns det vätska, runt varje lunga. Dessa kallas för lungsäck. Lungsäckens yttre lager sitter fast i vår diafragma och bröstkorg. Mellan det inre och det yttre skiktet finns ett undertryck.

andas157

Ett andetag

Inandning

Även om man kanske inte tänker på det börjar ett andetag nedifrån, alltså ifrån det som kanske skulle kunna kallas för magen. I alla fall om man bara tar hänsyn till det om känns och syns. Vi har så kallade kemoreceptorer som känner av hur mycket koldioxid, vätejoner och syre som finns löst i vår plasma. Dessa skickar signaler till medulla oblongata och pons. Det går då en nervsignal från medulla oblongata till diafragman som säger att vi ska andas, medan pons är det organ som styr rytmen i vår andning. Diafragman är en stor muskel. Det går över en elektrisk signal i form av aktionspotential till muskeln. Sedan blir signalen kemisk i form av acetylkolin (synaptisk/neurokrin signalering), vilket leder till det vi märker. Diafragman rör sig ner och drar lungorna med sig. Vävnaden i våra lungor är elastiskt och dras inåt, medan bröstkorgen drar sig utåt. Det är det här som gör att vi kan andas. Diafragman och lungorna sitter ju fast i varandra, så när diafragman rör sig ner måste lungorna dras neråt. Lungorna blir större, det blir ett undertryck i lungan – det finns mer plats men ingen luft. Resultatet av det blir att luften dras in genom näsan.

I näsan har vi något som kallas för näsmusslor. Det är en veckad slemhinna (pseudostratifierat epitel) som gör att luften åker runt bland de där vecken. Slemhinnan är både vattnig (serös) och slemmig (mucös) och har en ganska stor yta som tar lite plats eftersom den är veckad. När luften åker runt och försöker hitta vägen ner i luftrören kommer den i kontakt med den stora ytan. Det är bra, för då kan damm, bakterier och sådant helt enkelt fastna i den mucösa delen av slemhinna och följa med ner i magen (med hjälp av cilier)  där det sura pH-värdet tar död på allt, i stället för att hamna i våra luftvägar. Men cilierna, de blir färre och färre ju längre ner man kommer. Epitelvävnaden förändras också, från pseudostratifierat till kubiskt till ett specialiserat platt epitel. Den serösa delen av slemhinnan innehåller antikroppar (IgA) och enzymer som deltar i vårt immunförsvar. Ibland kan man också hosta eller nysa, vilket beror på att nerver känner sig retade. Då sker en synaptisk signalering, och vi nyser. Förutom att renas blir luften också uppvärmd och fuktad på väg ner i vår kropp.

När luften färdas genom luftrören händer inte så mycket mer egentligen. Luftrören är en transportsträcka (konduktiv betyder ungefär ”att leda”). Om man tittar på trachea i tvärsnitt ser man att det består av hästskoformat brosk som hålls ihop av glatta muskler. De där glatta musklerna ser ut som glatta muskler brukar se ut, i den övre delen av trachea. Längre ner ser de lite ”rörigare” ut, men de finns och det blir dessutom också mer av dem i förhållande till ytan. Ju längre ner i rören man kommer, desto mindre brosk och mer glatt muskulatur finns det. Det finns också många sensoriska nerver.

Trachea går rätt ner som ett rör, och delar sedan upp sig i de två huvudbronkerna. Precis där den här delningen sker ser det nästan ut som ett upp- och nedvänt Y. Den platsen kallas för carina. Här åker luften runt igen på samma sätt som intill näsmusslorna.  Effekten blir också densamma – rening. Efter carina kommer som sagt var huvudbronkerna som går in i varsin lunga. Till slut blir huvudbronkerna till ett bronkträd. Det ser ju nästan ut som ett träd. Bronkträdets utseende skiljer sig lite åt mellan de två lungorna, eftersom hjärtat ska ha plats på den vänstra sidan. Det finns alltså lite mer plats för bronkträdet på den högra sidan.

Gasutbyte

Luften kommer ner till de respiratoriska bronkerna, de alveolära gångarna och in i alveolerna som är som små, små säckar eller bubblor i lungan. Här finns det tre viktig celltyper att hålla reda på:

  • Typ-I-cell. Den här cellen hör till epitelvävnaden i alveolen och har inget annat syfte än att vara epitel.
  • Typ II-cell. Det finns en epitel-celltyp i alveolen som kallas för ”typ II.” Denna cell producerar ett ämne som heter surfaktant. Surfaktanten gör så att ytspänningen i lungan minskar, vilket i sin tur leder till att den inte kollapsar. Tack vare surfaktanten kan vi dra nya andetag.
  • Alveolär makrofag. Detta är precis som det låter, en blodcell. Makrofagern hör ju till vårt immunförsvar och i lungan har den till uppgift att ta hand om bakterier och andra ämnen som på något sätt tagit sig förbi slemhinnan och ner i lungan. Samtidigt tar makrofagern också hand om slaggprodukter som uppstår när celler omsätter energi, precis som i citronsyracykeln. 

Förutom celltyperna är själva strukturen på alveolen också viktig.

  • Alveolära porer är precis som det låter porer som finns i alveolerna. Dessa fördelar trycket som finns i alveolen, så att lunga inte krossas. På det viset kan man säga att de alveolära porerna och typ-II-cellerna samarbetar med varandra för att hålla lungan stadig – den varken kollapsar eller krossas.
alveol147
Alveol.
  • Specialiserat respiratoriskt membran är ett viktigt begrepp. Det här är ett membran med två olika sidor. Det är genom det här membranet som själva gasutbytet sker, alltså syret (O2) tas upp, och koldioxiden (CO2) vädras ut. Membranet skiljer luften i alveolen från blodet i kapillären som finns på andra sidan. På sidan mot alveolen finns tunn epitelvävnad som sitter på ett basalmembran, och på sidan in mot kapillärerna finns endotelvävnad precis som i vilket blodkärl som helst. Det är över det här specialiserade respiratoriska membranet som syre och koldioxid diffunderar in respektive ut.
alveol147
Specialiserat respiratoriskt membran.

Mängden syre vi tar upp är beroende av flera saker:

  • Partialtrycket av blodets syre och koldioxid. Kroppen vill ha jämvikt, så om det finns lite syre i blodet jämfört med mängden syre i luften som vi har i alveolerna – då tar vi upp mer syre. Men om vi skulle ta på oss en syrgasmask och andas rent syre kommer vår syrenivå i blodet att bli mättad. Det betyder att varje röd blodkropp kommer att vara full av syremolekyler när den lämna lungan. Men en del syremolekyler finns också lösa i vår plasma. Dessa följer med blodet runt i kroppen.
  • Blodets Hb-värde. Syret går ju in genom membranet och sedan vidare in i erytrocyterna (de röda blodkropparna) där det binder in i hemoglobinet; fyra syremolekyler binder in till varje hemoglobinmolekyl.
  • Avståndet mellan ut- och insidan på det specialiserade respiratoriska membranet är litet vilket gör att det går lättare att ta upp syre och vädra ut koldioxid.
  • Gasens flyktighet, alltså hur lätt gasen har för att avdunsta. Om du fryser ner syre och koldioxid kommer koldioxiden att tina och bli till gas innan syret. Koldioxiden är mer flyktig än syret. Därför har koldioxiden lättare för att diffundera över membranet än vad syret har.
  • Total yta. Ju större ytan är där luften möter membranet, desto mer molekyler kan passera. Då får det ju ”plats” mer molekyler.

Utandning

När vi sedan andas ut är det mycket enklare – vi slappnar av. Diafragman går tillbaka till sin plats, lungan dras ihop på grund av sin elasticitet, trycket i luftvägarna höjs och luften åker ut.

Nu kan vi avsluta med att titta på en film som visar lungan som histologiskt preparat. Du hittar länken till fler filmer i min källförteckning.

Källa: 

Amanuens. Hjärta och lungor. Visning på visualiseringsbordet. 2014-02-10.

Lindström, E. Respirationsfysiologi. Föreläsning. Linköpings Universitet. 2015-01-19.

Ross, M. Wojchiech, P. (2011) Histology: A Text and Atlas, with Correlated Cell and Molecular Biology. 6:te upplagan. USA: LWW.

Sand O, Sjaastad ØV & Haug E, Människans fysiologi. Liber, Stockholm, 2004.

WhashintongDeceit. YouTube. Shotgun Histology Lung. Film. 2007-08-16.

WhashintongDeceit. YouTube. Shotgun Histology Nasal Cavity. Film. 2007-08-20.

WhashintongDeceit. YouTube. Shotgun Histology Trachea. Film. 2007-08-16.

4 comments

Vad tycker du?