ระบบหายใจและโครงสร้าง
การแลกเปลี่ยนแก๊สของคน

การหายใจของคน

อ้างอิง https://sites.google.com/site/bodysystemrabbrangkay/rabb-thang-dein-hayci

ระบบทางเดินหายใจ

• การหายใจเข้า กะบังลมเคลื่อนต่ำลง กระดูกซี่โครงยกตัว ทำให้ปริมาตรของช่องอกเพิ่มขึ้น ความดันอากาศในช่องอกและปอดลดต่ำลง อากาศเข้าสู่ปอด
• การหายใจออก กะบังลมยกขึ้น กระดูกซี่โครงเลื่อนต่ำลง ทำให้ปริมาตรของช่องอกน้อยลง ช่องอกและปอดมีความดันอากาศสูงขึ้น อากาศออกจากปอด

คนปกติมีอัตราการหายใจ 14-18 ครั้งต่อนาที เรากลั้นหายใจได้ไม่เกิน 1 นาที ขึ้นอยู่กับปริมาณแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ในเลือด เช่น ขณะออกกำลังกาย แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ในเลือดจะสูง ทำให้หายใจเร็ว เพื่อให้รับแก๊สออกซิเจนได้มากขึ้น แต่เมื่อหลับ ร่างกายทำงานน้อยลง ปริมาณแก๊สต่ำ การหายใจก็จะช้าลง

การแลกเปลี่ยนแก๊ส

การแลกเปลี่ยนแก๊สในมนุษย์เกิดขึ้นสองแห่ง คือ บริเวณถุงลม และหลอดเลือดฝอยที่มาเลี้ยงบริเวณปอด โดย O₂ จากปอดจะแพร่เข้าสู่หลอดเลือดฝอยแล้วจับกับ Hemoglobin ในเซลล์เม็ดเลือดแดงกลายเป็น Oxyhemoglobin ที่มีสีแดงสดและขนส่งไปทั่วร่างกาย

เมื่อถึงเซลล์ต่าง ๆ จะเกิดการแลกเปลี่ยนอีกครั้งหนึ่งระหว่างหลอดเลือดฝอยและเซลล์ร่างกาย เมื่อ O₂ แพร่ไปยังเซลล์ร่างกายแล้ว CO₂ จากเซลล์จะแพร่เข้าสู่เส้นเลือดฝอยเข้าสู่เซลล์เม็ดเลือดแดง และCO₂  รวมตัวกกับน้ำอยู่ในรูป H₂CO₃ ที่จะแตกตัวเป็น HCO_3-

ก่อนที่จะแพร่ออกสู่พลาสม่าแล้วไหลไปแลกเปลี่ยนเป็น O₂ บริเวณปอดอีกครั้ง โดย HCO_3- จะเข้าสู่เซลล์เม็ดเลือดแดงรวมตัวกับ H⁺ เป็น H₂CO₃ แล้วจึงแตกตัวเป็น CO₂ และน้ำทำให้ความหนาแน่นของ CO₂ ในหลอดเลือดสูงกว่าในถุงลม และเกิดการแพร่ของ CO₂ จากหลอดเลือดไปยังถุงลม

เมื่อนำค่าความหนาแน่นของแก๊สจากบรรยากาศ
ท่อลม ถุงลม เลือด และ เนื้อเยื่อร่างกายมาเปรียบเทียบกันระหว่าง O₂ และ CO₂ จะเห็นดังกราฟ

การควบคุมการหายใจ

เราไม่สามารถควบคุมการหายใจได้ 100% โดยร่างกายมีระบบควบคุม 2 ระบบ คือ

1. การควบคุมแบบอัตโนมัติ เป็นการหายใจที่ไม่สามารถบังคับได้ เนื่องจากถูกควบคุมโดยสมองส่วน Pons และ Medulla ที่เป็นตัวสร้างและส่งสัญญาณไปกระตุ้นกล้ามเนื้อที่เกี่ยวข้องกับการหายใจให้เกิดการหายใจเข้าออกอย่างสม่ำเสมอโดยไม่ต้องสั่งให้เกิดการหายใจด้วยจิตสำนึก

2.  ควบคุมใต้อำนาจจิตใจ เป็นการหายใจที่บังคับได้ จากสมองส่วน Cerebral cortex, Hypothalamus และ Cerebellum ทำงานปรับการหายใจให้เข้ากับกิจกรรมต่าง ๆ ของร่างกายเช่น พูด เดิน ออกกำลังกายหรือกลั้นหายใจ

ความผิดปกติเกี่ยวกับทางเดินหายใจ

โรคปอดบวม (Pneumonia) เกิดจากเชื้อแบคทีเรียหรือไวรัสผ่านเข้ามายังหลอดลมหรือถุงลมสู่เนื้อเยื่อปอด ทำให้อักเสบ และสูญเสียพื้นที่แลกเปลี่ยนแก๊สไปเนื่องจากมีของเหลวเข้าไปแทนที่

โรคถุงลมโป่งพอง (Emphysema) เกิดจากการหายใจเอาอากาศที่ปนเปื้อนมลพิษ เช่น ควันบุหรี่ ควันโรงงาน ควันท่อไปเสียรถยนต์ รวมถึงฝุ่นละอองที่เซลล์เม็ดเลือดขาวชนิด (Macrophage) ทำลายไม่ได้สะสมอยู่ และเกิดการสะสมของเอนไซม์ที่เซลล์เม็ดเลือดขาวสร้างและย้อนกลับมาทำลายเนื้อเยื่อปอดแทน หรือ อาจเกิดการติดเชื้อภายในเนื้อเยื่อปอด อาการของโรคคือถุงลมและหลอดลมฝอยถูกทำลาย ความสามารถในการนำอากาศเข้ามายังถุงลมลดลง หรือบางครั้งผนังถุงลมถูกทำลายและเชื่อมกันเป็นถุงลมขนาดใหญ่ใบเดียว ทำให้พื้นที่แลกเปลี่ยนแก๊สลดลงอย่างมาก ร่างกายผู้ป่วยได้รับ O₂ ไม่เพียงพอ ทำให้หอบ เหนื่อยง่าย O₂ ไปเลี้ยงอวัยวะต่าง ๆ ลดลง และอาจหัวใจวายได้

โรคภูมิแพ้ที่มีการกระตุ้นจากสิ่งต่าง ๆ เช่น เกสรดอกไม้ ฝุ่น ควัน หรือสารเคมีอื่น ๆ ที่ปะปนในอากาศ ส่งผลให้หลอดลมตีบจนหายใจไม่สะดวก หรือหายใจไม่ทันจนเกิดอาการหอบหืด อาจเสียชีวิตได้

การวัดอัตราการหายใจ

ร่างกายของคนแต่ละคนมีการใช้พลังงานไม่เท่ากันแต่การที่จะวัดอัตราการเผาผลาญ (Metabolism) ของร่างกายทำได้ยาก แต่อัตราเมตาบอลิซึมนั้นสอดคล้องกับการใช้ O₂ ของร่างกาย ซึ่งการวัด O₂ ของร่างกายสามารถวัดได้ง่ายกว่า  โดยจะถือว่าถ้าเซลล์มีการใช้ O₂ เซลล์นั้นก็จะมีการเผาผลาญสูงด้วย