Dýchanie

Dýchanie, niekedy respirácia (lat. respiro; spiro = dýchať) alebo ventilácia, je fyziologický proces výmeny plynov, prevažne kyslíka a oxidu uhličitého, pomocou vdychovania a vydychovania vzduchu.

Význam

Dýchanie je nevyhnutné pre život. Predstavuje proces výmeny plynov, konkrétne kyslíka, ktorý bunky potrebujú na zisk energie, a oxidu uhličitého, ktorý bunky vylučujú ako koncový produkt oxidácie organických látok. Kyslík, ktorý sa prijíma dýchaním, sa spracováva v dýchacom reťazci, kde dochádza k jeho redukcii na vodu. Oxid uhličitý je produktom rôznych procesov, medzi ktoré patria napríklad Krebsov cyklus a beta-oxidácia.^[1]

Za prenos týchto látok a výmenu plynov je zodpovedná dýchacia sústava. Výmena funguje na princípe difúzie. Po príjme týchto plynov pomocou pľúc prestupujú plyny do krvi, ktorou sú prenášané do rôznych tkanív. Oba plyny, kyslík i oxid uhličitý, sa v krvi prenášajú pomocou hemoglobínu.

Dýchanie u živočíchov a človeka

Dýchanie sa delí na nádych (lek. inspírium) a výdych (lek. exspírium). Podľa miesta výmeny dýchacích plynov na vonkajšie a vnútorné dýchanie.

Ventilácia pľúc

Ventiláciou pľúc rozumieme výmenu alveolárneho vzduchu, ktorá je zabezpečená funkciou svalov. Pri nádychu sa pomocou svalov zväčšuje objem hrudnej dutiny, čo v nej vytvára podtlak. Vďaka tomu sa rozťahujú pľúca, tlaku plynu v nich klesá a do pľúc je nasávaný vzduch. Po nádychu nasleduje výdych. Pri nádychu vzduch prechádza cez nosnú dutinu do hltanu, ďalej do hrtanu odkiaľ je nasávaný do priedušnice. Vzduch potom prechádza cez priedušky a ďalej priedušničky až sa nakoniec dostáva do alveol, ktoré sú funkčnou časťou pľúc. Pri výdychu je postup opačný.

Nádych

Nádych je zo 60% tvorený sťahom bránice, ktorá pracuje ako piest. To platí predovšetkým u mužov, kde prevažuje toto, takzvané brušné dýchanie. U žien sa pri dýchaní využívajú viacej vonkajšie medzirebrové svaly. Takémuto dýchaniu hovoríme rebrové dýchanie.

Výdych

Výdych je v pokojovom stave na rozdiel od nádychu pasívny. Pľúca sú stláčané pružnosťou a váhou hrudníka. Pri zvýšenej námahe sa do vytlačovania vzduchu z pľúc aktívne zapájajú aj svaly, aby sa výdych urýchlil.

Objemy

Pri pokojnom nádychu a výdychu sa v pľúcach vymení asi 0,5 l vzduchu. Tento objem označujeme ako respiračný objem pľúc. Po pokojnom nádychu je úsilím možné vdýchnuť ešte približne 2,5 l vzduchu (inspiračný rezervný objem). Maximálnym výdychom možno po maximálnom nádychu z pľúc vydýchnuť približne 4 l vzduchu. Toto množstvo je označované ako vitálna kapacita pľúc a je veľmi individuálne. U trénovaných športovcov (obzvlášť pri vodných športoch), môže prekročiť aj 6 l. Meranie vitálnej kapacity sa vykonáva spirometrom. Po maximálnom výdychu v pľúcach a prieduškách ostáva približne 0,5 l vzduchu. Tento objem sa nazýva zvyškový objem pľúc.

Celková kapacita pľúc = maximálny výdych zvyškový objem pľúc

Vitálna kapacita pľúc = maximálny výdych po maximálnom nádychu

Zmena objemu a rýchlosti

pokojné dýchanie – calm
zrýchlené dýchanie – panik
spomalené dýchanie – bradypnoe
prehĺbené dýchanie – hyperpnoe
plytké dýchanie – hypopnoe
zastavené dýchanie – apnoe

Vonkajšie dýchanie

Pri vonkajšom dýchaní krv prijíma kyslík a odovzdáva oxid uhličitý. Samotná difúzia plynov prebieha v pľúcnych komôrkach (alveolách), ktoré sa nachádzajú v pľúcach. Vzduch, ktorý sa nachádza v alveolách sa nazýva alveolárny. Je oddelený od krvi prúdiacej v pľúcnych kapilárach iba veľmi tenkou stenou, čo uľahčuje difúziu. Zloženie atmosférického (vdychovaného) vzduchu je odlišné od zloženia alveolárneho vzduchu, ktorý obsahuje menej kyslíka, ale viac oxidu uhličitého a vodných pár.

pri 0 °C a tlaku 101,3 kPa	atmosférický vzduch	alveolárny vzduch
kyslík	20,92%	16,4%
oxid uhličitý	0,04%	3,8%
dusík	79,04%	79,7%

Vnútorné dýchanie

Pri vnútornom dýchaní krv odovzdáva kyslík orgánom a tkanivám a odvádza z nich nadbytočný oxid uhličitý. Prenos kyslíka krvou umožňuje červené krvné farbivo – hemoglobín. Pri fyziologických podmienkach 1 g hemoglobínu viaže 1,34 ml kyslíka. Oxid uhličitý sa do krvi dostáva pri jej prietoku cez orgány a tkanivá a je prenášaný hlavne väzbou na HCO₃^-. Dve tretiny oxidu uhličitého sú v krvnej plazme viazané na katión sodíka, tretina je v krvinkách viazaná na katióny draslíka.

Riadenie dýchania

Dýchanie je riadené z centra v predĺženej mieche, ale človek ho môže do istej miery vedome ovplyvňovať.

Činnosť centra pre riadenie dýchania je ovplyvňovaná napätím (množstvom) oxidu uhličitého v krvi. Množstvo kyslíka v krvi pôsobí na činnosť dýchacieho centra iba nepriamo. Znamená to, že potrebu dýchať u človeka nespôsobuje nedostatok kyslíka, ale prebytok oxidu uhličitého. Tento fakt spôsobuje isté nebezpečenstvo pri zámerne zrýchlenom dýchaní (hyperventilácia), kedy vzhľadom na vysokú schopnosť hemoglobínu viazať kyslík množstvo kyslíku v krvi takmer nestúpa, ale na druhej strane výrazne klesá množstvo oxidu uhličitého. Ak človek po hyperventilácii preruší dýchanie (napríklad pre pobyt pod vodou) telo začne spotrebúvať kyslík a produkovať CO₂. Po určitom čase začne byť hladina kyslíka nebezpečne nízka, ale hladina oxidu uhličitého ešte nemusí dosiahnuť dostatočne vysokú hodnotu, aby spôsobila adekvátnu potrebu dýchania. Ak klesne množstvo kyslíka v krvi pod kritickú hranicu, nastáva bezvedomie, až smrť.

Nedostatok kyslíka v tkanivách nazývame hypoxia a rozoznávame niekoľko druhov:

Hypoxická hypoxia – Znamená nedostatok kyslíka v tkanivách, je spojená so zníženou hladinou kyslíka v krvi, čo nastáva napríklad pri dýchaní vzduchu so zníženým množstvom kyslíka.
Anemická hypoxia – Je spôsobená nedostatkom hemoglobínu v krvi.
Stagnačná hypoxia – Nastáva po zástave srdca.
Histotoxická hypoxia – Je spôsobená znemožnením využitia kyslíka v tkanivách toxickými látkami.

Poruchy dýchania a symptómy

Pozorovanie dýchania

Dýchanie patrí spolu s pulzom, krvným tlakom a telesnou teplotou k vitálnym znakom. Zdravé, normálne dýchanie (Eupnoe) sa uskutočňuje pravidelne, rovnomerne hlboko, je bez zvuku a bez pachu.

Impulz dýchania sa zvýši pri

klesajúcom obsahu kyslíka
stúpajúcom obsahu oxidu uhličitého
klesajúcej hodnote pH

Impulz dýchania sa zníži pri

stúpajúcom obsahu kyslíka
klesajúcom obsahu oxidu uhličitého
stúpajúcej hodnote pH

Odchýlky môžu poukazovať na určité choroby: poruchy dýchania sa nevyskytujú iba pri ochoreniach dýchacích ciest, ale aj pri srdcovo-cievnych ochoreniach a poruchách metabolizmu. Cielené pozorovanie dýchania sa vyžaduje:

v rámci anamnézy u všetkých novoprijatých pacientov
pri pacientoch s ochoreniami pľúc a srdca (najmenej raz za smenu)
nepretržite pri kyslíkovej terapii, počas narkózy; pri podávaní dýchaco-depresívnych (tlmiacich dýchanie) liekov (napr. Opioidy); pri pacientoch v bezvedomí, ktorí sú napojení na dýchací prístroj alebo boli práve extubovaní.

Pozorovanie dýchania zahŕňa:

frekvenciu dýchania
objem dýchania
intenzitu dýchania
rytmus dýchania
zvuky pri dýchaní
pach pri dýchaní

Okrem toho sa berie do úvahy držanie tela (zapojenie pomocných dýchacích svalov), obojstranne rovnaké dýchacie pohyby a celkový zdravotný stav pacienta. Frekvencia dýchania

Frekvencia dýchania: počet nádychov (výdychov) za minútu. Priemerná hodnota frekvencie dýchania závisí od veku. Frekvencia dýchania je u:

novorodenca 40 – 45 nádychov (výdychov) za minútu
dieťaťa 25 – 30 nádychov (výdychov) za minútu
dospelého 16 – 20 nádychov (výdychov) za minútu

Správne počítanie frekvencie dýchania

Hneď ako si je človek vedomý svojho dýchania, ovplyvňuje ho. Preto sa odporúča pozorovať dýchanie pacienta nenápadne, napr. po kontrole pulzu držať pacientovo zápästie ešte minútu a počítať nádychy (výdychy). U človeka v bezvedomí sa pozorujú dýchacie pohyby. Vtedy sa ruka položí na hrudnú kosť a okraj rebier alebo na bok. Nádychy (výdychy) sa počítajú minútu, aby sa určila presná hodnota merania.

Odchýlky frekvencie dýchania

Tachypnoe

Zrýchlené dýchanie, teda viac ako 20 nádychov (výdychov) za minútu u dospelého. Môže predstavovať až 100 nádychov (výdychov) za minútu.

Tachypnoe sa vyskytuje pri zvýšenej potrebe kyslíka. Fyziologicky sa prejaví pri telesnej námahe, psychickej záťaži, pôsobením tepla (v saune, v horúcom kúpeli) alebo pri pobyte vo vyššej nadmorskej výške (od výškového rozdielu cca 2 000 m) bez prípravy.

Patologickými príčinami tachypnoe sú napr. bolesti, horúčka (na 1 °C stúpa frekvencia približne o 7 nádychov (výdychov) za minútu), ochorenie srdca, pľúc a anémia.

Bradypnoe

Spomalené dýchanie, u dospelého menej ako 12 vdýchnutí za minútu

Bradypnoe je fyziologická v spánku alebo pri veľkom uvoľnení (meditácia, autogénny tréning).

Patologicky sa vyskytuje pri:

poškodení centrálneho nervového systému, napr. úrazoch hlavy a mozgu
otravách (napr. Benzodiazepinami)
ochoreniach metabolizmu ako pokročilá hypotyreóza

Apnoe

Príčinou apnoe môže byť upchanie dýchacích ciest, ochrnutie centra dýchania alebo dýchacieho svalstva. Apnoe preruší životu potrebný prísun O2 ku všetkým orgánom. Na nedostatok kyslíka reaguje citlivo najmä mozog. Neošetrená apnoe spôsobuje do 3 – 5 minút mozgovú smrť.

Zástava dýchania si vyžaduje vždy prvú pomoc podľa schémy ABC – s výnimkou, ak existuje výslovná dohoda o nevykonaní reanimácie a ak nevykonanie nariadil lekár – inak pacient do niekoľkých minút zomrie:

A (irway) = uvoľnenie dýchacích ciest
B (reathing) = umelé dýchanie z úst do úst
C (irculation) = masáž srdca v prípade zastavenia činnosti srdca

Objem dýchania a pľúc

Pri zvýšenej potrebe kyslíka sa nezvýši iba počet nádychov (výdychov) za minútu, ale zväčší sa aj objem vzduchu (volúmen) každého nádychu (výdychu). Pri nádychu sa do dýchacích ciest a pľúc nasaje približne 500 ml vzduchu (objem nádychu). Tento vzduch sa zmieša so vzduchom, ktorý sa ešte nachádza v pľúcach. (V pľúcach a dýchacích cestách zostane vždy po výdychu nejaký vzduch.)

Výmena plynov sa uskutočňuje v alveolách, pretože iba tam je vrstva tkaniva medzi vzduchom a krvou tenká a priepustná. Približne 1/3 vdýchnutého vzduchu sa nedostane do alveol, ale zostane v dýchacích cestách, napr. v hrtane, priedušnici a bronchiách. Tam je vrstva tkaniva oveľa hrubšia ako v alveolách a neuskutočňuje sa v nich výmena plynov. Preto sa tieto dýchacie cesty označujú aj pojmom mŕtvy priestor.

Minútový objem dýchania: množstvo vzduchu, ktoré sa za minútu vdýchne a vydýchne; číselne objem nádychu (výdychu) krát frekvencia dýchania.

Pri 14 – 16 nádychoch (výdychoch) za minútu vdýchne a vydýchne zdravý dospelý človek asi 7,5 l vzduchu za minútu.

Ak je pri telesnej námahe je potrebné väčšie množstvo kyslíka, dýchanie sa prehĺbi, t. j. objem nádychu (výdychu) sa zväčší. Ak sa ani vtedy potreba nepokryje, dodatočne sa zvýši frekvencia dýchania. Tak sa môže minútový objem dýchania značne zväčšiť.

Zosilnenými nádychmi je možné na jeden nádych (výdych) vdýchnuť o 2 – 3 l vzduchu viac ako je normálny objem nádychu (výdychu): tento objem sa nazýva inspiračný rezervný objem. Zosilnenými výdychmi je možné vydýchnuť o 1 l vzduchu viac ako pri normálnom výdychu (exspiračný rezervný objem).

Po vyčerpaní všetkých rezerv vrátane normálneho objemu nádychu (výdychu) vyplynie vitálna kapacita, t. j. maximálne množstvo vzduchu, ktoré môže vdýchnuť a vydýchnuť.

Vitálna kapacita = objem nádychu (výdychu) inspiračný rezervný objem exspiračný rezervný objem

Aj po tom najsilnejšom výdychu v pľúcach zostáva vzduch. Tento zvyškový vzduch sa nazýva reziduálny objem. Vitálna kapacita a reziduálny objem tvoria spolu celkovú kapacitu.

Pozorovanie exspiračného objemu je dôležité: pred operáciou, ak existuje možnosť obmedzenej pohyblivosti hrudného koša, pri kontrole, pri ochoreniach srdca a pľúc.

Pri spirometrii sa dodatočne okrem objemu zmeria aj prúd vzduchu (flow), t. j. ako rýchlo sa vzduch vdýchne a vydýchne.

Intenzita dýchania

U zdravého človeka zodpovedá intenzita dýchania skutočnej potrebe kyslíka a závisí od aktuálneho obsahu oxidu uhličitého v krvi. Hyperventilácia (zvýšená dýchacia činnosť) označuje dýchaciu činnosť, ktorá prevyšuje potrebu. Pri hypoventilácii (znížená dýchacia činnosť) nie je potreba organizmu, čo sa kyslíka týka, pokrytá a z krvi sa uvoľňuje málo oxidu uhličitého.

Znížené prevzdušnenie: malé prevzdušnenie jednotlivých častí pľúc, väčšinou spojené so zníženým prekrvením.

Pri skutočne nízkej potrebe kyslíka, napr. pri imobilite, je intenzita dýchania v súlade s potrebou nízka. Pri nedostatku pohybu telo nepotrebuje toľko kyslíka a následkom toho vzniká aj menej oxidu uhličitého. Dochádza k zníženému prevzdušneniu pľúc. Ďalšou príčinou je napr. plytké dýchanie, podmienené bolesťou, po poranení hrudníka alebo po operácii hornej časti brucha (napr. cholecystektómii).

Oblasti neprevzdušnených alveol sú ideálnou živnou pôdou pre baktérie. Riziko nárastu baktérii stúpa aj zlým prekrvením, čím sa vytvárajú priaznivé podmienky pre vznik zápalu pľúc (pneumonia). Profylaktické opatrenia zápalu pľúc podporujú prevzdušnenie (napr. dychová gymnastika po operácii a nácvik správneho dýchania pred ňou).

Fyziologický rytmus dýchania: pravidelný sled približne rovnako hlbokých nádychov (výdychov); čas od jedného nádychu k ďalšiemu je rovnako ako objem nádychu konštantný.

Dýchanie zdravého človeka je pravidelne a rovnako hlboké, odhliadnuc od samovoľne ovplyvniteľných alebo výkonom podmienených nepravidelností. Časový pomer medzi nádychom a výdychom je približne 1 : 2, t. j. výdych trvá dvakrát dlhšie ako nádych.

Patologické vzory dýchania

Nasledujúce typické zmeny rytmu a hĺbky dýchania sa rátajú ku chorobným vzorom dýchania:

Kussmaulové dýchania

Kussmaulovo dýchanie (acidózne dýchanie) je abnormálne prehĺbené, ale pravidelné dýchanie. Vyskytuje sa pri metabolickej acidóze, napr: pri diabetickej alebo uremickej kóme. Telo sa vo zvýšenej miere snaží vydychovať CO2, aby sa upravila nízka hodnota pH.

Cheyneovo-Stokesovo dýchanie

Pre Cheyneovo-Stokesovo dýchanie je typické periodicky sa vracajúce zoslabenie a zosilnenie dýchania s malými prestávkami: plytké nádychy (výdychy) sa postupne prehlbujú a potom sa znova stávajú plytkými. Dodatočne sa môže zmeniť aj frekvencia dýchania. Po prestávke v dýchaní, trvajúcej niekedy viac ako 10 sekúnd, nastupujú najprv plytké, potom hlbšie nádychy (výdychy). Cheyneovo-Stokesovo dýchanie sa vyskytuje pri ťažkých poškodeniach centra dýchania, ale aj pri srdcových ochoreniach v dôsledku spomalenej cirkulácie krvi. Vyskytuje sa aj počas spánku alebo pri prudkom výstupe do veľkých výšok, ale už nie ako príznak choroby.

Lapavé dýchanie (Gasping)

Lapavé dýchanie nastupuje najmä krátko pred smrťou, často mu predchádza Cheyneovo-Stokesovo dýchanie. Vyznačuje sa jednotlivými lapavými nádychmi, medzi ktorými sú dlhé pauzy.

Biotovo dýchanie

Pri Biotovom dýchaní sa striedajú viaceré rovnomerne hlboké a silné nádychy (výdychy) s pravidelne sa vracajúcimi typickými prestávkami v dýchaní. Môže sa vyskytnúť u novorodencov, najmä u predčasne narodených, ale nie ako príznak choroby. U dospelých sa vyskytuje u pacientoch so zvýšeným vnútrolebečným tlakom, napr. pri zápale mozgových blán (meningitíde) alebo pri úrazoch hlavy a mozgu.

Typy dýchania

Podľa svalstva, ktoré sa na dýchaní z veľkej časti podieľa, sa rozlišujú dva typy dýchania: hrudné dýchanie (kostálne alebo torakálne dýchanie) brušné dýchanie (abdominálne alebo bránicové dýchanie)

Hrudné dýchanie

Inspirácia sa prevažne začína medzirebrovým svalstvom. Hrudný kôš sa zreteľne zdvihne. Fyziologicky sa vyskytuje u väčšiny žien, patologicky ako ľahké, plytké dýchanie po poranení alebo operácii brucha.

Brušné dýchanie

V tomto prípade sa na dýchaní najviac podieľa bránica. Brucho sa zreteľne vyduje. Fyziologicky sa vyskytuje najmä u mužov a dojčiat, patologicky ako ľahké, plytké dýchanie pri poraneniach a operáciách hrudného koša. Prevládajúce brušné dýchanie spôsobuje hlbšie a pokojnejšie dýchanie.

Zmiešané dýchanie

Pri zmiešanom dýchaní sa rovnakou mierou využíva bránica aj medzirebrové svaly. Vyskytuje sa najmä pri telesnej námahe.

Auxiliárne dýchanie

O auxiliárne dýchanie ide vtedy, keď sa na podporu dýchania zapojí dýchacie pomocné svalstvo.

Tento typ dýchania možno nájsť u pacientov s ťažkou dýchavičnosťou. Pacient pritom sedí väčšinou vzpriamene na posteli. Na bokoch sa podopiera rukami, hlava je pritom napnutím ramenného a krčného svalstva vzpriamená alebo mierne zaklonená. Držanie tela a výraz v tvári jasne ukazujú napätie a strach pacienta.

Referencia

↑ ČURDA, Marián; MAŠTEROVÁ, Valéria. Biochémia. 3. doplnené a rozšírené. vyd. Prešov : Rokus publishing, 2020. ISBN 978-80-89510-81-8. S. 133 – 137.

Pozri aj

Iné projekty

Wikicitáty ponúkajú citáty od alebo o Dýchanie
Commons ponúka multimediálne súbory na tému Dýchanie

[CurdaBiochem-1] ČURDA, Marián; MAŠTEROVÁ, Valéria. Biochémia. 3. doplnené a rozšírené. vyd. Prešov : Rokus publishing, 2020. ISBN 978-80-89510-81-8. S. 133 – 137.

[1]