لمحة عن الجهاز التنفسي ووظائفه وأمراضه

الجهاز التنفسي هو جزء من جسم الإنسان، يوفر الأكسجين الذي تحتاجه الخلايا ويزيل ثاني أكسيد الكربون الذي تنتجه الخلايا من الجسم.

يشمل الجهاز التنفسي البشري التجويف الأنفي والحلق والبلعوم ولسان المزمار والحنجرة والقصبة الهوائية والشعب الهوائية والحويصلات الهوائية.

يحمل الجهاز التنفسي الأكسجين الموجود في الهواء إلى الرئتين، وفي حالة التلامس الوثيق مع الدم، يتم نقل الأكسجين إلى الدم وتنقله الدورة الدموية إلى جميع أجزاء الجسم. في الوقت نفسه، ينتقل ثاني أكسيد الكربون (CO2) الموجود في الدم، والذي يتجمع من جميع أجزاء الجسم، إلى الرئتين ويزفر عبر الجهاز التنفسي إلى خارج الجسم.

مم يتكون الجهاز التنفسي؟

هناك نوعان من التنفس تحدث داخل الجسم، التنفس الخارجي والتنفس الداخلي. يُطلق على انتشار الغازات التنفسية بين الحويصلات الهوائية في الرئة والدم في الشعيرات الدموية المحيطة بها اسم (التنفس الخارجي). يسمى انتشار الغازات بين الدم في الشعيرات الدموية وبين خلايا الأنسجة (التنفس الداخلي).

تتم عملية التنفس على المراحل التالية:

التهوية الرئوية: تشمل دخول الهواء إلى الرئتين وإفراغه والتبادل المستمر للغازات مع الخارج.

التنفس الخارجي: انتقال الأكسجين من الرئتين إلى الدم وثاني أكسيد الكربون من الدم إلى الرئتين.

نقل الغازات التنفسية: نقل الأكسجين من الرئتين إلى خلايا أنسجة الجسم وثاني أكسيد الكربون من هذه الخلايا إلى الرئتين. يتم ذلك عن طريق الدورة الدموية.

التنفس الداخلي: حركة الأكسجين من الدم إلى الخلايا وثاني أكسيد الكربون من الخلايا إلى الدم.

أقسام الجهاز التنفسي بالتفصيل

الهياكل التي يتكون منها الجهاز التنفسي هي الأنف والبلعوم والحنجرة والقصبة الهوائية والرئتين.

الجزء المكون من الأنف والبلعوم والحنجرة والقصبة الهوائية يسمى الجهاز التنفسي العلوي.

يتم تنظيف وتسخين وترطيب الهواء المأخوذ في هذه الهياكل في نفس الوقت.

الأنف

هو الجزء الذي يؤخذ فيه الهواء. يتم تنقية المواد الغريبة مثل الغبار الموجود في الهواء بفضل شعر الأنف والمخاط. يتم تسخين الهواء المأخوذ من الأنف وينتقل إلى هياكل أخرى في الجهاز التنفسي. لذلك، من الأفضل التنفس من خلال الأنف. يشارك الأنف أيضاً في حاسة الشم بمستقبلاته الشمية.

البلعوم

هو الجزء الذي يفصل بين الجهاز الهضمي والجهاز التنفسي. يفتح في تجاويف الفم والأنف والمريء والقصبة الهوائية. وهي متصلة بأحد طرفي قناة استاكيوس.

الحنجرة

تسمح للهواء بالمرور إلى القصبة الهوائية. تغطي الحنجرة أثناء البلع وتمنع الطعام من الهروب إلى القصبة الهوائية. تحتوي الحنجرة على حبال صوتية. الحبال الصوتية هي المسؤولة عن تكوين الصوت.

القصبة الهوائية

هو أنبوب يبلغ طوله حوالي 12 سم وعرضه من 2 - 3 سم، ويقع بين الحنجرة والرئتين. يتكون من نسيج ضام وأنسجة غضروفية ونسيج طلائي من الخارج إلى الداخل. تحافظ الأنسجة الغضروفية على شكل الحرف C على فتح القصبة الهوائية باستمرار. الخلايا الظهارية على السطح الداخلي للقصبة الهوائية مهدبة، وهناك خلايا إفراز المخاط بينها.

يتم التخلص من المواد الغريبة عن طريق نقلها نحو الحنجرة مع السائل المخاطي الذي تفرزه الخلايا الظهارية الهدبية. يؤدي استنشاق دخان السجائر إلى إتلاف هذا الهيكل الهدبي. عندما تصل القصبة الهوائية إلى الرئتين، تنقسم إلى فرعين باتجاه الرئتين اليمنى واليسرى. تسمى هذه الفروع القصبات الهوائية. تنقسم القصبات الهوائية إلى فروع أصغر تسمى القصيبات داخل الرئة.

الرئتين

تقع في التجويف الصدري. يتكون من جزأين، الرئة اليمنى واليسرى. تحتوي الرئة اليمنى على ثلاثة فصوص والرئة اليسرى بها فصين. الرئتين لها بنية إسفنجية مغطاة بغشاء رقيق مزدوج الطبقات يسمى غشاء الجنب.

الفراغ بين الأغشية الجنبية يحتوي على السائل الجنبي. يسهل هذا السائل حركة الرئتين أثناء التنفس.

السبب في أن الرئة اليمنى أكبر بنسبة 10٪ من الرئة اليسرى هو أن القلب يقع على الجانب الأيسر من القفص الصدري.

الحويصلات الهوائية

الوحدات الوظيفية في شكل أكياس حيث يحدث تبادل الغازات في الرئتين تسمى الحويصلات الهوائية. الحويصلات الهوائية متشابهة في الشكل مع عناقيد العنب. الحويصلات الهوائية هي أكياس هوائية تقع في نهايات القصيبات. توجد شعيرات دموية حول الحويصلات الهوائية. هناك ما يقرب من 300 مليون الحويصلات الهوائية في كلا الرئتين. الحويصلات الهوائية، التي تتكون من طبقة واحدة من الظهارة الحرشفية، تزيد من مساحة السطح لتبادل الغازات. تبلغ مساحة السطح الإجمالية في رئتي الإنسان البالغ حوالي 140 متر مربع.

تحتوي الحويصلات أيضاً على خلايا إفرازية. إن إفراز البروتين الدهني الذي يسمى الفاعل بالسطح بواسطة هذه الخلايا يقلل من التوتر السطحي، مما يسمح للحويصلات الهوائية بالانتفاخ بسهولة أكبر. يمنع الحويصلات الهوائية من الالتصاق ببعضها البعض عند الزفير. بالإضافة إلى ذلك، تعمل خلايا البلعمية في الحويصلات الهوائية على تدمير الكائنات الحية الدقيقة الأجنبية.

الحجاب الحاجز

أهم عضلة في الجهاز التنفسي هي الحجاب الحاجز. تؤدي حركة الحجاب الحاجز والعضلات الوربية إلى اختلاف الضغط وتغيير حجم الرئتين. عند الاستنشاق، يتحرك الحجاب الحاجز للأسفل وتتمدد الضلوع. نتيجة لذلك، ينخفض ​​الضغط داخل الرئتين ويتدفق الهواء إلى الرئتين. الزفير الطبيعي لا يتطلب نشاط عضلي. عندما يتم تحرير الحجاب الحاجز، تتسبب القوة المرنة للرئتين والممرات الهوائية في هروب الهواء من الرئتين بسبب اختلاف الضغط. تماماً مثل ما نراه في نفخ البالون أو تفريغه. يتطلب ملء البالون قوة خارجية، بينما يتم إفراغه تلقائياً بسبب مرونته.

أهمية ووظائف جهاز التنفس

عندما يتعلق الأمر بالجهاز التنفسي، يعتقد معظم الأشخاص عموماً أن التنفس محصوراً فقط في الرئتين والتنفس؛ لكن التنفس ليس سوى أحد الوظائف البسيطة للجهاز التنفسي. تحتاج خلايا الجسم إلى إمدادات أكسجين ثابتة لتوفير عمليات التمثيل الغذائي اللازمة للبقاء على قيد الحياة.

يتعاون الجهاز التنفسي مع جهاز الدوران لتزويد هذا الأكسجين وتفرز الفضلات الأيضية، وكذلك تنظيم درجة الحموضة في الدم. فيما يلي سوف نشرح أهمية الجهاز التنفسي.

خلق الصوت

عند البشر والثدييات الأخرى، يكون الجهاز التنفسي مسؤولاً عن إنتاج أصوات مشابهة لتلك المستخدمة في الكلام.

تلعب هياكل الجهاز التنفسي العلوي، وخاصة الحنجرة، دوراً في إنتاج الصوت ويمكنها ضبط حجمها ودرجة حدتها. يسمى إنشاء الصوت علم الصوتيات.

حاسة الشم

يلعب الأنف دوراً مهماً في التنفس، لكن الأعصاب الشمية والتراكيب المرتبطة بها تلعب أيضاً دوراً في حاسة الشم. حاسة الشم مهمة أيضاً في الكائنات الحية الأخرى، خاصة في أنشطة مثل صيد الطعم.

سلامة الجسم

تحمي خلايا الجهاز التنفسي الجسم من هجوم مسببات الأمراض عبر الممرات الأنفية. يلعبون دوراً مهماً في جهاز المناعة؛ لأن الجهاز التنفسي هو أحد أجهزة الجسم ذات التفاعل المكثف والمتكرر مع البيئة الخارجية (مثل الجهاز الهضمي).

يمكن لخلايا الأنسجة الخلوية في الممرات الهوائية أن تفرز العديد من الأجسام المضادة، والديفينسين، والإنزيمات، والببتيدات، وكذلك الجزيئات المؤكسدة الصغيرة التي تمنع انتشار مسببات الأمراض.

أمراض الجهاز التنفسي الأكثر شيوعاً

يمكن أن تحدث أمراض الجهاز التنفسي بسبب انسداد المسالك الهوائية أو انقباض المسالك الهوائية أو فقدان مساحة كبيرة من الحويصلات الهوائية لتبادل الغازات. قد تعاني الشعيرات الدموية حول هذه الحويصلات أيضاً من مشاكل، إما بسبب التخثر أو بسبب التغيرات في وظائف القلب. قد تكون هذه الأمراض عدوى مؤقتة وقد تكون حالات مزمنة. ويمكن أيضاً أن تكون مجرد تغييرات طفيفة في نمط التنفس، كما هو الحال مع الفواق.

نزلة البرد

تحدث نزلات البرد بسبب عدد كبير من الفيروسات المختلفة، حيث أن فيروسات الجهاز التنفسي هي السبب الأكثر تنوعاً وشيوعاً لهذه الشكوى. عادة ما تكون نزلات البرد عدوى في الجهاز التنفسي العلوي، على الرغم من أنها قد تنتشر في بعض الأحيان إلى الأذن أو الجهاز التنفسي السفلي. تنتقل العدوى عن طريق الاتصال المباشر مع شخص مصاب، وخاصة عن طريق إفرازات الأنف.

الوقاية من هذا المرض صعبة بشكل خاص لأن الشخص أصيب قبل ظهور الأعراض. عادة ما تتلامس الفيروسات مع الخلايا الأنفية، ثم يتم تكوين سائل صافٍ لاحتجاز هذه الكائنات الدقيقة وطردها من الجسم. يتبع ذلك العطس والسعال، خاصةً إذا دخل الفيروس في عمق الشعب الهوائية. يعد السعال المصحوب بكثرة من البلغم أو الأصفر أو الأخضر علامة على غزو الجراثيم للجهاز التنفسي. المضادات الحيوية غير مجدية ضد الالتهابات الفيروسية، وعادة ما تهدأ الأعراض بعد أسبوع.

الدرن

يقع السل في الطرف الآخر من طيف الأمراض المعدية في الجهاز التنفسي. هي عدوى بكتيرية يسببها المتفطرة السلية ويمكن أن تؤدي إلى الوفاة بعد مرض مؤلم حتى ظهور مضادات حيوية قوية. تنتشر العدوى عن طريق انتقال البكتيريا الحية من شخص مصاب، وخاصة عن طريق إفرازات الفم والأنف. لأن هذه البكتيريا مقاومة، يمكن أن تعيش في صورة جافة لعدة أشهر.

يمكن أن ينتشر المرض بسرعة في المناطق ذات الكثافة السكانية العالية، أو مع مواسم البرد المستمرة التي تجعل الناس في المنزل ويتفاعلون بشكل وثيق مع بعضهم البعض. يمكن للعديد من الأطفال والبالغين الأصحاء التغلب على العدوى دون ظهور أعراض واضحة، وفحص الدم فقط هو الذي يمكن أن يؤكد العدوى.

في هذا المرض، تتكون عقيدات صلبة داخل الرئتين لا تؤدي فقط إلى تآكل أنسجة الجهاز التنفسي، بل يمكنها أيضاً مهاجمة الأوعية الدموية وتسبب سعال المريض. هذه علامة لافتة تشير إلى مرحلة متقدمة من المرض. الأشخاص الذين يعانون من نقص المناعة، سواء الرضع أو كبار السن أو المصابين بأمراض المناعة الذاتية، هم أكثر عرضة للتطور والانتكاس. يشمل العلاج عادةً تناول العديد من المضادات الحيوية على مدار فترة زمنية طويلة.

سرطان الرئة

إن الإصابة بسرطان الرئة هو ورم خبيث في الرئتين يرتبط بنمو الخلايا غير المنضبط في الأنسجة وانتقال ورم خبيث من هذه الخلايا إلى أعضاء أخرى في الجسم. يعد التدخين، خاصةً إذا بدأ في سن مبكرة، أكثر عوامل خطر الإصابة بسرطان الرئة. استنشاق دخان السجائر بنفس الخطورة.

على الرغم من أن التدخين يمثل أكثر من 80٪ من سرطانات الرئة، فإن أي مادة كيميائية تزعج الطبقات الداخلية للرئتين بشكل متكرر يمكن أن تؤدي إلى تكوين الورم. وتشمل هذه الأسبستوس، والكروم، والنيكل، غاز الرادون، اليورانيوم الغبار، الفحم الغبار. العضو الأكثر شيوعاً للورم الخبيث في سرطان الرئة هو العظام. لذلك فإن المراحل المتقدمة من المرض تشمل آلام العظام.

انتفاخ الرئة

في هذه الحالة، يتم تدمير الأنسجة الرئوية ومرونة الأكياس الهوائية في الرئتين، وتدمر الأكياس الهوائية تدريجياً ويصاب الشخص بضيق في التنفس. استمرار هذا المرض، إذا ترك دون علاج، يخلق حالة خطيرة للمريض.

توسع القصبات 

في هذا المرض، يتسبب الالتهاب والعدوى في زيادة سماكة جدران الشعب الهوائية وتراكم الإفرازات الرئوية فيها.

مرض الانسداد الرئوي المزمن

هو مرض رئوي يتم فيه انسداد الشعب الهوائية وتلف الأكياس الهوائية في الرئتين. المرضى الذين يعانون من مرض الانسداد الرئوي المزمن قد يصابون بالتهاب الشعب الهوائية وانتفاخ الرئة.

التليف الكيسي

يحدث هذا المرض بسبب طفرة في جين على الصبغي رقم 7 عند البشر. في هذا المرض، يؤدي إفراز المخاط المفرط إلى انسداد الشعب الهوائية ويصاب المريض بمشاكل في الجهاز التنفسي.

الانصباب الجنبي

في هذه الحالة، يتجمع الكثير من السوائل بين أنسجة الرئة وصدر المريض. تسمى هذه الحالة "جفاف الرئتين". في هذه الحالات، تكون حركة الرئتين في الصدر مضطربة وتؤدي إلى صعوبة في التنفس الطبيعي.

متلازمة الضائقة التنفسية الحادة

في هذه الحالة، يدخل السائل من الأوعية الدموية الأكياس الهوائية للرئتين، مما يتسبب في ضيق التنفس ونقص الأكسجين في الوصول إلى الجسم. غالباً ما يحتاج هؤلاء المرضى إلى جهاز التنفس الصناعي. يبلغ معدل وفيات مرضى متلازمة الضائقة التنفسية الحادة حوالي 50 إلى 60٪.

توقف التنفس أثناء النوم

يعاني الأشخاص المصابون بانقطاع النفس أثناء النوم من فشل تنفسي. في هذه الحالة، التي تحدث بسبب انسداد المسالك الهوائية، ينخفض ​​مستوى الأكسجين في الدم ويصبح إيقاع القلب غير منتظم.