13.3 : נשימה וחילופי גזים

יחסי הגומלין המורכב בין מערכת הלב וכלי הדם למערכת הנשימה חיוני להובלה יעילה של גזי נשימה בכל הגוף. הבה נחקור את הפונקציות הרב-גוניות של מערכת הלב וכלי הדם, תוך שימת דגש על תפקידה המרכזי בחילופי גזים.

הנשימה כרוכה בחילופי גזים, במיוחד חמצן (O_2) ופחמן דו חמצני ,(CO_2) בין הנאדיות ותאי הגוף, תהליך המקל על זרימת הדם. כתוצאה מכך, מערכת הלב וכלי הדם, המערבת את הלב וכלי הדם, חיונית לחילופי גזים יעילים. נתחיל בבדיקת האנטומיה של הלב.

הלב, משאבת שרירים בצורת חרוט, הוא האיבר המרכזי של מערכת הלב וכלי הדם. יש לו ארבעה חדרים חלולים: שני פרוזדורים למעלה ושני חדרים למטה. הפרוזדורים (ביחיד: אטריום) הם פתחי הכניסה, המקבלים דם מהוורידים, שהם הוריד חלול העליון והתחתון וורידי הריאה השמאלי והימני. החדרים הם השקעים, השואבים בכוח דם מחומצן החוצה דרך העורקים, כולל עורקי הריאה ואבי העורקים. עורקים אלו מספקים דם עשיר בחמצן לגוף ומובילים דם נטול חמצן לריאות לצורך חימצון.

המבנה הייחודי של הלב, עם מסתמים חד-כיוונים בכניסות (התלת-צניפי ומטרלית) וביציאות (ריאתי ואבי העורקים) של כל חדר, מבטיח זרימת דם בכיוון הנכון, מונע זרימה לאחור ושמירה על יעילות המערכת.

הרשת הנרחבת של כלי הדם יוצרת מעגל סגור, המקל על הובלת הדם בין הלב לתאי הגוף. העורקים והעורקיקים מעבירים דם מהלב, ומכוונים אותו לכיוון הנימים, בעוד שורידונים וורידים מחזירים דם לפרוזדורים.

נימים, כלי הדם הקטנים ביותר, הם קריטיים להחלפת חומרים בין דם לתאי הגוף. בריאות, דם חסר חמצן - דל בחמצן ועשיר בפחמן דו חמצני - עובר מהצד הימני של הלב אל הריאות. כאן, בנאדיות O2, מהאוויר הנשאף מתפזר לדם, בעוד ש-CO_2, תוצר פסולת, מתפזר מהדם אל הנאדיות לנשיפה. הנאדיות מרופדות בשכבה עדינה של נוזל פעיל שטח, שבלעדיה היו קורסים. חומר השטח, המיוצר על ידי תאי הנאדית, מפחית את מתח הפנים של הנוזל, מונע את קריסת הנאדיות ומקל על חילופי הגזים. לאחר רכישת חמצן ושחרור פחמן דו חמצני, הדם העשיר בחמצן חוזר לצד שמאל של הלב. דם מחומצן זה, כעת דל בפחמן דו חמצני, מופץ בכל הגוף, ומעביר חמצן לרקמות שונות.

הבנת הובלת חמצן דורשת גם הכרה בתפקידים של פלזמה ותאי דם אדומים (אריתרוציטים). בעוד שכמות קטנה של חמצן מתמוססת בפלזמה, רובו קשור להמוגלובין בתאי דם אדומים, בצורה של אוקסיהמוגלובין, בגלל הזיקה הגבוהה של ההמוגלובין לחמצן. המוגלובין נושא גם פחמן דו חמצני, בעיקר בצורת קרבוקסיהמוגלובין.

במהלך הנשימה הפנימית, חמצן [O_2] ופחמן דו חמצני [CO_2] מוחלפים בין תאי רקמה ודם. כל הפרעה בהרכב הדם יכולה להשפיע באופן משמעותי על תהליך זה. לדוגמה, דימום, המאופיין בדימום מוגזם, מפחית את תפוקת הלב ומפחית את הדם הזמין לאספקת חמצן. זה יכול להוביל להיפוקסיה של רקמות, מצב שבו רקמות הגוף אינן מקבלות מספיק חמצן. אנמיה, מצב נוסף, מאופיין בהפחתה של אריתרוציטים, מה שמוביל להמוגלובין לא מספיק להובלת חמצן ולחמצן לא מספק של רקמות. מצד שני, פעילות גופנית סדירה משפרת את יעילות שרירי הלב ומגבירה את כמות החמצן המועברת לרקמות. מצבים אחרים, כגון מחלות בדרכי הנשימה או גובה רב, יכולים גם הם להשפיע על חילופי גזים, ולהדגיש את האיזון העדין הנדרש לשמירה על הומאוסטזיס.