Тыныс алу физиологиялық және биохимиялық процесс, оның маңызы

    Лекция мақсаты: Білімгерлерге: қандағы және тканьдердегі газдардың кернеуі, тыныс алу ырғағын қамтамасыз ететін жүйкелік аппарат, дем алу және дем шығаруды қамтамасыз ететін эффекторлық жүйкелер жайлы толық мағлұмат беру.

Тыныс алу ырғағын қамтамасыз ететін жүйкелік аппаратының негізгі қызметі – организмді О2-мен қамтамасыз етіп, СО2-газынан тазарту. Ал газдардың алмасуы олардың үлес қысымының айырмасына сәйкес жүреді, сондықтан О2-ні молырақ сіңіріп, СО2-газын көбірек болу үшін, организмге ағынды жүйе тиімді болған болар еді. Бірақ мұндай жүйеде қажетті деңгейде ылғалдық тудыру мүмкін болмай қалар еді. Ал газ алмасу процесі қалыпты атқарылу үшін тыныс аппаратында ылғалдық сақталатындай жағдай тудыру керек. Қанға оттегі альвеолының ішкі беткейі дымқыл болған жағдайда ғана өтеді. Осыған байланысты жоғары сатыда дамыған жануарларда газ алмасу беткейі сыртқы ортамен тікелей жанаспай, дененің ішінде орналасады.

 Мида тыныс орталығының болатыны жайлы алғашқы болжамды 1812ж Легалуа айтқан. Осыдан 30 жыл өткен соң 1842ж Флуракс сопақша миға ине қадау арқылы тәжірибе үстінде тынысты тоқтатып, малды өлтіруге болатынын дәлелдеген. Сопақша мидың осы нүктесі «өмір түйіні» деген атқа ие болған. 1885ж орыс физиологы Н.А.Миспавский тыныс орталығының сопақша мидың торлы құрылымының төртінші қарыншасының түбінде орналасатынын анықтады. Олардың әрекетін ми көпірінде орналасқан Лумеден ашқан иневмотаксистік орталық реттейді. Бұл орталық дем алынған кезде, дем шығару орталығын, ал дем шығарған кезде – дем алу орталығын қоздырып, дем алу және дем шығару процестің ырғақты түрде алмасып отыруына мүмкіндік береді. Өкпе ұлпасынан тыныс орталығына рефлекстік әсер болатынын 1868ж Э.Геринг пен И.Брейер дәлелдеді. Кезеген нерв өкпеде екі түрлі механорецепторлар түзеді. Олардың бір түрі өкпе ұлпасы керілгенде, екінші түрі – солғанда тітіркенеді. Олар орталыққа қай кезде дем алу немесе дем шығару процесін тоқтатып, оларды қарама-қарсы әрекетпен алмастыру қажеттігін хабарлап отырады. Дем алу кезеңінде өкпедегі механорецепторлар қозу толқынын орталықтың экспирациялық бөліміне бағыттайды, сондықтан инспираторлар әрекеті тоқтап, дем шығару кезеңі басталады. Ал дем шығарылған кезде, механорецепторлардың екінші түрі тітіркеніп, қозу орталықтың инспирациялық бөліміне бағытталады да, экспирация тоқтап, инспирация басталады. Сонымен, дем алу рефлекстік жолмен дем шығаруды, ал дем шығару – дем алуды тудырады. Тынысты рефлекспен реттеуде плевра, көкірек және құрсақ еттерінің механорецепторлары да қатысады.

 Егер қанда көмір қышқыл газының мөлшері көбейсе, орталықтың қызметі күшейіп, тыныстереңдеп жиілейді, керісінше СО2-газының мөлшері азайып, тыныс сирейді, кейде аз уақытқа тоқтап та қалады. Осы әрекетті акное деп атайды.

Тынысты реттеуде қанның газдың құрамының маңызын Л.Фредерик айқас қан айналым жасаған тәжірибесімен дәлелдеген. Бұл тәжірибеде арнаулы операция арқылы екі еттің күре тамырлары мен ойыс веналары айқастырылып жалғастырылады. Оның нәтижесінде 1-ші иттің денесінен қан екінші иттің басына, ал 2-ші иттің денесінен 1-ші иттің басына баратын болады. Егер 1-ші иттің кеңірдегін қысып, оны тұншықтырса (асфиксия), 2-ші иттің тынысы жиілейді, ол ентіге бастайды. Осы әрекет – дисиное деп аталады. Оның себебі, тұншықтырудың әсерінен 1-ші иттің қанында СО2көбейіп (гиперкапния), оттегінің азаюын –гипоксемия деп атайды.

Тыныс алу процесі кезінде организм атмосфералық ауаны қабылдайды. Ауа құрамында 20,82 % (О),  0,03% (СО2),  79,03% (N2),  0,15% (Н2О),           буы болады. Ал деммен шыққан ауа құрамында 16,3% (О),  4,4% (СО2),  79,7% (N2) кездеседі. Демек организм тыныстық ауадан 5%-ға жуық О –гін сіңіріп, 4,4% (СО2) газын бөледі, (N2)-газ алмасу процесіне қатыспайды. Мұндай жағдай газ алмасу процесінің белгілі заңдылықпен жүретіндігін дәлелдеді. Организмде газдар өздерінің үлес қысымына сәйкес алмасады. Үлес қысым деп ауадағы әрбір газдың өзі тудыратын қысым мөлшерін айтады. Ұлпа сұйықтығында  аталған газдардың  бұл көрсеткіші тиісінше 20-40 және 60мм, сондықтан оттегі қаннан ұлпалық сұйыққа, ал көмір қышқыл газы – ұлпалық сұйықтан (60-40=20) қанға өтеді. Сонымен организмде газ алмасу процесі газдардың үлес қысымының градиентіне сәйкес жүреді. Газ қысымы көп жақтан қысымы аз жаққа өтеді. Газдың қан мен альвеоладағы үлес қысымы теңескен кезде газ алмасу процесі тоқтайды. Оттегі қан арқылы гемоглобинмен қосылыс түрінде (Нв СО2) тасымалдайды да, негізгі бөлігі бикорбанаттарға айналады. Ұлпаларда түзілген СО2-газы ұлпалық сұйық арқылы қан плазмасына өтіп, одан кейін эритроциттің ішіне енеді де, карбогидриза ферментінің ықпалымен суға қосылып көмір қышқылы (Н2СО3) түзіледі. Бұл қышқыл қышқылдың қасиеттері жағынан қалыпты гемоглобиннен басым. Бұл процесті төмендегіше бейнелеуге болады:

КНВО₂ + Н₂СО₃ =ННВ + О₂+ КНСО₃

Демек, плазма арқылы көмір қышқыл газы калий биокорбанаты түрінде тасымалдайды. Қанда еріген көмір қышқыл газы тыныс алу және қан айналым процестерін реттеуде, камиллялардағы зат алмасу процестерінде зор роль атқарады.

 Тыныс орталығы орталықтан тебетін нерв талшықтары арқылы жұлынның мотонейрондарымен байланысады. Жұлынның көкірек бөлігінің вентральды мүйізінде қабырға аралық еттердің, ал мойын бөлігінің 3-4 омыртқа деңгейінде көк еттің (диафрагма) қызметін реттейтін нейрондар орналасады. Танау еттерінің жиырылуын реттейтін нерв талшықтары беттік нерв құрамында, көмекей еттерінің қызметін реттейтін талшықтар – нерв құрамында өтеді. Сондықтан жұлынды мойын мен көкірек бөліктер арасын ала қиса, қабырғааралық еттердің жиырылуы тоқтап қалады да, көк еттің қызметі жалғаса береді. Оның себебі бұл жағдайда көк ет нервінің ядросы мен тыныс орталығы арасындағы байланыс үзілмейді. Ал жұлынды сопақша мидан бөліп тастаса, онда тыныс тоқтап, организм тұншығып өледі. Бұл жағдайда танау мен көмекей еттері біраз уақыт әрекет ете береді, себебі олардың қызметін реттейтін нервтер тікелей сопақша мидан басталады.

Тыныс алу механизмі алма кезек ауысып отыратын дем алу және дем шығару кезеңдерінен тұрады. Дем алу (инспирация) арнаулы тыныс алдыратын еттердің – инспираторлардың (көк ет, сыртқы қабырға аралық еттер, шеміршек аралық еттер, қабырға көтергіш еттер, төс – бұғаналық еміздікше еттер т.б.) жиырылуының арқасында көкірек қуысының ені мен тұрқының кеңейюінің әсерінен жүреді. Аталған еттердің жиырылуының әсерінен құрсақ ағзалары кейін (төмен) ығысып, қабырғалар керіле көтеріледі. Көкірек қимылына сәйкес өкпе де керіліп, оның ішіндегі ауа сиреп, қысым атмосфералық қысымнан сынап бағанасымен 1-3 мм –ге төмендейді де, сыртқы ортадан ауа өкпеге сорылады. Тыныс еттері босаңсыған кезде көкірек қуысы тарылып, өкпедегі ауа сығылады да, дем шығарылады. Дем шыққан соң аз уақытқа үзіліс байқалады. Тыныс жиілеп, тереңдеген кезде дем шығару (экспирация) арнаулы еттердің экспираторларының жиырылуы арқасында жүреді. Экспирацияға ішкі қабырға аралық еттер сыртқы және ортаңғы сегізкөз еттері, құрсақтың қиғаш және тік еттері т.б. жатады.

Сонымен, дем алу рефлекстік жолмен дем шығаруды, ал дем шығару –дем алуды тудырады. Тынысты рефлекспен реттеуде плевра, көкірек және құрсақ еттерінің механорецепторлары да қатысады. Тынысты рефлекстік жолмен реттеуде күре тамыр мен қолқа түйіндеріндегі  хеморецепторлар да маңызды роль атқарады. Бұл хеморецепторлар қанның газдың құрамын бақылап отырады. Қанда оттегі мөлшерінің азаюы салдарынан қозады. Сондықтан қанда оттегі мөлшері төмендесе, тыныс рефлекс түрінде жиілейді. Хеморецепторлар тыныс орталығының өзінде де болады. Тынысты реттеуде қанның газдың құрамының маңызын Л.Фредерик айқас қан айналым жасаған тәжірибесімен дәлелденген.