دستگاه تنفس انسان | چیستی، آناتومی، فیزیولوژی و ناهنجاری‌ها

همان‌طور که در فصل سوم کتاب زیست‌شناسی دهم درباره‌ی دستگاه تنفس انسان خواندیم، تنفس یکی از ویژگی‌های آشکار در بسیاری از جانوران است و حیات هر موجود زنده‌ای به تنفس بستگی دارد. میلیاردها سلول در کنار یکدیگر بافت را تشکیل می‌دهند و اندام‌ها از کنار هم قرار گرفتن بافت‌ها شکل می‌گیرند و در نهایت، چند اندام کنار یکدیگر، دستگاه بدن را شکل می‌دهد. یکی از دستگاه‌های مهم بدن انسان دستگاه تنفس انسان است که در این مطلب از مجله ی بیوزوم با آن آشنا خواهیم شد. در ابتدا به این سوال پاسخ می‌دهیم که تنفس، این فرآیند حیاتی در انسان چگونه انجام می‌شود؟ و بعد اجزای دستگاه تنفس انسان و عملکرد آن را بررسی می‌کنیم.

سیستم تنفس انسان چیست؟

سیستم تنفس انسان شبکه‌ای از اندام‌ها و بافت‌هایی است که به فرد کمک می‌کند تا به صورت طبیعی نفس بکشد و شامل راه‌های هوایی، ریه‌ها و رگ‌های خونی می‌شود. ماهیچه‌هایی که به ریه‌ها نیروی لازم برای انتقال گازها را می‌دهند نیز، بخشی از سیستم تنفسی هستند. این قسمت‌ها باهم کار می‌کنند تا اکسیژن را در سراسر بدن حرکت دهند و گازهای زائد مانند دی‌اکسید کربن را پاک کنند.

همان‌طور که اشاره کردیم، سیستم تنفس انسان، مجموعه‌ای از اندام‌ها است و برای مطالعه ی بهتر و دقیق‌تر این دستگاه، دانشمندان دستگاه تنفس انسان را به دو بخش فوقانی و تحتانی تقسیم کرده‌اند. حفرات بینی، سینوس‌ها، حلق و قسمت بالایی حنجره در بخش فوقانی و بخش زیرین تارهای صوتی در حنجره، نای، نایژه، نایژک و ریه‌ها در بخش تحتانی سیستم تنفس انسان طبقه‌بندی شده‌اند.

در ادامه هر یک از این اجزا را بررسی خواهیم کرد.

اجزا سیستم تنفس انسان

دستگاه تنفس انسان دارای بخش‌های مختلفی است که باهم کار می‌کنند و به فرد کمک می‌کنند تا نفس بکشد. هر گروه از بخش‌ها دارای اجزای مجزای زیادی هستند که به طور کامل با آن آشنا خواهیم شد.

راه‌های هوایی، هوا را به ریه‌ها می‌رساند. راه‌های هوایی یک سیستم پیچیده هستند که شامل موارد زیر است:

دهان و بینی

منافذی که هوا را از خارج بدن به داخل دستگاه تنفس انسان می‌کشاند. بینی محل ورود و خروج اصلی گازهای تنفسی است که به دو بخش خارجی و حفرات بینی تقسیم می‌شود. بخش خارجی، اسکلت و ساختارهای سطحی بینی را شکل می‌دهد که ظاهر بینی را تشکیل می‌دهند و دو حفره ی بینی، که توسط یک تیغه غضروفی از هم جدا شده‌اند، اولین هوای مرطوب را به حلق منتقل می‌کنند.

ابتدای بینی با غشای مخاطی پوشیده شده است که یک بخش آن مژک‌دار است و بخش دیگر آن با ترشح موکوز، آب و آنزیمی به نام لیزوزوم، هوا را به دام انداخته و مانع ورود آن‌ها به بخش پایین‌تر می‌شود و هوای ورودی را نیز مرطوب می‌کند

سینوس‌ها

نواحی توخالی بین استخوان‌های سر که به تنظیم دما و رطوبت هوایی که استنشاق می‌شود کمک می‌کند. این بخش از سیستم تنفس انسان دارای سلول‌های مو و ومخاط است و هوای ورودی به بینی را گرم و مرطوب می‌کند. در هر حفره ی بینی، 4 سینوس وجود دارد که علاوه بر گرم و مرطوب‌کردن هوا، به تولید صدا نیز کمک می‌کند.

حلق (گلو)

لوله‌ای ماهیچه‌ای است که در انتهای حفره بینی قرار دارد و هوا را از دهان و بینی به نای می‌رساند.

حنجره

اندامی توخالی از جنس غضروف است که به فرد اجازه می‌دهد در هنگام حرکت هوا به داخل و خارج صحبت کند و صدا ایجاد کند. در واقع وظیفه ی این بخش، تنظیم حجم هوای ورودی و خروجی ریه است. 3 غضروف تیروئید، اپی‌گلوت و کاریکوئید، ساختار اصلی این بخش را تشکیل می‌دهند.

حال که با اجزای دستگاه تنفس فوقانی آشنا شدیم، نگاهی به اجزای دستگاه تنفس تحتانی می‌اندازیم.

نای

گذرگاهی تشکیل شده از 16 تا 20 حلقه ی غضروفی که حلق در بخش فوقانی سیستم تنفس انسان و ریه‌ها در بخش تحتانی را به هم وصل می‌کند. این حلقه‌ها توسط بافت پیوندی کنار هم قرار می‌گیرند.

لوله‌های برونش یا نایژه

لوله‌هایی در انتهای نای که به هر ریه متصل می‌شوند. دیواره این لوله‌های تنفسی با مژک پوشیده شده است و سلول‌های جامی آن مخاط تولید می‌کنند. وظیفه اصلی این بخش، هدایت جریان هوا به بخش زیرین ریه و فیلتر هوای ورودی است. نایژه‌ها درون ریه به انشعابات دیگری به نام برونشی ثانویه و ثالثیه تقسیم می‌شوند. نایژه سوم یا همان برونشی ثالثیه باریک شده و نایژک را ایجاد می‌کندکه انتهای این بخش کیسه‌های هوایی وجود دارند.

ریه‌ها

دو عضو اصلی دستگاه تنفس انسان هستند که اکسیژن را از هوا گرفته و وارد خون می‌کنند.جریان خون اکسیژن را از ریه‌ها به تمام اندام‌ها و سایر بافت‌ها می‌رساند.

لوب‌های ریه

هر ریه از بخش‌های کوچک‌تری به نام لوب تشکیل شده است.ریه راست از سه لوب و ریه چپ از دو لوب تشکیل شده است که لوب‌ها به وسیله بافت پیوندی از هم جدا می‌شوند.

ماهیچه‌ها و استخوان‌ها به حرکت هوایی که به داخل و خارج ریه‌ها استنشاق می‌شود، کمک می‌کنند.

برخی از استخوان‌ها و ماهیچه‌های دستگاه تنفس انسان عبارتند از:

دیافراگم

عضله‌ای گنبدی که به ریه‌ها کمک می‌کند هوا را به داخل بکشند و آن را به بیرون فشار دهند. انقباض این ماهیچه، در طی فرایند دم، باعث افزایش طول قفسه سینه می‌شود.

دنده‌ها

استخوان‌هایی که ریه‌ها و قلب را احاطه کرده و از آن‌ها محافظت می‌کنند.

هنگام بازدم، خون شما دی اکسید کربن و سایر مواد زائد را از بدن خارج می‌کند. سایر اجزایی که با ریه‌ها و رگ‌های خونی کار می‌کنند عبارتند از:

• آلوئول‌ها (Alveoli): کیسه‌های هوایی کوچک در ریه‌ها که در آن تبادل اکسیژن و دی‌اکسید کربن صورت می‌گیرد.
• برونشیل‌ها (Bronchioles): شاخه‌های کوچک لوله‌های برونش که به آلوئول‌ها منتهی می‌شوند.

• مویرگ‌ها (Capillaries): رگ‌های خونی در دیواره آلوئول‌ها که اکسیژن و دی اکسید کربن را حرکت می‌دهند.
• پلورا یا جنب (Pleura): پرده نازکی از جنس بافت پیوندی که هر لوب ریه را احاطه کرده و ریه‌ها را از دیواره قفسه سینه جدا می‌کند.

برخی از اجزای دیگر سیستم تنفس انسان عبارتند از:

• سیلیا (Cilia): موهای ریز یا مژک که در حرکتی موج مانند حرکت می‌کنند تا گرد و غبار و سایر مواد محرک را از مجاری تنفسی خارج کنند.

• اپی گلوت (Epiglottis): زائده بافتی در ورودی نای که هنگام قورت دادن بسته می‌شود تا غذا و مایعات از راه هوایی خارج نشود.

عملکرد سیستم تنفس انسان

دستگاه تنفس انسان وظایف زیادی دارد. علاوه بر کمک به دم و بازدم،

• به فرد امکان صحبت کردن و تشخیص بو می‌دهد.
• هوا را گرم می‌کند تا با دمای بدن فرد مطابقت داشته باشد و آن را به میزان رطوبت مورد نیاز بدن مرطوب می‌کند.
• اکسیژن را به سلول‌های بدن می‌رساند.
• گازهای زائد از جمله دی اکسید کربن را هنگام بازدم از بدن خارج می‌کند.
• از مجاری تنفسی در برابر مواد مضر و محرک محافظت می‌کند.

چطور نفس می‌کشیم؟

تنفس زمانی شروع می‌شود که هوا را به بینی یا دهان خود وارد می‌کنید. در این هنگام هوا از پشت گلو عبور می‌کند و به مجرای تنفسی شما می‌رود که به مجاری هوایی به نام لوله‌های برونش تقسیم می‌شود.

برای اینکه ریه‌ها بهترین عملکرد خود را داشته باشند، این راه‌های هوایی باید باز باشند، آن‌ها باید عاری از التهاب یا تورم و مخاط اضافی باشند.

همان‌طور که لوله‌های برونش از ریه‌ها عبور می‌کنند، به مجاری هوایی کوچک‌تر به نام برونشیول تقسیم می‌شوند. برونشیول‌ها به کیسه‌های هوایی ریز بالون مانند به نام آلوئول ختم می‌شوند. دستگاه تنفس انسان حدود 600 میلیون آلوئول دارد.

آلوئول ها توسط شبکه‌ای از رگ‌های خونی کوچک به نام مویرگ‌ها احاطه شده‌اند. اکسیژن هوای استنشاق شده توسط این مویرگ‌ها به خون می‌رسد.

پس از جذب اکسیژن، خون به قلب می‌رود. سپس قلب آن را از طریق بدن به سلول‌های بافت‌ها و اندام‌های بدن پمپ می‌کند.

همان‌طور که سلول‌ها از اکسیژن استفاده می‌کنند، دی اکسید کربن را نیز می‌سازند که وارد خون می‌شود. سپس خون دی‌اکسید کربن را به ریه‌ها می‌برد، جایی که هنگام بازدم از بدن خارج می‌شود.

فرآیند دم و بازدم در دستگاه تنفس انسان

دم و بازدم فرآیندی است که اکسیژن به بدن وارد و دی‌اکسیدکربن از آن خارج می‌شود. این فرآیند از یک عضله گنبدی شکل بزرگ در زیر ریه‌ها به نام دیافراگم کمک می‌گیرد.

وقتی نفس می‌کشید، دیافراگم به سمت پایین کشیده می‌شود و خلاء ایجاد می‌کند که باعث هجوم هوا به داخل ریه‌ها می‌شود.

برعکس با بازدم اتفاق می‌افتد: دیافراگم شما به سمت بالا شل می‌شود و به ریه‌ها فشار می‌آورد و به آنها اجازه می‌دهد تا باد کنند.

تصفیه هوا توسط دستگاه تنفس انسان

سیستم تنفس انسان اجزای داخلی برای جلوگیری از ورود مواد مضر موجود در هوا به ریه‌ها دارد.

موهای بینی به فیلتر کردن ذرات بزرگ کمک می‌کنند. موهای ریز که گل‌مژه نامیده می‌شوند، در امتداد مسیرهای هوایی به طور گسترده‌ای حرکت می‌کنند تا مسیرهای هوایی را تمیز نگه دارند. اما اگر چیزهای مضری مانند دود سیگار تنفس کنید، مژه‌ها می‌توانند از کار بیفتند. این می‌تواند منجر به مشکلات سلامتی مانند برونشیت شود.

سلول‌های نای و لوله‌های برونش، مخاطی می‌سازند که راه‌های هوا را مرطوب نگه می‌دارد و کمک می‌کند چیزهایی مانند گرد و غبار، باکتری‌ها و ویروس‌ها و چیزهای آلرژی‌زا از ریه‌های شما خارج شوند.

مخاط می‌تواند مواد زائدی را که به عمق ریه‌های شما می‌رسد، به دام بیندازد. سپس آن‌ها را سرفه کنید یا قورت دهید.

بیماری‌ها و ناهنجاری‌های سیستم تنفس

بیماری‌های شایع دستگاه تنفس انسان عبارتند از:

 آسم (Asthma): در این بیماری در اثر التهاب راه‌های هوایی تنگ و متورم می‌شود و مخاط بیش از حد تولید می‌شود.

 برونشکتازی (Bronchiectasis): در این بیماری، التهاب و عفونت دیواره‌های برونش را ضخیم‌تر می‌کند. در این بیماری، مخاط و باکتری در ریه جمع شده و مجاری تنفسی مسدود می‌شوند.

بیماری مزمن انسدادی ریه: (COPD)  یک وضعیت بیماری طولانی مدت که با گذشت زمان بدتر می‌شود،در این بیماری کهشامل برونشیت و آمفیزم است مسیر جریان هوا مسدود می‌شود.

 ذات الریه (Pneumonia): عفونت باکتریایی باعث التهاب در آلوئول می‌شود. آلوئول‌ها ممکن است پر از مایع یا چرک شوند.

 بیماری سل (Tuberculosis): یک باکتری به نام مایکوباکتریوم توبرکلوسیز باعث این عفونت خطرناک می‌شود. این باکتری معمولاً ریه‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهد اما ممکن است کلیه، ستون فقرات یا مغز را نیز درگیر کند.

 سرطان ریه (Lung cancer): در طی این بیماری سلول‌های ریه تغییر می‌کنند و به تومور تبدیل می‌شوند. سرطان ریه اغلب به دلیل استعمال دخانیات یا سایر مواد شیمیایی که همراه آن تنفس شده‌اند اتفاق می افتد.

 فیبروز سیستیک (Cystic fibrosis): این بیماری به دلیل وجود مشکل در ژن‌ها ایجاد و با گذشت زمان بدتر می‌شود. فیبروز سیستیک باعث عفونت ریه می‌شود که از بین نمی‌رود.

 پلورال افیوژن (Pleural effusion): در این بیماری که تراوش جنبی یا آب آوردن ریه گفته می‌شود مایع زیادی بین بافت‌هایی که ریه‌ها و سینه را پوشانده‌اند، جمع می‌شود.

 فیبروز ریوی ایدیوپاتیک (Idiopathic pulmonary fibrosis): بافت ریه زخمی می‌شود و ریه نمی‌تواند آن‌طور که باید کار کند.

 سارکوئیدوز (Sarcoidosis): توده‌های کوچکی از سلول‌های التهابی به نام گرانولوما که اغلب در ریه‌ها و غدد لنفاوی شکل می‌گیرند.

جمع‌بندی

یکی از اصلی‌ترین ویژگی‌هایی که موجود زنده را از غیر زنده جدا می‌کند، تنفس است. در این مطلب، به معرفی یکی از دستگاه‌های حیاتی بدن انسان یعنی دستگاه تنفس انسان پرداختیم. امید است با مطالعه این مطلب ساختار و عملکرد دستگاه تنفس انسان را درک کرده باشید. سیستم تنفس انسان شبکه‌ای از اندام‌ها و بافت‌ها شامل بینی، دهان، گلو، حنجره، نای و ریه است که وظیفه اصلی آن رساندن اکسیژن به بدن جهت انجام فرایندهای زیستی و دفع دی‌اکسیدکربن ناشی از آن است. سیستم تنفسی همچنین شامل بخشی گنبدی به نام دیافراگم است، ماهیچه‌ای قوی در زیر ریه‌ها، که با انبساط و انقباض حفره قفسه سینه به فرآیند تنفس کمک می‌کند. در صورت نقص و اختلال در هر یک ازبخش‌های درخت تنفسی، فرد دچار مشکلات متعددی می‌شود. امیدواری با سفری که به این بخش از بدن داشته‌ایم توانسته باشیم اهمیت آن را به شما نشان دهیم.