التحكم في التهوية

📅 آخر تحديث: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٥ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

يُعدّ تنظيم التهوية في الفقاريات العليا عمليةً فيزيولوجية ، ومجموعةً من الآليات المرتبطة بها، تُعنى بتنظيم عملية التنفس ، وهي حركة الهواء داخل وخارج الرئتين . تُسهّل التهوية عملية التنفس . ويُشير مصطلح التنفس إلى استخدام الأكسجين وموازنة ثاني أكسيد الكربون من قِبل الجسم ككل، أو من قِبل الخلايا الفردية (في حالة التنفس الخلوي ). [ 1 ]

تتمثل أهم وظائف التنفس في تزويد الجسم بالأكسجين وموازنة مستويات ثاني أكسيد الكربون. في معظم الحالات، يتحكم الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون (pCO2 ) ، أو تركيز ثاني أكسيد الكربون في مجرى الدم، في معدل التنفس .

توجد المستقبلات الكيميائية الطرفية، التي ترصد تغيرات مستويات الأكسجين وثاني أكسيد الكربون، في الجسمين الأبهريّين والجسمين السباتيّين . [2] أما المستقبلات الكيميائية المركزية، فهي حساسة بشكل أساسي لتغيرات درجة حموضة الدم ( الناتجة عن تغيرات مستويات ثاني أكسيد الكربون ) ، وتقع في النخاع المستطيل بالقرب من مجموعات التنفس النخاعية في مركز التنفس . [ 3 ] تُنقل المعلومات من المستقبلات الكيميائية الطرفية عبر الأعصاب إلى مجموعات التنفس في مركز التنفس. يوجد أربع مجموعات تنفسية، اثنتان في النخاع المستطيل واثنتان في الجسر . [ 2 ] تُعرف المجموعتان الموجودتان في الجسر باسم مجموعة التنفس الجسرية .

  1. المجموعة التنفسية الظهرية – في النخاع المستطيل
  2. المجموعة التنفسية البطنية - في النخاع المستطيل
  3. المركز الهوائي – نوى مختلفة في الجسر
  4. المركز السكوني – نواة الجسر

من مركز الجهاز التنفسي، يتم تنشيط عضلات التنفس ، وخاصة الحجاب الحاجز ، [ 4 ] مما يتسبب في تحرك الهواء داخل وخارج الرئتين.

التحكم في إيقاع التنفس

نمط التهوية

مركز التنفس ومجموعات الخلايا العصبية التابعة له

التنفس عملية لا إرادية تلقائية في العادة. يمكن تقسيم نمط التحفيز الحركي أثناء التنفس إلى مرحلتي الشهيق والزفير . يشهد الشهيق زيادة مفاجئة ومتدرجة في الإشارات الحركية لعضلات الجهاز التنفسي ( وعضلات البلعوم ). [ 5 ] قبل نهاية الشهيق، يحدث انخفاض في الإشارات الحركية، ثم تتوقف تمامًا. أما الزفير، فعادةً ما يكون صامتًا، إلا عند ارتفاع معدل التنفس .

يتحكم مركز التنفس في النخاع المستطيل وجسر جذع الدماغ في معدل وعمق التنفس ( إيقاع التنفس ) عبر مدخلات متنوعة. تشمل هذه المدخلات إشارات من المستقبلات الكيميائية الطرفية والمركزية؛ ومن العصب المبهم والعصب البلعومي اللساني اللذين يحملان مدخلات من مستقبلات التمدد الرئوية ، ومستقبلات ميكانيكية أخرى في الرئتين. [ 3 ] [ 6 ] بالإضافة إلى إشارات من القشرة المخية والوطاء .

التحكم في نمط التهوية

التنفس عملية لا إرادية وتلقائية في العادة، ولكن يمكن التحكم بها بأنماط بديلة واعية . [ 3 ] وهكذا، قد تُسبب المشاعر التثاؤب والضحك والتنهد (وغيرها)، بينما يُسبب التواصل الاجتماعي الكلام والغناء والصفير، في حين تُستخدم أنماط تحكم إرادية بالكامل لإطفاء الشموع وحبس النفس (على سبيل المثال، للسباحة تحت الماء). قد يكون فرط التنفس إراديًا تمامًا أو استجابةً للاضطراب العاطفي أو القلق، وعندها قد يُسبب متلازمة فرط التنفس المُزعجة . كما يُمكن للتحكم الإرادي أن يُؤثر على وظائف أخرى مثل معدل ضربات القلب كما في ممارسات اليوغا والتأمل . [ 7 ]

كما يتم تعديل نمط التهوية مؤقتًا بواسطة ردود فعل معقدة مثل العطس، والإجهاد، والتجشؤ، والسعال، والتقيؤ.

محددات معدل التهوية

يُضبط معدل التنفس ( حجم التنفس الدقيق ) بدقة، ويتحدد أساسًا بمستويات ثاني أكسيد الكربون في الدم ، والتي بدورها تتحدد بمعدل الأيض . وتكتسب مستويات الأكسجين في الدم أهمية بالغة في حالات نقص الأكسجة . تستشعر المستقبلات الكيميائية المركزية على سطح النخاع المستطيل هذه المستويات لانخفاض الرقم الهيدروجيني (بشكل غير مباشر من ارتفاع ثاني أكسيد الكربون في السائل النخاعي )، بينما تستشعرها المستقبلات الكيميائية الطرفية في الدم الشرياني للأكسجين وثاني أكسيد الكربون. وتنتقل الإشارات العصبية الواردة من المستقبلات الكيميائية الطرفية عبر العصب البلعومي اللساني (العصب القحفي التاسع) والعصب المبهم (العصب القحفي العاشر).

يرتفع تركيز ثاني أكسيد الكربون (CO₂ ) في الدم عند زيادة استهلاك الأكسجين (O₂) في عمليات الأيض ، ويزداد إنتاج ثاني أكسيد الكربون أثناء ممارسة الرياضة، على سبيل المثال. يُنقل ثاني أكسيد الكربون في الدم بشكل رئيسي على هيئة أيونات البيكربونات (HCO₃⁻ ) ، وذلك بتحويله أولًا إلى حمض الكربونيك (H₂CO₃ ) بواسطة إنزيم الأنهيدراز الكربوني ، ثم بتفكك هذا الحمض إلى أيونات الهيدروجين (H⁺ ) وأيونات البيكربونات (HCO₃⁻ ) . يؤدي تراكم ثاني أكسيد الكربون بالتالي إلى تراكم مماثل لأيونات الهيدروجين المتفككة، مما يُخفض، بحكم التعريف، درجة حموضة الدم. تستجيب مستشعرات الرقم الهيدروجيني في جذع الدماغ فورًا لهذا الانخفاض، مما يدفع مركز التنفس إلى زيادة معدل وعمق التنفس . ونتيجة لذلك، لا يتغير الضغط الجزئي لثاني أكسيد الكربون (PCO₂ ) عن ضغط الراحة عند بدء التمرين. أثناء فترات قصيرة جداً من التمارين المكثفة، يؤدي إطلاق حمض اللاكتيك في الدم بواسطة العضلات العاملة إلى انخفاض في درجة حموضة بلازما الدم، بغض النظر عن ارتفاع ضغط ثاني أكسيد الكربون ، وهذا من شأنه أن يحفز التهوية الرئوية بشكل كافٍ للحفاظ على درجة حموضة الدم ثابتة على حساب انخفاض ضغط ثاني أكسيد الكربون .

يمكن أن يؤدي التحفيز الميكانيكي للرئتين إلى إطلاق بعض ردود الفعل، كما كشفت الدراسات على الحيوانات. ويبدو أن هذه الردود أكثر أهمية لدى حديثي الولادة والمرضى الموضوعين على أجهزة التنفس الاصطناعي، ولكنها ذات أهمية ضئيلة في الصحة العامة. ويُعتقد أن توتر عضلات الجهاز التنفسي يُنظَّم بواسطة مغازل العضلات عبر قوس انعكاسي يشمل الحبل الشوكي.

يمكن للأدوية أن تؤثر بشكل كبير على معدل التنفس. تميل المواد الأفيونية والمخدرات إلى تثبيط التهوية، عن طريق تقليل الاستجابة الطبيعية لارتفاع مستويات ثاني أكسيد الكربون في الدم الشرياني. أما المنشطات مثل الأمفيتامينات فقد تسبب فرط التنفس .

يميل الحمل إلى زيادة التهوية (خفض ضغط ثاني أكسيد الكربون في البلازما عن المعدل الطبيعي). ويعود ذلك إلى ارتفاع مستويات هرمون البروجسترون ، مما يؤدي إلى تحسين تبادل الغازات في المشيمة .

التحكم بالتغذية الراجعة

تلعب المستقبلات أدوارًا مهمة في تنظيم التنفس وتشمل المستقبلات الكيميائية المركزية والمحيطية ، ومستقبلات التمدد الرئوي ، وهي نوع من المستقبلات الميكانيكية .

مراجع

  1. ↑ باريت، كيم إي؛ بارمان، سوزان إم؛ بويتانو، سكوت؛ بروكس، هيدوين إل. (2012). مراجعة غانونغ لعلم وظائف الأعضاء الطبية (  الطبعة الرابعة والعشرون). نيويورك: ماكجرو هيل الطبية. ISBN 978-0071780032.
  2. 1 2 تورتورا، جيرارد (2008). مبادئ التشريح وعلم وظائف الأعضاء ( الطبعة الثانية عشرة). هوبوكين، نيوجيرسي: وايلي. الصفحات 905-909 . ISBN   978-0470-23347-4.
  3. 1 2 3 بوكوك، جيليان؛ ريتشاردز، كريستوفر د. (2006). علم وظائف الأعضاء البشرية : أساس الطب ( الطبعة الثالثة). أكسفورد: مطبعة جامعة أكسفورد. ص 332-336 . ISBN    978-0-19-856878-0.
  4. ↑ تورتورا، جي جي وديريكسون، بي إتش، (2009). مبادئ التشريح وعلم وظائف الأعضاء - صيانة واستمرارية جسم الإنسان. الطبعة الثانية عشرة. دانفرز: وايلي
  5. ↑ كونا، صموئيل ت (2000). "تنشيط عضلات البلعوم المُضيِّقة وتأثيراتها الميكانيكية المرتبطة بالتنفس". فسيولوجيا التنفس . 119 ( 2-3 ): 155-161 . doi : 10.1016/S0034-5687(99)00110-3 . ISSN 0034-5687 . PMID 10722858 .  
  6. ↑ هول، جون (2011). كتاب جايتون وهول في علم وظائف الأعضاء الطبية ( الطبعة الثانية عشرة). فيلادلفيا، بنسلفانيا: سوندرز/إلسيفير. الصفحات 505-510 . ISBN   978-1-4160-4574-8.
  7. ↑ براساد، ك. ن. (1985). أودوبا، ر. س. (محرر). الإجهاد وإدارته باليوجا (الطبعة الثانية المنقحة والموسعة ). دلهي: موتيلال بانارسيداس. ص 26 وما بعدها. ISBN   978-8120800007تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 يوليو 2014 .
  8. ↑ كوتس إي إل، لي إيه، ناتي إي إي. مواقع واسعة الانتشار لمستقبلات كيميائية للتهوية في جذع الدماغ. مجلة علم وظائف الأعضاء التطبيقي. 75(1):5–14، 1984.
  9. ↑ كوردوفيز جيه إم، كلاوسن سي، مور إل سي، سولومون آي سي. نموذج رياضي لتنظيم الرقم الهيدروجيني داخل الخلايا في الاستقبال الكيميائي المركزي لثاني أكسيد الكربون . مجلة الطب التجريبي والبيولوجيا المتقدمة. 605:306-311، 2008.

للمزيد من القراءة