رحلة الهواء في الجهاز التنفسي: الأعضاء ووظائفها

يُقسم الجهاز التنفسي عادة إلى جزء علوي يشمل الأنف وتجويفه والجيوب الأنفية والبلعوم، وجزء سفلي يشمل الحنجرة والقصبة الهوائية والشعب والرئتين، مع اختلاف موضع الحنجرة في بعض التصنيفات. ووظيفيًا، توجد منطقة موصلة تنقل الهواء، ومنطقة تنفسية يتم فيها تبادل الغازات.

وتساند هذه المكونات عضلات التنفس، وأهمها الحجاب الحاجز والعضلات بين الأضلاع. كما يحيط بالرئتين غشاء الجنب، وهو غشاء مزدوج بين طبقتيه كمية قليلة من السائل تقلل الاحتكاك وتساعد الرئتين على متابعة حركة جدار الصدر.

الأنف والتجويف الأنفي

الأنف هو المدخل الطبيعي المفضل للهواء؛ إذ تسهم الشعيرات والمخاط في احتجاز بعض الجسيمات، وتساعد الأوعية الدموية والغشاء المخاطي على تدفئة الهواء وترطيبه. وتزيد التراكيب الداخلية المعروفة بالقرينات مساحة التلامس مع الهواء. يمكن التنفس عبر الفم عند الحاجة، لكنه يوفر تنقية وترطيبًا أقل من الأنف.

البلعوم والحنجرة

البلعوم ممر عضلي خلف الأنف والفم، ويمر الهواء عبره نحو الحنجرة. ويشترك جزء منه في مرور الطعام أيضًا. أما الحنجرة فتضم الأحبال الصوتية وتشارك في إنتاج الصوت وحماية مجرى التنفس. أثناء البلع، تتعاون حركة الحنجرة وانغلاقها ولسان المزمار على الحد من دخول الطعام والسوائل إلى الممرات الهوائية.

القصبة الهوائية والشعب والقصيبات

القصبة الهوائية أنبوب تدعمه حلقات غضروفية غير مكتملة من الخلف، فتحافظ على بقائه مفتوحًا مع السماح ببعض المرونة. تنقسم إلى شعبتين رئيسيتين تدخل كل منهما رئة، ثم تتفرع الشعب إلى ممرات أصغر وصولًا إلى القصيبات. وتتحكم العضلات الملساء في جدران هذه الممرات في اتساعها، ولذلك قد يؤدي انقباضها إلى الصفير وصعوبة مرور الهواء.

تقع الرئتان داخل الصدر؛ وتتكون اليمنى من ثلاثة فصوص، واليسرى من فصين لتترك حيزًا للقلب. والرئة ليست عضلة تضخ الهواء بنفسها، بل نسيج مرن يتمدد وينكمش استجابة لتغير الضغط وحركة الصدر.

تنتهي الممرات التنفسية الدقيقة بحويصلات هوائية، وهي أكياس صغيرة محاطة بشعيرات دموية. وتوفر هذه البنية مساحة واسعة وحاجزًا رقيقًا يسمح بانتقال الغازات بسرعة. أما الأوعية المرتبطة بالرئة فتؤدي أدوارًا متكاملة:

• تنقل الشرايين الرئوية الدم قليل الأكسجين من الجانب الأيمن للقلب إلى الرئتين.
• تعيد الأوردة الرئوية الدم الغني بالأكسجين إلى الجانب الأيسر للقلب ليوزعه على الجسم.
• تمد الدورة الدموية القصبية أنسجة الممرات الهوائية بالدم اللازم لتغذيتها.

تُبطن معظم الممرات الهوائية الكبيرة خلايا تحمل أهدابًا دقيقة، إلى جانب خلايا وغدد تنتج المخاط. يلتقط المخاط الغبار والميكروبات، ثم تدفعه الأهداب نحو البلعوم ليُبتلع أو يُطرح بالسعال. ويعطل دخان التبغ هذه المنظومة، مما يزيد تراكم الإفرازات والالتهابات.

داخل الحويصلات توجد خلايا رقيقة متخصصة في تبادل الغازات، وخلايا أخرى تفرز مادة خافضة للتوتر السطحي تُسمى السرفاكتانت. تقلل هذه المادة قابلية الحويصلات للانخماص وتجعل تمددها أسهل. وتوجد أيضًا خلايا مناعية تبتلع الجسيمات التي تصل إلى الأجزاء العميقة من الرئة.

أثناء الشهيق ينقبض الحجاب الحاجز ويتحرك إلى أسفل، وتساعد العضلات بين الأضلاع على توسيع الصدر. ينخفض الضغط داخل الرئتين مقارنة بالهواء الخارجي، فيدخل الهواء. وفي الزفير الهادئ ترتخي عضلات الشهيق، ويعيد الارتداد المرن للرئتين والصدر الهواء إلى الخارج.

عند المجهود أو السعال، تستعين عملية التنفس بعضلات إضافية، وقد يصبح الزفير نشطًا بمشاركة عضلات البطن. ولا يصل كل هواء الشهيق إلى منطقة تبادل الغازات؛ فجزء منه يبقى في الممرات الموصلة، وهو ما يسمى الحيز الميت التشريحي.

ينتقل الأكسجين من هواء الحويصلات إلى الدم بالانتشار نتيجة اختلاف الضغط الجزئي، ويرتبط معظمه بالهيموغلوبين داخل كريات الدم الحمراء. وفي الاتجاه المعاكس، ينتقل ثاني أكسيد الكربون من الدم إلى الحويصلات ليخرج مع الزفير. ويتطلب التبادل الفعال وصول الهواء والدم إلى المناطق نفسها بدرجة متناسبة، وسلامة الحاجز الفاصل بينهما.

إلى جانب تزويد الجسم بالأكسجين، يسهم الجهاز التنفسي في ضبط حموضة الدم عبر التحكم في إخراج ثاني أكسيد الكربون. كما يشارك في الشم وإنتاج الصوت والدفاع ضد المواد المستنشقة. لذلك قد تؤثر مشكلاته في أعضاء بعيدة عن الصدر، مثل القلب والدماغ.

تضبط مراكز في جذع الدماغ إيقاع التنفس بصورة تلقائية، وتتلقى إشارات من مستقبلات حساسة للتغيرات الكيميائية. في الظروف المعتادة، يُعد ارتفاع ثاني أكسيد الكربون وما يرافقه من تغير في الحموضة حافزًا مهمًا لزيادة التهوية. كما تستجيب مستقبلات في الشرايين لانخفاض الأكسجين الملحوظ.

يمكن التحكم بالتنفس إراديًا لفترة محدودة، لكن حاجة الجسم للغازات تعيد فرض الإيقاع التلقائي. ويتغير معدل التنفس وعمقه بحسب المجهود والنوم والحمى والألم والقلق. وقد تثبط بعض الأدوية، مثل المسكنات الأفيونية، مراكز التنفس، خصوصًا عند إساءة استخدامها أو جمعها مع مهدئات أخرى.

في المرتفعات تبقى نسبة الأكسجين في الهواء متقاربة، لكن الضغط الجوي ينخفض، فيقل الضغط الجزئي للأكسجين وتصبح عملية انتقاله إلى الدم أصعب. يستجيب الجسم بزيادة التهوية، ثم تحدث تكيفات تدريجية، منها زيادة إنتاج كريات الدم الحمراء مع التعرض المستمر.

قد يظهر نقص الأكسجين أيضًا بسبب أمراض الرئة أو ضعف التهوية، وقد تعاني الأنسجة منه بسبب فقر الدم أو اضطراب الدورة الدموية. وتشمل علاماته المحتملة الصداع والإرهاق وتسارع النبض وضيق النفس، وهي أعراض غير نوعية. أما الارتباك أو ضيق النفس أثناء الراحة بعد الصعود إلى مرتفع فيستدعيان تقييمًا عاجلًا والنزول إلى ارتفاع أقل بأمان.

• الأمراض الانسدادية: تعوق تدفق الهواء، خاصة أثناء الزفير، ومنها الربو ومرض الانسداد الرئوي المزمن، الذي يرتبط كثيرًا بالتدخين والتعرض للملوثات.
• الأمراض المقيّدة: تقلل قدرة الرئتين على التمدد، مثل التليف الرئوي، وقد تنتج أيضًا عن مشكلات جدار الصدر أو ضعف العضلات.
• العدوى وأمراض الأوعية: قد يؤثر الالتهاب الرئوي في الحويصلات، بينما تعوق الجلطة الرئوية وصول الدم إلى جزء من الرئة.

لا تكفي الأعراض وحدها للتمييز بين هذه الحالات. وقد يحتاج الطبيب إلى قياس الأكسجين واختبارات وظائف التنفس أو التصوير، بحسب القصة المرضية والفحص.

• تجنب التدخين والتدخين السلبي ومنتجات التدخين الإلكتروني.
• قلل التعرض للغبار والأبخرة، واستخدم وسائل الحماية المناسبة للعمل.
• مارس نشاطًا بدنيًا مناسبًا لحالتك، واهتم بتهوية الأماكن المغلقة.
• التزم بالتطعيمات الموصى بها، وبخطة علاج الأمراض التنفسية المزمنة.

راجع الطبيب عند استمرار السعال أكثر من ثلاثة أسابيع، أو تكرر الصفير، أو انخفاض قدرتك على المجهود، أو ظهور دم مع البلغم. واطلب الطوارئ فورًا عند ضيق التنفس الشديد أو المفاجئ، أو ألم الصدر المصحوب بضيق النفس، أو ازرقاق الشفتين، أو اضطراب الوعي. ولا تؤخر طلب المساعدة اعتمادًا على قراءة طبيعية لجهاز قياس الأكسجين إذا كانت الأعراض شديدة.