Ademhaling

Het proces van ademen, inademen en uitademen, omvat de gecoördineerde beweging van de borstwand, de longen en de spieren die ze bewegen. Twee spiergroepen die een belangrijke rol bij de ademhaling spelen zijn het middenrif, dat zich direct onder de longen bevindt, en de intercostale spieren, die tussen de ribben liggen. Wanneer het diafragma samentrekt, beweegt het naar beneden, waardoor het volume van de thoracale holte toeneemt en er meer ruimte ontstaat voor de longen om uit te zetten. Wanneer de intercostale spieren samentrekken, bewegen de ribben naar boven en zet de ribbenkast uit, op een vergelijkbare manier als de borstholte.

Elke long is omgeven door twee membranen, plurae genaamd, die worden gescheiden door vloeistof. Deze vloeistof creëert een kleefkracht die ervoor zorgt dat de longen uitrekken als de borstholte uitzet. Door het grotere volume in de longen wordt de druk verlaagd. Wanneer de druk onder de atmosferische druk daalt, produceert dit een drukgradiënt die lucht van de hogere drukatmosfeer naar de longen met lage druk verplaatst.

Wanneer het middenrif en de intercostale spieren ontspannen, neemt het volume van de longen af, waardoor de druk in de longen toeneemt. Als de druk boven de atmosferische druk stijgt, duwt het resulterende drukgradiënt lucht uit het lichaam. Op deze manier wordt de cyclus van in- en uitademen gehandhaafd.

Druk-volume relatie

De wet van Boyle stelt dat bij een bepaalde temperatuur in een gesloten ruimte de druk van een gas toeneemt naarmate het volume van de container afneemt. Anders gezegd, de druk is omgekeerd evenredig met het volume. Deze wet, gecombineerd met de beweging van gas van gebieden met een hogere druk naar een gebied met een lagere druk, verklaart waarom lucht in de longen wordt gebracht wanneer het middenrif samentrekt.

Hoe neemt het volume van de longen toe?

Het diafragma trekt samen, beweegt naar beneden en vergroot het thoracale volume, maar hoe vergroot dit het volume van de longen? Terwijl bronchiën en bronchiolen stijf zijn en niet uitzetten (ze kunnen blokkeren of ontstoken raken), laten de longblaasjes, kleine luchtzakjes in de longen, het volume van de longen toenemen.

Beperkende versus obstructieve ziekten

Longziekten verminderen de gasstroom van en naar de longen en kunnen worden onderverdeeld in twee categorieën: restrictief en obstructief. Beperkende ziekten, zoals longfibrose (littekenvorming in de longen), beperken de uitzetting van de longen. Obstructieve ziekten, zoals astma, emfyseem en chronische bronchitis, belemmeren de luchtwegen en beperken de gasuitwisseling.

Oppervlakte-actieve stof

De binnenoppervlakken van longblaasjes zijn bekleed met vloeistof die oppervlakte-actieve stof bevat, een mengsel van fosfolipiden en lipoproteïnen. Oppervlakte-actieve stof vermindert de oppervlaktespanning van de alveolaire vloeistof, voorkomt dat de longblaasjes instorten en maakt het gemakkelijker voor longblaasjes om met lucht op te blazen.

Vroegtijdige baby's produceren soms niet genoeg oppervlakte-actieve stof in hun longen, waardoor respiratory distress syndrome (RDS) ontstaat. Zonder voldoende oppervlakte-actieve stof kost het veel energie om de longblaasjes open te houden en ze met lucht te vullen, waardoor het moeilijk wordt voor baby's met RDS om te ademen.