آلية عمل الرئتين:
تتكوّن الرئتين من نسيج إسفنجي مقسم إلى أقسام أو فصوص: تحتوي الرئة اليمنى على ثلاث فصوص، واليسرى على اثنين، كما تحتوي أيضاً على بطانة رقيقة تُسمّى غشاء الجنب تغلف الرئتين.
تأخذ الرئتين حوالي 12 إلى 15 نفسًا في الدقيقة أو ما لا يقل عن 17000 نفس في اليوم. في الرئتين يمر الأكسجين والوقود الذي تحتاجه جميع الخلايا إلى الدم، ويتم إزالة ثاني أكسيد الكربون، وهو منتج الفضلات لعملية التمثيل الغذائي للخلية، منه تُسمّى هذه العملية الحيوية تبادل الغازات ويتم تلقائيًا بواسطة الرئتين والجهاز التنفسي.
يتدفق الهواء إلى القصبة الهوائية والتي تنقسم إلى فرعين، تُسمّى القصبات الهوائية واحد لكل رئة. تنقسم القصبات الهوائية بعد ذلك إلى سلسلة من الممرات الهوائية المتفرعة الأصغر أو الأصغر أو القصيبات الهوائية. تصل هذه في النهاية إلى ملايين الأكياس الصغيرة المرنة الشبيهة بالبالون، وتعرف بالحويصلات الهوائية. يتم ترتيب الحويصلات الهوائية في مجموعات. في الحويصلات الهوائية يمر الأكسجين من الهواء في الرئتين إلى الدم ويمر ثاني أكسيد الكربون من الدم إلى الرئتين. كل هذا يستغرق أقل من ثانية.
على الرغم من أن الرئتين أعضاء داخلية إلا أنها تتعرّض دائمًا للعالم الخارجي. يمكن أن يحتوي الهواء الذي يدخل إلى الرئتين على حبوب اللقاح والغبار والفيروسات والبكتيريا ودخان التبغ ووبر الحيوانات والعديد من المواد الأخرى، بعضها غير ضار والبعض الآخر ضار. تفرز الخلايا المخاط والخلايا ذات الشعيرات الصغيرة التي تُسمّى أهداب، وخلايا الجهاز المناعي المسالك الهوائية وتحمي الرئتين عن طريق حبس حبوب اللقاح والبكتيريا والفيروسات والغبار لمنعها من دخول الرئتين.
مجرى الهواء يكون محاط بخلايا عضلية. إذا أصبحت المسالك الهوائية ملتهبة من الحساسية أو العدوى، على سبيل المثال، تزيد خلايا المخاط من الإنتاج ويمكن أن تشد العضلات المحيطة بالممرات الهوائية، ممّا يضيق مجرى الهواء تؤدي هذه الدفاعات إلى السعال والصفير، وبعض الأعراض الشائعة للربو والتهابات الجهاز التنفسي مثل التهاب الشعب الهوائية.
الوظيفة الأساسية للجهاز التنفسي هي أخذ الأكسجين والتخلّص من ثاني أكسيد الكربون. يدخل الأكسجين المستنشق إلى الرئتين ويصل إلى الحويصلات الهوائية. إنَّ طبقات الخلايا المبطنة للحويصلات الهوائية والشعيرات الدموية المحيطة بها تكون لكل منها خلية واحدة فقط وتكون على اتصال وثيق مع بعضها البعض. يبلغ متوسط سمك هذا الحاجز بين الهواء والدم حوالي 1 ميكرون. ويمر الأكسجين بسرعة عبر حاجز الدم والهواء هذا إلى الدم في الشعيرات الدموية. وبالمثل، يمر ثاني أكسيد الكربون من الدم إلى الحويصلات الهوائية ثم يتم الزفير.
ينتقل الدم المؤكسج من الرئتين عبر الأوردة الرئوية إلى الجانب الأيسر من القلب، ممّا يضخ الدم إلى بقية الجسم . يعود الدم الغني بثاني أكسيد الكربون والناقص في الأكسجين إلى الجانب الأيمن من القلب من خلال عروقين كبيرتين، الوريد الأجوف العلوي والوريد الأجوف السفلي. ثم يتم ضخ الدم عبر الشريان الرئوي إلى الرئتين، حيث يلتقط الأكسجين ويطلق ثاني أكسيد الكربون.
لدعم امتصاص الأكسجين وإطلاق ثاني أكسيد الكربون، يتم إدخال حوالي 5 إلى 8 لترات من الهواء في الدقيقة وإخراجها من الرئتين، وحوالي ثلاثة أعشار اللتر من الأكسجين ينتقل من الحويصلات الهوائية إلى الدم كل دقيقة، حتى عندما يكون الشخص في حالة راحة. في الوقت نفسه، ينتقل حجم مماثل من ثاني أكسيد الكربون من الدم إلى الحويصلات الهوائية ويخرج الزفير. أثناء ممارسة التمارين الرياضية، من الممكن استنشاق وإخراج أكثر من 100 لتر من الهواء في الدقيقة واستخراج 3 لترات من الأكسجين من هذا الهواء في الدقيقة. إنَّ معدل استخدام الجسم للأكسجين هو مقياس واحد لمعدل الطاقة التي ينفقها الجسم. يتم التنفس والخروج عن طريق عضلات الجهاز التنفسي.
هناك ثلاث عمليات ضرورية لنقل الأكسجين من الهواء الخارجي إلى الدم المتدفق عبر الرئتين: التهوية والانتشار والنضح.
1- التهوية: هي العملية التي يتحرّك من خلالها الهواء داخل وخارج الرئتين.
2- الانتشار: هو الحركة التلقائية للغازات، دون استخدام أيّ طاقة أو جهد من قبل الجسم، بين الغاز في الحويصلات الهوائية والدم في الشعيرات الدموية في الرئتين.
3- النضح: هو العملية التي يضخ بها نظام القلب والأوعية الدموية الدم في جميع أنحاء الرئتين.
عملية دوران الدم في الجسم هو عبارة عن حلقة وصل أساسية بين الغلاف الجوي الذي يحتوي على الأكسجين وخلايا الجسم التي تستهلك الأكسجين. على سبيل المثال لا يعتمد توصيل الأكسجين إلى خلايا العضلات في جميع أنحاء الجسم على الرئتين فحسب، بل يعتمد أيضًا على قدرة الدم على حمل الأكسجين وعلى قدرة الدورة الدموية على نقل الدم إلى العضلات. بالإضافة إلى ذلك يدخل جزء صغير من الدم الذي يتم ضخه من القلب في الشرايين القصبية ويغذي الشعب الهوائية.
