מה התפקיד של מערכת הנשימה בהומאוסטזיס?

רוב המערכות הטכנולוגיות הן פרימיטיביות בהשוואה ליכולתו של גוף האדם לווסת במדויק משתנים קריטיים ותהליכים ביולוגיים מורכבים. יכולת יוצאת דופן זו לשמור על סביבה פנימית עקבית מכונה הומאוסטזיס. מערכת הנשימה - הכוללת את האף, הפה, הריאות וכמה איברים אחרים המעורבים בנשימה - מעורבת בהיבטים חשובים שונים של הומאוסטזיס.

מערכת הנשימה משתתפת במגוון תהליכים הומאוסטטיים, והשניים החשובים שבהם הם שמירה על pH ויסות חילופי הגז. שתי הפונקציות ההומאוסטטיות הללו קשורות לתפקידים הביוכימיים שמילאו שני גזי הנשימה העיקריים, פחמן דו חמצני וחמצן. חמצן נכנס לגוף כמרכיב באוויר שאנו נושמים ומעובד על ידי הריאות. פחמן דו חמצני, המיוצר כתוצר לוואי של חילוף החומרים בתאים, עובר בזרם הדם לריאות ונשף.

הפעילות של גוף האדם היא ביטוי לעמל המשולב של טריליוני תאים מיקרוסקופיים. הגוף זקוק למזון לאכול ולאוויר לנשימה, והדרישות של תאים בודדים דומות. התגובה הבסיסית המאפשרת חיים תאיים הופכת גלוקוז וחמצן לפחמן דו חמצני, מים ואנרגיה. זו הסיבה שאספקת חמצן בזרם הדם היא היבט קריטי בהומאוסטזיס - כאשר אין מספיק חמצן, התאים אינם יכולים לייצר אנרגיה. יש לנהל בקפידה גם פחמן דו חמצני כדי שמוצר פסולת זה לא יצטבר לרמות בעייתיות. על ידי שאיפה ונשיפה, מערכת הנשימה מסוגלת לקחת חמצן ולשחרר פחמן דו חמצני, וכך היא ממלאת תפקיד דומיננטי בחילופי גזים הומאוסטטיים.

חומציות או בסיסיות של חומר נמדדת על ידי סולם ה- pH, אשר נע בדרך כלל בין 0 ל -14. מבנים ותהליכים ביולוגיים רבים נועדו לפעול בטווח pH צר. חלבונים, למשל, חווים שינויים מבניים מזיקים כאשר הם נחשפים לסביבה עם pH לא תקין. ה- pH של כל חומר תלוי בריכוז יוני המימן שלו. ריכוז יוני המימן בדם תלוי בריכוז הפחמן הדו-חמצני, המושפע ישירות ממערכת הנשימה. לפיכך, מערכת הנשימה ממלאת תפקיד מרכזי בשמירה על זרם הדם האנושי ב- pH האופטימלי.

מערכת הנשימה משתתפת בכמה תהליכים אחרים הקשורים ליכולת הגוף להישאר בריאים ותפקודיים באופן עקבי למרות לחצים פנימיים וחיצוניים. נשימה נשופה, שהיא חמה ומכילה לחות, היא אמצעי לוויסות תכולת המים והטמפרטורה הפנימית בגוף, ותנועת הריאות תורמת למחזור הדם האופטימלי. דרכי הנשימה משפיעים על הרכב הדם העובר דרך הריאות, והוא מגן על הגוף מפני החיידקים והמזהמים הרבים הנשאפים יחד עם אוויר.