Lungorna — ett under av formgivning

MAN kan klara sig utan mat i flera veckor. Man kan leva utan vatten i flera dagar. Men om man håller andan, sätter obehagskänslor in efter bara några sekunder. Och så lite som fyra minuters syrebrist kan förorsaka hjärnskador och leda till döden. Ja, syre är människokroppens mest akuta behov!

Vi människor har i regel inte så stor kontroll över kvaliteten på den luft som vi andas. Men vi behöver luft, och vi behöver det nu! Hur reagerar kroppen när luften är för kall eller för varm eller för torr eller för smutsig? Hur utvinner den livsuppehållande syre ur den luft som vi andas, och hur transporteras syret till de olika delarna av kroppen? Hur gör sig kroppen av med koldioxid? Allt detta sker automatiskt, tack vare våra underbart utformade lungor.

En titt på våra lungor

Våra båda lungor är andningsapparatens viktigaste organ. De har en idealisk placering inne i bröstkorgen, där de ligger väl skyddade på vardera sidan om hjärtat. Högra lungan består av tre sektioner eller lober och vänstra lungan av två. Varje lob fungerar i viss mån oberoende av de övriga. Tack vare detta kan kirurger avlägsna en sjuk lunglob utan att de övriga lobernas användbarhet behöver offras. Till konsistensen påminner lungvävnaden vid första anblicken om en tvättsvamp.

Lungorna sträcker sig neråt mot mellangärdet eller diafragman, en kraftig, skivformad muskel som skiljer brösthålan från bukhålan. Diafragman är andningsapparatens viktigaste muskel, som bidrar till att växelvis fylla och tömma lungorna. Från diafragman sträcker sig lungorna ända upp till bröstkorgens översta del. En tunn hinna täcker vardera lungan. Denna hinna, lungsäcken eller pleura, täcker också väggarna i brösthålan. Utrymmet mellan de båda pleurabladen är fyllt med en vätska som tjänar som smörjmedel och gör att lungorna och bröstkorgen glider lätt och friktionsfritt under andningen.

Forskarna har nu identifierat cirka 25—30 olika typer av celler i lungorna. Lungornas funktion är beroende av muskler, nerver, ben, brosk, blodkärl, olika slags vätskor, hormoner samt en lång rad kemiska ämnen. Även om vetenskapsmännen ännu inte till fullo förstår vissa aspekter av lungornas funktion, skall vi nu bekanta oss med en del av det man känner till.

Ett ”träd” av luftvägar

Andningsapparaten består av en serie rör och gångar som står i förbindelse med varandra. Innan luften når lungorna måste den tillryggalägga en ganska lång sträcka. Den kommer in via näsan eller munnen och fortsätter genom svalget till strupmynningen. Där finns ett nerfällbart lock, struplocket eller epiglottis, som förhindrar att mat och dryck kommer in i luftvägarna när man sväljer.

Luften passerar sedan genom struphuvudet, där stämbanden sitter. Därefter följer den cirka 11 centimeter långa luftstrupen, trakea, som är förstärkt utmed hela sin längd med omkring 20 C-formade broskringar. Luftstrupen delar sig nu i två tumslånga rör som kallas huvudbronkerna. En av dessa bronker går till den vänstra lungan och den andra till den högra. Inne i lungorna grenar bronkerna ut sig ytterligare.

Luftrören fortsätter sedan att grena ut sig mer och mer inuti lungorna, tills de liknar ett träd med stam, grenar och kvistar. För varje gång de delar sig blir de tunnare och tunnare och övergår så småningom i bronkiolerna, ett nätverk av fina rör som är omkring en millimeter i diameter. Bronkiolerna leder till ännu finare rör, som mynnar i cirka 300 miljoner små luftblåsor som kallas alveoler. Dessa luftblåsor är ordnade i knippen och påminner om hängande vindruvsklasar eller små ballonger. Här slutar det trädlika luftvägssystemet, och luften når sin slutliga destination.

Slutmålet

När inandningsluften når sitt slutmål, är den omsluten av de ytterst tunna alveolväggarna. Dessa har en tjocklek på endast 0,0005 millimeter. Papperet i denna tidskrift är omkring 150 gånger tjockare än alveolväggarna!

Var och en av dessa små alveoler är täckt av ett nät av blodkärl som kallas pulmonalkapillärer. Dessa kapillärer är så fina att endast en röd blodkropp i taget kan passera genom dem! Väggarna i dessa kärl är så tunna att koldioxiden i blodet kan tränga in i alveolerna. Syret, i sin tur, går i motsatt riktning. Det lämnar alveolerna och absorberas av de röda blodkropparna.

Var och en av dessa röda blodkroppar stannar kvar i pulmonalkapillärerna i omkring tre fjärdedels sekund. Det är tillräckligt med tid för att koldioxiden och syret skall hinna byta plats. Detta gasutbyte sker genom en process som kallas diffusion. Det syremättade blodet går sedan vidare till större lungvener och når så småningom vänstra hjärthalvan, varifrån det pumpas ut i kroppen för att avlämna sitt livsuppehållande syre, som är nödvändigt för förbränningen. Allt som allt tar det bara omkring en minut för blodet i vår kropp att passera genom detta sinnrika system!

När nu luften har nått sin slutliga destination, hur kommer den då ut ur lungorna igen med sin last av koldioxid? Måste vi ha en särskild uppsättning luftvägar för utandningsluften? Nej, det fantastiska ”luftrörsträdet” är så utformat att det kan användas vid både inandning och utandning. När vi befriar lungorna från koldioxid, kan utandningsluften dessutom få våra stämband att vibrera och alstra de ljud som gör det möjligt för oss att tala.

Kvalitetskontroll

När inandningsluften passerar genom näsan och munnen, genomgår den i själva verket en kvalitetskontroll. Om luften är för kall värms den snabbt upp till lämplig temperatur. Om den är för varm kyls den ner. Vad händer då om luften är för torr? Väggarna i näsan, näshålan, halsen och andra passager är täckta av en slemmig vätska. När vi andas in torr luft, avger denna vätska sin fuktighet. När luften når lungornas innersta delar, är den relativa fuktigheten nära 100 procent. Intressant nog avger utandningsluften i sin tur över hälften av sin fuktighet till slemhinnorna.

Detta kontrollsystem omfattar också ett sinnrikt luftfilter. Under ett dygn passerar nära 10.000 liter luft våra lungor. Denna luft innehåller ofta en hel del smittämnen, giftpartiklar, rök och andra föroreningar. Vårt andningssystem är emellertid utformat på ett sådant sätt att det kan avlägsna de flesta av dessa föroreningar.

Först gör näshåren och nässlemhinnorna sin del genom att filtrera bort större smutspartiklar. Sedan har vi också miljontals mikroskopiska flimmerhår som täcker luftvägarnas insidor. De kallas cilier. De rör sig som små skovlar fram och tillbaka i en takt av omkring 16 gånger i sekunden och forslar bort smutsigt slem från lungorna. Lungorna har också hjälp av specialiserade celler, så kallade alveolarmakrofager, som har till uppgift att döda bakterier och fånga in farliga partiklar.

Inandningsluften är således temperaturreglerad och filtrerad när den når lungornas känsligaste vävnader. Verkligen ett under av formgivning!

Ett automatiskt system

I motsats till föda och vatten kan syre upptas från omgivningen utan någon medveten ansträngning från vår sida. Ett par friska lungor utvinner syre ur luften helt automatiskt i en takt av cirka 14 andetag i minuten. Även när vi sover fortsätter lungorna att fungera utan att vi är medvetna om det.

Detta automatiska system kan också tillfälligt sättas ur spel, om vi så skulle önska. Vi har således i viss utsträckning möjlighet att själva kontrollera vår andning. Och väl är väl det, för vem av oss skulle vilja att andningen fungerade automatiskt när vi simmar under vatten? Och hur skulle vi hinna komma ut ur ett rökfyllt rum vid en eldsvåda, om vi inte kunde hålla andan, utan fortsatte att andas 14 gånger i minuten? Det automatiska systemet kan emellertid inte vara bortkopplat särskilt länge — på sin höjd några minuter. Därefter kommer lungorna att koppla på automatiken igen, vare sig vi vill det eller inte.

Vad är det då som styr denna automatiska funktion och får musklerna att fylla och tömma lungorna? Kontrollrummet är beläget i hjärnstammen. Här finns speciella receptorer som känner av koldioxidhalten i kroppen. Om blodets koncentration av koldioxid stiger, sänds signaler till andningscentrum via ett nätverk av nerver, som i sin tur aktiverar lämpliga delar av andningsmuskulaturen.

Detta ger andningssystemet en enastående flexibilitet. Lungorna kan hålla jämna steg också med plötsliga förändringar i vår verksamhet. Vid mycket ansträngande muskelarbete kan kroppen förbruka omkring 25 gånger så mycket syre och producera cirka 25 gånger så mycket koldioxid som den gör i vila. Trots detta anpassar lungorna nästan omedelbart andningens djup och frekvens efter det ständigt växlande syrebehovet.

Det finns också andra komplicerade kontrollsystem som hjälper lungorna att fungera på rätt sätt. Vissa andningsmuskler används till exempel också vid andra funktioner, till exempel vid tal och sväljningsrörelser. Dessa funktioner styrs emellertid på ett sådant sätt att de sällan stör andningen. Och allt detta sker utan någon medveten ansträngning från vår sida, ja, helt automatiskt!

Lungorna kan naturligtvis råka i olag på många olika sätt, i synnerhet om motståndskraften är nedsatt. Några av de sjukdomar som kan drabba våra lungor är astma, bronkit, emfysem, lungcancer, lungödem, lungsäcksinflammation, lunginflammation, tuberkulos och en rad bakterie-, virus- och svampinfektioner.

Men dessa sjukdomar beror inte på någon brist i lungornas konstruktion. De flesta lungsjukdomar förorsakas i stället av olika sorters föroreningar som människan avsiktligt har stjälpt ut i sin miljö. Miljontals människor i våra dagar har drabbats av lungcancer, kronisk bronkit och emfysem till följd av tobaksrökning och annat uppsåtligt missbruk av andningssystemet.

Under normala omständigheter framstår emellertid våra lungor som ett under av formgivning och som ett levande vittnesbörd om den store formgivaren, Jehova Gud. Vi är verkligen, som psalmisten uttryckte det, ”så övermåttan underbart” danade! — Psalm 139: 14.

[Ruta på sidan 22]

Varför gör vi så?

Nysning: En ofrivillig och våldsam luftstöt genom munnen och näsan. Nervändslut i näsan får oss att nysa för att befria den från irriterande partiklar. Kall luft kan också framkalla nysningar. Vid nysning kan luften rusa ut med en hastighet av upp till 165 kilometer i timmen och föra med sig uppemot 100.000 små droppar av slem och mikroorganismer. Om vi inte på lämpligt sätt täcker munnen och näsan, kan en nysning därför vara skadlig för andra människor.

Hosta: En plötslig luftstöt som befriar lungorna från skadliga substanser när andningsorganens slemhinnor blir irriterade. En hostning kan också vara ett medvetet försök att klara strupen eller bronkerna. I likhet med nysningar kan hosta sprida sjukdomsalstrande bakterier.

Hicka: En plötslig, ofrivillig inandning förorsakad av en krampaktig sammandragning av mellangärdet. Dessa plötsliga sammandragningar kan framkallas av irritationer i olika organ i mellangärdstrakten. Genom krampen dras luft in i lungorna via struphuvudet, varvid struplocket stöts till och får stämbanden att vibrera. Detta ger upphov åt hickljudet.

Snarkning: Ett skorrande ljud som alstras under sömnen, vanligtvis på grund av att man andas genom munnen. Mjuka vävnader i bakre delen av gommen vibrerar när luften passerar. Ibland kan också läpparna, kinderna och näsvingarna vibrera. Om man ligger på rygg när man sover, har munnen en benägenhet att öppna sig, och tungan kan hindra luftpassagen. Om man lägger sig på sidan upphör ofta snarkningarna.

Gäspning: En djup, ofrivillig inandning som anses bero på en upplagring av koldioxid i lungorna. Det har sagts att gäspning är en smittosam vana, eftersom man ofta känner ett begär efter att gäspa när man ser eller hör någon annan göra det. Forskare kan inte förklara detta fenomen.

[Diagram på sidan 23]

(För formaterad text, se publikationen)

Svalget

Luftstrupen

Huvudbronkerna

Höger lunga

Näshålan

Struplocket

Struphuvudet

Stämbanden

Vänster lunga

Detalj av en bronkiol

Pulmonalkapillärer

Alveoler