Hvordan virker lungerne?

Alle kroppens funktioner er afhængige af oxygen, som vi på dansk kalder for ilt.

Når vi trækker vejret, får vi luft ned i lungerne, men hvad er luft egentlig? Luft består af 21% oxygen, altså ilt, og 78% nitrogen, altså kvælstof. Den sidste procent udgøres bl.a. af vanddamp og drivhusgasser som CO₂. Når vi trækker vejret, er det ilten, vi bruger. Kroppen bruger bl.a. ilt i den proces, der kaldes respiration, se figur 1. Her omdannes fedtstoffer, kulhydrater, som for eksempel sukker, og ilt til CO₂, energi og vand. På samme måde, som vi optager ilt, når vi trækker vejret ind, vil der blive udskilt CO₂, når vi udånder. Du kan læse meget mere om respiration i afsnittet Kroppens stofskifte.

Figur 1 viser processen respiration. Respiration foregår inde i celler, hvor ilt og sukker omdannes til vand, CO₂ og en helt speciel slags energi kaldet ATP. ATP er et molekyle, som kroppens celler kan få energi fra til at lave forskellige opgaver. Kroppen kan også danne energi ud fra fedtstoffer, men på denne figur er respiration vist med sukker.

Alle celler i kroppen, der skal kunne vokse og dele sig, har konstant brug for ilt for at kunne danne energi. Denne ilt skal altså på en eller anden måde optages fra luften. Samtidig findes der i luften mange små partikler såsom støv, virusser og bakterier, som kroppen helst ikke skal have ind, da partiklerne kan gøre os syge. Lungerne er et organ, der er specialiseret netop til at hjælpe med at transportere ilt fra luften og over i blodet, men samtidig er specialist i at holde de fremmede partikler ude af kroppen. Vi skal kigge meget mere på, hvordan lungerne klarer denne opgave!

Hvordan trækker man vejret?

Det er ikke sikkert, at du før har tænkt over, hvordan man trækker vejret, for det er jo bare noget, man gør. Når vi trækker vejret og dermed fylder lungerne med luft, er der tale om en ubevidst proces. Det betyder, at kroppen automatisk gør det uden, at du behøver at tænke over det. Prøv at forestille dig, hvis vi ikke trak vejret automatisk, så ville vi glemme at trække vejret, mens vi sover. Det er altså ret smart, at vi kan trække vejret automatisk.

Når vi trækker vejret ind, udvider vores brystkasse sig. Brystkassen er den del af overkroppen, der er beskyttet af vores ribben. Lad os kigge på, hvordan lungerne er placeret i kroppen for at forstå, hvordan vi får luft ned i lungerne: De to lunger sidder fast på indersiden af brystkassen. Mellem brystkassen og maven sidder der en muskel, der hedder mellemgulvet, se figur 2. Når denne muskel trækker sig sammen, hives brystkassen – og dermed også lungerne, der sidder fast i brystkassen – nedad. Det får brystkassen og lungerne til at udvide sig, så der bliver hevet luft ned i lungerne for at udfylde den plads, der er blevet lavet. Vi skaber altså et negativt tryk i lungerne fuldstændig ligesom, at man skaber et negativt tryk for at få en lækker læskedrink op af et sugerør. Efter indåndingen slapper mellemgulvet af igen. Det får lungerne til at trække sig sammen til normal størrelse, og lungerne tømmes på den måde for luft.

Figur 2 viser den muskel, mellemgulvet, som mennesket bruger til at trække vejret med. Den nedre del af mellemgulvet sidder fast på ryghvirvler i rygraden. Den øverste del af mellemgulvet sidder fast på lungerne. Når mellemgulvet trækker sig sammen, udvides lungerne, og der trækkes luft ned i lungerne.

Mellemgulvet er den primære muskel, der bruges til at trække vejret med. Faktisk kan der også opstå ufrivillige og gentagende sammentrækninger i mellemgulvet, så man trækker vejret ind meget kort og kraftigt – og det siger en karakteristisk lyd. Alle har prøvet det. Kan du gætte, hvad det er?

Svar:

Hikke

Faktaboks 1. Hvordan trækker frøer vejret?

Vidste du, at alle pattedyr, ligesom mennesket, trækker vejret ved at skabe et negativt tryk, men faktisk er dette ikke tilfældet for alle dyr. Frøer og andre padder trækker vejret ved at sluge luften. Forestil dig, at du tog en bid luft ind i munden, og at du skulle sluge denne ”bid” for at trække vejret. Hvis man prøver, er det faktisk ret svært….

Lungernes opbygning

Når vi trækker vejret ind, bevæger luften sig ned gennem luftrøret, som fører ned i brystkassen, hvor luftrøret deler sig til to mindre rør. Disse to rør kaldes for hovedbronkier, og hver hovedbronkie tilhører enten den venstre eller højre lunge. Herfra forgrener hovedbronkierne sig til mindre og mindre luftveje. Selvom det kan lyde lidt kompliceret, er det i virkeligheden ikke helt så galt, hvis vi tænker på luftvejssystemet som et træ med dets rødder. Træstammen er luftrøret, og alle træets rødder er luftvejenes forgreninger. Rødderne fra stammen starter store og stærke, men de forgrener sig alle gradvist og bliver mindre. Røddernes opgave er at optage vand og næringsstoffer fra jorden – og jo flere forgreninger, der er, desto flere næringsstoffer kan de optage. Det skyldes, at overfladearealet af de små rødder sammenlagt er større, end hvis der kun var én stor rod. Det samme princip gælder for lungerne. De førnævnte hovedbronkier forgrener sig til det, der kaldes for bronkioler, som er mindre luftveje i lungerne. Helt ude i enden af hver bronkiole eller rod i luftvejssystemet sidder alveolerne, der er de mindste enheder. De ligner vindrueklaser, se figur 3. I hver lunge findes der cirka 300 millioner alveoler, hvilket gør, at det samlede overfladeareal af lungerne er 70-100 kvadratmeter. Det er altså på størrelse med et lille hus!

Figur 3 viser anatomien af lungerne. Overførslen af ilt sker kun fra alveole til kapillær. På figuren kan man se, at der er et område i hver lunge, hvor der ikke er nogen alveoler. I starten af luftvejssystemet ved de to hovedbronkier er luftvejene nemlig ikke forgrenet nok til, at der sidder alveoler. Dermed overføres der ingen ilt. Disse to områder kaldes for ”det døde rum”.

Tror du, at højre og venstre lunge er ens?

Svar:

– Nej, se forklaring med figur og tekst:

Figur 4 viser, hvordan lungerne sidder i forhold til hjertet. Højre lunge er inddelt i 3 lungelapper. Som du kan se på figuren, er hjertet størst i venstre side. For at gøre plads til hjertet, er venstre lunge derfor kun inddelt i 2 lungelapper. De to lunger er altså ikke symmetriske.

De allermindste forgreninger af luftvejene kaldte vi altså for alveolerne. De er bittesmå luftsække, hvor ilten fra luften kan overføres til blodet. Rundt om hver af de to hovedbronkier sidder en lunge. Lungerne består af blødt væv, der kan føles lidt som en svamp, hvis man trykker på den. Lungerne består altså af væv hele vejen igennem og er ikke hule, som man ellers godt kunne tro. Det er dette væv, der beklæder og beskytter alle de små luftrør. Samtidigt er lungerne fyldt af de allermindste blodkar, der findes, nemlig kapillærer. Disse bittesmå blodkar sidder rundt om alveolerne, så ilten kan bevæge sig direkte fra luften i alveolerne til blodet i kapillærerne, se figur 5. Blodet i kapillærerne har ikke så meget ilt i sig, fordi blodet allerede har afgivet ilt til muskler og andet væv ude i kroppen. I alveolerne er der til gengæld rigtig meget ilt. Man kan sige, at der er en høj koncentration af ilt i lungerne og en lav koncentration af ilt i blodet. Ilten fra alveolerne vil derfor bevæge sig over i kapillærerne, netop fordi der er forskel på hvor meget ilt, der er i lungerne og i blodet. Denne proces kaldes for diffusion. Diffusion er et meget vigtigt begreb for at forstå mange af kroppens og cellernes funktioner. Du kan læse faktaboks 2 for at lære mere om diffusion. På samme måde, som ilt bevæger sig fra alveolerne til blodet, bevæger CO₂, der dannes under respiration, sig fra blodet til alveolerne. Det er altså derfor, at vi udånder CO₂.

Figur 5 viser, hvordan ilt og CO₂ bevæger sig mellem alveolerne og kapillærer. Når blodet ikke indeholder meget ilt, har det en blå-lilla tone, mens blodet er mere rødt, når det er iltet.

Faktaboks 2. Forstå diffusion

Diffusion er en proces, hvor molekyler flytter sig fra et sted, hvor der er høj koncentration, til et sted, hvor der er lav koncentration. Begrebet koncentration siger noget om hvor mange molekyler, der er inden for et bestemt område. For at forstå begrebet diffusion kan man tænke på, når man laver en kop te. Her putter man blot tebladet ned i kogende vand og uden, at man rører rundt i koppen, vil farve- og smagsstofferne fra tebladet selv fordele sig ligeligt rundt i vandet. Hvis vi igen kigger tilbage på iltningen af blodet, kan man sige, at ilten på samme måde som teen gerne vil fordele sig ligeligt. Derfor bevæger ilten sig fra alveolerne til kapillærerne. Der vil dog aldrig komme en højere koncentration af iltatomer i blodet end i alveolerne.

Figur 6 viser diffusion af ilt mellem alveole og kapillær. Som tiden går, vil ilten fordele sig, så der er lige meget ilt i alveolen og i kapillæren.

Lungernes beskyttelse mod fremmede stoffer

Hver gang vi trækker vejret, kommer der alverdens partikler fra luften med ned i lungerne. Det kan være, at der er meget støv i luften, eller hvis din sidekammerat lige har nyst, kan der være virusser eller bakterier i luften. Det kan også være, at der står én og ryger tæt på dig. Alle partikler i luften kommer med ned i dine lunger, hvor de kan gøre skade, hvis de får lov til at blive siddende. Heldigvis er lungerne gode til at beskytte sig mod fremmede partikler og dermed rense lungerne. På indersiden af luftrørene er der nemlig et fugtigt lag af slim, der kaldes for en slimhinde. Slimen bliver lavet af nogle specielle celler i luftrørene. Når der kommer en bakterie ned i lungerne, bliver den fanget i slimhinden. Nu er den næste udfordring at få transporteret bakterien op af lungerne igen. Til dette formål sidder der en masse små hårlignende strukturer på indersiden af luftvejene, der kaldes for fimrehår. Fimrehårene kan bevæge sig sådan, at bakterien bliver skubbet op gennem luftvejene og ud af lungerne igen. På den måde er både slimhinden og fimrehårene en del af lungernes forsvar mod sygdomme. Du kan se, hvordan fimrehår og slimhinde ser ud på figur 7.

Figur 7 viser, hvordan opbygningen af indersiden af en luftvej ser ud. Cellerne har fimrehår på overfladen, og der er et tyndt lag af slim, der kan fange partikler. Fimrehårene kan transportere slim og fangede partikler op af lungerne igen.

Faktaboks 3. Astma

Du kender sikkert nogen fra din klasse eller familie, der har astma – eller måske har du selv astma. Faktisk har op mod 10% af den danske befolkning astma. Men hvad er astma egentlig?

Inde i lungerne er der nogle luftveje kaldet bronkioler. I normale og sunde lunger kan bronkiolerne både trække sig sammen og udvide sig, så de får en større eller mindre diameter. Når man er fysisk aktiv, stiger ens puls, og man trækker vejret hurtigere. Dette er, fordi kroppens muskler får et øget behov for ilt. For at øge iltoptaget er det derfor smart, at bronkiolerne kan udvide sig, så der hurtigt kan komme mere luft ned i lungerne. Omvendt behøver der ikke komme lige så meget luft ned i lungerne, hvis man sover eller ligger på sin sofa, og der vil bronkiolerne trække sig sammen. Derudover er der slim og fimrehår i bronkiolerne, der kan fange mikroorganismer og føre dem op gennem luftvejene.

Når man har astma, er der overordnet 3 ændringer i luftvejene:

Der er en irritation og betændelsestilstand i slimhinden, der gør, at der bliver produceret for meget slim. Det giver rødme og hævelse i luftvejene, samt luftvejene bliver delvist blokeret.
Bronkiolerne vil ofte være trukket sammen, så der ikke kan komme lige så meget luft igennem luftvejene. Dette er, fordi der sidder muskler rundt om bronkiolerne, som trækker sig sammen og indsnævrer luftrøret. Luftvejene kan altså ikke udvide sig, som de skal kunne, og det medfører, at vejrtrækningen kan føles mere besværet.
Ofte vil luftvejene også være overfølsomme, hvilket gør, at astma ofte hænger sammen med allergier over for pollen, støv, parfume og lignende.

Astmamedicin virker blandt andet ved at udvide luftvejene og mindske betændelse i slimhinden.

Figur 8 viser forskellen på luftvejene i raske og i astmatiske lunger. Når man sammenligner en almindelig og sund bronkiole med en astmatisk bronkiole, ses det, at luftvejen er meget mere indsnævret grundet øget slimproduktion. Derudover kan man se, at musklerne rundt om bronkiolen er trukket mere sammen i den astmatiske bronkiole end i den raske. Det gør tilsammen, at der ikke kan komme lige så meget luft igennem luftvejene.

Når lungerne ikke fungerer, som de skal

Som du måske kan forstå, er lungerne det vigtigste organ for vejrtrækning. Der findes mange forskellige sygdomme, der gør vejrtrækningen sværere. Dette er sygdomme, der typisk gør luftvejene mere snævre, så der ikke kan komme lige så meget luft ned i lungerne, eller sygdomme, hvor det er svært at tømme lungerne for luft. Vi dykker ned i to sygdomme, nemlig cystisk fibrose og KOL.

Cystisk fibrose

Cystisk fibrose er en arvelig sygdom, der blandt andet kan påvirke lungerne og fordøjelsessystemet. I Danmark fødes der 1-2 børn om måneden med cystisk fibrose. Det er en genetisk sygdom, hvilket betyder, at sygdommen skyldes en fejl i DNA´et. Denne DNA-fejl gør, at cellerne, der beklæder kroppens indre, ikke fungerer, som de skal. Under normale forhold producerer og udskiller cellerne tyndtflydende slim. Fejlen i cellerne gør blandt andet, at der bliver dannet et tykt lag af sejt slim i lungerne i stedet for det almindelige, tynde slimlag. Det tykke lag slim, der dannes, er med til at indsnævre luftvejene, og fimrehårenes funktion ødelægges. De kan nemlig ikke længere bevæge partikler op gennem det seje slimlag. Dette medfører ofte en kronisk hoste og åndenød.

Prøv at tænke tilbage på funktionen af fimrehårene. Når de ikke fungerer optimalt, kan fimrehårene ikke fjerne virusser og bakterier, og derfor bliver patienten mere modtagelig overfor betændelser og infektioner. Det gør, at patienter med cystisk fibrose ofte får mange betændelser i luftvejene, som er rigtig svære at slippe af med igen. Med tiden vil de mange betændelser i lungerne medføre skade på det sunde lungevæv. Hvor der før var elastisk lungevæv, kommer der i stedet arvæv, se figur 9. Der dannes arvæv som et forsøg på at reparere de skader, der er kommet i lungerne. Dog er arvævet ikke specialiseret til transport af ilt, og derfor bliver det sværere at få transporteret ilt over i blodbanen. Derudover er arvævet med til at gøre lungerne mere stive, så det bliver sværere at trække vejret ind og ud. For at trække vejret var det jo netop vigtigt, at lungerne kunne udvide sig, så der kom luft ned i lungerne, og at lungerne kunne trække sig sammen igen efter indånding.

Gennem de seneste år er lægerne blevet markant bedre til at behandle cystisk fibrose. I lang tid bestod behandlingen udelukkende af lindring og forebyggelse af de symptomer og gener, som sygdommen medfører. I dag er det muligt at rette op på den fejl i cellerne på indersiden af lungerne, der er selve årsagen til sygdommen. Den nye behandlingsform er stadig under udvikling, men det er håbet, at nye børn, der fødes med cystisk fibrose, kan komme til at leve et næsten sygdomsfrit liv. Hvis du vil vide mere om cystisk fibrose kan du klikke her.

Figur 9 viser, hvordan luftvejene og alveolerne ser ud hos en patient, der har cystisk fibrose.

Kronisk obstruktiv lungesygdom (Rygerlunger)

En anden og lidt mere hyppig lungesygdom er kronisk obstruktiv lungesygdom, i folkemunde omtalt KOL, eller det du måske har hørt som rygerlunger. Sygdommen kaldes rygerlunger, da op mod 85% af alle KOL patienter har røget i deres liv. Lungerne tager stor skade under rygning, og faktisk er lungerne allermest sårbare over for rygning tidligt i livet. Dette skyldes, at lungerne først er færdigudviklede, når man er 18 år.

KOL skyldes primært, at der over lange perioder er kommet farlige partikler ned i lungerne, f.eks. fra rygning eller fra støv og gasser, som kan ødelægge lungevæv og bronkioler. Sygdommen kan medføre en kronisk betændelsestilstand i luftvejene, som gør, at bronkiolerne, ligesom ved astma eller cystisk fibrose, bliver små og fyldt med slim. At en betændelse er kronisk betyder, at den er langvarig og svær at komme af med. Udover den kroniske betændelse kan væggene mellem de små alveoler blive nedbrudt, hvilket gør det sværere at transportere ilt over i blodet. Med forsnævrede luftveje og ødelagte alveoler kan luften nemlig ikke bevæge sig lige så hurtigt, og derudover bliver lungerne mere stive, så de ikke kan udvide sig og trække sig sammen igen. En rask lunge kan sammenlignes med en ballon: når ballonen pustes op, udvider den sig let, og når man giver slip på enden af ballonen, suser luften ud, og ballonen trækker sig sammen. Med KOL kan man forestille sig en gammel ballon, der både er svær at puste op, men som heller ikke trækker sig sammen, når man giver slip på enden. Den forbliver i stedet stor, udvidet og rynket. Vævet i lungerne er altså ikke lige så elastisk som hos sunde lunger.

Samlet set bliver resultatet, at KOL-patienten ikke kan tømme sine lunger helt for luft.

En anden konsekvens af de ødelagte alveoler er, at vævet på et tidspunkt kan blive så tyndslidt, at der kan trænge væske ind i lungerne fra kapillærerne. Det er meget svært og farligt at trække vejret med væske i lungerne.

Den skade, der sker på lungerne under KOL, kan ikke ændres, men ved at stoppe med at ryge og ved at gå i behandling kan det måske undgås, at sygdommen forværres. Behandling af KOL består ofte af medicin, der hjælper med at udvide luftvejene, så der kan komme mere luft igennem lungerne.

Figur 10 viser, hvordan KOL kan udvikle sig, hvor vævet i alveolerne nedbrydes.