Tip:
Highlight text to annotate it
X
สวัสดีครับ พบกับครูแอนเดอสันอีกครั้งหนึ่ง ยินดีต้อนรับสู่พอดคาสต์ของผมที่วันนี้จะพูดถึงเรื่องระบบทางเดินหายใจ หน้าที่ของ
ระบบทางเดินหายใจนั้น เป็นเรื่องของการนำออกซิเจนเข้า เอาคาร์บอนไดออก -
ไดออกไซด์ออก ในรัฐมอนทานาที่ผมอยู่นี้ มีความสูงกว่าระดับน้ำทะเลอยู่ที่ประมาณ 5,000 ฟุต เราอาจจะไม่มีปัญหาอะไรนัก แต่ถ้าเราจะ
ลองไปปีนเขาเอเวอร์เรสเล่น ยิ่งขึ้นสูงเท่าไร ออกซิเจนก็จะน้อยลงเท่านั้น และนั่นละ
ที่จำกัดว่าเราจะขึ้นไปได้สูงเพียงใด และเป็นเหตุผลที่เราจะต้องรอถึงปี 1995 จึงจะได้เห็นเซอร์เอ็ด -
เอ็ดมันด์ ฮิลลารี กับ เท็นซิงค์ นอร์เกย์ เป็นมนุษย์คนแรกๆ ที่ปีนขึ้นถึงยอกเอเวอร์เรส
ในภาพนี้เราจะเห็นเท็นซิงค์ นอร์เกย์ ยืนอยู่บนยอด ภาพแรกในโลกที่ถ่ายบนยอด
เขาเอเวอร์เรส เป็นครั้งแรกในปี 1953 สังเกตให้ดีที่หลังของเขา จะมี
ถังออกซิเจนใบเบ้อเริ่ม ที่เขาต้องเอาติดตัวไปด้วย เพราะต้องพกออกซิเจน
ออกซิเจนขึ้นไปด้วย จนกระทั่งปี 1971 นั่นแหละ ถึงจะมีคนที่สามารถปีน
ขึ้นไปถึงยอดเขาเอเวอเรสต์ โดยที่ไม่ต้องมีถังออกซิเจนติดขึ้นไปด้วย โดยการขึ้นแล้วพัก แล้วปีนขึ้นสูงอีกนิด
แล้วก็กลับลงมานิดนึง แล้วขึ้นอีก แล้วลงอีก แล้วก็ขึ้นอีก แล้วลงอีก .. เพื่อให้
ให้ร่างกายได้มีโอกาสปรับตัวกับระดับความสูงนั้น ถึงอย่างนั้น
ก็ยังมีนักปีนเขาหลายคนต้องเสียชีวิตลง เพราะขาดออกซิเจน ดังนั้น ปัญหาในการที่สัตว์ต่างๆ
จะต้องพัฒนาวิธีการหายใจก็แตกต่างกันออกไป ในกรณีของไส้เดือน ระะบบการหายใจ
ก็คือผ่านทางผิวหนังโดยตรง รับเอาออกซิเจนและขับคาร์บอนไดออกไซด์ผ่านทาง
ทางผิวหนัง ดังนั้น ผิวหนังก็จะต้องมีความชื้น และมีขนาดของพื้นผิวมากสักหน่อย ถ้า
ถ้าเป็นแมลง ก็จะใช้สิ่งที่เรียกว่า "สไปราเเคิล" (spiracles) มีลักษณะเป็นรูเล็กๆ ตรงด้านข้าง
ด้านข้างของตัวมัน เป็นหลอดเล็กๆ ที่แตกเป็นแขนงที่เล็กลง เล็กลงไปเรื่อยๆ
จนเป็นหลอดลมที่เล็กมากๆ กระจายอยู่ทั่วไปในตัวแมลงนัั้น
จนถึงระดับของเซลล์ จำไว้ว่าจะต้องมีปัจจัยสองประการคือ พื้นที่ผิวมากๆ และ
ต้องมีความชื้นด้วย ปัจจัยสองประการที่พูดถึงนี้
จะเห็นได้ในกรณีของเหงือกปลา ที่ปลาใช้ในการหายใจ และกรณีของปอดเช่นกัน
เป็นวิธีการที่เราใช้ในการหายใจ เหงือกปลากับปอดของเราเหมือนหรือต่างกันอย่างไรล่ะ ? คืองี้
ปลาน่ะอยู่ในที่ที่ไม่มีปัญหาเรื่องความชื้นแน่ หมดห่วงได้
ก็แค่ใช้เหงือกรับอากาศจากน้ำโดยตรงเท่านั้น แต่ก็ยัง
มีปัญหาที่ว่า ในน้ำอาจจะมีปริมาณออกซิเจนไม่มากนัก จึงอาจจะต้องมีวิธีการดูดออกซิเจนอย่างมีประสิทธิภาพมากสักหน่อย
อย่างคนเรานี่ เรามีปอดที่อยู่ข้างในร่างกาย เพื่อช่วยเก็บความชื้น
และปริมาณออกซิเจนในอากาศก็มีอยู่อย่างเหลือเฟือ
เราเลยไม่ต้องมีอวัยวะที่มีประสิทธิภาพมากอย่างเหงือกปลา ซึ่งมากถึงขนาดที่
มีความสามารถในการดูดซึมออกซิเจนในน้ำได้ถึง 80% ดีมากขนาดที่
ปอดของเราไม่อาจเทียบได้ เพราะเหงือกปลานั้น
ใช้วิธีการที่เรียกว่า "counter-current gas exchange" ซึ่งก็คือการที่เลือดนั้น
ไหลเข้าสู่เหงือกในทิศทางด้านนี้ ไหลเข้ามาทางนี้
แล้วก็ไหลออกทางด้านนี้ ของเหงือก
ออกมาทางด้านนี้ แต่น้ำนัั้น จะไหลผ่านเข้ามา
ทางด้านนี้ ดังจะเห็นได้ว่า เลือดไหลมาทางด้านนี้
แล้วก็มีน้ำไหลในทิศที่สวนทางกัน เพราะงั้น ตอนที่ปลาทำอย่างงี้ มันก็จะคึง
น้ำผ่านเหงือกเข้ามา โดยที่มีเลือดไหลสวนทางขึ้นไป
เป็นวิธีการที่ทางวิศวกรรมเรียกว่า counter current exchange มีหลักพื้นฐานง่ายๆ ว่า
เลือดที่ทีออกซิเจนต่ำจะไหลเข้ามาทางด้านนี้ จากนั้นก็จะเริ่มสะสม
ออกซิเจนมากขึ้นเรื่อยๆ คือมีคุณภาพดีขึ้นเรื่อยๆ
ตามทิศทางด้านที่จะเจอกับน้ำที่มีออกซิเจนสูงขึ้นด้วย เรียกได้ว่า
มีค่าออกซิเจนสูงขึ้นตามทิศทางการไหล
นับเป็นวิธีการที่มีประสิทธิภาพสูงมาก คนเรานั้น ไม่ต้อง
เจอกับปัญหาอันนี้ ปัญหาของเราเป็นเรื่องของความชื้น เราต้อง
ซ่อนเหงือกเข้าไปในร่างกายลึกลงไป ที่จริงไม่ใช่เหงือก แต่เรามีปอดอยู่ในร่างกาย
โดยมีหลอดลม (trachea) ที่เชื่อมต่อไปหาท่อลมเล็ก (bronchus) และหลอดลมฝอย (bronchioles) แตกแขนงเรื่อยลงไป
จนถึงถุงลม (alveoli) เรื่องที่น่าสังเกตข้อหนึ่งก็คือ เราหายใจเข้ามาแล้ว จากนั้นก็หยุดอยู่ตรงนี้
เรียกได้ว่า เป็นการไหลเข้าสู่ทางตัน พอหายใจเข้า เข้ามาแล้วก็อยู่ในนี้
เพราะงั้นถ้าเราสูดหายใจเอาอะไรๆ เช่น ควันบุหรี่ เข้ามา ไอ้สารพวกนี้
ก็จะถูกเอาเข้ามาเก็บสะสมอยู่ข้างในของปอดนี่ ไม่ออกไปไหน ถ้าเราสูดเอา
ละอองถ่านหินเข้ามา มันก็จะมาสะสมอยู่ข่างในนี่ สารอย่างแอสเบสทอส (ใยหิน)
ก็มีโอกาสหลุดเข้ามาเช่นกัน ตามผนังด้านในของหลอดลม ก็เลยมี
เส้นขนเล็กๆที่เรียกว่า cilia ที่จะคอยพัด
ไล่เอาฝุ่นละอองพวกนี้ออกมา ด้วยการไอ หรือไม่ก็กลืนลงท้องไป อีก
สิ่งนึงที่น่าสนใจก็คือ รูปลักษณะของมัน ถ้าดูดีดี
จะเห็นว่ามีรูปร่างเหมือนต้นไม้ กลับหัว คือว่า มันจะช่วย
พื้นที่ผิวโดย เริ่มจากหลอกลม แตกมาเป็นท่อลมเล็ก แล้วก็ หลอดลมฝอย
ที่แตกแขนงออกไปครั้งแล้วครั้งเล่า ทำไมเป็นอย่างนั้นล่ะ
ก็เพื่อจะเพิ่มพื้นที่ผิวนั่นละ แม้ปอดจะดูมีขนาดเล็ก แต่ครูจำได้ว่า
เคยอ่านในหนังสือเขาบอกว่าปอดมีพื้นที่ผิวมากเท่ากับสนามเทนนิสเลยทีเดียว เพื่อจะได้
ดูดซึมออกซิเจนให้ได้มากที่สุดเท่าที่จะทำได้ แต่ส่วนที่เป็นกลไกการทำงานของปอดนั้น
คือ alveoli พอเราเข้ามาถึงด้านในสุดของปอดจากเส้นหลอดลมฝอยเล็กๆ ก็จะเป็นถุงลม
ถุงลมเล็กๆ ที่เรัยกว่า อัลวีโอไล (alveoli) พวกนี้ เป็นถุงของเนื้อเยื่อเซลล์ที่หนาเพียงชั้นเดียวเท่านั้น
เรียกว่า "simple squamous cells" ถุงพวกนี้เกือบจะเรียกว่า "แฟบ" อยู่ตลอดเวลา ลองนึกถึง
ลูกโป่งลูกเล็กมากๆ ที่จะแฟบถ้าไม่มีลมอยู่
แล้วก็จะมีสารที่เรียกว่า surfactants เคลือบอยู่ด้านใน เพื่อคอยหล่อเลี้ยงอยู่
เพื่อไม่ให้ผิวด้านในมันแฟบติดกันสนิทเกินไป เพราะอย่างนี้พวกทารกที่คลอดก่อนกำหนด ถึงจะต้องอยู่ในตู้อบ
เพราะว่า surfactants ในปอดยังทำงานได้ไม่ดีนัก ทีนี้สังเกตลองดู
ถุงลม จะเห็นว่ามีเส้นเลือดฝอย พันห่อหุ้มอยู่โดยรอบ เพื่อที่จะ
มาคอยรับเอาออกซิเจนจากถุงลมไป ในขณะเดียวกันก็จะปล่อย
คาร์บอนไดออกไซด์ออกมาด้วย นั่นคือการทำงานของถุงลม ที่นี้
การหายใจมันมีกลไกอย่างไร กลไกการหายใจก็จะใช้กล้ามเนื้อกระบังลม ซึ่งนี่ละ
ที่เป็นตัวการที่ทำให้เราเกิดสะอึก ตอนที่มันทำงานผิดปกติ
กล้ามเนื้อกระบังลมช่วยให้เกิดกลไกการหายใจโดยการหดตัวของกล้ามเนื้อ ซึ่งเมื่อ
หดตัวก็จะดึงปอดลงมา ทำให้หายใจเอาอากาศเข้ามา ดูคล้ายๆกับกล่องติด
ลูกโป่งที่มีฝาปิดด้วยแผ่นยาง พอเราดึงแผ่นยางลง
อย่างนี้ ก็จะทำให้ลูกโป่งพองตัวขึ้น เพราะ
อากาศจะไหลเข้าลูกโป่ง ทำให้ความดันลดลง พอกล้ามเนื้อคลายตัว
มันก็จะเคลื่อนตัวอย่างนี้ พอกล้ามเนื้อหดตัว ก็จะเป็นอย่างนี้
อย่างนี้ สังเกตให้ดี เหมือนอย่างกล่องติดลูกโป่งนั่น
มันต้องอยู่ในสภาพที่แน่นหนามาก เพื่อจะได้
สามารถสร้างแรงดันได้อย่างที่ควรเป็น ทีนี้ลองมาดูการแลกเปลี่ยนออกซิเจนกัน
เรานำออกซิเจนเข้ามาได้อย่างไร ต้องดูที่เส้นเลือดฝอยนี่ สมมติว่า
ตรงนี้เป็นส่วนด้านในของถุงลม พอมีกากาศเข้ามา
มาอยู่ตรงนี้ สิ่งที่จะเกิดขึ้นก็คือ เม็ดเลือดแดง ที่จะ
ไหลผ่านมาตามเส้นเลือดฝอย ออกซิเจนในถุงลมก็จะ
ซึมผ่านเข้ามา สัมผัสกับเม็ดเลือดแดงในเส้นเลือดฝอยโดยตรง
แล้วจะเก็บออกซิเจนอย่างไร เราก็จะมีสารที่เรียกว่า ฮีโมโกลบลิน ซึ่ง
เป็นโปรตีนที่อยู่ในเม็ดเลือดแดง เป็นสารทำให้เลือดมีสีแดง
เนื่องจากมีโมเลกุลของเหล็กเป็นองค์ประกอบ ตรงนี้ ตรงนี้
ตรงนี้ แล้วก็ตรงนี้ โมเลกุลเหล็กเหล่านี้จะรวมตัวกับออกซิเจนจากอากาศ
การที่มีสีแดงนั้น จริงก็คล้ายกับการขึ้นสนิมนั่นละ ออกซิเจน
จะรวมตัวกับเหล็กทำให้เกิดสีแดงขึ้น เป็นอันว่ามีการรวมตัวกัน
เป็น "ฮีมกรุ๊ป" คือกลุ่มเหล็กในฮีโมโกลบลิน
แล้วคาร์บอนไดออกไซด์ล่ะ? คาร์บอนไดออกไซด์นั้น จริงๆแล้วไม้ได้อยู่ใน
เม็ดเลือดหรอก แต่จะถูกเปลี่ยนให้เป็นไบคาร์บอเนต
ด้วยการผสมคาร์บอนไดออกไซด์เข้ากับน้ำ และปะปน
อยู่ภายในพลาสมาตรงนี้ ก็มีบางส่วนก็อยู่
เซลล์เม็ดเลือดบ้าง แต่ส่วนมากจะเห็นในพลาสม่ามากกว่า พอถึงตรงนี้ที่อัลวีโอไล
เราจะมีเอนไซม์ที่คชควบคุมการทำงาน ที่จะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์
บังคับให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ซึมผ่านเข้าไปใน alveoli เพื่อที่จะขับออกทางลมหายใจ แล้วก็รับออกซิเจน
ซ้ำแล้วซ้ำอีกอยู่อย่างนี้ เป็นอันสรุปเรื่องของระบบทางเดินหายใจ ซึ่งจะทำงานไม้ได้เลย ถ้า
ถ้าร่างกานเราไม่มีระบบไหลเวียนโลหิต ที่จะพูดถึงมนตอนหน้า หวังว่า
คงได้เนื้อหาไปไม่มากก็น้อย