(Translated by https://www.hiragana.jp/)
呼吸 - Wikipedia コンテンツにスキップ

呼吸こきゅう

出典しゅってん: フリー百科ひゃっか事典じてん『ウィキペディア(Wikipedia)』
そと呼吸こきゅうのガス交換こうかん概略がいりゃくぶんあつ単位たんいkPa、7.5ばいするとmmHg)。酸素さんそ(O2)をふくんだ空気くうき吸気きゅうきし、細胞さいぼう呼吸こきゅう酸素さんそ二酸化炭素にさんかたんそ(CO2)がおおくなった血液けつえき空気くうきあいだガス交換こうかんし、呼気こきとしてす。

生物せいぶつにおける呼吸こきゅう(こきゅう、えい: breathing)は、以下いかの2種類しゅるいけられる[1]

  1. 細胞さいぼう呼吸こきゅう(またはうち呼吸こきゅう):血液けつえき細胞さいぼうとのガス交換こうかん細胞さいぼう最終さいしゅう二酸化炭素にさんかたんそ (CO2) を放出ほうしゅつする異化いか代謝たいしゃけい
  2. そと呼吸こきゅう空気くうき血液けつえきとのガス交換こうかん細胞さいぼう生物せいぶつからだ外界がいかいから酸素さんそれ、体内たいない消費しょうひして二酸化炭素にさんかたんそ (CO2) を放出ほうしゅつすること

広義こうぎには最終さいしゅう電子でんし受容じゅようたいとして酸素さんそもちいない『嫌気いやけ呼吸こきゅう』もその意味合いみあいにふくまれるが、通例つうれいでは呼吸こきゅうとは酸素さんそもちいるこう呼吸こきゅうとしてもちいる。

細胞さいぼう呼吸こきゅう 

[編集へんしゅう]
こう呼吸こきゅう概略がいりゃく

細胞さいぼう呼吸こきゅうまたはうち呼吸こきゅう酸素さんそ栄養素えいようそからアデノシンさんリンさん(ATP)として化学かがくエネルギーし、老廃ろうはいぶつ排出はいしゅつする生物せいぶつかく細胞さいぼうこる一連いちれん異化いか代謝たいしゃ反応はんのうである[2][3]したエネルギーはなま合成ごうせい運動うんどう細胞さいぼうまくかいした分子ぶんし輸送ゆそうなどに使つかわれる。

そと呼吸こきゅう

[編集へんしゅう]

生物せいぶつ呼吸こきゅう

[編集へんしゅう]

酸素さんそ利用りようするにたっては、動物どうぶつ場合ばあい全身ぜんしん細胞さいぼうにくまなく酸素さんそわたらせるため、血液けつえきによって酸素さんそ運搬うんぱんする必要ひつようがある。節足動物せっそくどうぶつ軟体動物なんたいどうぶつなどではヘモシアニン脊椎動物せきついどうぶつでは、赤血球せっけっきゅうなかヘモグロビンがこの役割やくわりになう。

ちゅうへの酸素さんそみは、植物しょくぶつ場合ばあいなどの気孔きこう樹皮じゅひかわで、魚類ぎょるい水棲すいせい甲殻こうかくるいエラ呼吸こきゅうで、陸上りくじょう昆虫こんちゅうもん呼吸こきゅう両生類りょうせいるい幼生ようせいにはエラ呼吸こきゅう成体せいたいにははい呼吸こきゅう爬虫類はちゅうるい鳥類ちょうるい哺乳類ほにゅうるいはい呼吸こきゅうおこなう。エラ呼吸こきゅう水流すいりゅう一定いっていながれを利用りようするが、はい出口でぐちがひとつしかないため吸気きゅうき呼気こきかえすことで定期ていきてきはいない空気くうき交換こうかんしなければならない。このためにおこな胸郭きょうかく運動うんどう呼吸こきゅう運動うんどうび、これをやめることはできない。呼吸こきゅう運動うんどう随意ずいい運動うんどうであると同時どうじに、脳幹のうかん呼吸こきゅう中枢ちゅうすうヒトでは延髄えんずいにある)によって自動的じどうてき制御せいぎょされる。そのため睡眠すいみんなか随意ずいい呼吸こきゅう運動うんどうたもたれる。この中枢ちゅうすう機構きこう問題もんだいがあり、睡眠すいみん呼吸こきゅう不全ふぜんおちい疾患しっかん先天せんてんせい中枢ちゅうすうせいはい胞低換気かんき症候群しょうこうぐんである。

哺乳類ほにゅうるい呼吸こきゅう

[編集へんしゅう]

はい筋肉きんにくうご

[編集へんしゅう]
肋骨あばらぼねによる「ポンプハンドル運動うんどう」と「バケツハンドル運動うんどう
胸郭きょうかく拡大かくだいにおける呼吸こきゅうすじ拡大かくだいうえのような肋骨あばらぼねうごきはポンプハンドル運動うんどう英語えいごばんばれる。
肋骨あばらぼね下部かぶ正中せいちゅうせんから外側そとがわかって下方かほう傾斜けいしゃしており、バケツハンドル運動うんどう英語えいごばん可能かのうにしている。
呼吸こきゅう
安静あんせい呼吸こきゅうすじ挙動きょどうひだり空気くうき吸入きゅうにゅうみぎ空気くうき排出はいしゅつあらわす。収縮しゅうしゅくした筋肉きんにくあかで、弛緩しかんした筋肉きんにくあおしめされている。胸腔きょうこう(水色みずいろ)の拡大かくだいには、横隔膜おうかくまく収縮しゅうしゅくおおきくかかわる。同時どうじに、肋間ろっかんすじ肋骨あばらぼね上向うわむきにると、吸入きゅうにゅうちゅう胸郭きょうかく拡張かくちょうする。空気くうき排出はいしゅつちゅう肋間ろっかんすじ弛緩しかんすると、胸郭きょうかく腹部ふくぶ(うす緑色みどりいろ)は弾性だんせいてきもと位置いちもどる。
力強ちからづよ呼吸こきゅうおこなっているときの筋肉きんにく挙動きょどうひだり空気くうき吸入きゅうにゅうみぎ空気くうき排出はいしゅつあらわす。ちゅういろ安静あんせいのものと配色はいしょくおなじである。横隔膜おうかくまくのより強力きょうりょくおおきな収縮しゅうしゅくくわえ、肋間ろっかんすじとその付属ふぞくすじうごくことによって肋骨あばらぼね上方かみがたへのうごきがおおきくなり、胸郭きょうかくのよりおおきな拡張かくちょうこる。空気くうき排出はいしゅつには、肋間ろっかんすじ弛緩しかんとはべつに、腹筋ふっきんおおきく収縮しゅうしゅくして胸郭きょうかく下方かほうげて胸郭きょうかく容積ようせき減少げんしょうさせると同時どうじに、横隔膜おうかくまく胸郭きょうかく奥深おくふかくまでげる。
吸気きゅうき呼気こきにおける筋肉きんにくうごきをしめ

哺乳類ほにゅうるいはいみずかふくらまずに、胸腔きょうこう容積ようせき増加ぞうかしたときのみ膨張ぼうちょうする[4][5]ヒトにおいては、哺乳類ほにゅうるい同様どうようおも横隔膜おうかくまく収縮しゅうしゅくによってはいふくらむが、肋間ろっかんすじ英語えいごばん収縮しゅうしゅくして胸郭きょうかく上向うわむきおよびそときにられることでも膨張ぼうちょうされる[6]力強ちからづよ呼吸こきゅうでは、肋骨あばらぼね胸骨きょうこつから頸椎頭蓋とうがいそこにかけて存在そんざいしている呼吸こきゅう補助ほじょすじ(おおくの哺乳類ほにゅうるいでは鎖骨さこつへもつながっている)がポンプハンドル運動うんどう英語えいごばんバケツハンドル運動うんどう英語えいごばん通常つうじょう呼吸こきゅうよりおおきくしており、胸腔きょうこう容積ようせきにさらなる変化へんかをもたらしている[6]空気くうき排出はいしゅつするさいにはこれらの筋肉きんにくがすべて弛緩しかんし、胸部きょうぶ腹部ふくぶ筋肉きんにくが「安静あんせい」とばれる位置いちもど[6]。 このときはいには機能きのうてきざんりょう英語えいごばんぶん空気くうきのこる。ヒトの成人せいじんではその空気くうきりょうは2.5–3.0Lである[6]

運動うんどうちゅう呼吸こきゅうときなどはげしく呼吸こきゅうしているときには、空気くうき排出はいしゅつ安静あんせい同様どうようにすべての呼吸こきゅうすじ弛緩しかんによっておこるが、このとき腹筋ふっきんつよ収縮しゅうしゅくし、胸郭きょうかく前面ぜんめん側面そくめん下方かほうられる[6]。これにより胸郭きょうかくのサイズがちいさくなるだけでなく、腹部ふくぶ臓器ぞうき横隔膜おうかくまくほうへとげられ、胸郭きょうかくないへとふかふくらむ。空気くうき排出はいしゅつしきったのちはい容量ようりょう安静あんせい機能きのうてきざんりょうよりすくなくなる[6]。 しかしながら、通常つうじょう哺乳類ほにゅうるいでははい完全かんぜんそらになることはない。成人せいじんでは、空気くうき排出はいしゅつしたのちすくなくとも1Lの空気くうきのこっている[6]

空気くうき輸送ゆそう

[編集へんしゅう]
上気じょうきどう
[編集へんしゅう]

空気くうきはなから出入でいりする。鼻腔びこう非常ひじょうせまく、前方ぜんぽうはなちゅうへだたにより2しつに、おくほうでははなかぶとかいによってなんしつかにけられている。[7] このため、はな粘膜ねんまく空気くうき吸入きゅうにゅう排出はいしゅつ空気くうきにさらされ、その空気くうき湿しめった粘液ねんえきから水分すいぶんうばい、鼻腔びこう付近ふきん血管けっかんからねつうばって、喉頭こうとう到達とうたつするころには空気くうきちゅう水蒸気すいじょうきがほぼ飽和ほうわしており、温度おんど体温たいおんとほぼわらない温度おんどになっている[6]。この水分すいぶんねつ一部いちぶ排気はいきするさい乾燥かんそうしてえたはな粘膜ねんまくうるおし、あたためる。ねばのあるはな粘液ねんえき吸入きゅうにゅうした粒子りゅうしじょう物質ぶっしつおおくをらえ、これらがはい到達とうたつするのをふせいでいる[6][7]

しも気道きどう
[編集へんしゅう]
しも気道きどう.

鼻腔びこう咽頭いんとう喉頭こうとうよりもおく存在そんざいする呼吸こきゅうけい組織そしき気管きかん気管支きかんし次第しだいこまかくせま気道きどう分岐ぶんきしている。ヒトの気管きかん気管支きかんし上部じょうぶには平均へいきん23分岐ぶんきが、マウスには最大さいだい13分岐ぶんき存在そんざいしており、よりおく気管支きかんしはい胞に空気くうきおく機能きのうつ。また、はい内部ないぶ存在そんざいする気管支きかんし下部かぶはいガス交換こうかんとくしている[6][8]

気道きどうはいった空気くうきうち領域りょういきはいった空気くうきはガス交換こうかん利用りようされずにつぎ呼気こき外界がいかい排出はいしゅつされる。呼気こきわると腔ははい胞の空気くうきたされ、その空気くうき吸気きゅうきさいはい胞にもどされる最初さいしょ空気くうきとなり、つぎ呼気こきではこの空気くうきさきされる。典型てんけいてき成人せいじん容積ようせきやく150mlである。

ガス交換こうかん

[編集へんしゅう]

呼吸こきゅうしゅ目的もくてきは、はい胞内の空気くうきえ、血液けつえきちゅうのガス交換こうかんおこなうことである。拡散かくさんによってはい胞内の空気くうきぶんあつはい胞の血管けっかんにおける血液けつえきない気体きたい成分せいぶんぶんあつ平衡へいこうこる。呼気こきのちには成人せいじんはいは2.5–3.0 Lの空気くうきのこるが、この空気くうき機能きのうてきざんりょう英語えいごばん(FRC)とばれる。吸気きゅうきには、あたらしいあたたかく湿しめった空気くうきやく350mLがはい流入りゅうにゅうし、FRCとよくざるため、FRCの組成そせい呼吸こきゅう前後ぜんごでほとんど変化へんかしない。はい毛細血管もうさいけっかん血液けつえきはいない一定いってい空気くうき組成そせいつね平衡へいこうとなり、動脈血どうみゃくけつちゅう気体きたい拡散かくさん速度そくどかく呼吸こきゅう一定いっていたもたれるため、あらゆる人体じんたい組織そしき血液けつえきでは酸素さんそ濃度のうど二酸化炭素にさんかたんそ濃度のうど呼吸こきゅうサイクルによってはおおきく変化へんかしない。このため呼吸こきゅうすう恒常こうじょうせいは、動脈血どうみゃくけつちゅう酸素さんそ二酸化炭素にさんかたんそぶんあつにのみ依存いぞんしており、その結果けっか血液けつえきのpHも一定いっていたもたれる[6]

潜水せんすい反射はんしゃ

[編集へんしゅう]

冷水れいすいかおしずめると、潜水せんすい反射はんしゃ英語えいごばんばれる反応はんのうこる[9][10]。この反応はんのうではまず、気道きどうへのみず流入りゅうにゅうふせぐため気道きどうふさぐ。また、代謝たいしゃりつ次第しだい低下ていかしていく。これは四肢しし腹部ふくぶにある内臓ないぞうにおける動脈どうみゃくはげしい血管けっかん収縮しゅうしゅくこし、潜水せんすい開始かいし血液けつえきはいにある酸素さんそ心臓しんぞうのう供給きょうきゅうするために確保かくほするためのものである[9]習慣しゅうかんてき潜水せんすいするペンギンやアザラシ、クジラなどの生物せいぶつでよくこる反応はんのうである[11][12] ヒトにおいては大人おとなより幼児ようじどもにたいしてこりやすい[13]

ヒトの呼吸こきゅう

[編集へんしゅう]

ヒトの呼吸こきゅう脈拍みゃくはく血圧けつあつ体温たいおんならんで生命せいめい活動かつどう客観きゃっかんてき徴候ちょうこうとなるバイタルサインの1つである[14]

呼吸こきゅうすう

[編集へんしゅう]

ヒトは出生しゅっしょうするとそと呼吸こきゅう開始かいしする。新生児しんせいじでは健常けんじょうであっても1分間ふんかんに30かい程度ていど呼吸こきゅうをしているものの、成長せいちょうともに1分間ふんかんたりの呼吸こきゅうすう次第しだい減少げんしょうし、健常けんじょう成人せいじん呼吸こきゅうすうは1分間ふんかんに12かいから20かい安静あんせい)とされている[15]老化ろうかとともにはい伸縮しんしゅくせい低下ていかし、成人せいじんおなじガス交換こうかんおこなうのに必要ひつよう呼吸こきゅうすう増加ぞうかする[15]

ヒト呼吸こきゅうりょう[16]
状態じょうたい 呼吸こきゅうりょう(ℓ/ぶん 酸素さんそ取込とりこりょう(ℓ/ぶん
安静あんせいとき 6-10 0.3
運動うんどう 100 3

この呼吸こきゅうすうは、自律じりつ神経しんけいにより無意識むいしき調整ちょうせいされるが、意識いしきてきおこなうこともできる。自律じりつ神経しんけいでは、末梢まっしょうせい化学かがく受容じゅよう英語えいごばん機械きかい受容じゅよう検知けんちした刺激しげき呼吸こきゅう中枢ちゅうすう( Respiratory center )にて判断はんだんされ調整ちょうせいおこなわれる。この呼吸こきゅう中枢ちゅうすうへの刺激しげきは、動脈血どうみゃくけつちゅう二酸化炭素にさんかたんそりょう増加ぞうかとくつよく、つぎにのpH低下ていかアシドーシス)、そのほかに体温たいおん上昇じょうしょう運動うんどうてい酸素さんそ精神せいしん疾患しっかんなどの刺激しげきけると呼吸こきゅうはやめて換気かんきおこなおうとする。ぎゃく刺激しげきよわめる要因よういんとしては、こう濃度のうど酸素さんそ二酸化炭素にさんかたんそりょう低下ていか・pH上昇じょうしょう(アルカローシス)・体温たいおん代謝たいしゃ低下ていかなどがあり、こう濃度のうど酸素さんそ吸入きゅうにゅうさせると、呼吸こきゅう停止ていししたり呼吸こきゅう緩慢かんまんとなる[17]

呼吸こきゅうかた割合わりあい

[編集へんしゅう]

ヒトの呼吸こきゅうかたには腹式呼吸ふくしきこきゅうむねしき呼吸こきゅう英語えいごばんむね腹式呼吸ふくしきこきゅうがある[15]呼吸こきゅう割合わりあい呼吸こきゅうパターン)は通常つうじょう吸気きゅうき1、呼気こき1.5、休息きゅうそく1のリズムでかえ[18]

異常いじょう呼吸こきゅう種類しゅるい

[編集へんしゅう]

異常いじょう呼吸こきゅうには以下いか種類しゅるいがある[19]

その特殊とくしゅ呼吸こきゅう

[編集へんしゅう]

日本にっぽんうみもぐって魚介ぎょかいるい採取さいしゅする海女あまは、浮上ふじょうしたさい呼吸こきゅうになってうしなわないよう口笛くちぶえく「いそふえ」とばれる呼吸こきゅうおこな[21]

脚注きゃくちゅう

[編集へんしゅう]
  1. ^ 呼吸こきゅうけいのしくみとはたら国立こくりつ大学だいがく病院びょういんデータベースセンター)
  2. ^ Schmidt-Rohr, K. (2020). "Oxygen Is the High-Energy Molecule Powering Complex Multicellular Life: Fundamental Corrections to Traditional Bioenergetics” ACS Omega 5: 2221-2233. https://doi.org/10.1021/acsomega.9b03352
  3. ^ Bailey, Regina. “Cellular Respiration”. 2012ねん5がつ5にち時点じてんのオリジナルよりアーカイブ2021ねん10がつ18にち閲覧えつらん
  4. ^ Pocock, Gillian; Richards, Christopher D. (2006). Human physiology : the basis of medicine (3rd ed.). Oxford: Oxford University Press. p. 316. ISBN 978-0-19-856878-0 
  5. ^ Levitzky, Michael G. (2013). Pulmonary physiology (Eighth ed.). New York: McGraw-Hill Medical. p. Chapter 1. Function and Structure of the Respiratory System. ISBN 978-0-07-179313-1 
  6. ^ a b c d e f g h i j k Tortora, Gerard J.; Anagnostakos, Nicholas P. (1987). Principles of anatomy and physiology (Fifth ed.). New York: Harper & Row, Publishers. pp. 556–582. ISBN 978-0-06-350729-6. https://archive.org/details/principlesofanat05tort 
  7. ^ a b Williams, Peter L; Warwick, Roger; Dyson, Mary; Bannister, Lawrence H. (1989). Gray's Anatomy (Thirty-seventh ed.). Edinburgh: Churchill Livingstone. pp. 1172–1173, 1278–1282. ISBN 0443 041776 
  8. ^ Gilroy, Anne M.; MacPherson, Brian R.; Ross, Lawrence M. (2008). Atlas of Anatomy. Stuttgart: Thieme. pp. 108–111. ISBN 978-1-60406-062-1 
  9. ^ a b Michael Panneton, W (2013). “The Mammalian Diving Response: An Enigmatic Reflex to Preserve Life?”. Physiology 28 (5): 284–297. doi:10.1152/physiol.00020.2013. PMC 3768097. PMID 23997188. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3768097/. 
  10. ^ Lindholm, Peter; Lundgren, Claes EG (1 January 2009). “The physiology and pathophysiology of human breath-hold diving”. Journal of Applied Physiology 106 (1): 284–292. doi:10.1152/japplphysiol.90991.2008. PMID 18974367. http://jap.physiology.org/content/106/1/284 4 April 2015閲覧えつらん. 
  11. ^ Thornton, Sheila J; Hochachka, PW (2004-02). “Oxygen and the diving seal”. Undersea & hyperbaric medicine (Undersea and Hyperbaric Medical Society) 31 (1): 81–95. PMID 15233163. https://www.researchgate.net/publication/8475895. 
  12. ^ Zapol, WM; Hill, RD; Qvist, J; Falke; Schneider, RC; Liggins, GC; Hochachka, PW (1989-09). “Arterial gas tensions and hemoglobin concentrations of the freely diving Weddell seal”. Undersea Biomedical Research (Undersea Medical Society) 16 (5): 363–373. PMID 2800051. オリジナルの2008-12-11時点じてんにおけるアーカイブ。. https://web.archive.org/web/20081211020626/http://archive.rubicon-foundation.org/2531 2008ねん6がつ14にち閲覧えつらん. 
  13. ^ Pedroso, F. S.; Riesgo, R. S.; Gatiboni, T; Rotta, N. T. (2012). “The diving reflex in healthy infants in the first year of life”. Journal of Child Neurology 27 (2): 168–71. doi:10.1177/0883073811415269. PMID 21881008. 
  14. ^ 鈴木すずき俊明としあき臨床りんしょう理学りがく療法りょうほう評価ひょうかほう』エンタプライズ、2004ねん、83-84ぺーじ 
  15. ^ a b c 鈴木すずき俊明としあき臨床りんしょう理学りがく療法りょうほう評価ひょうかほう』エンタプライズ、2004ねん、86ぺーじ 
  16. ^ http://merckmanual.jp/mmhe2j/sec04/ch038/ch038d.html [リンク]
  17. ^ 呼吸こきゅうけいのしくみとはたらけ き (151) UMIN(大学だいがく病院びょういん医療いりょう情報じょうほうネットワーク = University Hospital Medical Information Network)
  18. ^ 鈴木すずき俊明としあき臨床りんしょう理学りがく療法りょうほう評価ひょうかほう』エンタプライズ、2004ねん、86-87ぺーじ 
  19. ^ 異常いじょう呼吸こきゅう日本にっぽん臨床りんしょう検査けんさ学会がっかい
  20. ^ "おこり呼吸こきゅう". デジタル大辞泉だいじせん. コトバンクより2023ねん2がつ21にち閲覧えつらん
  21. ^ だい14かい びっくり!「海女あまさんの血管けっかん年齢ねんれい」はじつ年齢ねんれいより10さいわか”. さん総研そうけんマガジン:産業さんぎょう技術ぎじゅつ総合そうごう研究所けんきゅうじょ. 2023ねん12月25にち閲覧えつらん

関連かんれん項目こうもく

[編集へんしゅう]

外部がいぶリンク

[編集へんしゅう]