Gon Diovanni

CO2 - oxid uhličitý.

Chemická struktura

Fysiologická významnost v těle

Shrnutí:

Jste-li mladí, pak by Vám měl normálně fungovat následující jev: při nádechu se zrychluje puls srdce a naopak při výdechu se značně zpomaluje (téměř na poloviční rychlost).

Tento jev se nazývá sinusová arytmie. Je to zcela normální a typické pro mladší lidi. Osoby starší již tento jev nemusí mít. (přesněji řečeno jej mají, ale rozdíly při nádechu a výdechu jsou tak malé, že je normálně člověk nezachytí.)

K čemu to vůbec je, aby srdce zrychlovalo a zpomalovalo svou činnost, a navíc v závislosti na dechu? Odpověď je velmi prostá: při nádechu jde do plic vzduch s vyšším obsahem kyslíku, a tak srdce zrychluje puls, aby plícemi prohnalo co nejvíce krve, dokud je tam aspoň trochu kyslíku. Naopak při výdechu se množství kyslíku v plicích snižuje, a tak nemá smysl tam hnát krev, a proto srdce zpomaluje svou rychlost.

Jedna z teorií snažící se vysvětlit regulaci tohoto fenoménu popisuje toto: Dýchací centra jsou v prodloužené míše mozkového kmene. Ve stejné oblasti jsou i centra regulující rychlost srdečního pulsu, a tak se předpokládá, že se neurony z jednoho i druhého centra vzájemně ovlivňují, a touto zcela jednoduchou cestou by měl být tento zajímavý jev regulován.

Ethanol i methanol jsou si velmi podobné, čehož využívá i terapie otravy methanolem

Ethanol je primární alkohol. Pro lidské tělo je cizorodou látkou a a tělo s ním také tak zachází. Pracuje s lihem jako s jedem. Jedy jsou v těle obvykle odstraňovány v játrech, která také zvýšeným příjmem ethanolu nejvíce trpí.

Ethanol je vystaven působení enzymu alkohol dehydrogenáza, která ethanol oxiduje na acetaldehyd (ethanal), který je posléze měněn na acetát. Tyto reakce v konečném důsledku produkují značné množství energie, proto alkoholici (především těžké případy) nemají hlad.

Ukázalo se, že alkohol dehydrogenáza je enzym, který nebyl v základní výbavě člověka. Existují totiž uzavřené skupiny lidí na Zemi, které se s alkoholem během evoluce do styku nedostaly, a tak alkohol dehydrogenázu vůbec nemají.

V nedávné době jsme se setkali s tím, že do alkoholických nápojů byl v nadlimitním množství přimícháván methanol, což mnohdy vedlo k úmrtí takto intoxikovaných osob.

Methanol je také primární alkohol. Má o jednu skupinu méně než ethanol. Jinak je strukturně stejný. Methanol (stejně jako ethanol) je hydrofilní molekula. Je tedy rozpustný ve vodě, a tak se může bez problémů vylučovat močí. 

Methanol je také vystaven působení alkohol dehydrogenázy. Ta z methanolu vytváří nebezpečný formaldehyd, což je silný jed. Formaldehyd působí například na zrakový nerv, což může vést a vede k oslepnutí. Zásadní fakt je, že methanol jako takový je v podstatě neškodný a pokud by v těle nebyla alkohol dehydrogenáza, která by jej přeměnila na formaldehyd, vyloučil by se z těla močí, aniž by byl organismus závažným způsobem poškozen. Na tomto faktu stojí terapie otravy methanolem (vizte níže).

A na jakém principu tedy spočívá terapie otravy methanolem?

Mechanismus léčby tkví ve vypití ethanolu. Methanol je totiž metabolizován stejným enzymem jako ethanol. (tedy alkohol dehydrogenázou). Alkohol dehydrogenáza byla vyrobena organismem na obranu proti ethanolu, proto je pro něj prostorově lépe uspořádána. Čili pokud dáte alkohol dehydrogenáze na výběr ethanol a methanol, "vybere" si ethanol. Množství tohoto enzymu v buňkách ale není nekonečné. Celý trik je tedy v tom, že my vpravíme do těla ethanol, který obsadí většinu molekul enzymu. Tím pádem nezbyde žádná molekula, která by mohla methanol zpracovat. Ten se tedy nemůže přeměňovat na nebezpečný formaldehyd a je vyloučen jako neškodný methanol močí z těla ven.

Tento trik se nepoužívá jen u methanolu, ale například i u otrav fridexem (obsahuje alkoholy)

Funkce cholesterolu

Cholesterol – zdroj pro synthesu steroidních hormonů

 Jak vidno cholesterol je velmi důležitou látko a rozhodně neznamená, že bychom si žili spokojeně, kdybychom jej z jídelníčku zcela vyřadili, a můžeme si být naprosto jisti, že se ho nikdy nezbavíme, a proto jezte vlákninu! :) (už zase, já vím, jenže ona je opravdu hodně důležitá!)

Funkce cholesterolu

Cholesterol – zdroj žlučových kyselin            

Funkce cholesterolu

Cholesterol – součást cytoplasmatické membrány eukaryotických buněk              

Vztah cholesterolu a vlákniny

Metabolismus cholesterolu

Degradace cholesterolu

Metabolismus cholesterolu

Transport cholesterolu organismem (lipoproteiny)

Biochemie cholesterolu

Synthesa cholesterolu

Biochemie cholesterolu

Struktura cholesterolu

Pracuji na jakémsi nejmenovaném zámku. Zámek je to krásný, barokní, skutečně perla Čech.

V nedávné době tam probíhalo natáčení indického filmu Ishkq in Paris. Děj opravdu není složitý. Posuďte sami: Muž jde na prohlídku pařížského Louvru. Žena jde na prohlídku pařížského Louvru. Potkají se tam. Oba vstupují do děje s tím, že se nikdy nechtějí oženit, resp. vdát. Nicméně, co čert nechce, se do sebe tak nějak zakoukají. Z muzea však oba odejdou každý sám. Pak se tři měsíce nevidí. Velká část filmu (údajně) pak obsahuje smutné pochody (jako, že hrdinové chodí po Paříží a smutně se tváří). Tak to trvá tři měsíce, dokud se znovu čirou náhodou nesetkají, tam slovo dá slovo a jede se do kostela na svatbu. Pak je ruka v rukávě, zatancuje se a konec. Čili typické lovestory, ale v rukou Indů.

Indové byli parta velmi milých lidí, kteří, když byli poměrně důrazně (osobně, každý zvlášť) upozorněni, že na ty barokní židle, klasicistní stoly a biedermaierové cheslongy a rokoková křesla si skutečně nemohou sedat, si na ně opravdu sedat přestali. Dále musel každý nosit ony obligátní pantofle, které brání poškrábání podlahy. Indové (alespoň část z nich) raději chodili v ponožkách.

Velkým šokem pro nás bylo, když si v našich svatebních sálech hlavní hvězda filmu, (navzdory femininu slova hvězda jde o muže), postavil na okno oltář a zapálil svazek vonných tyčinek. Nám se samozřejmě protočily panenky, když jsme si uvědomili, že pořádná česká svatba bude utopena ve vůni Indie (až v těch sálech zase bude)

Film produkuje velká hvězda indického filmu. Údajně má tato žena na FB celý milion fanoušků, což mě ale v miliardové Indii zas tak nepřekvapuje. Tato dáma, byť nebyla režisérkou, byla osobou velmi nepříjemnou, namyšlenou a, přestože byla též hlavní hvězdou, a tedy reprezentantkou Indie, vzala nám v expozicích vzácný klobouk z uniformy Maltézských rytířů a nosila jej na hlavě, než jsem ji chytil a vyhodil. (to jsem ale ještě nevěděl, že je to ona, kdo cáluje)

Indové byli, těžko ale říct zda právem, terčem posměchu českých rekvizitářů, osvětlovačů a dalších, kterých dohromady bylo kolem asi 80. Většinou šlo o narážky na plytkost děje či herecké "výkony". Musím říct za sebe, že některé detaily mě opravdu zarážely: Byla točena scéna v jedné místnosti, kde muž přijde za ženou a celkem neurvale ji chytne za ruku, vymění si pár ostřejších vět a táhne ji násilím ven z místnosti. Tato místnost má být součást expozic v Louvru, čili tam samozřejmě musí být i jiní návštěvníci - český komparz. Komparzisté měli za úkol prostě projít místností a vyjít ven ze dveří. OK, na tom není nic těžkého a nic zvláštního. Jenže co uděláte, když v muzeu (kde je relativně dost ticho) začne hádka dvou Indů a navíc muž, dávajíc najevo svou fyzickou nadřazenost, táhne ženu (fyzická podřízenost) ven z místnosti. Já osobně bych se zastavil a šel mu z cesty. Minimálně bych se na ně podíval. Ale komparz, poslušen pokynům asistena režie, naprosto nereagoval na hádku těch dvou a navíc se s nimi skoro srazil ve dveřích. A režisér? "OK, Cool. Check!" A bylo, nelogičnost scény nedělala problém.

Indická angličtina je pojem sám o sobě. Je strašlivá. Oni sami mezi sebou však raději mluvili anglicky, neboť si sami ve svých rodných jazycích nerozuměli. Indie byla až do 70. let minulého století rozdělena na knížectví s různými dialekty, takže angličtina, byť šíleně bídná, byla schůdnější než indický jazyk.

Natáčení bylo hrozně nudné, hrozně chaotické, hrozně neuspořádané, hrozné. A údajně to nebylo tím, že to byl Indický film. Dle zkušených českých filmařů je to normální všude. Ale to ať mi někdo ukáže, jak se natáčí velkofilmy typu Pán prstenů, kde jsou stovky komparzistů. Tady jich bylo 10 a dva hlavní herci.

Natáčelo se od 6:00 do 22:00 a za celou tuto dobu se vytvořil materiál, který v celém filmu zabere asi (maximálně) 2 minuty. Nedovedu si představit, jak se natáčí tříhodinové fresky za půl roku i se soundtrackem, střihem a postprodukcí obecně.

Jídlo stálo za to. To je ale asi jediné, co by mě k filmu táhlo. Všechno ostatní mě odradilo. A to dost...

Předně bych rád sdělil, že církev nemám rád a považuji ji za, když už nic jiného, organizaci zbytečnou.

Církev, která vznikla někdy kolem 3. století, za celou svou existenci nashromáždila obrovské majetky. Někteří tvrdí, a já jejich názor považuji za velmi rozumný, že například zákaz sňatků římskokatolických kněží, je pouze důsledek snahy o hromadění majetku. Považte, kdyby každý kněz měl ženu a 16 dětí, jak někteří katolíci mají, kam by církev brzy přišla. Majetky by se tříštily a tříštily mezi potomky knězů.

Protože měla církev majetek, měla, logicky, taky moc. Z toho důvodu mnoho šlechtických rodin posílalo své potomky na církevní kariéru, neboť, byť údajně morálně čistí, mohli církevní mocnáři hýbat světy, zeměmi či armádami.

Papež byl v historii mnohokrát tím, kdo měnil směřování světa. Už jen to, když ho Jindřich VIII. žádal o rozvod, a když tak papež neučinil, založil si raději vlastní církev. A to je jeden příklad z milionu.

Církev tedy měla obrovské, obrovské majetky. Které rozhodně na jedné straně vznikly vhodným hospodařením na stávajících pozemcích, ale také pramenily z konfiskovaného majetku, desátků (které byly u nás zrušena až v revolučním roce 1848) a z dalších (ne úplně morálních) zdrojů.

V roce 1948 byla církev, postulujeme-li, že její majetky byly oprávněné, okradena. Komunisté (kteří u nás komunismus nikdy nevybudovali). Okradena téměř o všechno, ale stejně jako většina podnikatelů, šlechticů a dalších schopných a movitých lidí.

Nyní se pokoušíme vyrovnat dluhy a zaplatit za značné chyby minulosti. Církev má, zcela nepochybně nárok na vrácení svého majetku. Vrátil stát zámky šlechticům? Vrátil stát továrny bývalým majitelům, či jejich dědicům? Vrátil stát zabavené domy? Vrátil stát zabavené lesy, louky, rybníky? Ano, ano, ano. To vše udělal. Proč ale zapomněl na církve?

Možná proto, že to bylo příliš nákladné? Možná proto, že Češi jsou zdaleka jeden z nejateističtějších národů? Možná proto, že se do toho nikomu nechtělo? Bůh ví, my nevíme.

Každopádně, výsledkem nečinnosti v otázce církevních restitucí je: nutnost financování církví. (Já v tomto směru vidím značný problém. Myslím si, že by neměla být kultura státem vůbec financována. Pokud tak kulturní památky (zámky, hrady, kostely, domy...). Ale divadla, kinematografický fond, koncertní sály, festivaly atd. by od státu neměly dostat ani korunu, protože mají hrát pro lidi, v tom případě, pokud hrají dobře, pak diváci přijdou a vstupenky zaplatí a z toho by měla ona divadla vyžít plně. Ale i u divadel bych možná přimhouřil oko, ale kinematografický fond, který financuje natáčení filmu jako je: Mach, Šebestová a kouzelné sluchátko (http://www.csfd.cz/film/9419-mach-sebestova-a-kouzelne-sluchatko/)?! Fond, řekl bych, zaplatil celému štábu cestu do Číny, početný štáb filmu se podíval na Velkou čínskou zeď, pak tam natočil pár záběru a odjeli zpátky domů. Bylo to nutné? Vydat tolik peněz na film, který je tak špatný. Obvykle, myslím, lze říci, že hodnocení na ČSFD docela odpovídá kvalitě, tady hodnocení vypovídá za všechno.)

Čili mým závěrem je, že si nemyslím, že by církev měla být financována státem. Ale jak to provést, když jsme jí v roce 1948 ukradli všechno co měla a na čem hospodařila? Jak může spravovat kostely, kláštery a fary, když její jediný příjem je snižující se příspěvek od státu?

Podle mého pohledu na věc je ideálním řešením se s církvemi jednou provždy vyrovnat a vrátit jim ukradené. Nicméně podmínkou, která je pro mě kruciální, je, aby stát po vrácení všeho nedal církvím ani jediný halíř. Protože přece jen není to málo peněz, které musíme zaplatit za naše drahé soudruhy, kteří kradli jako straky, těm, kteří byli schopní a inteligentní.

Problém, který pravděpodobně současná společnost vidí, je v tom, že se to má řešit v době, kdy nám všichni neustále říkají, abychom si utáhli opasky. Šetři se všude a pak se církvím nacpe do chřtánu tolik miliard. Jenže ono to je z dlouhodobého hlediska nutné a správné. Jednak by to bylo vůči církvím nespravedlivé a hlavně bychom se měli obávat toho, že by na nás také mohli podat mezinárodní žalobu, které Česká republika velmi úspěšně prohrává, takže by nás to stálo víc.

Čili vrátit majetky ano, protože to odloučí církev od státu a umožní jim to soběstačnost a v mnoha případech to umožní rozvoj obcí a další pozitiva, ale pouze v případě, že odluka od státu bude naprostá. Tedy ani halíř potom, co bude vyrovnání dokončeno.

Á propos to co předvádí socialisti z ČSSD, je demagogie prvního řádu. Jsou to, pokud vím, právě oni, kteří chtějí spravedlivost všem. Slovy všem! (ne ta vysoká škola) Jsou snad lidé v církvi něčím jiní, mají nárok na jinou spravedlnost? Mám někdy chuť říct ono hospodské: "Jediný, kdo nemá nárok na spravedlnost jsou politici!" Ano, pokud hlásají spravedlnost všem a zároveň to popírají, pak je jasné, že jsou to lháři každým coulem...

Při studiu fyziologie příčně pruhovaných svalů jsem narazil na jeden zásadní problém: isometrická a isotonická kontrakce. Naprosto neintuitivní záležitost.

Nechápal jsem to poměrně dlouhou dobu, ale když jsem objevil Guytonovu fyziologii, tak jsem prohlédl. Navíc ono to je vysvětlené i v Silbernagelově atlase. A to docela pěkně.

Takže po pořádku. Zásadní informace, která je lehce přehlédnutelná, ale v podstatě vše hned vysvětluje je tato: "...sval obsahuje i elastické a viskózní složky zapojené s kontraktilními jednotkami v sérii, je možné, aby kontrakce proběhla i bez zjistitelného zkrácení svalu jako celku." (Ganong, kap. 3).Tato věta v podstatě objasňuje celý problém.

Isometrická kontrakce: Máte v ruce PET láhev, která je plná vzduchu. Stisknete láhev tak, že to už více nejde. V okamžiku, kdy to víc už nejde se vaše svaly už více nezkracují, ale přesto jsou v kontrakci, protože vás to stojí nějakou energii. A tohle se může stát právě proto, že sval obsahuje elastické struktury, které jsou zapojeny v sérii s kontraktilními vlákny. Představit si to můžete například takto: máte siloměr, na nějž je zavěšena pružina a na ní závaží. Vy vezmete siloměr a zdvihnete ho. Pružina se vahou závaží protáhne a závaží se nehne (pokud nebudete tahat moc dlouho). Nyní jak má tento model demonstrovat sval: Siloměr a pohyb jím napodobuje kontraktilní elementy. Pružina, která je s ním v sérii, napodobuje ony elastické struktury a závaží je závaží. Čili protože jste zdvihli siloměr, napodobili jste kontrakci kontraktilních vláken ve svalu. Tím došlo k protažení elastických struktur a pokud nebyla síla moc velká, tak se závaží vůbec nepohlo, což demonstruje nezkrácení svalu jako celku. Jasné? :)

Isotonická kontrakce. Tonus = napětí. Napětí závisí na hmotnosti závaží, které musí svalu zvednout. Od hmotnosti se tedy odvíjí síla, která proti pohybu svalu působí. Protože jsme na Zemi, kde je gravitační zrychlení stejné (fyzici by asi nesouhlasili, ale fyziologům to (a právem) nevadí), je i síla, kterouž toto závaží působí proti pohybu svalu, stále stejná. Čili i napětí, které sval musí vyvinout, aby závažím pohnul, je stále stejné = isotonická kontrakce. Pokud zvednete nákupní tašku to určité výšky, tak ono zdvihnutí ze země je isotonická kontrakce. Nyní už ji máte v požadované výšce, kde ji udržujete a taška se nehýbe, sval se makroskopicky nehýbe (elastické elementy jsou samozřejmě protaženy a ke kontrakci mikroskopicky dochází), čili to je příklad isometrické kontrakce.

Rád bych měl ještě jednu krátkou poznámku k srdečnímu cyklu. Jistě víte, že existuje tzv. fáze isovolumetrické kontrakce. To je přesně stejný případ isometrické kontrakce. Ale projevuje se tím, že dochází ke kontrakci myokardu, nicméně protože jsou stále ještě uzavřeny poloměsíčité chlopně, nemění se objem krve v komorách, a proto isovolumetrická kontrakce.

Dotazy? Návrhy na jiné články? Do komentářů :)

Nabízím doučování fyziologie, biochemie a morfologie člověka. Mám bohaté zkušenosti s doučováním, které vyústilo v úspěšné zdolání zkoušek z těchto předmětů mých "studentů" :)

Máte-li zájem, napište do komentářů kontakt, domluvíme detaily! :)

Všichni vědí, že kyslík dýchat musíme, ale proč?

Na zdánlivě jednoduchou otázku není jednoduchá odpověď. Kyslík je nezbytný pro výrobu energie, neboť je finálním příjemcem elektronů v dýchacím řetězci v mitochondriích.
Dobře, ale vyvinula se zde jiná otázka. Proč buňky vyrábějí energii? Všeobecně je tomu tak proto, že musí platit za to, že udrží vnitřní uspořádanost. Je to stále zamotanější, řekl bych. Takže od začátku :)

Dle termodynamických zákonů v celém vesmíru stoupá entropie = neuspořádanost. Neuspořádanost si představme takto. Mám 4 molekuly A, B, C, D. A mám 2 nádoby. Pokud jsou 4 molekuly v pevném skupenství mohu je dát buď do jedné, nebo do druhé nádoby = mám 2 možné stavy (= v jedné nebo v druhé nádobě). Pokud však budou v plynném skupenství, mohou vytvořit mnohem více kombinací. A v první, B, C, D v druhé; A, B v první, C, D v druhé; A, B, C v první, D v druhé; a už mám tři možné stavy a to jsem zdaleka! nevyčerpal všechny možnosti. Z tohoto plyne: změnou skupenství z pevného na plynné došlo ke vzrůstu entropie, neboť molekuly mohou v plynném skupenství vytvářet mnohem více vzájemných stavů než v pevném. Stejné je to s tělem. Pokud žijeme jsme v jednom kuse a relativně stabilní. Pokud však tělo zemře, časem se rozpadne až na molekuly, které mohou vytvořit miliardy různých vzájemných uspořádání, zatímco v těle, které je živé mají svou pevnou polohu. Čili z toho vyplývá, že pokud je tělo živé je jeho entropie relativně nízká, naopak je-li mrtvé bude jeho entropie velmi rychle stoupat.

Fyzici prokázali, že celková entropie vesmíru stále stoupá, ale buňky, mnohobuněčné organismy apod. jsou schopny tomuto zákonu čelit. Ale něco za něco. Aby naše buňky mohly odolávat zubu entropie, musí za to platit (stejně jako sv. Václav platil za mír v českém knížectví).

Buňky přišly na to, že když budou udržovat vlastní entropii nízko a budou okolí poskytovat teplo (které entropii zvyšuje), budou schopny po jistou dobu udržet hodnotu entropie velmi malou. To je důvod, proč buňky vyrábějí energii, potřebují ji proto, aby se "neutopily v moři okolní stoupající entropie". Dle některých filosofů je toto celé smysl našeho života. (Já osobně to ale považuji za poněkud nihilistické).


Buňka tedy produkuje ATP (= adenosintrifosfát. Vysokoenergetická látka, která ve svých anhydridových vazbách drží poměrně nezanedbatelné množství energie). ATP je používáno pro syntézu látek (což snižuje entropii), pro degradaci látek (což zvyšuje entropii), pro trávení potravy (což zvyšuje entropii tráveniny, a tak vyhovíme vesmírným zákonům), pro tvorbu tepla (což zvyšuje entropii okolního světa). Přestože je tvorba tepla uvedena až jako poslední 75% veškeré potravy a zásobních látek je v těle přeměněno na teplo. Z toho vyplývá, že účinnost našeho metabolismu je pouhých 20 - 25%. (parní stroj má účinnost asi 12%, benzinový a dieslový spalovací motor asi 25%).

Aby buňka mohla vyprodukovat ATP musí udržovat v chodu dýchací řetězec, který vyžaduje (zcela nezbytně) kyslík. (Proto se mu také říká dýchací řetězec).

Aby mohl dýchací řetězec pracovat, potřebuje: (1) kyslík, (2) redukované koenzymy (NADH, FADH2). Redukované koenzymy vznikají v citrátovém cyklu, který produkuje též oxid uhličitý. Redukované koenzymy uvolní do bílkovin dýchacícho řetězce elektrony, čímž se oxidují a mohou se znovu použít do citrátového cyklu.

Ty uvolněné elektrony skáčou pro bílkovinách dýchacího řetězce až na poslední, nazývanou komplex IV (nebo také: cytochrom c oxidasa). Z komplexu IV skočí elektron na kyslík, z něhož se stane oxid. Reaguje se všudypřítomným vodíkem za vzniku vody (denně takto vzniká průměrně 300mL vody (což není málo!)). 

Pokud je tedy přítomen kyslík, tak dýchací řetězec pracuje, což má za následek produkci ATP.

Je-li ale přístup kyslíku buňce odepřen, dochází k zastavení dýchacího řetězce, buňce velmi rychle dojdou zásoby ATP, což způsobí, že buňka neudrží nízkou entropii a zaniká. To je princip vzniku infarktu myokardu, ischemické mrtvice atp...

Rád bych ještě zdůraznil důležitost citrátového cyklu. Produkuje obrovská množství oxidu uhličitého, která je potřeba vydýchat (vizte též článek: Proč se při běhu zadýcháváme až po chvíli a ne hned od začátku?), z čehož vyplývá, že dýcháme proto, abychom (1) získali kyslík, (2) zbavili se oxidu uhličitého.

Je to z toho důvodu, že chvíli trvá než organismus získá signály, že je potřeba zvýšit dechovou frekvenci.

Regulace dechové frekvence


Dech je regulován na několika úrovních. Centra dechu jsou předmětem žhavých diskusí neuroanatomů a neurofysiologů. 


Dýchání je regulovatelné vědomě (=volně) i mimovědomě (=mimovolně). Většinu času je dýchání regulováno mimovědomě. Například když spíme, tak je regulováno výhradně mimovědomě. Naopak když zadržujeme dech, činíme tak vědomě. Vědomí má do určité doby silnější slovo (proto můžeme zadržet dech pod vodou), ale pokud klesají hladiny dýchacích plynů pod určitou mez, tak se silnějším stává mimovědomá složka regulace a my se nadechneme, aniž by vědomí chtělo (proto mají utonulí v plicích vodu).

V článku Proč vlastně potřebujeme dýchat kyslík? bylo vysvětleno, jak funguje lidský metabolismus a že jeho hlavním odpadním produktem je oxid uhličitý. Hladiny oxidu uhličitého a kyslíku v krvi jsou proto zásadní pro regulaci dýchání.

V plicích dochází k příjmu kyslíku a odvodu oxidu uhličitého. Čím rychlejší je dýchání (neboli čím vyšší je dechová frekvence (která normálně činí asi 14 - 18 dechů / minutu)), tím rychleji dochází k přenosu dýchacích plynů = je-li rychlejší dýchání, je rychlejší odvod oxidu uhličitého a rychlejší přívod kyslíku. To je důvod proč je dechová frekvence ovlivněna hladinou dýchacích plynů v krvi.

Aby mohl mozek správně poznat, jak je na tom tělo s hladinami dýchacích plynů, musí na to mít receptory.

Chemoreceptory pro regulaci dechové frekvence

Současná fysiologie rozlišuje dva typy receptorů: (1) centrální chemoreceptory, (2) periferní chemoreceptory.

Centrální chemoreceptory jsou umístěny v oblasti prodloužené míchy (to je celkem logické, protože v prodloužené míše jsou nervová centra regulující dechovou frekvenci). Tyto receptory reagují na hladinu oxidu uhličitého v krvi (ne však přímo, nebudu to ale tady rozebírat, kdyby byl zájem o více detailů, pište do komentáře :) ). Tyto receptory fungují tak, že když dojde ke zvýšení hladiny oxidu uhličitého v krvi, způsobí zrychlení dechu, aby se oxid uhličitý rychleji vydýchal.

Periferní chemoreceptory jsou umístěny v oblasti oblouku aorty a v oblasti bifurkace krkavic. Tyto chemoreceptory naopak reagují na hladinu kyslíku v krvi. Pokud hladina kyslíku v krvi velmi klesne, tak tyto receptory vyšlou signály, aby se zvýšila frekvence dechů.

Silnější slovo mají samozřejmě centrální chemoreceptory, v některých situacích ale jsou důležitější chemoreceptory periferní.

Nervové řízení dechové frekvence


V oblasti prodloužené míchy a Varolova mostu (součásti mozkového kmene).

V prodloužené míše jsou umístěna jádra, v nichž se nacházejí neurony, které vysílají signály k motoneuronům dýchacích svalů a působí tak jejich kontrakci, což umožní nádech.
Existuje tzv. inspirační (=nádechová) skupina neuronů. Tyto neurony mají spontánní aktivitu = samy od sebe vysílají signály (podobným způsobem funguje i například srdce nebo trávicí systém. Neboli když vyjmete srdce z těla, tak bude (alespoň chvíli) samo tlouct.) Tyto neurony navíc mají specifický typ akčního potenciálu, který velmi pomalu stoupá (asi 2 vteřiny). To je proto, abychom se nadechovali pomalu a ne rychle. Všimněte si, že když dýcháte normálně, tak se bránice a další dýchací svaly stahují pomalu a postupně, a že nelapáte po dechu. Po oněch dvou vteřinách akční potenciál neuronů skončí a svaly relaxují. Drtivá většina klidových výdechů je spontánní, automatická a nevyžaduje žádnou kontrakci svalů.

Někteří neuroanatomové a neurofysiologové tvrdí, že existuje ještě tzv. exspirační (= výdechové) centrum, které se zapíná při usilovném dýchání, kdy potřebuje dýchat rychle, a tak se musí i normálně pomalý výdech zrychlit.

Dále existuje tzv. pneumotaktické centrum = centrum regulující rychlost dýchání. Existence tohoto centra potvrzuje domněnku, že kdyby toto centrum neexistovalo, tak budeme dýchat stále stejně rychle a stejně hluboce a žádná regulace nebude možná. Nicméně lidský mozek pneumotaktické centrum má, takže regulovat frekvenci a hloubku dechu směle můžeme. Toto centrum získává informace z chemoreceptorů a z dalších receptorů z těla. Dále například z limbického systému, to je důvod, proč rychleji a hlouběji dýcháme, když jsme naštvaní apod. Dostává informace z mozkové kůry, která reprezentuje naše vědomí, je tedy odpovědná například za hlubší nádech před skokem do vody, za zadržení dechu, když jsme pod hladinou apod...

Navíc existuje ještě centrum apnoe = centrum nedýchání. Jeho význam nikdo nechápe a pravděpodobně žádný nemá.

A teď konečně k původní otázce:

Představte si, že jdete na autobus. Na zastávku vidíte ze vzdálenosti 500m. Samozřejmě jede autobus dříve než měl, vy jej vidíte přijíždět. Naštěstí na zastávce stojí cestující, takže autobus musel zastavit, a řidič je právě odbavuje. Protože Vám Váš limbický systém sdělil, že budete pěkně naštvaní, když Vám ten autobus ujede, tak mozková kůra vydává rozkazy pro běh. Zapínají se svalové skupiny a Vaše tělo se dává do rychlejšího pohybu. Několik sekund pracují svaly na své zásoby energetických látek, které obsahují, jenže uběhnout 500m není na pár sekund, takže se bude muset zpracovávat i glukóza. Její spalování produkuje CO2 a spotřebovává O2. Hladina oxidu uhličitého postupně stoupá. Ze svalů se krev dostává do srdce, pak do plic a posléze do velkého tělního oběhu. Tudy se dostává i do oblasti centrálních chemoreceptorů. Ty časem zaznamenají vzestup hladiny oxidu uhličitého, což způsobí vzestup dechové frekvence, což má za následek: (1) zvýšení příjmu kyslíku, (2) zrychlené odstranění oxidu uhličitého, (3) zadýchávání. Doběhnete autobus a přestože již budete stát ve frontě na něj (protože na zastávce bylo docela dost lidí), budete zadýchaní. Proč? Když už dávno neběžíte. Je tomu tak proto, že v krvi je ještě stále dost oxidu uhličitého, svaly musí splatit své kyslíkové dluhy a také proto, že svaly musí doplnit své zásoby energie na další výkon, což také produkuje oxid uhličitý.

V minulém článku jsem rozpracoval téma, proč se sami vzbudíme uprostřed snu. Aby bylo všechno správně pochopeno, je nezbytné mít alespoň základní znalosti o fyziologii spánku.

Spánkové cykly

V předchozím díle jsem psal o řízení spánku. Tedy, pokud naše vnitřní hodiny dají pokyn k tomu, že máme spát a naše vědomí nemá jiné plány, tak se ke spánku normálně odebereme.

Je celkem jasné, že spánek není jednolitá "činnost". Je naopak poměrně různorodý.

Popíšeme si průběh jedné noci z hlediska fyziologie spánku.
        (1) Jdeme si lehnout. Na EEG (elektroencefalogramu) bude viditelný rytmus beta, který je tam většinu dne.
        (2) Zavřeme oči. V tuto chvíli se stane velmi zajímavá věc, která poukazuje na obrovské množství informací, které vstupuje do našeho vědomí zrakem. Dojde totiž k tomu, že se objeví tzv. alfa rytmus, který je úplně jiný, než rytmus beta. Má nižší frekvenci (neboli je pomalejší), protože do mozku se dostává méně informací o okolí, neboť máme zavřené oči.
        (3) Chvíli takto ležíme se zavřenýma očima a pokud je všechno v pořádku, vstupujeme do nonREM 1 fáze. To je název pro spánkovou fázi, kdy už začínáme skutečně usínat. V tuto chvíli jsme velmi jednoduše probuditelní hlasitým zvukem. Je to stav, kdy si mozek začíná probírat informace, takže ve Vašem vědomí se začínají objevovat "sny". Jenže upozorňuji, že o sny se nejedná! Sny se objevují pouze v tzv. REM fázi (vizte bod (6)). Na EEG se objevují alfa a theta vlny.
        (4) nonREM 2 fáze. Zahrnuje 50% veškeré doby našeho spánku. Na EEG jsou theta vlny, spánková vřetena a K-komplexy.
        (5) nonREM 3 a 4 fáze. Objevují se delta vlny na EEG. Tyto dvě fáze jsou velmi důležité pro fyzický odpočinek. Je to oblast nejhlubšího spánku. V těchto fázích jsme velmi obtížně probuditelní a odpočívá v nás pravděpodobně úplně všechno. Pokud se probudíme v této fázi je to velmi nepříjemné a jsme pak celý den velmi unavení.
        (6) Nyní přicházíme do nejzajímavější části celého spánku. Tzv. REM spánek. Název je odvozen od Rapie Eye Movements (= rychlé pohyby očí). Je to spánek, při němž bylo zjištěno mnoho zvláštních a kontraintuitivních faktů: (1) Oči se velmi rychle pohybují ze strany na stranu. (2) Na EEG se objevují vlny beta. To jsou vlny, které jsou na EEG v bdělém stavu!!! (z toho důvodu se REM spánku také říká paradoxní spánek). (3) Je to fáze spánku, v níž se nám zdají sny. To se v podstatě nedá nijak objektivně změřit nějakým přístrojem, takže se to muselo zjistit jinak. Objasněno to bylo tím způsobem, že byly zkoumané osoby v REM fázi probuzeny a výzkumníkům sdělily, že se jim právě zdál sen.

Tyto fáze se během noci několikrát opakují. První REM fázi zaznamenáváme v průběhu spánku asi po 90 minutách. V průběhu noci se zkracuje doba trvání nonREM 3 a 4 fází a prodlužuje se doba trvání REM fáze. Spontánní probuzení nastává výhradně v REM fázi. A právě z tohoto důvodu se sami probouzíme právě uprostřed snů, protože ty se nám zdají v REM fázi. 

Navíc si obvykle pamatujeme jen ten poslední sen, protože bývá nejdelší, což je důsledek postupného prodlužování REM fáze během noci.


Ze znalosti spánkových cyklů vyplývají ještě dvě zajímavé věci: (1) odpolední spánek (který je dokonce zakořeněn v některých kulturách: italská siesta etc.) je vhodné praktikovat, neboť snižuje riziko srdečních a cévních chorob o 30%. Nicméně je nutné jej omezit na maximálně 45 - 50 minut, než vstoupíme do nonREM fáze 3 a 4, protože vzbuzení z těchto fází je velmi náročné a hlavně jsme pak velmi ospalí. (2) Je realizovatelné spát pouze 4 - 5 hodin denně, pokud náš organismus naučíme železnému zvyku chodit spát a vstávat každý den ve stejných časech.

O efektivnějším spánku třeba jindy :)

Také se Vám to stává? Máte krásný, dlouhý, Vaším neopakovatelným mozkem promyšlený sen a uprostřed něj se probudíte?

Odpověď na tuto otázku současná neurofysiologie poskytuje. Je tomu tak proto, že se spontánně probouzíme v průběhu tzv. REM fáze.

Nicméně ještě předtím než na ni budu moci odpovědět pořádně a pochopitelně, je nezbytné říci si něco o fysiologii spánku.

Proč člověk spí?

Hned v úvodu budu zcela upřímný. Nikdo to neví!
Existují samozřejmě různé teorie, které zahrnují například tyto nápady: (1) mozek si musí odpočinout, (2) celé tělo si musí odpočinout, (3) mozek musí utřídit informace, které během dne získal, (4) krev se musí účinně profiltrovat v ledvinách a tak dále. Nicméně ani jedna z teorií není přijímána jako pravdivá.


Co se naopak ví, je fakt, že bez spánku nelze žít. Člověk, kterého nenecháme spát 14 dní, zemře. Ale proč člověk musí spát, to už nikdo neví...

Řízení spánku

Napadlo Vás někdy proč vlastně spíme v noci a ne ve dne? Pravděpodobně je tomu tak proto, že v noci jsme zranitelnější, neboť náš zrak není uzpůsoben pobytu ve tmě. A protože jsme v noci bezmála slepí, bylo vybráno přirozenou logikou věci, že v noci se bude spát a ve dne bdít.

Tomuto faktu se i přizpůsobilo řízení spánku. Každý máme vnitřní hodiny, které mění teplotu našeho těla. Teplota stoupá, když ráno vstaneme a začne rychle klesat, když už se nám chce spát. A spát se nám chce právě proto, že teplota těla klesá.
Nicméně organismus musí zároveň také vědět, "kolik je hodin", a vězte, že nestačí, že si to uvědomuje naše vědomí pohledem na náramkové hodinky. Určení času je zabezpečeno pomocí množství světla, které vstupuje do našich očí. Z očí vychází mnoho nervových vláken a některá jdou do části mezimozku ( do hypothalamu (jako tzv. tr. retinohypothalamicus)). Odtud pak do epifýzy neboli šišinky. To je malá endokrinní žláza, která vlivem osvětlení zvyšuje nebo snižuje produkci melatoninu, kterému se také někdy říká hormon spánku.
Melatonin je tak nazván proto, že je-li jeho hladinu vysoká, tak to znamená dvě věci. Za prvé jsme ve tmě a za druhé pravděpodobně spíme. Naopak je-li jeho hladina nízká, jsme osvíceni světlem a pravděpodobně bdíme.
Z toho jasně vyplývá, proč se nám špatně usíná na světle. Usnutí je totiž závislé na zvýšení hladiny melatoninu. Pokud je hladina nízká, spí se nám špatně, naopak je-li vysoká, spí se nám dobře. Také proto jsme v zimě ospalejší, protože je delší dobu tma.

Příště se dozvíte něco o spánkových rytmech a také odpověď na to, proč se budíme uprostřed snů.