De longen — Een wonder van ontwerp
ZONDER voedsel kunt u wekenlang in leven blijven. Zonder water kunt u nog dagen leven. Maar als u uw adem inhoudt, gaat u zich na luttele seconden al erg onprettig voelen. En als iemand het slechts vier minuten zonder zuurstof moet stellen, kan dat hersenbeschadiging en de dood tot gevolg hebben. Ja, het menselijk lichaam kan niet buiten zuurstof!
Waarschijnlijk hebt u niet veel zeggenschap over de kwaliteit van de lucht die u inademt. Niettemin hebt u lucht nodig, nu! Hoe blijft u in leven als de lucht te koud is of te warm of te droog of te vuil? Hoe onttrekt u levenonderhoudende zuurstof aan zulke lucht, en hoe bereikt de zuurstof elk deel van uw lichaam? Hoe ontdoet u uw lichaam van kooldioxide, een gas? Het gebeurt allemaal dank zij uw schitterend ontworpen longen.
De longen in vogelvlucht
Uw longen zijn de twee voornaamste ademhalingsorganen. Ze liggen ideaal in uw ribbenkast, aan weerszijden van het hart. Uw rechterlong bestaat uit drie gedeelten of kwabben en uw linkerlong uit twee. Elke kwab is min of meer onafhankelijk van de andere. Daardoor kunnen chirurgen een zieke kwab verwijderen zonder dat dit ten koste gaat van de bruikbaarheid van de andere kwabben. Op het eerste gezicht heeft de structuur van het longweefsel wel iets weg van een spons.
De longen reiken van onderen tot aan het middenrif, een sterke plaatvormige spier die de borstholte van de buikholte scheidt. Het middenrif is de belangrijkste spier bij de ademhaling, daar het een rol speelt bij de voortdurende uitzetting en inkrimping van de longen. Vanaf het middenrif strekken uw longen zich helemaal tot onderin uw nek uit. Elke long is bedekt met een dun vlies, de pleura. Ook de binnenkant van de borstwand is met dit vlies bekleed. De ruimte tussen de twee lagen borstvlies is gevuld met een smerende vloeistof. Deze vloeistof zorgt ervoor dat de longen en de ribbenkast tijdens de ademhaling soepel over elkaar schuiven, zonder wrijving.
Er zijn nu door geleerden zo’n 25 à 30 verschillende soorten cellen in de longen geïdentificeerd. Verschillende spieren en zenuwen, botten en kraakbeen, bloedvaten, vloeistoffen, hormonen en chemische verbindingen spelen allemaal een onontbeerlijke rol in het functioneren van de longen. Hoewel bepaalde aspecten van de longen nog steeds niet helemaal begrepen worden door geleerden, kunnen wij ons vertrouwd maken met enkele van de vele facetten die wel begrepen worden.
Een „boom” van luchtwegen
Uw ademhalingsstelsel is in wezen een reeks met elkaar in verbinding staande buizen en gangen. Voordat de lucht uw longen bereikt, heeft ze al een hele reis achter de rug. Eerst stroomt de lucht vanuit uw neus of mond naar de pharynx of keelholte. De keelholte wordt zowel voor het doorslikken van voedsel als voor de ademhaling gebruikt. Om te voorkomen dat er eten en drinken in uw luchtwegen komt, blokkeert een klein beweeglijk klepje dat epiglottis of strotklepje wordt genoemd, de ingang als u slikt.
Vervolgens gaat de lucht door het strottehoofd, waar uw stembanden liggen. Dan komt de bijna 11,5 centimeter lange luchtpijp, die versterkt is met zo’n 20, over de hele lengte verdeelde, C-vormige kraakbeenringen. De luchtpijp vertakt zich nu in twee 2,5 centimeter lange buizen die de hoofdbronchiën worden genoemd. De ene bronchus gaat de linkerlong in, de andere de rechterlong. In de longen vertakken deze buizen zich verder.
Deze vertakking vindt in de longen steeds opnieuw plaats, totdat er een structuur is ontstaan die op een boom lijkt, met een stam, takken en twijgen. Natuurlijk worden de luchtwegen bij elke vertakking steeds fijner. Dan komt de lucht in de kleine vertakkingen, een netwerk van miniatuurtakjes die bronchioli heten, elk met een doorsnede van ongeveer 1 millimeter. De bronchioli leiden naar nog kleinere kanaaltjes, die de lucht doen belanden in zo’n 300 miljoen kleine longblaasjes of alveoli. Deze longblaasjes zijn in groepjes gerangschikt en hebben wat weg van hangende trossen druiven of verzamelingen kleine ballonnetjes. Hier eindigt het boomachtige stelsel van luchtwegen en bereikt de lucht haar uiteindelijke bestemming.
De laatste drempel
Als de lucht die u inademt haar laatste drempel bereikt, is ze omgeven door de uiterst dunne wanden van de longblaasjes. Die zijn slechts 0,5 micron dik, ofwel 0,0005 millimeter. Het in dit tijdschrift gebruikte papier is ongeveer 150 maal zo dik als de wanden van de longblaasjes.
Elk van deze minuscule longblaasjes is bedekt met een netwerk van bloedvaten bekend als longcapillairen. Deze haarvaten zijn zo nauw dat er slechts één rode bloedcel tegelijk door kan! En de wanden zijn zo dun dat het kooldioxide in het bloed erdoorheen kan lekken naar de longblaasjes. De zuurstof op haar beurt gaat er in omgekeerde richting door. Ze verlaat de longblaasjes om geabsorbeerd te worden door de rode bloedcellen.
Elk van deze rode bloedcellen of bloedlichaampjes passeert de longcapillairen in ongeveer drie vierde seconde. Dat is lang genoeg om het kooldioxide en de zuurstof van plaats te laten verwisselen. Het proces dat bij deze verplaatsing van gassen betrokken is, noemt men diffusie. Het zuurstofrijke bloed gaat nu naar grotere aderen in de longen en bereikt uiteindelijk de linkerkant van het hart, van waar uit het bloed door het hele lichaam wordt gepompt als de levensbrandstof. Alles bij elkaar duurt het ongeveer een minuut voordat al het bloed in uw lichaam dit minutieus ontworpen stelsel heeft doorlopen!
Hoe verlaat de lucht nu ze haar eindbestemming heeft bereikt de longen met haar lading kooldioxide? Is er een tweede stel luchtwegen nodig voor de uitademing? Deze „boom” van luchtkanaaltjes in uw longen is een wonder van ontwerp: hij wordt zowel voor de binnenkomende als voor de uitgaande lucht gebruikt. Interessant is dat terwijl u uw longen van kooldioxide ontdoet door uit te ademen, u ook uw stembanden kunt laten trillen, waardoor u het geluid teweegbrengt dat nodig is om te praten.
Kwaliteitscontrole
Terwijl de lucht die u inademt door uw neus en mond gaat, ondergaat ze in feite een behandeling in een station voor kwaliteitscontrole. Is de lucht te koud, dan wordt ze snel verwarmd tot een geschikte temperatuur. Als de lucht te warm is, wordt ze gekoeld. Wat gebeurt er als de lucht te droog is? De wanden van uw neus, neusholten, keel en andere luchtwegen zijn bedekt met een vloeistof die slijm heet. Als u droge lucht inademt, verdampt er vocht uit het slijm. Tegen de tijd dat de lucht het verste punt in uw longen bereikt, heeft ze een relatieve vochtigheid van bijna 100 procent. Het is interessant dat de lucht tijdens de uitademing meer dan de helft van haar vochtgehalte weer aan het slijm afstaat.
Dit kwaliteitscontrolesysteem omvat ook een ingenieus luchtfilter. In de loop van één dag gaat er ongeveer 9500 liter lucht door de longen. Deze lucht is vaak beladen met besmettelijke ziektekiemen, giftige deeltjes, dampen of andere onzuiverheden. Uw ademhalingsstelsel is er echter op berekend de meeste van deze verontreinigende stoffen te verwijderen.
Om te beginnen doen de haartjes en slijmvliezen in uw neus hun deel door grotere stofdeeltjes op te vangen. Dan hebt u miljoenen microscopische, haarachtige uitsteeksels die op de wanden van uw luchtwegen groeien. Ze worden cilia of trilhaartjes genoemd. Als peddels zwaaien ze heen en weer met een snelheid van ongeveer zestien maal per seconde, om vuil slijm uit de longen te houden. Uw longen rekenen ook op de diensten van speciale cellen, alveolaire macrofagen genoemd, die bedoeld zijn om bacteriën te doden en gevaarlijke deeltjes in te sluiten.
De lucht die u inademt, is dus gefilterd en op de gewenste temperatuur en vochtigheid gebracht voordat ze de teerste weefsels van uw longen bereikt. Beslist een wonder van ontwerp!
Een automatisch systeem
In tegenstelling tot voedsel en water kan zuurstof zonder enige weloverwogen moeite van uw kant aan de omgeving onttrokken worden. Een gezond paar longen neemt met een snelheid van zo’n 14 ademhalingen per minuut automatisch zuurstof uit de lucht op. Zelfs als u slaapt, blijven uw longen werken zonder dat u daar bewust op let.
U hebt ook de mogelijkheid dit automatische systeem tijdelijk uit te schakelen. Mocht u dat wensen, dan kunt u uw ademhaling dus opzettelijk enigszins bedwingen. Zou u willen dat uw ademhalingsmechanisme toch automatisch bleef functioneren als u onder water zwom? Zou u bij een tempo van 14 ademhalingen per minuut genoeg tijd hebben om bij brand uit een kamer vol rook te ontsnappen indien u niet in staat was uw adem in te houden? Natuurlijk kan dit automatische systeem niet lang achtereen uitgeschakeld blijven. Na hooguit enkele minuten zullen uw longen onvermijdelijk hun automatische werking hervatten.
Wat zet de spieren er echter toe aan uw longen tijdens deze automatische werking te laten uitzetten of inkrimpen? Het controlecentrum ligt in de hersenstam. Hier volgen speciale receptoren nauwgezet het kooldioxidepeil in het lichaam. Als de kooldioxide-concentratie toeneemt, worden er boodschappen verzonden via een netwerk van zenuwen, die op hun beurt de juiste ademhalingsspieren activeren.
Dit verleent uw ademhalingsstelsel een opmerkelijke flexibiliteit. De longen kunnen zelfs plotselinge veranderingen in uw activiteit bijhouden. Zo kan uw lichaam bij inspannende lichaamsbeweging ongeveer 25 maal zoveel zuurstof gebruiken en zo’n 25 maal zoveel kooldioxide produceren als wanneer het in rust is. Uw longen passen echter bijna onmiddellijk de frequentie en de diepte van uw ademhaling aan om te voldoen aan uw voortdurend veranderende zuurstofbehoeften.
Er zijn nog meer verfijnde controlemechanismen die de longen in staat stellen goed te functioneren. Zo worden sommige spieren die gebruikt worden voor de ademhaling, ook gebruikt bij andere functies, bijvoorbeeld het slikken en spreken. Deze functies worden in evenwicht gehouden, zodat ze zelden uw ademhaling belemmeren. En dit alles gebeurt zonder enige bewuste moeite van uw zijde. Ja, automatisch!
Natuurlijk kunnen er heel wat dingen misgaan met de longen, vooral als u niet veel weerstandsvermogen bezit. Om slechts enkele aandoeningen te noemen: astma, bronchitis, emfyseem, longkanker, longoedeem, pleuritis, longontsteking, tuberculose en een aantal bacteriële, virale en schimmelinfecties.
Maar deze aandoeningen zijn niet te wijten aan een gebrekkig of ondeugdelijk ontwerp van de longen. De meeste longziekten zijn het gevolg van blootstelling aan verontreinigende substanties, allerlei stof en dampen die door de mens in het milieu geloosd worden. Miljoenen mensen lijden thans aan longkanker, bronchitis en emfyseem door het roken van tabak en door andere gewoonten die belastend zijn voor het ademhalingsstelsel maar waarvoor zij zelf gekozen hebben.
Onder normale omstandigheden onderscheiden uw longen zich echter als een opvallend wonder van ontwerp en als een levend monument voor de Grote Ontwerper, Jehovah God! Wij zijn inderdaad, zoals de psalmist het onder woorden bracht, ’op een vrees inboezemende wijze wonderbaar gemaakt’. — Psalm 139:14.
[Kader op blz. 22]
Waarom gebeurt het?
Niezen: Een onwillekeurige en krachtige luchtstoot door de mond en de neus. Zenuwuiteinden in de neus zorgen ervoor dat u niest om u te ontdoen van irriterende deeltjes in uw neus. Koude lucht kan ook de oorzaak zijn van niezen. Bij een nies kan de lucht zich verplaatsen met een snelheid van wel 166 kilometer per uur en kunnen er wel 100.000 druppeltjes slijm en micro-organismen naar buiten worden gedreven. Dat is de reden waarom uw nies, tenzij u uw mond en neus afdoende bedekt, schadelijk kan zijn voor anderen.
Hoesten: Een plotselinge uitdrijving van lucht waarbij de longen worden ontdaan van schadelijke stoffen als het slijmvlies van het ademhalingsstelsel geïrriteerd raakt. Hoesten kan ook een opzettelijke poging zijn om de keel of de bronchiën te schrapen. Net als bij het niezen kunnen er bij het hoesten ziektekiemen worden verspreid.
Hikken: Een plotselinge, onwillekeurige inademing veroorzaakt door een krampachtige samentrekking van het middenrif. Deze abrupte samentrekkingen kunnen veroorzaakt worden door irritatie van de organen in de buurt van het middenrif. Door de samentrekking wordt er lucht in de longen geïnhaleerd via het strottehoofd. Terwijl de lucht in het strottehoofd wordt gezogen, raakt ze het strotklepje, zodat de stembanden gaan trillen. Daardoor ontstaat het voor de hik kenmerkende geluid.
Snurken: Een hard geluid gemaakt tijdens de slaap, gewoonlijk veroorzaakt doordat iemand door zijn mond ademt. Zacht weefsel in het gehemelte bij de keel komt in trilling als er lucht langs strijkt. De lippen, wangen en neusgaten kunnen ook gaan trillen. Als u op uw rug slaapt, vertoont uw mond de neiging open te hangen en blokkeert uw tong de luchtweg. Het is mogelijk dat het snurken ophoudt als u op uw zij gaat slapen.
Geeuwen: Een diepe onwillekeurige inademing, naar men aanneemt als reactie op een opeenhoping van kooldioxide in de longen. Geeuwen is wel een aanstekelijke gewoonte genoemd vanwege de drang tot geeuwen als u iemand anders ziet of hoort geeuwen. Wetenschappers hebben geen verklaring voor dit verschijnsel.
[Diagrammen op blz. 23]
(Zie publicatie voor volledig gezette tekst)
Keelholte
Luchtpijp
Hoofdbronchiën
Rechterlong
Neusholten
Strotklepje
Strottehoofd
Stembanden
Linkerlong
Detail van een bronchiolus
Longcapillairen
Longblaasjes