1
CZYNNOŚĆ UKŁADU
ODDECHOWEGO
Ćwiczenie nr 10b
Materiały do ćwiczeń dla studentów
Zagadnienia:
•
Oddychanie – definicja
•
Oddychanie zewnętrzne:
–
Wentylacja (wdech i wydech)
–
Perfuzja
–
Dyfuzja i transport gazów
•
Wymiana gazów w płucach – czynniki wpływające na wymianę gazów
•
Transport gazów w organizmie:
•
Transport tlenu
•
transport CO
2
•
Dyfuzja gazów w tkankach
•
Regulacja oddychania:
•
Nerwowa
•
Chemiczna
•
mechanoreceptory
Część praktyczna:
•
Pomiar pojemności życiowej płuc przy pomocy spirometru, parametry statyczne i
dynamiczne
•
pulsoksymetria
2
ODDYCHANIE
ODDYCHANIE – proces polegający na dostarczeniu organizmowi
żywemu gazów niezbędnych do jego prawidłowego funkcjonowania (O
2
)
oraz odprowadzeniu z organizmu gazów szkodliwych (CO
2
)
ODDYCHANIE
ODDYCHANIE – proces polegający na dostarczeniu organizmowi
żywemu gazów niezbędnych do jego prawidłowego funkcjonowania (O
2
)
oraz odprowadzeniu z organizmu gazów szkodliwych (CO
2
)
Oddychanie dzielimy na:
•
wewnętrzne
•
Zewnętrzne
W oddychaniu zewnętrznym biorą udział:
•
układ oddechowy
•
mięśnie poprzecznie prążkowane
•
krew i układ krążenia
•
ośrodki nerwowe
1.
1.
wentylacja
wentylacja – zdolność przewietrzania płuc
2.
2.
perfuzja
perfuzja – przepływ krwi przez łożysko naczyń włosowatych
pęcherzyków płucnych
3.
3.
dyfuzja i transport gazów
dyfuzja i transport gazów
z pęcherzyków płucnych do krwi i z powrotem
z komórek do krwi i z krwi do komórek
•
WDECH – ciśnienie śródpłucne niższe od
atmosferycznego
wytworzenie podciśnienia
zasysanie powietrza do drzewa oskrzelowego
Funkcje WDECHOWE spełniają:
• przepona
• mięśnie pochyłe i międzyżebrowe zewnętrzne
• pomocnicze mięśnie oddechowe, np.:
mięśnie pochyłe szyi
mięsień obojczykowo-sutkowo-piersiowy
mięśnie dźwigacze łopatki
•
WYDECH – odwrotna zależność niż we wdechu
Jest to proces bierny polegający na zmniejszaniu objętości klatki piersiowej i płuc dzięki ich
odkształceniu sprężystemu.
Jest to proces bierny polegający na zmniejszaniu objętości klatki piersiowej i płuc dzięki ich
odkształceniu sprężystemu.
Ponadto w wydechu mogą brać udział:
•
tłocznia brzuszna
•
mięśnie międzyżebrowe wewnętrzne
→ WYDECH CZYNNY
WENTYLACJA PŁUC:
Zadanie
doprowadzenie do
wymiany gazowej w
obrębie pęcherzyków
płucnych
(
wentylacja
pęcherzykowa)
3
WDECH
WDECH
WYDECH
WYDECH
Przepona napina się i spłaszcza
Przepona rozkurcza się i uwypukla ku górze
Mięśnie międzyżebrowe zewnętrzne
unoszą żebra ku górze i na zewnątrz
Mięśnie międzyżebrowe wewnętrzne pociągają
żebra ku dołowi (tylko w czynnym wydechu)
Mięśnie pochyłe unoszą I i II żebro
Mostek jest odciągany ku przodowi
Mostek przesuwa się ku tyłowi
Mięsień poprzeczny ciągnie żebra do dołu
Czynniki wpływające na wymianę gazów w płucach:
•
optymalne dostosowanie wentylacji pęcherzykowej (V
A
) do minutowego
przepływu płucnego (Q) i homeostatyczne utrzymanie w różnych sytuacjach
fizjologicznych
V
A
/Q = 0,85
•
Przeciek płucny - minimalizacja mieszania się krwi tętniczej z żylną
•
dyfuzja gazów w płucach - przemieszczanie się gazów przez barierę krew-
powietrze.
Wielkość dyfuzji zależy od:
•
wielkości powierzchni, na której odbywa się wymiana gazowa
•
grubości błony stanowiącej barierę
•
różnicy stężeń gazów po obu stronach błony
•
właściwości gazu
Ciśnienia parcjalne gazów w pęcherzykach płucnych:
•
pO
2
= 13,3 kPa,
•
pN
2
= 76, 4 kPa,
•
pH
2
O = 6,3 kPa,
•
pCO
2
= 5,3 kPa
4
Dyfuzja O
2
Pęcherzyki płucne
zbiornik tętniczy mały
(krew włośniczkowa)
13,3 kPa
5,3 kPa
Dyfuzja CO
2
zbiornik tętniczy mały
(krew włośniczkowa)
Pęcherzyki
płucne
6,1 kPa
5,3 kPa
Transport O
2
:
•
oksyhemoglobina – 98,5 %
•
rozpuszczony w osoczu - 1,5%
Krew z oksyhemoglobiną przepływa z płuc przez:
zbiornik żylny mały lewy przedsionek serca lewą komorę serca zbiornik
tętniczy duży sieć naczyń włosowatych
Transport CO
2
:
•
rozpuszczony w osoczu i w cytoplazmie erytrocytów
•
związany:
–
HCO
3
-
–
w postaci karbaminianów
5
Wymiana gazów oddechowych w tkankach:
KREW
KREW
TKANKI
TKANKI
o
2
co
2
Oddychanie wewnętrzne
12,7 kPa
12,7 kPa
5,3 kPa
5,3 kPa
6,1 kPa
6,1 kPa
4 kPa
4 kPa
•
O
2
z hemoglobiny otoczka erytrocytów osocze komórki śródbłonka
naczyń włosowatych płyn międzykomórkowy komórki różnych tkanek
•
Różne tkanki mają różną prężność tlenu, wynikającą z różnego metabolizmu.
•
Komórki pobierają O
2
rozpuszczony w płynie
międzykomórkowym i oddają do niego
produkowany CO
2
•
Krew tętnicza dopływająca do tkanek ma
wyższą prężność tlenu, a niższą CO
2
niż
odpływająca krew żylna
O
2
dyfunduje do komórek
CO
2
dyfunduje z komórek do osocza
6
REGULACJA ODDYCHANIA:
REGULACJA ODDYCHANIA:
•
Regulacja na poziomie OUN:
–
Świadoma regulacja oddychania – w korze mózgowej.
–
Kontrola automatyczna – w moście i rdzeniu przedłużonym
•
Ośrodek oddechowy w tworze siatkowatym rdzenia przedłużonego
–
ośrodek wdechu
»
Neurony ośrodka wdechu są rozrusznikiem dla czynności oddechowej
»
Pobudzane średnio 16 razy/min wysyłają salwę impulsów
nerwowych:
–
ośrodek wydechu
•
Ośrodek pneumotaksyczny - w moście
ośrodek
pneumotaksyczny
neurony ruchowe
w rdzeniu kręgowym
IMPULS
hamuje
zwrotnie
ośrodek
wdechu 1-2 s
•
Regulacja chemiczna:
–
Chemoreceptory tętnicze w kłębkach szyjnych i aortalnych
Bodźce pobudzające: pO
2
, pCO
2
oraz [H
+
] we krwi tętniczej. Gdy działają jednocześnie
→ duży wzrost wentylacji.
Impulsacja aferentna - od chemoreceptorów do rdzenia przedłużonego nerwem IX i X →
pogłębienie wdechów.
–
Chemoreceptory ośrodkowe na powierzchni brzusznej rdzenia przedłużonego – 85%
Wrażliwe na zmiany pH płynu mózgowo – rdzeniowego i płynu zewnątrzkomórkowego w
swoim otoczeniu → CO
2
+ H
2
O→ H
2
CO
3
→ dysocjacja na H
+
i HCO
3
-
→ zmiana stężenia H
+
w płynie mózgowo-rdzeniowym → pobudzenie ośrodka wdechu i wzrost wentylacji płuc.
•
Mechanoreceptory:
–
Interoreceptory tkanki płucnej -
odruch Heringa- Breuera
–
Proprioreceptory klatki piersiowej → drażnione podczas wdechu i wydechu
wpływają modulująco na częstość i głębokość oddechów
–
Receptory J → pobudzane przez rozciągnięcie naczyń płucnych i egzogenne
substancje chemiczne
7
IMPULSACJA
WSPÓŁCZULNA
Komórki
kłębka
pobudliwości
chemoreceptorów
na zakończeniach
gałązki nerwu IX
DOPAMINA
DOPAMINA
Receptory tętnicze – jedyne receptory wrażliwe na zmiany
pO
2
w organizmie
wzrost wentylacji, gdy pO
2
< 7,98 kPa
Receptory tętnicze – jedyne receptory wrażliwe na zmiany
pO
2
w organizmie
wzrost wentylacji, gdy pO
2
< 7,98 kPa
Hipoksja – niskie stężenie tlenu w tkankach
Hipoksemia - niskie stężenie tlenu we krwi