FIZJOLOGIA ODDYCHANIA

Oddychanie - wymiana tlenu i
dwutlenku węgla pomiędzy
organizmem a otaczającym
środowiskiem

Oddychanie wewnętrzne -
fosforylacja oksydatywna w
mitochondriach, synteza ATP z
przeniesieniem elektronów na
cząsteczkę O

2

.

Oddychanie zewnętrzne -
wymiana gazowa pomiędzy
atmosferą, a powietrzem
pęcherzykowym płuc oraz między
pęcherzykami a krwią.

© 2007 Radosław Olkowski ZBiFC AM

FIZJOLOGIA ODDYCHANIA

© 2007 Radosław Olkowski ZBiFC AM

FIZJOLOGIA ODDYCHANIA

Wdech - zwiększenie wymiarów
klatki piersiowej

wymiar górno-dolny - przepona
wymiar przednio-tylni - mm. międzyżebrowe zewn.
wymiar poprzeczny - przepona, mm.
międzyżebrowe zewn.

Wydech - zmniejszenie wszystkich
trzech wymiarów klatki piersiowej

- ustanie skurczu mm. wdechowych
- sprężystość płuc i skręconych żeber
- mm. międzyżebrowe wewnętrzne
- dodatkowe mięśnie wydechowe

Klatka piersiowa w spoczynku ma pozycję lekko
wdechową z powodu oddziaływania
sprężystości żeber i tonicznego napięcia mm.
międzyżebrowych zewnętrznych.

© 2007 Radosław Olkowski ZBiFC AM

FIZJOLOGIA ODDYCHANIA

Wentylacja płuc

objętość oddechowa (VT) - ok. 600 ml
częstość oddechów:

- niemowlęta 30-50/min
- dzieci 18-30/min
- dorośli 10-15/min
wentylacja minutowa - ok. 7 l

V (volume) - objętość
C (capacity) - pojemność

Pojemność życiowa - VC
mężczyźni

VC=[27,63-(0,112*wiek w latach)]*wzrost w cm

kobiety

VC=[21,78-(0,101*wiek w latach)]*wzrost w cm

Natężona pojemność życiowa - FVC
TLC (total lungs capacity)
całkowita pojemność płuc - ok. 4,2 l dla kobiet,
ok. 6 l dla mężczyzn

© 2007 Radosław Olkowski ZBiFC AM

FIZJOLOGIA ODDYCHANIA

Objętość zalegająca

RV (residual volume) = TLC - VC

ok. 1-1,2 l
Powiększa się z wiekiem i w rozedmie płuc
Zapobiega nadmiernym wahaniom składu
powietrza pęcherzykowego.

Prężność gazów [kPa]

O

2

CO

2

N

2

H

2

O

atmosfera

21,01 0,04

79,2

0,76

pow. wydychane

16

4

75,14 6,25

pow. pęcherzykowe 13,3

5,32

76,13 6,25

krew tętnicza

12,63 5,32

83,06 -

krew żylna

5,32

6,65

89,03 -

© 2007 Radosław Olkowski ZBiFC AM

FIZJOLOGIA ODDYCHANIA

Opory oddechowe

1. Opór dróg oddechowych (AWR)
2. Opór sprężysty płuc i klatki piersiowej
3. Opór bezwładności powietrza i tkanek
4. Opór tarcia tkanek

Opór dróg oddechowych

Największy w górnych drogach
oddechowych i tchawicy.
Maleje wraz z kolejnymi rozgałęzieniami
drzewa oskrzelowego.
Rośnie wraz z częstotliwością oddechów.
Zwiększanie oporu przy wydechu ogranicza
jego prędkość.

© 2007 Radosław Olkowski ZBiFC AM

FIZJOLOGIA ODDYCHANIA

Drogi oddechowe

Górne drogi oddechowe - jama nosowa, zatoki
przynosowe, jama gardłowa, krtań
- motoneurony mm. językowych osłabione w
czasie snu - chrapanie, bezdech śródsenny

Dolne drogi oddechowe - tchawica, oskrzela i
oskrzeliki

- mm. gładkie oskrzeli - acetylocholina działa
obkurczająco - aktywność nerwu błędnego
zwiększa się rytmicznie podczas wydechu
- noradrenalina i adrenalina na drodze
humoralnej działa rozkurczająco
- histamina, wydzielana przez eozynofile, działa
parakrynowo, kurcząc mięśnie gładkie oskrzeli i
tchawicy

© 2007 Radosław Olkowski ZBiFC AM

FIZJOLOGIA ODDYCHANIA

Błona śluzowa dróg
oddechowych

- komórki wydzielające śluz
- komórki wyposażone w rzęski

1. Zatrzymywanie pyłków zawartych w
powietrzu
2. Usuwanie substancji z błony ruchem rzęsek
ku górze
3. Miejscowa reakcja immunologiczna
4. Fagocytoza obcych substancji
Zatrzymywanie pyłu : jama nosowa (φ>10μm),
tchawica i oskrzela (φ 2-10μm), pęcherzyki
płucne (φ 0,5-2μm)

Mukowiscydoza - mutacja kanału chlorkowego
komórek śluzowych, zniesione wydzielanie
wodnistego śluzu, apoptoza kom. śluzowych,
zasolenie potu, zatykanie oskrzelików i
sklejanie rzęsek, powikłania oskrzelowo-płucne

© 2007 Radosław Olkowski ZBiFC AM

FIZJOLOGIA ODDYCHANIA

Surfaktant płucny

czynnik powierzchniowy, wyściełający wnętrze
pęcherzyków płucnych
dipalmitylofosfatydylocholina (DPPC) w
połączeniu z apoproteinami
prawo Laplace’a -

P

alv

=2T/r

P

alv

-ciśn. wewnątrzpęcherzykowe, T - napięcie

powierzchniowe, r- promień pęcherzyka
Surfaktant obniża napięcie powierzchniowe -
bardziej podczas wydechu (większe
zagęszczenie), mniej podczas wdechu.
W czasie wydechu surfaktant zagęszcza się na
pow. pęcherzyków, zmniejszając siłę retrakcji i
zapobiegając zapadaniu się pęcherzyków.
Podczas wdechu rozrzedzanie surfaktantu
powoduje podwyższenie napięcia pow. i
ogranicza rozciąganie pęcherzyków.

Włókna sprężyste
oplatają i stabilizują pęcherzyki płucne

© 2007 Radosław Olkowski ZBiFC AM

FIZJOLOGIA ODDYCHANIA

Miejscowa wentylacja
pęcherzyków płucnych

V

a

/Q=0,85

V

a

- wentylacja, Q - przepływ minutowy

- podatność i wentylacja dolnych partii płuc jest
większa niż części szczytowych
- przepływ krwi większy w dolnych partiach
płuc (10x)
- w górnych pęcherzykach powstaje przestrzeń
nieużyteczna (V

a

/Q>0,85)

- w dolnych pęcherzykach - przeciek
fizjologiczny (V

a

/Q<0,85)

© 2007 Radosław Olkowski ZBiFC AM

FIZJOLOGIA ODDYCHANIA

Przeciek płucny

część pojemności minutowej serca, w której
krew nie zostaje utlenowana - ok. 5%
pojemności minutowej
- przeciek fizjologiczny - powstaje w dolnych
partiach płuc, gdzie przepływ krwi przeważa
nad wentylacją (V

a

/Q<0,85)

- przeciek anatomiczny - zespolenia żył
oskrzelowych z żyłkami płucnymi, żyłki
wieńcowe odchodzące do lewej komory

© 2007 Radosław Olkowski ZBiFC AM

FIZJOLOGIA ODDYCHANIA

Ośrodkowa regulacja oddychania

Ośrodek oddechowy w rdzeniu przedłużonym
neurony wdechowe - przednia część rdzenia
neurony wydechowe - tylnia część rdzenia

Ośrodek apneustyczny - most (pień mózgu)
pobudzanie ośrodka wdechu

Ośrodek pneumotaksyczny - most (pień mózgu)
hamowanie ośrodka wdechu

Chemoreceptory ośrodkowe
pobudzanie ośrodka wdechu

Regulacja dowolna - wpływ kory mózgowej

© 2007 Radosław Olkowski ZBiFC AM

Ośrodkowa regulacja oddychania

ośrodek

pneumotaksyczny

(hamowanie wdechu)

ośrodek apneustyczny

(pobudzanie wdechu)

obszar chemowrażliwy

neurony wdechowe

neurony wydechowe

neurony ruchowe

nerwu przeponowego

neurony ruchowe

mięśni międzyżebrowych

chemoreceptory

kłębków

aortalnych i

zatoki szyjnej

(pobudzenie)

mechanorecepto

ry płuc

(hamowanie)

kora mózgowa

(hamowanie)

Rdzeń

kręgowy

Rdzeń

przedłużon

y

Most

© 2007 Radosław Olkowski ZBiFC AM

FIZJOLOGIA ODDYCHANIA

FIZJOLOGIA ODDYCHANIA

Receptory dróg oddech. i płuc

Mechanoreceptory wolno adaptujące (SAR) obecne
są w mięśniówce gładkiej tchawicy, oskrzeli i
oskrzelików.
Odpowiadają za odruch Heringa-Breuera, który
- hamuje neurony wdechowe, skraca wdech i
zmniejsza jego amplitudę
- pobudza neurony wydechowe i wydłuża czas
wydechu
- przyspiesza i spłyca rytm oddechowy
- przyspiesza akcję serca
- aktywowany jest podczas hiperwentylacji
- hamowany jest przez CO

2

© 2007 Radosław Olkowski ZBiFC AM

FIZJOLOGIA ODDYCHANIA

Receptory dróg oddech. i płuc

Mechanoreceptory szybko adaptujące (RAR) obecne
są pod bł. śluzową tchawicy i oskrzeli
- pobudzają aktywność wdechową, zmniejszają czas
wydechu
- zwiększają podatność płuc
- poprawiają upowietrznienie pęcherzyków
- odpowiadają za odruchy ziewnięć, westchnień itp.

Receptory C oskrzeli

Receptory tkanki płucnej

© 2007 Radosław Olkowski ZBiFC AM

FIZJOLOGIA ODDYCHANIA

Chemoreceptory

Chemoreceptory ośrodkowe

- na brzusznej powierzchni rdzenia przedłużonego i
w innych miejscach OUN
- pobudzane przez CO

2

i H

+

- wywołują pobudzenie neuronów wdechowych
- hiperwentylacja (w ogólnym znieczuleniu) grozi
zatrzymaniem generatora rytmu oddechowego i
bezdechem

Chemoreceptory obwodowe

- kłębki szyjne i aortalne
- komórki typu I - czujniki prężności tlenu
rozpuszczonego we krwi
- odpowiedź hiperboliczna na spadek prężności
tlenu, brak szybkiej adaptacji
- wzrost stężenia CO

2

- słabszy bodziec, odpowiedź

liniowa

© 2007 Radosław Olkowski ZBiFC AM

FIZJOLOGIA ODDYCHANIA

Oddychanie na dużych
wysokościach

0-2 km n.p.m. - strefa neutralna; 2-4 km - strefa
pełnej kompensacji; 4-7 km - strefa niedostatecznej
kompensacji; 7-14 km - strefa krytyczna; 20 km
n.p.m. - punkt wrzenia płynów ustrojowych przy
37

o

C

- aktywacja i przerost chemoreceptorów tętniczych
- odruchowa hiperwentylacja
- obniżenie obwodowego oporu naczyniowego (NO)
- synteza 2,3-DPG w erytrocytach
- synteza erytropoetyny w nerkach, policytemia i
wzrost hematokrytu
- neoangiogeneza
- hipokapnia i alkaloza, wydalanie wodorowęglanów
i fosforanów, obniżenie rezerwy alkalicznej krwi
- ostra choroba wysokogórska (AMS) - zmęczenie,
bezsenność (bezdech śródsenny), zaburzenia
psychiki (niedotlanienie mózgu), obrzęk płuc
(hipoksja, zwężenie tetniczek płucny, wzrost
ciśnienia, zwiększona filtracja do pęcherzyków)

© 2007 Radosław Olkowski ZBiFC AM