Układ oddechowy

• Niemal wszystkie komórki organizmu

wymagają tlenu do wytwarzania energii

pokrywającej ich zapotrzebowania

metaboliczne. Utlenianie substratów

energetycznych skutkuje wytworzeniem

znacznych ilości dwutlenku węgla , który

musi być stale usuwany , a tlen

jednocześnie musi być stale dostarczany.

Wymiana gazowa pomiędzy otaczającym

środowiskiem ( atmosferą a krwią ( w

której oba te gazy są transportowane0

zachodzi w układzie oddechowym.

• Wymiana gazowa zachodząca w

pęcherzykach płucnych jest
okreslana jako oddychanie
zewnętrzne , a zużycie i wytwarzanie
CO2 na poziomie pojedynczych
komórek- jako oddychanie
wewnętrzne. Etapem pośrednim jest
transport gazów oddechowych we
krwi.

• Główne funkcje układu

oddechowego:

• - umożliwienie wymiany gazów

oddechowych ( O2 i CO2)

• - udział w utrzymaniu równowagi

kwasowo- zasadowej, głównie dzięki
usuwaniu CO2

• Dodatkowe funkcje układu

oddechowego:

• - udział w reakcjach obronnych

organizmu,

• - udział w procesach fibrynolitycznych’
• - udział w procesach termoregulacji
• - inaktywacja amin biogennych

( bradykininy, serotoniny, adrenaliny)

Anatomia czynnościowa ukł

oddechowego

•  
• Układ oddechowy stanowią płuca i

drogo oddechowe oraz klatka piersiowa

wraz z mięśniami oddechowymi.

• Drogi oddechowe można porównać do

systemu kolejno rozgałęziających się

rur, przez które odbywa się ruch

powietrza z atmosfery do pęcherzyków

płucnych i z pęcherzyków płucnych do

atmosfery.

• Górny odcinek dróg oddechowych

obejmuje jamę nosową, jamę ustną i

gardłową oraz krtań.

• Dolny odcinek składa się z tchawicy i

oskrzeli głównych, które następnie

dzielą się na kolejne odgałęzienia

oskrzelowe ( dychotomicznie, czyli na

dwa odgałęzienia0. System ten tworzy

23 rozgałęzienia tzw. Generacje).

• Wraz z kolejnymi rozgałęzieniem:
• - maleje średnica oskrzeli,
• - rośnie sumaryczna powierzchnia

przekroju oskrzeli ( gdyż rośnie liczba
kolejnych rozgałęzień)

• - spada prędkość przepływu

powietrza

• zmienia się:
• a) grubość sciany oskrzeli, która staje

się coraz cieńsza, gdyż wraz z kolejnymi

generacjami zanika tkanka chrzęstna

• b) rodzaj nabłonka ( tchawica nabłonek

wielorzędowy urzęsiony, drobne

oskrzela nabłonek sześcienny, oskrzeliki

oddechowe- nabłonek płaski).

•  

• Te anatomiczno-histologiczne

zmiany są podstawą do
wyodrebnienia trzech stref układu
oddechowego o odmiennych
funkcjach:

• - strefy przewodzącej
• - strefy przejściowej
• - strefy oddechowej.

• Strefa przewodząca to górne drogo

oddechowe i pierwszych 16
rozgałęzień. Powietrze jest tu
transportowane do kolejnych
odcinków ukł oddechowego. Nie
zachodzi tu wymiana gazowa ( jest to
strefa anatomicznie przestrzeń
bezużyteczna), ale powietrze ulaga
nawilżeniu, ogrzaniu i oczyszczeniu.

• Strefa przejściowa to kolejne

rozgałęzieniaoskrzeli ( od17-19) w tej
części zachodzi dalsze nawilżanie ,
ogrzanie, i oczyszczenie powietrza
oraz częściowo wymiana gazowa.

• Rozgałęzienia 20- 23 tworzą strefę

oddechową, której końcowym

elementem są pęcherzyki płucne.

Największa wymiana gazowa ma

miejsce w pęcherzykach płucnych,

otoczonych gęstą siecią naczyń

włosowatych. Wymiana gazowa

zachodzi zgodnie z gradientem ciśnień

parcjalnych gazów oddechowych.

•  

• Klatka piersiowa stanowi przestrzeń

niekontaktującą się bezpośrednio z

powietrzem atmosferycznym. Wewnętrzna

powierzchnia klatki piersiowej i

zewnętrzna powierzchnia płuc pokryte są

opłucnymi. Są to błony surowicze

przylegające do siebie, a wąska przestrzeń

pomiędzy obu powierzchniami opłucnych

stanowi jamę opłucnej wypełnioną

niewielką ilością płynu opłucnowego,

którego obecność umożliwia:

• - ślizganie się powierzchni obu

opłucnych względem siebie, co
powoduje zmniejszenie siły tarcia
podczas ruchów oddechowych,

• - przyleganie obu opłucnych , co

warunkuje podążenie tkanki płucnej
za ruchami klatki piersiowej

• Anatomiczne wymiary klatki piersiowej są

większe niż anatomiczna objętość tkanki

płucnej, co oznacza ,że w jamie opłucnej

wytworzone zostaje ciśnienie rozciągające

tkankę płucną. W rozciągniętej tkance

płucnej działaja siły powodujące jej

zapadanie się ( tzw, siły retrakcji ) . W skład

sił retrakcji płuc wchodzą siły napięcia

sprężystego rozciągniętych włókien

sprężystych pęcherzyków płucnych oraz

siły napięcia powierzchniowego

występujące na wewnętrznej powierzchni

pęcherzyków płucnych .

• Przeciwstawne oddziaływanie sił

sprężystości klatki piersiowej i sił
retrakcji płuc warunkuje wytworzenie
ciśnienia w jamie opłucnej. W jamie
opłucnej nie ma powietrza , a jego
obecność w warunkach
patologicznych określa się jako odmę
opłucnową.

•  

Fazy cyklu oddechowego

• Wentylacja płuc jest to proces

przepływu powietrza przez płuca.
Proces ten jest możliwy dzięki
ruchom klatki piersiowej
umożliwiającym powtarzanie się cykli
oddechowych skaładających się z
dwóch faz : wdechu i wydechu.

• Wdech jest fazą czynną , ponieważ

powstaje w wyniku skurczu mięśni
wdechowych.

• W trakcie spokojnego wdechu kurczą się

mięśnie wdechowe: przepona, mięśnie
międzyżebrowe zewnętrzne. Przy
nasilonym wdechu kurczą się również
m.in.: m mostkowo- obojczykowo-
sutkowy, pochyłe szyi i piersiowy mniejszy.

• Skurcz mięsni wdechowych powoduje

zwiększenie objętości klatki piersiowej w
trzech wymiarach: ( górno- dolnym),
przednio-tylnym, poprzecznym). W
konsekwencji wzrostu objętości klatki
piersiowej maleje ciśnienie w jamie
opłucnej. Powoduje to zwiększenie
objętości tkanki płucnej, powiększenie
objętości pęcherzyków płucnych i spadek
ciśnienia wewnątrzpęcherzykowego.

• Zmniejszenie ciśnienia w

pęcherzykach wytwarza gradient
ciśnień pomiędzy pęcherzykiem a
atmosferą skierowany w kierunku
pęcherzyków.

• Spokojny wydech jest fazą bierną, gdyż

następuje w wyniku rozkurczu miesni
wdechowych. Przy nasilonym wydechu
dodatkowo kurczą się: mięśnie tłoczni
brzusznej, biodrowo- żebrowy, i
czworoboczny lędźwi. Dzięki sprężystości
ścian klatki piersiowej i siłom retrakcji
płuc wymiary klatki piersiowej ulegają
zmniejszeniu i powracają do wartości
spoczynkowych.

• W miarę zmniejszania się ciśnienia w

jamie opłucnej , a tkanka płucna
zmniejsza swoja objętość , co
powoduje zwiększenie ciśnienia
panującego w pęcherzykach
płucnych. Skutkuje to wytworzeniem
gradientu ciśnień pomiędzy
pęcherzykiem płucnym a atmosferą,
skierowanym w kierunku atmosfery.

OBJĘTOŚCI I POJEMNOŚCI PŁUC

• Podstawową metodą pomiaru

objętości i pojemności płuc jest
spirometria. Spirometryczna objetość
jest wartościa niepodzielną, a
pojemność to suma dwóch lub
więcej objętości.

• Wyróżniamy następujące rodzaje objętości

płuc:

• (TV) objętośc oddechowa, ilość powietrza

wprowadzana do układu oddechowego
podczas spokojnego oddychania= 500ml

• ( IRV)zapasowa objętośc wdechowa: ilość

powietrza wprowadzana do układu
oddechowego podczas maksymalnego
wdechu wykonywanego z poziomu
spokojnego wdechu= 3300ml

• ERV zapasowa objętośc

wydechowa:ilość poweitrza usuwana z
układu oddechowego podczas
maksymalnego wydechu
wykonywanego z poziomu spokojnego
wydechu = 1000ml

• RV objętość zalegająca; ilość powietrza

pozostajaca w płucach na szczycie
maksymalnego wydechu=1200ml

• Wyróżniamy następujące pojemności płuc:

• IC pojemność wdechowa ilość powietrza

wprowadzana do układu oddechowego

podczas maksymalnego wdechu

wykonywanego z poziomu spokojnego

wydechu

• IC=TV+IRV=3800ml

•  

• FRC pojemnośc czynnościowa zalegajaca;

ilośc powietrza pozostająca w płucach na

szczycie spokojnego wydechu ( FRC=

ERV+RV=2200ml

• VC pojemność życiowa: ilość powietrza

wprowadzana do układu oddechowego

podczas maksymaknego wdechu

wykonywanego z poziomu maksymalnego

wydechu

• ( VC= TV=IRV=ERV=4800ml)
•  
• TLC całkowita pojemność oddechowa ilość

powietrza w układzie oddechowym na

szczycie maksymalnego wdechu

TLC=TV+IRV+ERV+RV=6000ml

• Dodatkowo spirometrycznie można ocenić

objętości i pojemnośći płuc w zależności od
czasu:

• MV wentylacja minutowa płuc: ilość powietrza

wdychanego lub wydychanego przez minutę
(TV x częstość oddechów)

• MVV maksymalne wentylacja dowolna ilość

powietrza doprowadzana do układu
oddechowego podczas maksymalnie
głębokiego i częstego oddychania przez minutę

• FVC natężona pojemnośc życiowa ilość

powietrza wydychana z układu
oddechowego podczas maksymalnie
szybkiego i głębokiego wydechu po
uprzednim maksymalnym głębokim wdechu

• MBC maksymalna wentylacja płuc ilośc

powietrza doprowadzana do układu
oddechowego podczas maksymalnie
głębokiego i częstego oddychania w trakcie
intensywnego wysiłku fizycznego.

REGULACJA ODDYCHANIA

• Wentylacja płuc jest czynnościa zależna od

rytmicznych skurczów mięsni oddechowych.

Mięśnie te są typowymi mięśniami

szkieletowymi unerwianymi przez neurony

ruchowe , które otrzymują pobudzenia z :

• - ośrodków korowych ( drogi korowo –

rdzeniowe) odpowiedzialnych za świadomą

regulację oddychania,

• - ośrodków zlokalizowanych w pniu mózgu

( kompleks oddechowy pnia mózgu )

odpowiedzialnych za wytwarzanie rytmu

oddechowego niezależnego od świadomości.

•  

• Obecność obu ośrodków umozliwia z jednej

strony świadoma regulację rytmu oddechowego
tzn regulację, częstość i głębokośc oddychania
oraz czasu bezdechu, a drugiej – odpowiednią
wentylację dostosowaną do potrzeb organizmu
bez udziału kory mózgowej.

• Kompleks oddechowy pnia mózgu jest strukturą

neuronalną pnia mózgu ( rdzenia przdłużonego i
mostu) obejmującą również grzbietowe neurony
wdechowe i brzuszne neurony wydechowe.

• Neurony wdechowe wykazują rytmiczna

aktywność przekazując pobudzenia do
motoneuronów mięśni wdechowych oraz
do neuronów wydechowych hamując
je..Najważniejszą częścia kompleksu
oddechowego pnia mózgu jest ośrodek
oddechowy znajdujący się w rdzeniu
przedłużonym. Zniszczenie ośrodka
oddechowego powoduje nieodwracalne
zatrzymanie oddychania.

• Kompleks oddechowy pnia mózgu odgrywa

zasadniczą rolę w generowaniu rytmu
oddechowego a na modulowanie aktywności
tego kompleksu maja wpływ impulsy
nerwowe docierające przede wszystkim z:

• - układu siatkowatego wstepujacego

pobudzającego

• - chemoreceptorów tętniczych
• - obszarów chemowrażliwych mózgu
• -receptorów obszaru płucnego

• Aktywność układu siatkowatego wstępującego

RAS pobudzającego , zwiększa się w stanie
pobudzenia emocjonalnego oraz w stanie
czuwania i powoduje nasilenie aktywacji
kompleksu oddechowego pnia mózgu ,
zwiększając częstość oddychania. Natomiast
podczas snu , gdy aktywność tego układu
maleje, dochodzi do zmniejszania wpływu
aktywującego kompleksu oddechowego pnia
mózgu i w efekcie do zwolnienia częstości
oddychania.

• Chemoreceptory tętnicze umiejscowione sa

wkłębkach szyjnych i aortalnych. Cecha
charakterystyczna tych struktur jest duzy
przepływ krwi i duże zużycie tlenu.
Chemoreceptory tętnicze są wrażliwe na:

• - zmniejszenie prężności tlenu we krwi tętniczej
• - wzrost prężności dwutlenku węgla we krwi

tętniczej

• -wzrost stężenia jonów wodoru we krwi

tętniczej.

• Obszary chemowrażliwe mózgu są

skupiskami neuronów umiejscowionymi
na brzusznej powierzchni opuszki mózgu.
Neurony te sa szczególnie wrażliwe na
zmiany stężenia jonów wodoru ( pH) w
płynie mózgowo-rdzeniowym. Mechanizm
ich pobudzenia jest związany ze
swobodnym przechodzeniem CO2 z krwi
tętniczej do płynu mózgowo-
rdzeniowego.

• W wyniku pobudzenia chemoreceptorów tętniczych ( s

pO2, s pH, w pCO2) i chemowrażliwych obszarów mózgu
( w pCO2) dochodzi do pobudzenia odpowiednich
ośrodków: zarówno oddechowego, jak i krążenia, oraz
skojarzonej odpowiedzi ze strony układu oddechowego i
krażenia. Obserwuje się pogłębienie oddechów, wzrost
częstości oddychania, w układzie krążenia dochodzi do
zwiększenia częstości skurczów serca, wzrostu objętości
wyrzutowej i pojemności minutowej serca oraz
podwyższenia ciśnienia tętniczego krwi.

•

Odruchy z tych obszarów stanowią główna drogę
obrony organizmu przed niedotlenieniem.

• Receptory obszaru płucnego informują o

stanie układu oddechowego.

• Wyrózniamy:
• Receptory SAR , wolno adaptujące się

mechanoreceptory płuc zlokalizowane
głównie w obrębie mięśni gładkich dróg
oddechowych. Bodźcem pobudzającym
jest ich rozciąganie, a więc wzrost
objętości płuc ( wdech i wzrost
czynnościowej pojemności zalegajacej)

• W odpowiedzi na pobudzenie receptorów SAR

dochodzi do hamowania neuronów
wdechowych i do skrócenia czasu
wdechu( wzrost częstości i spłycenie
oddychania) Dodatkowo rozszerzają się
oskrzela i przyspiesza rytm serca. Odruch ten
nazywany jest odruchem Heringa- Breuera,
stanowi podstawę ujemnego sprzężenia
zwrotnego ograniczającego czas wdechu, co
zabezpiecza przed nadmiernym
rozciągnięciem klatki piersiowej i płuc

• Receptory RAR szybko adaptujące się

mechanoreceptory płuc zlokalizowane przede
wszystkim w drogach oddechowych pod błona
,śluzowa. Głównym bodźcem pobudzającym RAR
jest zmniejszenie objetosci płuc w fazie wydechu lub
gwałtowne, nadmierne rozciągnięcie płuc w czasie
wdechu. RAR pobudzane sa też przez czynniki
drażniące takie jak Pyły czy dym tytoniowy.
Pobudzenie receptorów RAR znajdujących się w
dolnej części gardła, krtani, tchawicy i dużych
oskrzelach wywołuje odruch kaszlu.

• Receptory C znajdujące się w drzewie

oskrzelowym i tchawicy , Bodźcem
pobudzającym są substancje
chemiczne , powodują spłycenie
oddechu, biorą udział w reakcjach
obronnych układu oddechowego
takich jak kaszel i kichanie.

•  

• Receptory okołokapilarne ( J)

zlokalizowane w tkance płucnej
pomiędzy pneumocytami a
naczyniami włosowatymi. Efektem
ich pobudzenia jest spłycenie i
przyspieszenie oddechów,
rozszerzenie naczyń krwionośnych m
obniżenia ciśnienia i obniżenia
napięcia mięsni szkieletowych .

• Odruch z receptorów J odgrywa istotną

rolę podczas ciężkich wysiłków
fizycznych- przekrwienie płuc
towarzyszące ciężkim wysiłkom
fizycznym wywołujac pobudzenie
receptorów J , doprowadza do osłabienia
siły skurczów mięśni szkieletowych i
tym samym do zmniejszenia
intensywności wysiłku fizycznego.

• Niezależna od naszej woli regulacja

oddychania składa się z dwóch elementów ;
regulacji nerwowej i chemicznej.

• Regulacja nerwowa ( mechanoreceptory)

dostarcza do kompleksu oddechowego pnie
mózgu informacje o cyklu oddechowym
( wdech , wydech) a regulacja chemiczna
informacje o prężności tlenu i Co2 oraz
Stężeniu jonów wodoru we krwi tętniczej.