C ykl oddechowy Ruchy oddechowe charakteryzuje cykliczność – po fazie wdechu następuje z reguły dłuższa od niej faza wydechu, po czym cały cykl powtarza się naprzemiennie. Rytmiczne ruchy oddechowe zależą od struktur w obrębie rdzenia przedłużonego. Przerwanie łączności między rdzeniem przedłużonym a rdzeniem kręgowym w górnych szyjnych segmentach znosi czynność oddechową. Z tzw neuronów przedruchowych lub opuszkowo-rdzeniowych rdzenia przedłużonego zstępują długie aksony pobudzające rytmicznie motoneurony mięśni oddechowych. Motoneurony głównego mięśnia oddechowego, przepony, są zlokalizowane w słupach brzusznych istoty szarej segmentów szyjnych rdzenia kręgowego C4-C6. Są to wrzecionowate komórki o bardzo dobrze rozwiniętym, niezwykle rozgałęzionym drzewie dendrytycznym, odbierające wiele synaps. Moto neurony mięśni międzyżebrowych zewnętrznych i wewnętrznych znajdują się w słupach brzusznych istoty szarej rdzenia piersiowego. Cykl oddechowy składa się nie z dwóch, lecz z trzech kolejnych faz. Pierwszą jest szybko narastająca faza wdechowa, drugą-faza wydechowa pierwsza, podczas której występuje niewielka aktywność powdechowa nerwu przeponowego, a trzecią fazą jest faza czynnego wydechu, czyli faza wydechowa druga, podczas której aktywne są dopiero motoneurony mięśni wydechowych. Faza pierwsza wydechu jest fazą bierną i odbywa się pod działaniem sił retrakcji płuc i sprężystości kl piersiowej. Niewielka powdechowa aktywność nerwów przeponowych nie jest w stanie zapobiec zmniejszeniu się rozmiarów płuc i kl piersiowej, ale czyni wydech powolniejszym i bardziej płynnym, zapobiegając nagłemu zapadaniu się pęcherzyków płucnych.	Mięśnie oddechowe Wdechowe: przepona, międzyżebrowe zewnętrzne – unoszą żebra; pomocnicze: pochyłe przedni, środkowy, tylny, zębaty tylny górny, zębaty przedni, podobojczykowy, piersiowy mniejszy, czworoboczny, dźwigacz łopatki, równoległoboczny, piersiowy większy, MOS. Wydechowe: międzyżebrowe wewnętrzne; pomocnicze: brzucha (prosty, poprzeczny, skośne), czworoboczny lędźwi, zębaty tylny dolny, najszerszy grzbietu. Wymiana oddechowa w płucach W pęcherzykach płucnych zachodzi wymiana gazów pomiędzy powietrzem a krwią przepływającą przez sieć naczyń włosowatych otaczających pęcherzyki. W tych naczyniach stale znajduje się ok 100ml krwi. Ta ilość krwi przepływa przez naczynia włosowate w czasie około 0,8s. Podczas pracy fizycznej i związanego z nią wzrostu pojemności minutowej serca krew przepływa znacznie szybciej przez naczynia włosowate pęcherzyków płucnych. Dyfuzja gazów przez ścianę pęcherzyków odbywa się zgodnie z gradientem prężności cząsteczek gazów. Cząsteczki tlenu dyfundują ze światła pęcherzyków do krwi, ponieważ w powietrzu pęcherzykowym ciśnienie parcjalne tlenu jest większe, a we krwi dopływającej ze zbiornika tętniczego płucnego mniejsze. W przeciwnym kierunku dyfundują cząsteczki CO2. We krwi dopływającej do naczyń włosowatych pęcherzyków płucnych CO2 jest większe, w powietrzu pęcherzykowym zaś CO2 jest mniejsze. Cząsteczki O2 dyfundując do krwi muszą pokonać ścianę pęcherzyka płucnego i ścianę naczynia włosowatego. Grubość tej przegrody nie przekracza 1mikrometru i poczynając od światła pęcherzyka płucnego jest utworzona przez : warstwę pynu pokrywającą powierzchnię pęcherzyków, nabłonek pęcherzyków, błonę podstawną i śródbłonek naczyń włosowatych. Cząsteczki O2 po przejściu	Przez tą przegrodę rozpuszczają się w osoczu wypełniającym naczynia włosowate na zasadzie rozpuszczalności fizycznej. Z osocza O2 natychmiast dyfunduje do krwinek czerwonych. Cząsteczki CO2 dyfundują z osocza krwi przepływającej przez naczynia włosowate do światła pęcherzyków, tj w kierunku przeciwnym niż cząsteczki O2. Wartości średnie PO2 i PCO2 występują w powietrzu pęcherzykowym wypełniającym środkowe partie płuc. W górnych partiach płuc powietrze pęcherzykowe ma wyższe PO2 i niższe PCO2 niż wartości średnie. Przeciwnie, w dolnych partiach płuc powietrze pęcherzykowe ma niższe PO2 i wyższe PCO2. Różnice w ciśnieniu parcjalnym w powietrzu pęcherzykowym O2 i CO2 zależą od ilości krwi przepływającej przez sieć naczyń włosowatych w górnych, środkowych i dolnych partiach płuc. Wymiana oddechowa w tkankach Krew tętnicza dopływająca do wszystkich tkanek ma wyższą prężność O2 i niższą prężność CO2 w porównaniu z odpływającą krwią żylną. Zgodnie z gradientem prężności uwolniony z hemoglobiny O2 dyfunduje do komórek, CO2 zaś dyfunduje w kierunku przeciwnym z komórek do osocza. Cząsteczki O2 uwolnione z hemoglobiny przechodzą przez otoczkę krwinek czerwonych do osocza, następnie przez komórki śródbłonka naczyń włosowatych do płynu międzykomórkowego i dopiero z tego płynu dyfundują przez błonę komórkową do poszczególnych komórek. W zależności od intensywności metabolizmu wewnątrzkomórkowego występują dość znaczne różnice w prężności O w poszczególnych tkankach. W tkankach o intensywnym metabolizmie prężność O w komórkach jest niska i jednocześnie te tkanki zużywają więcej O. Krew żylna	odpływająca z tkanek o intensywnym metabolizmie zawiera mniej O i więcej CO2. Stopień zużycia O przez poszczególne tkanki wyraża się różnicą tętniczo – żylną w zawartości O. Krew tętnicza dopływająca do wszystkich tkanek ma jednakową zawartość O, natomiast krew żylna może zawierać więcej lub mniej O2. W spoczynku poj. minutowa serca wynosi ok 5,4l, a różnica tętniczo-żylna w zawartości O we krwi pomiędzy zbiornikiem tętniczym dużym a zbiornikiem żylnym dużym wynosi ok 46ml O2 na 1l krwi. Na tej podstawie można obliczyć zużycie O przez cały organizm: 5,4l krwi*46ml O2/l krwi = 248ml O2 na minutę. W okresie aktywności ruchowej, a zwłaszcza w czasie pracy fizycznej, zwiększa się znacznie pojemność minutowa serca i wentylacja minutowa płuc. Mimo to zużycie O przez pracujące mięśnie szkieletowe jest tak duże, że wzrasta różnica tętniczo-żylna w zawartości O we krwi pomiędzy zbiornikiem tętniczym dużym a zbiornikiem żylnym dużym. Zużycie spoczynkowe O/minutę może wzrosnąć do 16 razy w czasie wysiłku fizycznego. Regulacja oddychania Czyli częstotliwość i gębokość oddechów, odbywa się za pośrednictwem ośrodka oddechowego w rdzeniu przedłużonym. W skład tego ośrodka wchodzą dwa rodzaje neuronów tworzące dwa ośrodki o przeciwnej funkcji; ich lokalizacja częściowo się pokrywa. Oba rodzaje neuronów należą do tworu siatkowego rdzenia przedłużonego. Są to neurony wdechowe tworzące ośrodek wdechu, znajdujące się w jądrze pasma samotnego i w części przedniej jądra tylno-dwuznacznego nerwu błędnego oraz ośrodek wydechu w jądrze dwuznacznym nerwu błędnego i w części tylnej jądra tylno-dwuznacznego nerwu błędnego. Ośrodek wdechu wysyła impulsy nerwowe do rdzenia kręgowego, do neuronów	ruchowych unerwiających mięśnie wdechowe, ośrodek wydechu pobudza zaś neurony ruchowe unerwiające mięśnie wydechowe. Neurony ośrodka wdechu stanowią rozrusznik dla czynności oddechowej. Kilkanaście razy na minutę, średnio 16 razy, neurony ośrodka wdechu pobudzają się i wysyłają salwę impulsów nerwowych. Impulsy od neuronów wdechowych biegną przez gałązkę zstępującą aksonu do neuronów ruchowych w rdzeniu kręgowym i jednocześnie przez gałązkę wstępującą aksonu do neuronów tworu siatkowatego mostu, tworzących ośrodek pneumotaksyczny. Ośrodek ten hamuje zwrotnie ośrodek wdechu na 1-2s, po czym neurony ośrodka wdechu ponownie pobudzają się i wysyłają salwę impulsów do rdzenia kręgowego. Rytmiczność oddechów wiąże się z występującymi po sobie kolejno okresami pobudzenia i hamowania ośrodka wdechu. Modulacja aktywności ośrodka wdechu – pobudzenie powstające samoistnie w ośrodku wdechu jest modulowane, a więc oddechy przyśpieszają się i pogłębiają lub zwalniają się i spłycają na skutek: 1. Impulsów wysyłanych przez receptory i odbieranych przez neurony wdechowe, 2. Zmiany pH w bezpośrednim sąsiedztwie neuronów wdechowych, czyli po podrażnieniu chemodetektorów. Impulsy nerwowe modulujące aktywność neuronów ośrodka wdechu biegną od: 1. Chemoreceptorów kłębków szyjnych i kłębków aortalnych, 2. Interoreceptorów w tk płucnej oraz proprioreceptorów kl piersiowej, 3. Ośrodków znajdujących się w wyższych piętrach mózgowia: z kory mózgu, ukl limbicznego i ośrodka termoregulacji w podwzgórzu. Chemoreceptory Zasadniczym modulatorem aktywności ośrodka wdechu są impulsy aferentne biegnące od chemoreceptorów kłębków szyjnych i kłębków aortalnych. Przez kłębki stale przepływa duża, w stosunku
do niewielkiej ich masy, ilości krwi tętniczej. Bodźcem drażniącym chemoreceptory jest nieznaczny wzrost PCO2 i stężenia jonów wodorowych lub znaczny spadek PO2 we krwi tętniczej. Impulsacja aferentna jest przewodzona od kłębków do rdzenia przedłużonego za pośrednictwem włókien biegnących w nerwie językowo-gardłowym i w nerwie błędnym. Impulsacja wysyłana przez podrażnione chemoreceptory pobudza ośrodek wdechu i oddechy stają się przyśpieszone i pogłębione. Pod wpływem impulsacji współczulnej komórki chromochłonne kłębka szyjnego uwalniają dopaminę, która zmniejsza pobudliwość chemoreceptorów stanowiących zakończenia gałązki nerwu językowo-gardłowego. Przez zmianę pobudliwości chemoreceptorów dochodzi do zmiany aferentnej impulsacji biegnącej do ośrodka oddechowego w rdzeniu przedłużonym. Interoreceptory i proprioreceptory Rozciągnięcie tk płucnej pobudza interoreceptory-mechanoreceptory znajdujące się między mięśniami gładkimi oskrzeli i wyzwala wydech. Przeciwnie, zmniejszenie stopnia rozciągnięcia płuc w casie wydechu pobudza inne interoreceptory i wyzwala wdech. Są to odruchy Heringa-Breuera. Podrażnione receptory pod nabłonkiem gróg oddechowych wyzwalają odruch kaszlu, a receptory J, występujące pomiędzy pneumatocytami i naczyniami włosowatymi otaczającymi pęcherzyki, są wrażliwe na pojawienie się płynu międzykomórkowego. Podrażnienie płuc, któremu towarzyszy przekrwienie płuc, pobudza te receptory i powoduje początkowy bezdech. Po bezdechu następują szybkie i płytkie oddechy. Impulsacja od interoreceptorów w płucach jest przewodzona przez aferentne włókna nerwu błędnego do rdzenia przedłużonego. Wdechowe lub wydechowe ustawienie kl piersiowej drażni odpowiednie proprioreceptory oraz wpływa modulująco na częstość i głębokość oddechów. Im głębszy jest wdech, tym głębszy	następuje po nim wydech. Chemodetektory w rdzeniu przedłużonym W rdzeniu przedłużonym na pow brzusznej znajdują się neurony wrażliwe na zmianę pH płynu mózgowo-rdzeniowego. Zwiększona dyfuzja CO2 z krwi do płynu mózgowo-rdzeniowego powoduje wzrost w nim stężenia kwasu węglowego, H2CO3 i zwiększenie koncentracji jonów wodorowych w bezpośrednim otoczeniu chemodetektorów. Zwiększenie stężenia jonów wodorowych podrażnia chemodetektory, które z kolei pobudzają ośredek wdechu. Wrażliwość chemodetektorów na zmianę pH zmniejsza się w czasie snu oraz w czasie ogólnej narkozy. Spirogram Klasyczny spirogram (graficzny zapis spirometrii) rejestruje pojemność życiową płuc – FVC oraz natężoną objętość wydechową pierwszosekundową FEV1 w funkcji czasu. Obecnie bardziej popularnymi są spirometry z głowicą pneumotachograficzną, które umożliwiają jedno czasową rejestrację objętości i natężenia przepływu powietrza w oskrzelach. W wyniku badania za pomocą tego spirometru otrzymujemy dodatkowo informację o przepływie wydechowym w dużych oraz w drobnych, obwodowych oskrzelach. Wykres krzywej przepływ - objętość, uzyskany w trakcie badania spirometrycznego, na krzywej wyróżnia się trzy fazy: Faza początkowa zależy od mięśni oddechowych i obejmuje okres od początku wydechu do osiągnięcia punktu szczytowego. W tym okresie u zdrowego człowieka trwającym jedną sekundę usuwane jest z płuc około 80% pojemności życiowej. Faza druga zależy głównie od drożności oskrzeli, a tylko w niewielkim stopniu od mięśni. Obserwuje się w niej zwolnienie przepływu powietrza. Faza trzecia odpowiada końcowemu fragmentowi krzywej i ponownie jest zależna od siły mięśni wydechowych. Zależnie od programu komputerowego faza wydechowa może znajdować się powyżej lub poniżej osi odciętych (X). Rozpoznajemy ją po szczycie w jej początku odpowiadającemu osiągniętej największej wartości przepływu powietrza (PEF). Wdech charakteryzuje „miseczkowaty” kształt krzywej. Po zidentyfikowaniu fazy wdechowej i wydechowej na krzywej, należy ocenić czy spełnia wymogi interpretacyjne	szczycie w jej początku odpowiadającemu osiągniętej największej wartości przepływu powietrza (PEF). Wdech charakteryzuje „miseczkowaty” kształt krzywej. Po zidentyfikowaniu fazy wdechowej i wydechowej na krzywej, należy ocenić czy spełnia wymogi interpretacyjne.