PATOFIZJOLOGIA UKŁADU ODDECHOWEGO

Część przewodząca:

• jama ustna i nosowa

• gardło, krtań, tchawica, oskrzela, oskrzeliki

Część oddechowa:

• oskrzeliki oddechowe

• przewody pęcherzykowe

• pęcherzyki płucne

GRONO - podstawowa jednostka anatomiczna i fizjologiczna płuc - grupa strukturalna z 1 oskrzelikiem końcowym, z zespołem odgałęziających się od niego oskrzelików końcowych, przewodzików oddechowych i pęcherzyków

ZRAZIK - wiele gron

NERWY:

• współczulne - rozszerzenie światła oskrzeli i spadek wydzielania śluzu

• przywspółczulne - zwężenie oskrzeli i produkcja śluzu

• układ NANC - układ nieadrenergiczny, niecholinergiczny, aktywuje układ adrenergiczny i peptydy aktywujące układ przywspółczulne

KRĄŻENIE:

1. PŁUCNE:

• tętnice płucne - podziały dychotomiczne

• sieć naczyń włosowatych

• żyły płucne

2. OSKRZELOWO - ODŻYWCZE

PRZEGRODA PĘCHERZYKOWO - WŁOŚNICZKOWA: - jej rola to pośredniczenie w wymianie gazowej

• nabłonek oddechowy

• błona podstawna

• warstwa śródmiąższowa (włókna kolagenowe i retikulinowe)

• śródbłonek naczyń włosowatych

• błona podstawna

• osocze

• błona krwinki czerwonej

BADANIA CZYNNOŚCIOWE PŁUC:

• ocena sprawności wentylacji oddechowej

• badanie gazometryczne krwi

BADANIA SPIROGRAFICZNE - ocena sprawności wentylacji i oddychania

• testy statyczne (badanie pojemności płuc i jej części składowych)

• testy dynamiczne (badanie szybkości przepływu podczas natężonego wydechu)

Statyczne:

IRV + TV = IC

ERV + RV = FRC

IC + ERV = VC

IRV - rezerwowa objętość wdechowa

TV - objętość oddechowa

IC - pojemność wdechowa

ERV - rezerwowa objętość wydechowa

RV - objętość zalegająca

FRC - pojemność zalegająca czynnościowa - zostaje po spokojnym wydechu

VC - pojemność życiowa - po głębokim wydechu po uprzednim głębokim wdechu lub na odwrót

FVC - objętość powietrza wydychanego podczas natężonego wydechu, następująca po najgłębszym wdechu

TLC = VC + RV = łączna pojemność płuc

DYNAMICZNE - pomiar objętości powietrza w jednostce czasu = ocena drożności dróg oddechowych

FEV1 - objętość powietrza wydychanego w pierwszej sekundzie natężonego wydechu

FEV 1 (% VC) - ( FEV1 w % VC lub FVC) - zmierzona FEV1 w odniesieniu do aktualnej VC lub FVC

PEF - szczytowy przepływ wydechowy (z tchawicy i dużych oskrzeli)

FEF 25% - 75% - średni przepływ powietrza w środkowej części VC w czasie natężonego wydechu - ocena drożności małych oskrzeli

Test odwracalności oskrzeli - ocena wartości FEV1 przed i po podaniu β2 - mimetyku (inhalacja)

Próba rozkurczowa (+) - przy wzroście FEV1 o > 200 ml i o 15% w stosunku do wartości wyjściowej

WYMIANA GAZOWA:

• wentylacja

• dyfuzja

• perfuzja

• rozdział gazów

powietrze powietrze

wdychane wydychane

pO2 - 160 pO2 - 115

pCO2 - 0,25 pCO2 - 30

pęcherzyk płucny

pO2 - 102

pCO2 - 36

żyły tętnice

pO2 - 40 pO2 - 100

pCO2 - 46 pCO2 - 40

tkanki

pO2 - 20

pCO2 - 60

Spoczynkowa częstość oddechowa - 16/ minutę

Objętość oddechowa - 500 ml

Anatomiczna przestrzeń martwa - drogi, gdzie nie dochodzi do wymiany oddechowej (150 ml)

Fizjologiczna przestrzeń martwa - dodatkowo nieczynne pęcherzyki (niedostatecznie perfundowane)

Typ restrykcyjny i obstrukcyjny:

litry

0 0

1 FEV1 FVC

FEV1

FVC 3

4

5

1 4 czas [s] 1 9

NORMA (pojemność zalegająca TYP OBTURACYJNY

czynnościowa płuc wynosi 5 litrów, FEV1 = 1,2 litra

a FEV1 stanowi 80%) FVC = 3,0 litra

1,2/3,0 = 40%

0

FEV1 FEV1 = 2,7 litra

FVC FVC = 3,0 litra

2,5 2,7/3,0 = 90%

3

1

TYP RESTRYKCYJNY

1 - oskrzelopochodny

2 - płucopochodny

TYP RESTYKCYJNY - ograniczenie objętości powietrza, które może być wprowadzone do płuc podczas pojedynczego oddechu

Przyczyny restrykcji:

• wewnątrzpłucnej: wycięcie płuca, zwłóknienie, zastój płucny

• opłucnowej: zwłóknienie, nowotwór, płyn, odma

• klatka piersiowa: skolioza, wysokie ustawienie przepony

• poza klatką: otyłość przepona ustawiona wysoko

• inne: zaburzenia nerwowo - mięśniowe (mięśnie oddechowe), np. suche zapalenie opłucnej

Spirometrycznie:

OBNIŻENIE: VC, RV, TLC, TGV = pojemność płuc mierzona pletyzmografem

FEV1 w normie (w obturacyjnej FEV1 jest niższy)

TYP OBTURACYJNY - spadek drożności oskrzeli (spadek FEV1, FEV1/ VC; wzrost RV, FRC, RV/ TLC) - wolniejsze oddechy (rzadkie)

• oskrzelopochodne - proces zapalny błon śluzowych oskrzeli, skurcz i przerost mięśni gładkich oskrzeli: astma, POCHP, rozstrzenie oskrzelowe, nowotwory, palenie tytoniu

• płucopochodne - utrata sprężystości płuc (utrata włókien kolagenowych i elastycznych) - zapadanie oskrzelików = rozedma

Spirometrycznie:

OBNIŻENIE: FEV1, FEV/VC

PODWYŻSZENIE: RV, FRC, RV

ZABURZENIA PERFUZJI:

• zaburzenia w dopływie krwi tętniczej np. zatory płuc

• zmniejszenie łożyska naczyniowego (zatorowość płucna): zanik włośniczek (np. rozedma) w chorobach płuc, zapalenie naczyń (vasculitis)

• zaburzenia w odpływie żylnym: niewydolność lewokomorowa serca, wady serca

ZABURZENIA DYFUZJI:

(szybkość dyfuzji CO2 jest 20 x większa niż O2) stąd najpierw dochodzi do hipoksemii

• hipoksemia: początkowo obniżenie pCO2, potem norma, potem dopiero wzrost

• stosunek wentylacji do perfuzji (Q) - V/Q

• spadek czynnej powierzchni wymiany gazowej pęcherzyków płucnych i łożyska naczyń włosowatych (rozedma, zatorowość, zapalenie, niedodma)

• przyspieszenie pasażu erytrocytów przez naczynia włosowate oplatające pęcherzyki płucne

- wzrost pojemności wyrzutowej serca (nadczynność tarczycy, wysiłek)

- zmniejszenie łożyska naczyń włosowatych (rozedma)

• wydłużenie drogi przenikania O2 przez barierę (obrzęk płuc, zastój, włóknienie)

ZABURZENIE ROZDZIAŁU GAZÓW:

• zaburzenie dystrybucji wentylacji - trudności we wdechu i w wydechu (z zatkania)

• zaburzenie stosunku wentylacji do perfuzji (V/Q = 41/51 w ciągu minuty N = 0,8)

- efekt „shunt” - daremna perfuzja - pęcherzyki przekrwione, ale niedostatecznie wentylowane (V/Q <

0,8)

- efekt „dead space” - daremna wentylacja - pęcherzyki wentylowane, ale niedokrwione (V/Q > 0,8)

zasadowica - szybkie wysycenie hemoglobiny tlenem

kwasica - wolne wysycanie hemoglobiny tlenem

BADANIE GAZOMETRYCZNE:

1. hipoksemia - wysycenie Hb tlenem < 90% ; Pa O2 < 60 mm Hg (7,98 kPa)

• regionalne zaburzenie V/Q (wentylacji do perfuzji)

• zaburzenie dyfuzji przez błonę pęcherzykowo - włośniczkową

• przeciek wewnątrzpłucny - przeciekanie krwi z ominięciem włośniczek

• uogólnione zaburzenie wentylacji do perfuzji (V/Q)

2. hiperkapnia > 45 mmHg (5,98) - nieodłączny składnik hipowentylacji pęcherzykowej i występuje przy nasilonym zaburzeniu V/Q

HUMORALNA REGULACJA ODDYCHANIA:

• chemoreceptory centralne - rdzeń przedłużony

• chemoreceptory rozwidlenia tętnic szyjnych i aorty

Pobudzenie wentylacji przy spadku pO2 i wzroście pCO2

Zahamowanie wentylacji w tlenoterapii - wzrost p CO2 - wyrównanie przez wzrost [HCO3] - silny spadek wrażliwości chemoreceptorów centralnych - podaż tlenu - zniesiony bodziec hipoksemiczny

MECHANIZMY ZABURZEŃ REGULACJI ODDECHOWEJ:

- centralny

- ośrodek oddech.

- kompleks oddech. pnia mózgu

- obwodowy

- mechanoreceptory: płuc, oskrzeli, włókien C

- humoralny

- chemoreceptory:

centralne w rdzeniu przedłużonym

rozwidlenia tt. szyjnych i aorty

NIEWYDOLNOŚĆ ODDECHOWA - zaburzenie wymiany gazowej spowodowane niesprawnością mechanizmów fizjologicznych z wtórnym zaburzeniem składu gazów oddechowych krwi tętniczej

PODZIAŁY:

• hipoksemiczna zaburz. perfuzji - hipoksemia

• hipowentylacyjna obturacja, uszkodz. mózgu - hiperkapnia + hipoksemia

• mieszana

2)

• utajona (wysiłek)

• jawna (spoczynek)

3)

• ostra

• przewlekła

NIEWYDOLNOŚĆ HIPOKSEMICZNA - cechy hipoksemii we krwi tętniczej przy normalnym lub nieznacznym wzroście pCO2:

• spadek PA O2 w powietrzu oddechowym

• hipowentylacja wywołana spadkiem Pa O2 i PAO2

• niewydolność dyfuzyjna - pogrubienie przegrody (choroby śródmiąższu) lub spadek czasu przejścia Er przez naczynia włosowate (rozedma, krążenie hiperkinetyczne)

• miejscowe zaburzenie stosunku V/Q (POCHP, niedodma, naciek, obrzęk)

• przeciek żylno - tętniczy

NIEWYDOLNOŚĆ HIPOWENTYLACYJNA - niedostateczna wentylacja pęcherzyków płucnych bez towarzyszącego istotnego zaburzenia stosunku V/Q:

• zakłócenie centralnej regulacji oddechowej u osób z prawidłowym układem oddechowym (uraz, udar, leki, zespół Pickwicka, zespół „klątwy Ondyna”)

• zakłocenie obwodowej regulacji oddechowej: zaburzenie struktury mięśni, klatki piersiowej, uszkodzenie neuronu obwodowego

• pierwotne upośledzenie perfuzji naczyń włosowatych (wzrost V/Q): spadek frakcji wyrzutowej serca, zatorowość płucna

NIEWYDOLNOŚĆ MIESZANA - zakłocenie mechanizmu oddychania (obturacyjne lub restrykcyjne), upośledzenie wentylacji z zakłóceniem .....? oddech.centr.:

• astma oskrzelowa, przewlełe zapalenie oskrzeli, rozedma, zwłóknienie płuc (zakłócenie mechanizmu oddychania wywołane zaburzeniami wentylacji)

• ograniczenie eliminacji CO2 z ustroju - długi czas mieszania gazów w płucach, wzrost przestrzeni martwej pęcherzyków płucnych, zakłócenie transferu O2 przez barierę

• zakłócenie centralnej regukacji oddychania ze spadkiem wrażliwości chemoreceptorów na CO2

We krwi tętniczej: hipoksemia + hiperkapnia

OBJAWY KLINICZNE:

• sinica centralna - w 100 ml krwi 5g odtlenowanej Hb, Pa O2 < 40 mmHg (5,32), Sa O2 < 75%

• duszność

• objawy związane z chorobą zasadniczą

ASTMA OSKRZELOWA - zespół chorobowy (typ obturacyjny) -

od procesów zapalnych w ścianie dróg oddechowych - napadowe stany zwężenia dolnych dróg oddechowych, ustępujące samoistnie lub po lekach - stan nadreaktywności oskrzeli

natężenie zwężenia - początkowy dyskomfort - stan astmatyczny

ZWĘŻENIE OSKRZELI:

• skurcz mięśni gładkich

• obrzęk błony śluzowej

• obfity śluz

• remodeling (przebudowanie ściany oskrzeli)

MECHANIZMY ASTMY:

• atopowa (czynniki egzogenne, alergiczna) - IgE, komórki tuczne, makrofagi

• nieatopowa (endogenna): (r. anafilaktoidalna)

zapalne - infekcja, czynniki niespecyficzne chemiczne i fizyczne, np. reakcje powysiłkowe

psychogenne - uwarunkowanie neurohormonalne

PATOGENEZA:

I faza (wczesna = natychmiastowa):

• uwolnienie mediatorów zapalnych (histamina i inne) z mastocytów pod wpływem IgE

II faza (późna - 4- 8 h):

• uwolnienie mediatorów zapalnych (LT, TXA, PGD2) z komórek kwasochłonnych tworzących naciek w ścianie dróg oddechowych - uszkodzenie nabłonka oskrzeli - wzrost nadreaktywności oskrzeli

III faza (naprawcza - remodeling):

• włóknienie podnabłonkowe

• rozrost miofibroblastów

• rozrost i przerost miocytów

• przerost nabłonka i metaplazja gruczołow śluzowych

czego efektem jest pogrubienie ściany oskrzeli

Nadreaktywność - skurcz na bodźce nie wywołujące reakcji u ludzi zdrowych

PRZYCZYNY:

• uszkodzenie nabłonka wyściółki oskrzeli przez mediatory komórek zapalnych (wolne rodniki, cytokiny cytotoksyczne)

- szybsza i głębsza penetracja czynników uczulających, zakaźnych, drażniących

- bezpośrednie drażnienie włókien C ze wzrostem wydzielania neuropeptydu

- upośledzenie działania enzymów rozkładających neuropeptyd

- przebudowa mięśni gładkich oskrzeli

POMIAR: test prowokacyjny po histaminie - spadek FEV1 o 20%

Próba rozkurczowa (+)

LEKI:

• kontrolujące - hamujące procesy zapalne

• objawowe - rozkurczające:

β2 - mimetyki

acetylocholinergiczne

• preparaty o mieszanym działaniu (teofilina - bloker fosfodiestrowy)

PRZEWLEKŁA CHOROBA OBTURACYJNA PŁUC:

Nowa definicja: charakteryzuje się niecałkowicie odwracalnym ograniczeniem przepływu powietrza przez drogi

oddechowe - choroba zwykle postępująca nieprawidłowa odpowiedź zapalna płuc na pyły i

gazy

Stara definicja: nieodwracalne, postępujące upośledzenie przepływu przez drogi oddechowe (obturacja oskrzeli):

• PZO - przewlekłe zapalenie oskrzeli

• Rozedma

ROZPOZNANIE POCHP - cechy PZO i/ lub rozedmy współistniejące z obniżeniem FEV1 w stosunku do wartości prawidłowych

FEV1 - po inhalacji leku rozkurcz. oskrzela < 80% wart. należnej

FEV% = FEV1/VC < 70% wartości należnej

Przewlekły kaszel i odkrztuszanie - na wiele lat wyprzedza ograniczenia przepływu przez drogi oddechowe

Najczęstsza choroba układu oddechowego!

Umiera około 15.000/ rok

DEFINICJA PZO:

• kaszel z wykrztuszaniem wydzieliny

• większość dni w tygodniu

• 3 miesiące na rok przez 2 kolejne lata

• 90% to palacze papierosów

PRZYCZYNY:

• pyły siarki, szkodliwe substancje (palacze tytoniu)

• genetyczne

• infekcje układu oddechowego w dzieciństwie

• bierne palenie tytoniu

• nawracające infekcje oskrzelowo - płucne

ROZEDMA - powiększenie przestrzeni obwodowo do oskrzelików końcowych - zniszczenie ściany bez włóknienia - gronko lub jego część

TEORIE:

1. teoria antyproteaz/ proteaz (brytyjska)

dym tytoniowy, zakażenie

wzrost aktywności proteaz

(zakażenie oskrzelowo - płucne)

rozpad granulocytów proteazy

i makrofagów

enzymy proteolityczne inhibitory proteaz

(elastaza)

wrodzony brak

inaktywacja u palaczy

zmiany zapalne,

przerost gruczołów śluzowych,

uszkodzenie nabłonka rzęskowego,

utrata włókien elastycznych płuc

Utleniacze z fagocytów, dym tytoniowy unieczynnia α - antytrypsynę

W POCHP - np. stosowanie ACC 600 - zmiatacz wolnych rodników

2) teoria dziedzicznej skłonności do nadmiernej reakcji skurczowej (PNCHP) - teoria holenderska

PODZIAŁ OBTURACYJNYCH CHORÓB PŁUC:

1. łagodna - FEV1%/ VC - < 85%

2. umiarkowana - FEV - 50 - 60%

3. ciężka - FEV < 50%

POCHP:

0 zagrożenie: prawidłowy wynik spirometrii

przewlekłe objawy

I postać lekka: FEV1%VC < 70%

FEV1 > 80%

przewlekłe objawy mogą być lub nie

II postać średnia: FEV1%VC < 70%

30% < FEV1 < 80% (IIA: 50% < FEV1 < 80%) (IIB: 30% < FEV1 < 50%)

przewlekłe objawy

III postać ciężka: FEV1%VC < 70%

FEV1 < 30%

niewydolność oddechowa lub kliniczne objawy niewydolności prawokomorowej

POSTAĆ A („różowy dmuchacz”): restrykcyjna

• niedowaga

• nasilona duszność

• suchy kaszel pobudzany

• bez sinicy

• hipoksemia

POSTAĆ B („siny sapacz”): chor. obturacyjne płuc

• nadwaga

• wyraźna sinica

• poliglobulia

• niewielka duszność

• kaszel z obfitą wydzieliną

• hipoksemia + hiperkapnia

• wczesne serce płucne

• niewydolność prawokomorowa

LECZENIE:

• rzucenie palenia

• poprawa drożności oskrzeli:

leki antycholinergiczne

leki sympatykomimetyczne

metyloksantyny

kortykosteroidy

antybiotyki w zaostrzeniach

• rozrzedzenie wydzieliny

• przyspieszenie transportu rzęskowego

• pobudzenie surfaktantu

• działanie antyoksydacyjne

ZABURZENIA W KRĄŻENIU PŁUCNYM

PŁUCA SERCOWE - zmiana pierwotna - zastój w płucach spowodowany niewydolnością serca

SERCE PŁUCNE - przerost / rozstrzeń prawokomorowa przez zmiany w płucach / prócz zmian

spowodowanych przez lewą komorę lub wady serca

zmiana wtórna do czynności płuc (nadciśnienie w tętnicy płucnej)

PRZEWLEKŁE SERCE PŁUCNE - przerost prawej komory w wyniku chorób płuc spowodowanych zmianami w lewej połowie serca lub wrodzonymi wadami serca

• nadciśnienie płucne - hipoksemiczny skurcz naczyń (odruch Eulera i Lilijestranda)

• ubytek całkowitej powierzchni naczyniowej w zespołach zaporowych oskrzeli (astma oskrzelowa, zapalenie oskrzeli, rozedma)

• ograniczenie restrykcyjne w przebiegu procesów zwłókniających

OBJAWY KLINICZNE:

• zatrzymanie wody w ustroju (duszność, obrzęki)

• ograniczenie pojemności minutowej

• osłabienie, omdlenie podczas wysiłku z kołataniem serca

• objawy związane z przyczyną

• sinica centralna

(różowy język - pozapłucne źródło sinicy!!!)

---