Mechanizm oddychania, Notatki AWF, Fizjologia

ODDYCHANIE-proces wymiany gazów pomiędzy żywym organizmem a otaczającym środowiskiem. Niezbędnym warunkiem życia każdej komórki jest stały dopływ tlenu i usuwanie powstałego jako końcowy produkt przemiany tlenowej dwutlenku węgla. MECHANIZM REGULACJI WYMIANY GAZOWEJ:to prężność gazów we krwi tętniczej zaopatrującej tkanki. Jest ona utrzymywana homeostatycznie na niezmiennym optymalnym poziomie: O2 = 95mmHg ; CO2 = 40mmHg. Wszelkie chwilowe odchylenia od tego poziomu uruchamiają natychmiast liczne ujemne sprzężenia zwrotne, wpływające na wentylację, aby przywrócić optymalną prężność gazów oddechowych we krwi tętniczej. Podstawowym warunkiem zabezpieczenia homeostazy gazów oddechowych we krwi tętniczej jest stałe precyzyjne dostosowywanie przepływu płucnego krwi (objętości minutowej serca) do wentylacji minutowej płuc, tak aby objętość krwi podlegającej wymianie gazowej w płucach dostosowana była ściśle do podaży O2 i do możliwości zbierania CO2 przez powietrze docierające do płuc. Wymiana gazowa w płucach (stała prężność CO2 we krwi tętniczej) decyduje o równowadze kwasowo-zasadowej i stałości pH krwi tętniczej. Odgrywa też dużą rolę w termoregulacji. Poziomy - procesu wymiany gazowej:1 .Oddychanie zewnętrzne - doprowadzenie cząsteczek tlenu atmosferycznego do wnętrza komórek oraz usunięcie CO2. - wymiana pomiędzy atmosferą a wnętrzem pęcherzyków płuc- wymiana pomiędzy powietrzem pęcherzykowym a krwią przepływającą w naczyniach włosowatych płuc- wymiana pomiędzy osoczem a krwinkami i transport gazów we krwi- wymiana pomiędzy krwią w naczyniach włosowatych tkanek a przestrzenią zewnątrzkomórkową2. Oddychanie wewnętrzne - komórkowe, cząsteczki tlenu wchodzą w reakcje chemiczne- wymiana pomiędzy przestrzenia zewnątrzkomórkową, a komórkami organizmu- wymiana pomiędzy środowiskiem wewnątrzkomórkowym, a mitochondriami komórekMECHANIZM WDECHU I WYDECHU- Opłucna, płucna przylegają do opłucnej ściennej i w czasie wdechu podąża za nią, wypełniając całą jamę opłucnej, w której panuje ujemne ciśnienie -0,3 do -0,8kPa. Powoduje to rozciągnięcie tkanki płucnej, obniżenie się ciśnienia w pęcherzykach płucnych, drogach oddechowych i napływ powietrza do płuc w celu wyrównania różnicy ciśnień. Na szczycie wdechu mięśnie wdechowe rozkurczają się i klatka piersiowa zmniejsza swoją objętość. Ciśnienie w pęcherzykach płucnych wzrasta powyżej ciśnienia atmosferycznego i powietrze usuwane jest na zewnątrz. WENTYLACJA PŁUC:Metody spirometryczne umożliwiają nam pomiar i zapis objętości powietrza przesuwającego się z lub do układu oddechowego Objętość oddechowa - ilość powietrza przesuwającego się do układu oddechowego podczas wdechu, a opuszczającego go podczas wydechu przy oddychaniu w zupełnym spoczynku z częstotliwością 10 oddechów na minutę Wentylacja minutowa - objętość powietrza pobierana i oddawana w ciągu minuty. Zależy od płci, masy ciała, od wielkości metabolizmu całego organizmu.Objętość przestrzeni nieużytecznej - objętość dróg oddechowych w których powietrze nie podlega wymianie gazowej, wynosi ok 150ml.Wentylacja pęcherzykowata - ilość powietrza docierająca do pęcherzyków płucnych przy każdym wdechu, pomniejszona o obj. przestrzeni nieużytecznej.Wentylacja pęcherzykowa minutowa - ilość powietrza docierająca do płuc w ciągu minuty Pojemność życiowa płuc - ilość powietrza wprowadzonego do płuc przy maksymalnym wdechu lub też ilość powietrza usuniętego maksymalnym, lecz powolnym wydechem po najgłębszym wdechu. Zależy od budowy klatki piersiowej, wzrostu, wieku, płci.Natężona pojemność życiowa płuc - mierzona przy szybkim natężonym wydechu, jest mniejsza od poj. życiowej płuc, ponieważ znaczy wzrost ciśnienia w klatce piersiowej przy natężonym wydechu powoduje zapadnięcie się niektórych oskrzelików - pewna ilość powietrza pozostaje po wydechu uwięziona w pęcherzykach płucnych Objętość wydechowa - objętość powietrza jaka możemy usunąć z płuc do poziomu spokojnego wdechu do najgłębszego wydechu Objętość zalegająca - objętość powietrza, która pozostaje w płucach nawet po najgłębszym wydechu. Zależy od sprężystości tkanki płucnej - jest mniejsza u osób młodych i wzrasta niekorzystnie z wiekiem w miarę zmniejszania się sprężystości płuc. Jest bardzo duża w rozedmie płuc (uszkodzenie włókien sprężystych) Pojemność wydechowa płuc - łączna objętość powietrza, pobranego podczas maksymalnego wdechu Maksymalna wentylacja płuc - wzrost wentylacji minutowej do wartości 120-150 l podczas skrajnego wysiłku fizycznego. DROGI ODDECHOWE- Podczas przesuwania się przez drogi oddechowe powietrze atmosferyczne ulega nasyceniu parą wodna do wartości ciśnienia parcjalnego 47mmHg. Ponadto ogrzewa się ono i oczyszcza z drobnych pyłów i zawiesin. Im większe pyły tym wcześniej w wyższych odcinkach dróg oddechowych osiadają na śluzówce - wydalane są wraz ze śluzem ruchem migawkowym nabłonka do jamy gardłowej, gdzie ulegają połknięciu lub odpluciu. Bardzo drobne pyły zatrzymują się dopiero w strefie przejściowej - tutaj podlegają fagocytozie przez makrofagi płuc i dostają się do chłonki z której ulegają usunięciu. OPORY ODDECHOWE- Siła skurczu mięśni wdechowych przenosi się na wszystkie 3 części układu oddechowego: klatkę piersiową, płuca i wypełniające je powietrze. W każdej z tych części powstaje siła skierowana dośrodkowo w kierunku przeciwnym do działania siły mięśni. Ta przeciwstawiająca się siła zależy od tarcia, sprężystości i bezwładnościWzrost objętości całego układu oddechowego możliwy jest dzięki pokonaniu przez kurczące się mięśnie 1. oporu dróg oddechowych (oporu nie sprężystego) powstającego przy przesuwaniu powietrza w drogach oddechowych 2. oporu tkanki płucnej i ścian klatki piersiowej stawianego przez siły retrakcji (oporu sprężystego) - powstającego przy rozciąganiu 3. bezwładności zależnej od przyspieszenia masy przesuwanego powietrza i tkanek. 4. oporu tarcia tkanek przesuwających się względem siebie w klatce piersiowejOpór dróg oddechowych wynika z prawa Poiseuille'a. Opór wyrażamy wysokością ciśnienia (0,1kPa), koniecznego do przesunięcia 1ml powietrza w ciągu 1s. Stosunek ciśnienia działającego od wewnątrz i rozciągającego płuca i ściany klatki piersiowej do wielkości uzyskanego nim rozciągnięcia (do przyrostu objętości klatki piersiowej) jest miarą sprężystości objętościowej (elastancji) zwanej inaczej oporem tkanki płucnej i ścian klatki piersiowej lub oporem sprężystym.Podatność - (rozciągliwość objętościowa) - współczynnik podatności to przyrost objętości w litrach uzyskiwany pod działaniem ciśnienia rozciągającego płuca. Im wyższy współczynnik podatności badanego narządu, tym mniejszy opór sprężysty przy rozciąganiu.Całkowity opór, pokonywany podczas wdechu przez mięsnie oddechowe sprowadza się do oporu dróg oddechowych, tzw. oporu niesprężystego oraz do oporu stawianego przy rozciąganiu płuc i ścian klatki piersiowej, tzw. oporu sprężystego.Podatność dynamiczna - wykreślana w trakcie cyklu oddechowego jako tzw. pętla podatności płuc, na osi odciętych rejestruje się ujemne ciśnienie śródpłucne, mierzone w dolnej części przełyku i reprezentujące ciśnienie transpulmonalne; na osi rzędnych - odpowiadające mu chwilowe zmiany objętości powietrza przesuwającego się do dróg oddechowych lub z dróg oddechowych. Zmiany te rejestrowane są spirograficznie i wprowadzane bezpośrednio na oś współrzędnych rejestratora X-YOpór niesprężysty - będzie różny zależnie od częstości i szybkości ruchów oddechowych, co decyduje o wielkości tarcia powietrza i tkanek między sobą. - WYMIANA GAZOWA W PŁUCACH Powietrze zawarte w pęcherzykach płucnych znajduje się w równowadze gazowej z krwią opływającą pęcherzyki w naczyniach włosowatych. Powietrze pęcherzykowate zachowuje względna stałość swego składu gazowego niezależnie od stopnia przemiany energii organizmu. Skład powietrza pęcherzykowatego jest wielkością regulowana homeostatycznie przy pomocy tych samych mechanizmów, które zapewniają stałość prężności gazów oddechowych we krwi tętniczej. Dlatego powietrze to można traktować jako część środowiska wewnętrznego organizmu.. Skład powietrza jest wypadkową procesów: dostawy tlenu do płuc i usuwania dwutlenku węgla z płuc (wentylacji) oraz pobierania tlenu z płuc do krwi i dostarczania CO2 z krwi do płuc w wyniku przepływu płucnego krwi.. Wdech zmienia skład powietrza pęcherzykowatego w kierunku większej zawartości O2 i mniejszej CO2,wydech - odwrotnie. Zrównanie się składu powietrza pęcherzykowego z atmosferycznym oznacza śmierć organizmu.Całkowita pojemność płuc- obejmuje wszystkie pojemności, 150 ml pozostaje w przestrzeni anatomicznej martwej /tchawica, krtań, gardło, jama nosowa, okrzela, oskrzeliki/ Bariera dyfuzyjna płuc zbudowana jest z 4 warstw- 1.płyn pokrywający pęcherzyki płucne- płyn potrzebny jest, aby dyfuzja mogłaby zachodzić, 2.nabłonek pęcherzyków, 3.błona podstawna, 4.sródbłonek naczyń włosowatych