FIZJOLOGIA - wykład 6:

FIZJOLOGIA UKŁADU ODDECHOWEG:

1. BUDOWA

- jama nosowa

- (jama ustna)

- gardło

- krtań

- tchawica

- oskrzela

- płuca (dolne drogi oddechowe)

PRZESTRZEŃ MARTWA - miejsce, gdzie nie następuje wymiana gazowa. Od jamy nosowej do oskrzelików. Tam powietrze jest oczyszczane (nabłonek orzęsiony) oraz ogrzewane i nawilżanie powietrza.
Funkcje przestrzeni martwej:
- oczyszczanie
- wysycanie parą wodną

2. PŁUCA

- składa się z pęcherzyków płucnych oplecionych naczyniami włosowatymi

3. CZYNNOŚĆ

1. WENTYLACJA - przechodzenie gazów przez drogi oddechowe do pęcherzyków płucnych i z powrotem

2. DYFUZJA ZEWNĘTRZNA - wymiana gazów między powietrzem pęcherzykowym, a krwią

3. TRANSPORT - gazów p rzez krew

4. DYFUZJA WEWNĘTRZNA - wymiana gazów między krwią, a tkankami

- liczba oddechów na minutę:

KOŃ 8-16

PIES 10-30

OWCA/KOZA 12-20/30

BYDŁO 10-30

ŚWINIA 8-18

KOT 20-40

KRÓLIK 50-60

PTAKI 12-36

4. FUNKCJE PŁUC

- oddechowa (podstawową funkcją płuc jest wymiana gazowa)

- pozaoddechowe:

• Ruchy oddechowe usprawniają powrót krwi żylnej do serca

• Rezerwuar krwi dla lewej komory

• Mechanizmy obronne organizmu

• Synteza prostacykliny i rozkład prostaglandyn serii E, F, leukotrienów i tromboksanów

• Synteza fosfolipidów, białek

1. Wentylacja płuc - cykliczne zachodzące wdechy i wydechy, dzięki którym następuje wymiana i odświeżanie składu gazu pęcherzykowego

2. Dyfuzja gazów oddechowych przez błonę pęcherzykowo-włośniczkową płuc

3. Odpowiedni przepływ krwi przez płuca zapewniający ukrwienie kapilar pęcherzykowych

4. Utrzymanie odpowiedniego stosunku wentylacji do przepływu krwi

5. Transport gazów oddechowych we krwi

6. Dyfuzja gazów oddechowych przez błonę kapilarną do komórek

CIŚNIENIE PARCJALNE - ciśnienie wywierane przez określony gaz w mieszaninie gazów i jest równe ciśnieniu całkowitemu pomnożonemu przez ułamek jaki reprezentuje dany gaz w całkowitej objętości mieszaniny wszystkich gazów

P_O2 = 160 mmHg

P_N2 = 600 mmHg

GAZY	ATMOSFERA	POWIETRZE WYDYCHANE	POWIETRZE PĘCHERZYKOWE
O2	20,9	15,3	13,2
CO2	0,04	4,2	5,2
N2	78,4	74,3	75,4

5. PĘCHERZYK PŁUCNY

Ściany oddzielające sąsiednie pęcherzyki płucne zbudowane są z dwóch spłaszczonych warstw nabłonkowych ułożonych na błonach podstawnych zawierających także elementy łącznotkankowe, naczyniowe i nerwowe. Pęcherzyki płucne wyściela ciągła warstwa nabłonka , złożona z 3 typów komórek:

• Pneumocyty I typu (95% powierzchni)

• Pneumocyty II typu

• Komórki nabłonkowe

Czynnik powierzchniowy - SURFAKTANT - pełni kluczową rolę w zapobieganiu zapadania się małych pęcherzyków i opróżnianiu ich do większych oraz w redukcji siły retrakcji płuc związanej z napięciem powierzchniowym pęcherzyków

- wytwarzany w ciałkach lamelarnych pneumocytów II typu

- wydzielany na drodze egzocytozy do światła pęcherzyka tworząc tzw. mielinę tabularną, złożoną z rurkowato ułożonych kompleksów białkowo-fosfolipidowych tworzy monomolekularną warstwę fosfolipidów dipalmitynolecytyny lub dipalmitynofosfatydylocholiny

- tworzy warstewkę o grubości 5-6 µm

- komponenty białkowe (SP - surfaktant protein) są typu A (SP-A), B (SP-B), C (SP-C) i D (SP-D. Sa one białkami złożonymi, głównie glikoproteidami, regulującymi funkcje m.in. pneumocytów II w zakresie zwrotnego wychwytu i degradacji, a następnie resyntezy i recyrkulacji surfaktantu.

Surfaktant:

1. Pozwala na współistnienie pęcherzyków o zróżnicowanej średnicy i zapobiega wytwarzaniu gradientu ciśnień pomiędzy komunikującymi się ze sobą pęcherzykami o różnej wielkości.

2. Obniża napięcie powierzchniowe pęcherzyków, przez co ułatwia ich wypełnianie gazem i tym samym zmniejsza wysiłek mięśni oddechowych, niezbędny do pokonania oporów sprężystych płuc w czasie wdechu.

3. Bierze udział w utrzymaniu suchości pęcherzyków, gdyż zmniejsza działanie ssące sił napięcia powierzchniowego na osocze w kapilarach płucnych i zapobiega jego przechodzeniu do światła pęcherzyków płucnych.
   

Regulacja syntezy surfaktantu
Do jego produkcji w pneumocytach II rzędu niezbędne są:

• Substraty (glukoza, cholina,glicerol, kwasy tłuszczowe, aminokwasy)

• Działanie pobudzające i troficzne ze strony nerwów układu autonomicznego
  - współczulny poprzez noradrenalinę i receptory β
  - przywspółczulny poprzez AcH i receceptory M

• Niektóre hormony
  - glikokortykoidy nadnerczowe
  - hormony gruczołu tarczowego

6. PRACA PŁUC

WDECH - wzrost objętości płuc spowodowany działaniem sił rozciągających układ oddechowy., Źródłem siły jest skurcz mięśni wdechowych - akt czynny.

WYDECH - zmniejszenie objętości płuc. W warunkach oddychania spoczynkowego - akt bierny.

Podczas cyklu oddechowego (wdech i wydech) zmienia się objętość klatki piersiowej na skutek zmiany jej głównych wymiarów.

Mechanika oddychania, Wdech
Wdech oznacza zwiększenie wszystkich wymiarów klatki piersiowej.
Tor oddychania polegający głównie na ruchach przepony i powodujący rozwinięcie głównie partii przypodstawnych płuc nosi nazwę brzusznego lub przeponowego i przeważa u mężczyzn, zwłaszcza u pracowników fizycznych, pływaków, wspinaczy i śpiewaków.
Tor górno żebrowy wywołany głównie skurczami mięsni międzyżebrowych zewnętrznych zwany torem piersiowym powoduje bardziej równomierne rozwinięcie płuc i występuje głównie u kobiet, zwłaszcza w późniejszym okresie ciąży i u osób otyłych.

Mechanika oddychania, Wydech
Wydech jest w zasadzie zjawiskiem biernym i polega na zmniejszeniu wszystkich wymiarów klatki piersiowej w wyniku działania energii potencjalnej zgromadzonej w czasie wdechu w strukturach sprężystych płuc i klatki piersiowej.
Przyczyną jest ustanie aktywności mięśni wdechowych i działanie siły ciężkości klatki piersiowej oraz powrót odkształconych w czasie wdechu sprężystych struktur klatki piersiowej, zwłaszcza skręconych żeber, do stanu wyjściowego.

PRZEPONA:

- przy wdechu spłaszcza się, a przy wydechu wpukla się

- oddychanie brzuszne - większa praca przepony, przeważa u mężczyzn i ludzi pracujących

- oddychanie piersiowe - większa praca mięśni międzyżebrowych, u kobiet i ludzi otyłych

MIĘŚNIE WDECHOWE:

- głównie (międzyżebrowe, mięsnie zewnętrzne i przepona)

- dodatkowe (mostkowo-obojczykowo-sutkowy i pochyłe szyi)

MIĘŚNIE WYDECHOWE:

- do wydechu głębokiego (międzyżebrowe wewnętrzne, mięśnie brzucha proste)

Spirometria i wentylacja

OBJĘTOŚĆ (V) - określona ilość powietrza stanowiącego niepodzielną fizjologicznie całość

POJEMNOŚĆ (C) - suma dwóch lub więcej objętość

Podział na objętości i pojemności opiera się na pomiarach anatomicznych i nie ma bezpośredniego związku ani z dynamiką wentylacji, ani składem gazów oddechowych.
Odchylenia w zakresie objętości i pojemności płuc wskazują zwykle na zmiany patologiczne w układzie płucno-sercowym i dlatego pomiary tych parametrów są pomocne w ocenie wydolności oddechowej.

OBJĘTOŚĆ ODDECHOWA - objętość powietrza, jaka przy każdym wdechu dostaje się do płuc i z każdym wydechem wydostaje się na zwenątrz

CZYNNOŚCIOWA POJEMNOŚĆ ZALEGAJĄCA - po zakończeniu zwykłego wdechu w płucach znajduje się jeszcze pewna ilość gazu

ZAPASOWA OBJĘTOŚĆ WYDECHOWA - część czynnościowej pojemności zalegającej, która jest usuwana podczas maksymalnego wydechu

OBJĘTOŚĆ ZALEGAJĄCA - objętość gazu, która zostaje pozostaje po maksymalnym wydechu i stale zalega w płucach (kolopatyczne i pęcherzykowe)

OBJĘTOŚĆ ZAPASOWA WDECHOWA - po wykonaniu zwykłego wdechu można dodatkowo wciągnąc do płuc pewną ilość powietrza, pogłębiając maksymalnie wdech

POJEMNOŚĆ WDECHOWA - suma objętość zapasowej wdechowej i objętości oddechowej

POJEMNOŚĆ WYDECHOWA - suma objętości oddechowej i objętości zapasowej wydechowej

CAŁKOWITA POJEMNOŚĆ PŁUC (TLC - Total Lung Capacity) - suma w objętość oddechowej , objętości zapasowej wdechowej i wydechowej oraz objętości zalegającej

OBJĘTOŚĆ ŻYCIOWA PŁUC - wszystkie rodzaje objętości z wyjątkiem objętości zalegającej, maksymalna objętość wydychanego gazu po maksymalnych wdechu

Dla człowieka:

Pojemność życiowa 4000 ml

Pojemność zapasowa 2500 ml

Pojemność uzupełniająca 1000 ml

Pojemność zalegająca 1200 ml

Pojemność oddechowa 500 ml

Poemność całkowita 5200 ml

Wentylacja minutowa płuc - objętość powietrza przechodzącego przez płuca w czasie 1 minuty

Część powietrza, która osiągnie pęcherzyki płucne, nazywa się wentylacją pęcherzykową, a pozostała zaś , nie biorąca udziału w wentylacji pęcherzykowej część powietrza wypełnia tzw. przestrzeń martwa.

HIPOKSJA - niedobór tlenu na poziomie tkankowym. Termin ten jest bardziej prawidłowy niż anoksja, ponieważ w tkankach rzadko występuje całkowity brak tlenu.

• Hipoksja hipoksyczna (anoksja atoksyczna)

• Hipoksja wskutek niedokrwistości (za mało hemoglobiny)

• Hipoksja zastoinowa (hipoksja wskutek niedokrwienia)

• Hipoksja histoloksyczna (przez substancję toksyczne)

ANOKSJA - całkowity brak tlenu

Nadtlenienie (hiperoksja)

Natężona hiperwentylacja zwykłym powietrzem może podnieść ciśnienie tlenu we krwi tętniczej maksymalnie do ok. 120 mmHg. Wyższe wartości uzyskuje się tylko wdychaniem mieszanki gazowej wzbogaconej w tlen lub podwyższeniem ciśnienia otaczającej atmosfery. Wzrost ciśnienia tlenu w tkankach nosi nazwę natlenienia, czyli hiperoksji, a we krwi hiperoksemii. Ma ono duże znaczenie w leczeniu różnych stanów niedotlenienia. Wskazaniem do oddychania wzbogaconym w tlen gazem jest najczęściej hipoksja hipoksyczna, usuwanie banieczek gazu z ustroju w chorobie kesonowej i zatrucie tlenkiem węgla (przyspiesza usuwanie CO₂ z połączeń Hb i z ustroju).

HIPOKSEMIA - niedobór tlenu we krwi, zachodzi wówczas gdy ciśnienie tlenu we krwi tętniczej spada poniżej 85 mmHg

Sinica

Hemoglobina zredukowana ma kolor ciemny i w związku z tym, gdy stężenie tej Hb zredukowanej (HbH) w kapilarach jest wyższe niż 5 g/100 ml krwi, występuje ciemnoniebieskie zabarwienie tkanek, zwane sinicą. Sinica jest powszechnie uważana za objaw hipoksji. Występowanie sinicy zależy jednak nie tylko od stopnia wysycenia hemoglobiny tlenem, ale także od stanu krążenia w naczyniach włosowatych.

7. TRANSPORT TLENU WE KRWI

- Hemoglobina utlenowana (oksyhemoglobina) zawiera 98,5% tlenu związanego chemicznie z hemoglobiną (z hemem)
-wewnątrz krwinek czerwonych
-Tlen trudno rozpuszcza się w wodzie
- jedynie 1,5% transportowanego tlenu rozpuszczone jest bezpośrednio w osoczu
- Tylko tlen rozpuszczony w osoczu może dyfundować (przechodzić) do tkanek

TRASPORT CO₂

- 100 ml krwi transportuje 55 ml CO₂

- Trzy sposoby transportu CO₂:

• Rozpuszczony w osoczu (7%)

• W połączeniu z białkową (globinową) częścią hemoglobiny tworząc karbaminohemoglobinę (23%)

• Jako jon dwuwęglanowy (70%)
  - CO₂ z H₂O tworzą kwa węglowy, który dysocjuje (rozpada się) na jon wodorowy i duwęglanowy

8. REGULACJA ODDYCHANIA
   Układ kontrolny regulujący oddychanie składa się z kilku sprężonych ze sobą komponentów takich jak:

1. kompleks oddechowy pnia mózgowego zwany również ośrodkiem oddechowym -zapewnia sterowanie automatyczne oddychania - rytmogeneza (ośrodkowy generator wzorca oddechowego: neurony wdechowe i wydechowe)

2. ośrodki korowe - warunkują dowolną regulację oddychania (uzależniona od informacji wysyłanych do kory mózgu, zanika po utracie świadomości, podczas snu i patologiach)

3. mechanoreceptory

4. chemoreceptory centralne lub obwodowe (wrażliwe na zmiany st. gazów oddechowych we krwi oraz w tkankach)

5. motoneurony oddechowe wraz z unerwianymi przez nie mięśniami oddechowymi

Kompleks oddechowy pnia mózgu

Kompleks oddechowy pnia mózhu nosi także nazwę ośrodkowego generatora wzorca oddechowego.
Składa się z sieci neuronalnych w tworze siateczkowatym pnia mózgu, które obejmuj dwa rodzaje neuronów:
1) neurony wdechowe (Inspiratory neuron - neurony I) wykazujące aktywność rytmiczną i synchroniczną z fazą wdechu
2) neurony wydechowe (Expiratory neuron - neurony E) o takiej samej aktywności w fazie wydechu

Oddechowa regulacja dowolna

Należy podkreślić, że poza regulacją automatyczną zależną od spontanicznej i rytmicznej aktywności kompleksu oddechowego pnia mózgu. Istmieje regulacja dowolna zależna od kory mózgu, która przekazuje (poprzez drogi piramidowe) pobudzenia z kory wprost do motoneuronów mięśni oddechowych rdzenia kręgowego , bez udziału i pośrednictwa kompleksu oddechowego pnia mózgu. Zanika ono po utracie świadomości, więc np. W czasie snu lub narkozy, oraz w stanach patologicznych np. po uszkodzeniu szlaków piramidowych.

Chemiczna regulacja oddychania

Zasadnicznym celem oddychania jest precyzyjne dostosowanie wentylacji płuc do metabolizmu ustrojy i homeostazy ciśnień parcjalnych gazów oddechowych Po₂ i Pco₂ we krwi tętniczej bez względu na stopień zużywania przez tkanki O₂ i oddawania przez nie CO₂. Jest to w pełni możliwe, gdyż ośrodki i receptory oddechowe są wysoce wrażliwe na niewielkie nawet zmiany prężności CO₂ i jonów H⁺ oraz prężności O₂, Regulacja chemiczna oddychania dotyczy własnie wpływu zmian ciśnień parcjalnych gazów oddechowych i pH na na oddychanie. Należy zaznaczyć, że wzrost Pco₂ i spadek pH stanowią bodziec głównie dla ośrodka oddechowego działając poprzez strefę chemowrażliwą opuszki rdzenia. Zmniejszenie Po₂ podrażnia natomiast naczyniowe chemoreceptory naczyniowe, z których impulsy wpływają z kolei pobudzająco na ośrodek oddechowy,

9. PATOLOGIE ODDYCHANIA

a) Cheyne'a - stokesa

- choroby nerwowe, przedawkowanie leków psychotropowych, hipoksja

b) Biota

- uszkodzenie OUN (wyższe ciśnienie śródczaszkowe)

c) Kusmaula

- kwasica metaboliczna w cukrzycy

10. PTAKI

- nozdrze, jama nosowa, nozdrza tylne

- krtań górna

- tchawica

- krtań dolna (tylko uptaków) - jest narządem głosu

- 2 oskrzela

- płuca - brak pęcherzyków płucnych, ich rolę spełniają kapilary powietrzne

- worki powietrzne- w liczbie 9 : nieparzysty obojczykowy, parzyste: szyjne, przednie piersiowe, tylne piersiowe, brzuszne (największe)

U bocianów i pelikanów występują jeszcze worku tułowiowe tylne.

U ptaków brak przepony i jamy opłucnowej!!!

Fizjologia - wykład 6: FIZJOLOGIA UKŁADU ODDECHOWEGO

1

---