Układ oddechowy - notatka PDF

Preview

Summary

Układ oddechowy - fizjologia notatka....

Description

Układ oddechowy Mechanizm wdechu i wydechu Stała wentylacja płuc odbywa się dzięki przepływowi powietrza, który zachodzi dzięki różnicy ciśnień, jaka wytwarza się w czasie wdechu i wydechu pomiędzy powietrzem pęcherzykowym (ciśnienie wewnątrz pęcherzykowe) a otoczeniem. Różnica ciśnień powodowana jest zmianą objętości klatki piersiowej – wdech: powiększa się, wydech: wraca do stanu wyjściowego. Każde powiększenie klatki piersiowej pociąga za sobą spadek ciśnienia w jamie opłucnej od -2 do -6 mmHg u człowieka. Rozdęcie płuc odbywa się kosztem zwiększenia objętości pojedynczych pęcherzyków płucnych. Następuje zatem obniżenie ciśnienia wewnątrzpęcherzykowego wyrównanie natychmiastowym zassaniem powietrza z oskrzelików, oskrzeli, tchawicy, jamy nosowej i środowiska otaczającego. Powoduje to kierunkowy ruch powietrza czyli wdech. Zwiększenie objętości klatki piersiowej, w wyniku którego następuje wdech, powodowana jest skurczem mięśni wdechowych głównych i dodatkowych. - mięśnie wdechowe główne:  mięśnie międzyżebrowe zewnętrze (podnoszenie żeber)  mięśnie międzyżebrowe wewnętrzne (części chrzęstne żeber)  przepona (zwiększa wymiar podłużny klatki piersiowej) - mięśnie oddechowe dodatkowe  mięśnie mostkowo-obojczykowo-sutkowe – podnoszą mostek  mięśnie pochyłe: przedni, środkowym tylny – podnoszą i ustalają żebra górne Wdech jest aktem czynnym. Wydech jest aktem biernym, współdziałający system sprężystoelastyczny. Jedynie przy intensywnym oddychaniu wydech czyli powrót klatki piersiowej do objętości poprzedzającej wdech, następnie przy udziale mięśni wydechowych. Oddech czynny – mięśnie wydechowe: międzyżebrowe wewnętrzne, m. brzucha, m. prosty brzucha, m. skośny zewnętrzny, m. skośny wewnętrzny, m. poprzeczny brzucha. Mięśnie wdechowe w czasie wdechu, kosztem wykonanej pracy pokonują, następujące opory: 1) Opór wynikający z elastyczności płuc 2) Opór prądu powietrza w drogach oddechowych 3) Opór tarcia listkami opłucnej (płucnej i ściennej) Opory sprężyste płuc – płuca wykazują stałą skłonność do biernego zapadania się (retrakcji). Opory stawiane przez siły retrakcji należą do oporów sprężystych, do których zalicza się: 1) Napięcie powierzchniowe pęcherzyków płucnych (70%) 2) Napięcie zrębu łącznotkankowego płuc (30% retrakcji) Surfaktant – czynnik powierzchniowy, wytwarzany jest w ciałach lamelarnych pneumocytów jest wydzielany na drodze egzocytozy do światła pęcherzyka tworząc mielinę tubularną złożoną z rurowato ułożonych kompleksów białkowofosfolipidowych (warstewka o grubości 5-6 um) Białka surfaktantu: Hydrofilowe (SP-A i SP-D) - udział w reakcjach obronnych na powierzchni komórek płucnych Hydrofobowe (SP-B i SP-C) - wapniozależna promocja włączania lipidów w strukturę sulfaktantu oraz regulacja ich przestrzennego uporządkowania.

Funkcje sulfaktantu: 1) zmniejsza opór sprężysty płuc dzięki czemu pęcherzyki łatwo ulegają rozciągnięciu w czasie spadku ciśnienia w jamie opłucnej (wdech) i nigdy nie dochodzi do zapadania się pęcherzyków płucnych. 2) zabezpiecza przed infekcją bakteryjną 3) zabezpiecza przed przesiąkiem płynu międzykomórkowego do pęcherzyka 4) pełni rolę regulatora wilgotności powietrza W drogach oddechowych opór powietrza jest wynikiem tarcia gazu o ściany dróg oddechowych oraz powstałych zawirowań w rozgałęziających się oskrzelach i oskrzelikach. Opór przepływu prądu powietrza znacznie wzrasta przy zwężeniach światła oskrzeli (skurcz mięśniówki gładkiej oskrzeli) oraz przy gromadzeniu się w nich wydzielinie. W warunkach prawidłowych opór tarcia między listkami opłucnej jest nieznaczny dzięki silnej stałej ich wilgotności. W procesach chorobowych ulega to zmianie. Wentylacja płuc W czasie normalnego oddychania przy każdym wdechu i wydechu wchodzi do dróg oddechowych i opuszcza je mało zmienna objętość powietrza nazywana powietrzem oddechowym lub objętością oddechową a pomnożona przez liczbę oddechów w czasie minuty daje objętość minutową. Jeśli po normalnym wdechu dokonany zostaje wdech maksymalny, to powietrze wprowadzone do dróg oddechowych określa się uzupełniającym. Powietrze ???? po normalnym wydechu nazywa się powietrzem zapasowym. Wszystkie te składniki dają pojemność życiową płuc. Powietrze zalegające – nie możemy się go pozbyć. Części tego powietrza nie można pozbyć się z płuc, znosząc podciśnienie w jamie opłucnej, czyli pozostała część, której nawet odma nie może usunąć z płuc jest powietrzem zalegającym pęcherzykowym.  ponieważ powietrze zawarte w tych drogach nie uczestniczy w wymianie gazowej nazwano je powietrzem przestrzeni martwej anatomicznej (około 1/3 objętości powietrza oddechowego). Następuje tutaj ogrzanie, nasycenie parą wodną i oczyszczenie powietrza z płynów.  przestrzeń martwa fizjologiczna – stanowi część powietrza wydychanego, która nie bierze udziału w wymianie gazowej z krwią w płucach. Prawidłowo jest prawie identyczna z przestrzenią martwą anatomiczną ale nie może być większa od anatomicznej o dodatkową przestrzeń martwą, obejmującą pęcherzyki płucne, w których odbywa się wentylacja, ale które z braku przepływu krwi w kapilarach nie biorą udziału w wymianie gazowej z krwią. Fizjologiczna przestrzeń martwa = Anatomiczna przestrzeń martwa + pęcherzykowata przestrzeń martwa Skład powietrza pęcherzykowatego, to jest bezpośrednio uczestniczącego w wymianie gazowej, nie odpowiada składowi powietrza atmosferycznego ( przestrzeń martwa anatomiczna). Podczas każdego wdechu powietrze zawarte w pęcherzykach płucnych (powietrze pęcherzykowe) zmienia się tylko o około 17%. Wymiana gazów w pęcherzykach płucnych: Wymiana gazów w pęcherzykach płucnych opiera się na zasadzie dyfuzji i zależy od: 1) różnic ich ciśnienia (prężności) w obu układach 2) od powierzchni czynnej pęcherzyków (50 razy większa od powierzchni ciała)

3) wielkości dróg dyfundujących gazów. Szybkość i łatwość dyfuzji gazów jest odwrotnie proporcjonalne do grubości błon oddzielających światło pęcherzyka od hemoglobiny zawartej w krwince czerwonej Maksymalne zbliżenie krwi do powietrza pęcherzykowego osiągane jest przez szczególną budowę pęcherzyków płucnych i oplatających je naczyń włosowatych. Pęcherzyk płucny wysłany jest trzema typami komórek oddechowych (pneumocytów)  pneumocyty typu I – cienkościenne komórki o grubości zaledwie 25 nm tworząc ścianę pęcherzyka  pneumocyty typu II – brylowate komórki oddechowe zdolne do sekregi?? sulfaktantu  pneumocyty typu III – (komórki szczoteczkowate) zaopatrzone w liczne mikrokosmki, położone tuż przy zakończeniach czuciowych nerwu błędnego. Pełnią one rolę komórek receptorowych. Ich mechaniczne podrażnienie niedostatecznym wypełnieniem powoduje odruchowe głębokie westchnienie (informacja płynie w nerwie błędnym) Wszystkie typy komórek leżą na cienkiej błonie podstawowej, która styka się z błoną podstawną śródbłonka naczyń włosowatych. Naczynia włosowate oplatające gęstą siecią każdy pęcherzyk mają zwartą budowę śródbłonka co przeciwdziała filtracji i zbieraniu się płynu międzykomórkowego. Krążenie w obrębie płuc: Krew z prawej komory serca dociera do płuc przez tętnice płucne w relatywnie dużej ilości (5l/min), ale pod niskim ciśnieniem. Kapilary płucne otaczają pęcherzyki płucne i tu zachodzi większość wymian gazowych żyły płucne zabierają natlenowaną krew tętniczą i doprowadzają do lewego serca. U dorosłego człowieka pęcherzyki płucne zawierają jednocześnie ok. 75ml krwi. Dyfuzja i wiązanie tlenu z hemoglobiną. W litrze krwi znajdują się od 120 do 160 g hemoglobiny wiążącej tlen. Gram hemoglobiny wiąże 1,34 ml tlenu w postaci oksyhemoglobiny. Czas trwania wymiany jest bardzo krótki ok. 0,25 s (całkowity czas wymiany 0,75 s) – „rezerwa czasowa wysycenia hemoglobiny.” Istnieje również rezerwa wynikająca z ciśnienia parcjalnego tlenu. Już przy prężności tlenu powyżej 6,65 kPa (50 mm Hg) nasycenia hemoglobiny tlenem jest prawie 100%. Zmiany powinowactwa hemoglobiny do tlenu powodowane są przez: - temperaturę (spadek ułatwia wiązanie tlenu, a wzrost temperatury zwiększa dysocjację oksyhemoglobiny) - stężenie CO2 - stężenie jonów wodorowych Obecny we krwi żylnej dwutlenek węgla przenoszony jest w 70% przez osocze i w 30% przez krwinki czerwone. W osoczu CO2 przenoszony jest w postaci: -rozpuszczonej fizycznie - wiąże się z białkami osocza przez połączenia karbaminowe - w postaci wodorowęglanów ( największa część) W krwinkach czerwonych CO2 przenoszony jest w postaci: - połączeń karbaminowych z białkiem globiny w cząsteczce hemoglobiny (10%)

- rozpuszczonej fizycznie w wodzie zawartej w krwince - w postaci wodorowęglanów (20%) Tak więc w osoczu, jak i w krwinkach, główną formą transportu dwutlenku węgla są związki wodorowęglanowe a uzupełniającą – połączenia karbaminowe z białkiem. Wymiana gazowa w pęcherzykach płucnych. Krwinki czerwone przekazują i pobierają tlen, który wiąże się z hemoglobiną tworząc oksyhemoglobinę. Przyłączenie tlenu do hemoglobiny powoduje natychmiastowe przyłączenie do oksyhemoglobiny jonów potasowych (powstają z rozpadu KCl obecnego w krwince). Następuje wzrost stężenia jonów chlorkowych, które zgodnie z gradientem stężeń wędrujących do osocza krwi. Dla zrównoważenia potencjału elektrycznego wnikają do osocza do wnętrzna krwinki jony HCO2, które zamieniane są na kwas węglowy rozkładany przez anhydrozę węglanową do wody z CO2. Dwutlenek węgla przenika do osocza, a stamtąd do powierza pęcherzykowatego na zasadzie dyfuzji, zgodnie z gradientem stężeń. Wymiana gazowa w tkankach. Dysocjacja oksyhemoglobiny i uwolnienie tlenu uzależnione są od różnic prężności tlenu w danym środowisku. Dodatkowo wysoka prężność CO2 w tkankach oraz niskie pH (wzrost poziomu jonów wodorowych – metabolizm) sprzyja rozpadowi oksyhemoglobiny. Po oddaniu tlenu odtlenowana hemoglobina, traci natychmiast potas (łączy się z H+) i zgodnie z gradientem prężności odbiera dwutlenek węgla ze środowiska. Dwutlenek węgla po wniknięciu do krwinki podlega dwóm różnym reakcjom. 1) CO2 pod wpływem enzymu anhydrozy węglanowej łączy się z wodą zawartą w krwince, tworząc kwas węglowy (dysocjuje na jony H+ , HCO3- )Wskutek różnicy stężeń jony HCO3- przechodzą z krwinek do osocza, a Cl wchodzi do krwinki i łączy się w krwince z potacem. 2) Druga niewielka już część dwutlenku węgla po wniknięciu do krwinki łączy się z globiną i tworzy połączenia karbamidowe. Regulacja oddychania W rdzeniu przedłużonym występują w obrębie tworu siatkowatego neurony tworzące ośrodek oddychania. Są rozmieszczone w postaci sieci na obszarze całego rdzenia przedłużonego. W części jednak przedniej rdzenia przedłużonego przeważają neurony wdechowe, w części tylnej wydechowe (ośrodek oddechowy – ośrodek wdechu i wydechu).

Drugim miejscem występowania neuronów uczestniczących w nerwowej regulacji oddychania jest cały obszar tworu siatkowatego tylnej części …(?). Neurony tam rozmieszczone tworzą ośrodek …(?) (toniczne pobudzenie ośrodka wdechu w rdzeniu przedłużonym). Trzecim miejscem, gdzie występują neurony zaangażowane w regulację oddychania, jest grzbietowo boczna część tworu siatkowatego …(?) (ośrodek pneumotaksyczny – wpływ hamujący na ośrodek wdechu w rdzeniu przedłużonym....