A légzés • Az élethez energia kell • A állati sejtek: szerves vegyületekből aerob metabolizmussal – Biológiai oxidáció: • ATP és NADH képződés • C6H12O6+9O2=6CO2+6H2O
• Légzés: O2 és CO2 kicserélődése • Diffúzió: egysejtűeknek könnyű • Többsejtűek: romlik a felület/térfogat arány – A lézőszervek ezt az arányt javítják (pl ember légzőfelülete 50-100m2, az test egyéb felszíne 2m2) – A diffúzió sebességét a diffúziós út és a koncentrációgrádiens szabja meg. (az utóbbi növekedik pl. a légzőmozgások és a keringés kialakulásával)
A légzés részfolyamatai • A légzés (elsősorban emlős állatokat tekintve) három alapvető részfolyamatból áll. 1. A légcsere a légköri levegő és a tüdőben lévő levegő kicserélődése. Változói: – – –
az egyszerre beszívott levegő térfogata (légzésmélység) a percenkénti légvételek száma (légzésgyakoriság) a két utóbbi érték szorzata (légzési perctérfogat)
2. A gázcsere a vér és környezete közötti gázkicserélődés, az oxigén és a széndioxid mozgása a parciális nyomásgrádiens által megszabott irányba. –
Külső és belső légzés
3. A sejtlégzés folyamata már a sejten belül zajlik.
A légzés törzsfejlődése • Kültakarón át – Kizárólag: csalánozók, laposférgek, egyes hengeres- és gyűrűsférgek, puhatestűek és ízeltlábúak
– Fontos: puhatestűek, halak, kétéltűek
• Légzőszerv (levegő – tüdő, víz - kopoltyú) 1.
Kültakaró vékonyfalú függelékei: • rákok, puhatestűek
2. A kültakaró betüremkedései: • póktüdő: a potroh betüremkedésével kialakuló üregben
• rovarok, pókok légcsövei 3. Az előbél kitüremkedése: • halak, kétéltűek lárváinak kopoltyúja
• gerincesek tüdeje
Kopoltyúk
A rovarok légzőrendszere • A sejtekig szállítja a levegőt • A keringési rendszer – kivételes módon – csak a tápanyagszállításban vesz részt, a légzőrendszertől független. • A nagyobb rovaroknak légzőmozgásokat is kell végezniük, a nagyobb O2 igény miatt Légcsövek Testi sejt
Légzsákok Légzsák
Légcső Levegő Légzőnyílások
Légcsövecske
A halak légzése • A vízben kevesebb az oxigén, mint a levegőben. • A víznek áramolnia kell! – Vagy a hal mozog a vízben (cápák) – Vagy a vizet aktívan mozgatja a kopoltyún keresztül. O2-szegény vér
Kopoltyú ívek
O2-gazdag vér
Lemez
Vér erek Kopoltyúív
Víz Kopoltyúfedő áramlás
Vízáram
Véráram
Ellenáramlásos gázcsere PO (mm Hg) a vízben 2
Kopoltyú szálak
Az O2 nettó diffuziója
15012090 60 30 14011080 50 20
PO 2(mm Hg) A vérben
A gerincesek tüdeje • Fejlettsége a metabolikus igénnyel nő. • Kétéltűek: – zsákszerű – nyelik a levegőt, bordáik nincsenek – A légzésben a hajszálerekben gazdag szájnyálkahártyának és bőrnek is szerepe van.
• Hüllők: légmozgások a bordák segítségével – – – – •
Egyre nagyobb belső felület. Az egyes hüllőcsoportok tüdeje változatos fejlettségű. A teknősökben és krokodilokban már nincs központi üreg. A kígyókban többnyire csak a bal oldali tüdő fejlődik ki.
Halak: úszóhólyag (hidrosztatikai szerv, néha érzékszerv v hangadószerv, a tüdővel homológ: tüdőshalak)
A madarak tüdeje • A madarak légzőszerve a leghatékonyabb. • Kettős légzés. – Belégzéskor a levegő részben a hátsó légzsákokba, részben a tüdőn át az elülső légzsákokba jut. – Kilégzéskor a hátsó légzsákokból újra friss levegő kerül a tüdőbe, ezért – a madarakban a gázcsere a ki- és belégzés során folyamatos.
Elülső légzsákok Hátsó légzsákok
Tüdő
Légáram Tüdősípok a tüdőben 1 mm
Hátsó légzsákok 2
Tüdő 3
Elülső légzsákok 4 1
1 3 belégzés 2 4 kilégzés
• Ez képes fedezni a repüléssel járó nagy oxigénigényt.
A madarak tüdeje • A légzőmozgásokat a bordaközi izmok és – repülés során - a mellizmok hozzák létre. – a bordáik két részből állnak, amiket bordaközti ízület köt össze – rekeszizom nincs
• Belégzéskor a szegycsont lesüllyed, a bordarészek által bezárt szög nő. Elsősorban a tüdőhöz kapcsolódó légzsákok tágulnak. – A légzsákok a fajsúly csökkentésében is fontosak, behatolnak az izmok közé és a csontokba is.
• A madarak tüdejében a gázcsere egymással párhuzamosan futó légcsöveken (tüdősípokon) keresztül zajlik. – A levegő és a vér áramlási iránya itt is ellentétes. – Bár a tüdő mérete kicsi, a felülete többszöröse lehet egy emlős tüdejének.
A madarak tüdeje • Két gége alakul ki: az emlősökével homológ felső gégefő (larynx) és a hangadás szerve az alsó gégefő (syrinx) a két főhörgő elágazásánál. – Ezen a szakaszon a légutak fala porcmentes (hanghártyák). – A hozzájuk tapadó izmok állítják be a légutak átmérőjét és a hanghártyák feszességét, ezáltal a hang magasságát és erejét. – A két főhörgőben ez akár különbözhet is, vagyis a madarak egyszerre két hangot is kiadhatnak.
Az emlősök légzőrendszere • Orr • Garat - Gége • Légcső • Tüdő – – – –
Főhörgők Hörgők Hörgőcskék léghólyagocskák
tüdővéna (oxigén-dús vér) végső hörgőcske orrüreg garat
bal tüdő
gégefő (nyelőcső) légcső jobb tüdő főhörgő hörgő
léghólyagocskák 50 m kapillárisok
hörgőcske (rekeszizom)
• Mellhártya
tüdőartéria (oxigén-szegény vér)
(szív)
A léghólyagocskák körüli sűrű kapilláris-hálózat (SEM)
– Parietális (fali) és viszcerális (zsigeri) lemez között folyadék
Orr és garat (pharynx) • Az orr szerepe: – – – – –
A levegő vezetése melegítése, nedvesítése tisztítása, szűrése a beszédben rezonátor szaglás
• Garat
– a légutak és tápcsatorna kereszteződése – Nasopharynx (uvula, orrmandula, fülkürt) – Oropharynx (torokmandulák) – Laryngopharynx
garatmandula
fülkürt nyílása
orrkagylók
nyálkahártya torokmandula
„orrgarat” „szájgarat” „gégegarat”
nyelvmandula
Gégefő (Larynx) • Porccsontok: – Pajzsporc (thyroidea ádámcsutka) – Gyűrűporc (cricoidea) – Kannaporc (arytenoidea) – gégefedőporc (epiglottis): nyeléskor zárja a légcsövet.
• Hangszalagok
felülnézet
elölnézet nyelvcsont
gégefedő porc
hangszalagok
hangredő
pajzsporc
gyűrűporc légcső
C porcok
hangrés kannaporc
Légcső (Trachea) • Anatómia: – C alakú porcok – Csillós hengerhám
A nyálka a garat felé mozog
• Funkció: – Levegő vezetése – Tisztítás, melegítés
csillós hengerhámsejt
Goblet sejt őssejt
nyelőcső
nyálkaréteg
simaizom légzőhám C porc légcső
nyálkatermelő mirigy
kötőszövet
Hörgők (Brochi et bronchioli) • főhörgők: – Jobb és bal – Belépnek a tüdőkbe
• másodlagos hörgők – Jobb oldalon 3, bal oldalon 2db – A tüdőlebenyeket határozzák meg – Porcdarabok
• harmadlagos hörgők stb. • hörgőcskék – Csak simaizom
porcgyűrűk porc darabkák
légcső
bal föhőrgő pleura másodlagos hörgő harmadlagos hörgő kisebb hörgők hörgőcskék terminális hörgőcske léghörgőcske léghólyagocskák
Léghólyagocskák (alveoli) • Anatómia: rugalmasrostos kötőszövet, egyrétegű laphám, tüdőkapillárisok hálózzák be • Funkció: gázcsere – 300 millió léghólyagocska – 70m2 felület a légcserére terminális bronchus tüdőarteriola
tüdőartéria
bronchus respiratoricus simaizom
rugalmas rostok
bronchus respiratoricus venula ductus alveolaris kapillárisok
léghólyagocskák
tüdővénakapillárisok
arteriola ductus alveolaris léghólygocskák kötőszövet
A légzőrendszer funkciója • Légcsere: • Gázcsere
– Külső légzés: tüdő léghólyagocskák - vér – Belső légzés: vér - szövetek
• Biológiai oxidáció • • • •
hőleadás pH szabályozása kiválasztás pici vérrögök és buborékok kiszűrése a vénából • a szív mechanikai védelme • Angiotenzin I-II átalakítás (ACE)
1 Belélegzett levegő 2 Léghólyagocska légtere
8 Kilélegzett levegő
Léghólyagocska CO2 hámsejt
O2 tüdőkapilláris
7 Tüdőartériák
3 Tüdővénák
6 Szisztémás vénák
4 Szisztémás artériák Heart
CO2
O2
Szisztémás kapillárisok 5 Testi szövetek
A külső légzés • A léghólyagocskák szövettani szerkezete – Type I sejtek: epitélium (laphám) sejtek – Type II sejtek: köbhám sejtek a surfactant réteget képezik II-es típusú sejt
I-es típusú sejt
vörösvértest
epitélsejt endotélsejt kapilláris
kapilláris
epitélsejt
makrofág légzőmembrán
léghólyagocskák
vörösvértest
légnyílás
epitélium alaphártyák endotélium
Az alveoláris gázcsere tényezői 1. Membrán felület (tüdőtágulás!) 2. Membrán vastagság 3. Koncentráció grádiens Parciális nyomás % (Hgmm) gáz O2 CO2
21 (158) 0,0004 (0,3)
léghólyagocskák 13 (100) 5 (40)
H2O
0,008 (5,7)
6 (47)
7 (47)
6 (47)
6 (47)
N2 stb.
78+ (596)
76 (573)
80 (573)
76 (573)
75 (565)
levegő be
vénás vér
artériás vér
levegő ki
6 (40) 7 (46)
13 (95) 5 (40)
15 (116) 4 (32)
•(normál levegő nyomása: 760Hgmm) •Dalton törvénye: egy gázkeverék nyomása az összetevői parciális nyomásának összege.
Az alveoláris gázcsere tényezői 4. Vízoldékonyság (CO2 20szor jobban, mint O2)
– Henry törvénye: A folyadékok oldottgáz-tartalma a gáz oldékonyságától és parciális nyomásától függ.
– O2 fizikai oldódása igen rossz, és a hőmérséklettel csak
tovább romlik - halpusztulás
– Légzőpigmentek kialakulása
• Hemocianin: – puhatestűekben, ízeltlábúakban, Cu-tartalmú
• Hemoglobin: – Gerincesekben, (néhány gerinctelenben) – Négy alegységből áll (tetramer). – Fehérjerész: globin – Nem fehérje rész: Hem (vas + porfirin váz)
5. Megfelelő keringés (Ha egy adott tüdőrészben romlik a légcsere, akkor annak vérellátása is reflexesen csökken.)
A légzőizmok beidegzése • A kicserélt levegő (és hő) mennyisége a légzések mélységétől és szaporaságától függ. • A légzőizmokat gerincvelői mozgatóneuronok idegzik be. • A légvételek mélysége és frekvenciája függ a légzőizmokat beidegző motoros idegben – ingerületbe került axonok számától, – és egy adott axonon terjedő AP frekvenciától. • A belégzés alatt mindkét tényező fokozatosan növekszik (crescendo). (I) • A kilégzés elején is van egy kicsi aktivitás a n. phrenicus axonjaiban. (E1) • Légzési szünetben viszont semmi. (E2)
• A motoneuronok vezérlését végző idegsejtek a nyúltvelőben és a hídban találhatók. – aktivitásuk a légzőmozgásokkal összefüggésben változik. – A légzés ritmusgenerátorát ezeknek a sejteknek a komplex hálózata alkotja, ám a rendszer pontos működése még nem ismert.
Légzés-szinkron neuronok • Inspiratory (belégzés alatt aktív) – – – –
I-con I-Aug I-Dec Late-I
• Exspiratory (kilégzés alatt aktív) – E-Aug – E-Dec
• Phase-spanning (fázisváltás során aktív) – Pre-I – E-I
A légzésszabályozás agytörzsi területei
• Nyúltvelő
• dorzomediális neuroncsoport DRG • ventrolaterális neuronoszlop VRC
•Híd
• Hídi neuroncsoport PRG
•„pneumotaxikus központ”
Nyúltvelői területek • Nyúltvelői dorzomediális neuroncsoport (DRG): – Lényegében a nucleus tractus solitarii-nak felel meg – A nucleus tractus solitarii a IX és X. agyideg szenzoros magja. – Ide futnak be a perifériás kemoreceptorokból és a tüdő receptoraiból származó ingerületek. – Reciprok kapcsolatban van a VRG-vel – A belégzés alatt aktív sejtek • A serkentők (I-Aug) premotor neuronok, központi hatásra aktiválódnak és a rekeszizom motoneuronjait aktiválják.
• A gátlókat (Late-I) a tüdő feszülési receptorainak ingerülete aktiválja, gátolják a belégzést (VRG-be PRG-be vetül)
Nyúltvelői területek • Ventrolaterális neuroncsoport (VRG): – A VII agyidegmagtól hátra végig a nyúltvelőben (≈ n. reticularis ventrolateralis területe) – Egyaránt találhatók belégzés-aktív és kilégzés-aktív neuronok • Rostrálisan belégzés alatt aktív (I-Aug) bulbospinális sejtek a külső bordaközi izmokat idegzik be.
• Caudálisan (≈ nucl. retroambiguus) kilégzés alatt aktív serkentő (E-Aug) és gátló (E-Dec) sejtek a belső ill. külső bordaközi izmokat idegzik be
• nucleus ambiguus a X. ideg motoros magja – A VRG felett található – a légzésben szintén szerepet játszó szájpad, garat és gége hatáncsíkolt izmait irányító motoneuronok csoportja.
Területek a nyúltvelő-híd határon • Bötzinger komplex – a VRGtől rostrálisan, a híd és nyúltvelő határán – régebben „apneuziás központ” – olyan kilégzés-aktív (E-Aug és E-Dec) neuronok halmaza, melyek a belégzés-aktív neuronokat gátolják.
– kaudális részén (Pre-Bötzinger komplex) serkentő E-I neuronok, ritmusgeneráló sejtek
• RTN: retrotrapezoid nucleus – A VII agyideg alatt – Kemoszenzitív sejtek (serkentők) – Pre-I sejtek: ritmusgeneráló neuronok?
Hídi területek • PRG – Az V. agyidegtől előre, n. parabrachiales és a Kölliker-Fuse mag – „pneumotaxikus központ” – A belégzés/kilégzés váltásában lehet szerepe – Laterálisan belégzést mediálisan kilégzést serkentő neuronok – A viscerális afferensek és a felsőbb területek utasításainak integráló állomása – Elsősorban altatott vagy alvó állaton, perifériás bemenetek hiányában, ill supressziója során.
Az agytörzs különböző szintű átmetszéseinek hatása ép vágusz
átmetszett vágusz
eupnoé
PRN Híd perifériás kemoreceptorok felől
Nyúltvelő
lassú eupnoé
VRGDRG
belégzési görcs
szabálytalan légzés légzésleállás
Gerincvelő
a bordaközi izmok és a rekeszizom motoneuronjai felé
Légzés-szabályozó agytörzsi területek
nPB K-F
V. RTN
NTS preBötz rVRG cVRG Bötz VII. 1mm
PRN
nucl. VII.
LC
K-F
nPB
RTN
Bötz Bötz
preBötz DRG
VRG
preBötz
NTS
rVRG
rVRG
cVRG
cVRG
nAmb
nucl. phrenicus
légzőizmok gerincvelői motoneuronjai perifériás kemoreceptorok felől a tüdő mechanoreceptorai felől
Felsőbb szabályozó területek • Agykéreg – Közvetlenül a piramispályán át, és/vagy a légzőközpontok felülszabályozásával. – Akaratlagos szabályozás: apnoé, beszéd, hiperventilláció stb – Tudattalan, ám részben kérgi eredetű: légszomj Kérgi szenzoros területek érzékelik a ventilláció mértékét és ha az kisebb, mint a szükséglet, légszomj alakul ki. – Éber állapotban nem okoz apneusist a híd roncsolása. – Ondin átka (central hypoventilation syndrome): alvás alatt lélegeztetni kell, mert az automatikus kontrol nem működik • Az éberségi szint befolyásolja a szabályozást.
• Limbikus rendszer – hipotalamusz – Emóciók légzési hatásai
A tüdő receptorai 1. • A légutak simaizomsejtjei között elhelyezkedő lassan adaptálódó feszítési receptorok: – ingerületét velőshüvelyes rostok a n. vagusban futva a nucleus tractus solitarii (NTS)-ba juttatják. – Az AP frekvencia és az ingerületbe kerülő axonok száma a tüdő feszülésével arányosan nő. – A reflexes válasz a passzív kilégzés (és a bronchusok dilatációja). – Egyesek szerint emberben nyugodt légzés során nincs jelentősége.
A tüdő receptorai 2. • Irritáns receptorok (A légutak hámsejtjei között elhelyezkedő gyorsan adaptálódó mechanoreceptorok): – Vékony velőshüvelyes axonok idegzik be (vagus). – Ingerelhetőek extrém inflációval, hisztaminnal, protaglandinokkal, füsttel (stb). – A reflexes válasz hiper/tachypnoé, bronchuskonstrikció, (nyákszekréció) és köhögés.
• J-receptorok: A tüdőkapillárisok közelében helyezkednek el: – C-rostok idegzik be. – Ingerelhetőek kapszaicinnel, hisztaminnal, bradikininnel, szerotoninnal, prosztaglandinokkal. – Tüdőödéma ingerli – zsigeri fájdalom – A reflexes válasz apnoé, gyors, felületes légzés, bronchuskonstrikció, nyákszekréció és keringési változások.
A légutak mechanoreceptorai • Orrjáratok
– Inger: mechanikai és kémiai, afferens: n. trigeminus – Reflex: tüsszentés, bradikardia
• Búvárreflex (víziállatokban)
– Inger: hideg víz az arcra ill orrjáratokba – Reflex: apnoé, gégefedő záródása (embernél is megvan gyengén)
• Légcső, alsó légutak
– Inger: mechanikai és kémiai, afferens: n. vagus – Reflex: köhögés, vérnyomás-hullám (valsalva)
• Garat
– Inger: perisztaltikus hullám nyelés alatt, afferens: n. vagus/glossopharingeus – Reflex: gégefedő záródása
– Inger: a belégzés okozta negatív nyomás – Reflex: a garat izmainak megfeszülése (obstructive sleep apnea: ez a reflex nem működik rendesen)
Gerincvelői reflexek a légzésben • Izomorsó receptorok – – – –
A diafragmában nagyon kevés, inkább a bordaközi izmokban Inger: alacsony compliance Afferens: érzőidegek a háti gerincvelőbe Reflex: további izmok bevonása a légzésbe
• Fájdalom – – – –
Csupasz idegvégződések a bőrben, csontban és zsigerekben Inger: ischemia, sérülés Afferens: zsigeri és szomatikus érzőidegek a gerincvelőbe Reflex: apnoé, szaggatott légzés, hipoventilláció, szapora légzés stb.
• Izületek – – – –
A végtagokban főleg Inger: fokozott mozgás Afferens: szomatikus érzőidegek a gerincvelőbe Reflex: légzés frekvenciájának és mélységének fokozódása
• Egyéb, ismeretlen mechanizmusú reflexek
– Csuklás: száraz étel, stb – Ásítás: álmosság, unalom stb – Sóhajtozás: mély belégzés 15-30 másodpercenként
Centrális kemoreceptorok • A nyúltvelő ventrális felszínén
Nyúltvelő
vérerek
– n retrotrapezoideus (RTN)
• Hiperkapnia (PalvCO2 ↑) aktiválja • A válasz 1-2 perc alatt alakul ki.
Bemenet a légzésszabályozó neuronok felé
v.
v. HCO3/Cl antiporter
Liquor
• Valójában a likvor és az EC tér pH-ját érzékeli
[ HCO3 ] [ H ] K [CO 2]
– állandó [HCO3 mellett a pH és a [CO2] egyenesen arányos. – Az izokarbonát körülményeket a HCO3/Cl antiporter biztosítja – A vér pH-ját nem érzékeli, mert az agyi erek nem permeábilisek az ionokra, csak a CO2 juthat át. -]
• Tartós hiperkapnia (8-12 óra) esetén „adaptálódnak” – ekkor már a liquor HCO3- koncentrációja is megnő
Perifériás kemoreceptorok • Glomus caroticum és Glomus aorticum – – – – –
Az utóbbi kevéssé jelentős a légzésben Hámsejtes csomók 2 mg tömegű, 2000 ml/100g/perc véráramlás I (szenzoros) és II (támasztó) típusú sejtek
szenzoros ideg IX. X.
támasztó sejt
szenzoros sejt g. caroticum
s. caroticus
• Beidegzés:
– n.glossopharyngeus(IX) ill. vagus(X)
• Sejttest:
a. carotis s. aorticus
aorta
g. aorticum
– ggl pertosum ill. nodosum
• A NTS mediális részére vetül.
•Hipoxia:
A glomusok aktiválása 1.
ventilláció
– Csak jóval a fiziológiás érték (100Hgmm) alatt (60Hgmm-től) aktiválódik. 10 liter/perc
< 55 = hipotóniás hipoxia
magas CO2 alacsony CO2
denerváció 50 Hgmm
Pao2
PO2
– A hiperkapniás hipoxia (aszfixia, fulladás) a legerősebb inger – O2-függő Na/K pumpa (Skou’s emzim): • • • •
hipoxia gátolja → depolarizáció → Ca++ influx → transzmitter-felszabadulás
A glomusok aktiválása 2. • Hipovolémia:
• közvetve, nagy O2 igényük miatt hipoxiát érzékelnek
• Hiperkapnia: – – – –
• A CO2 az sejtplazma savasodását okozza. • A H+/Na+ antiporter beindul
Gyors (pár mp) hatás lineáris érzékenység Hipoxia mellett erősebb reakció nem adaptálódik!
alacsony O2
magas O2 PCO2
• Tartós hiperkapniában az egyetlen belégzési inger. Ilyen betegnek életveszélyes tiszta oxigént adni!!!
• pH emelkedése:
– Nagyon gyors, légzéssel szinkron, lineáris hatás
• K+ emelkedése:
• magas [K+]EC depolarizál
– Az izomműködést követő ventilláció-fokozódás egyik ingere.
A légzésszabályozás sémája Agykéreg Mechanoreceptorok
Kemoreceptorok Nyúltvelői-hidi légzőközpontok ideg-impulzusok
feszülés, elmozdulás
Gerincvelő ideg-impulzusok Légzőizmok
mechanikai munka Tüdő és mellkas légcsere
véráramlás
Alveolus-kapilláris határ diffúzió Vér PCO2, PO2, pH
Hiperkapnia •A P
CO2alv
növekedése (normál 40Hgmm) növeli a ventillációt.
– 100 fölött légzésbénulást okoz... – A perctérfogat CO2-függése szigmoid jellegű – A maximális CO2 válasz még mindig csak 60%-a az akaratlagos max. ventillációnak.
légzési perctérfogat
PaCO2 (Hgmm)
PaCO2 (%)
• Először a légzések mélysége fokozódik és csak adott érték felett és csak ép vagusok mellett! nő a frekvencia.
CO2 érzékenység CO2 válasz görbék
Ventilláció (liter/perc)
kPa
fizikai munka
hipoxia PaO2 37 Hgmm
metabolikus acidózis
kontroll normál
kontroll Hgmm PaCO2
• CO2 érzékenység = A görbe meredeksége az 5-7%-os tartományban (30-40Hgmm körül)
/
normál≈6liter/perc %CO2
– hipoxia növeli az CO2érzékenységet és a receptorérzékenységet is – a metabolikus acidózis, a fizikai munka növelik – az alvás csökkenti a receptorérzékenységet – Az altatószerek csökkentik a receptorérzékenységet és a CO2érzékenységet
Hipoxia • Az PO2alv csökkenése növeli a perctérfogatot. – hiperbolikus jellegű • O2 válaszküszöb: ahol a ventilláció intenzíven növekedni kezd (kb70 Hgmm)
Ventilláció (liter/perc)
– A következményes hipokapnia ellensúlyozza a hatást. – Hiperkapniával párosulva erősebb – 30Hgmm alatt eszméletvesztés
PaCO2=50Hgmm PaCO2=45Hgmm
PaCO2=38Hgmm
PaO2
Hgmm
Hipoxiák • Hipoxiás hipoxia
– kevés az artériákban az oxigén • • • •
alacsony O2 parciális nyomás (magas hegyek, oxigényszegény levegő) asthma, tüdő ödéma, tüdő fibrózis, tüdőtágulás, pitvari sövény hiány, légzőizmok elégtelen működése (pl. légmell) légzőközpont gyenge működése
• Hipovolémiás/hipotenziós hipoxia – nem jut el az oxigén a szövetekhez • alacsony perctérfogat • érelzáródás • szívelégtelenség
• Anémiás hipoxia
– kevés a működőképes hemoglobin: • anémia, • CO mérgezés
• Szöveti hipoxia
– a szövetek nem tudják felhasználni az oxigént
• ciánmérgezés (sejtek O2 felvétele gátolt. A cián a terminális oxidáció egyik enzimjét bénítja.)
Magashegyi akklimatizáció: hipobár hipoxia • Azonnali hiperventilláció a hipoxia miatt • Következményes hipokapnia és respirációs alkalózis. A tengerszint feletti magasság hatása a légzési paraméterekre magasság (km)
PaO2 PaCO2
Az oxigén parciális nyomása a levegőben (Hgmm)
ventilláció (liter/perc)
pH nyomás (Hgmm)
• Ha a hiperventilláció nem okozna hipokapniát, az eszméletvesztés már 70Hgmm O2 nyomás mellett kialakulna, mert 70-40=30Hgmm alveoláris O2 alakulna ki. • A Mont Everesten (8,848)m mindössze 43Hgmm az O2 parciális nyomása. Ezen a magasságon a ventilláció ötszörösére fokozódik, ami a CO2 alveoláris koncentrációját 8Hgmm-re csökkenti. Vagyis az alveoláris O2 35Hgmm, az eszméletvesztés határa!
Magashegyi akklimatizáció: hipobár hipoxia • Négy öt nap után a vese savkiválasztása csökken, a bikarbonáté viszont emiatt nő. • A vér pH helyreáll, az alacsony bikarbonát szint a CSFben növeli a CO2 érzékenységet és a receptorérzékenységet is. • A vese eritropoetin-termelése is fokozódik, magasabb RBC, hematokrit, és hemoglobin koncentráció alakul ki. • A szív perctérfogata is nő. • A hipoxia a tüdőben vazokonstrikciót okoz, ami növeli a kisvérköri nyomást. Emiatt a tüdőartériák és a jobb szívkamra hipertrófiája indul meg. • A vér 2,3-DPG tartalma is megnő, ezért a hemoglobin O2 affinitása csökken, az oxigén leadása a szövetek felé fokozódik.
Légzés és izommunka
• A ventilláció nagyobb, mint amit hiperkapniával el lehetne érni. (Kb, mint az akaratlagos maximum: 100-120 l/perc.)
Miért fokozódik a légzés? 1. A mozgató kéreg felől eredő parancsok (azonnali) 2. Az izmok receptoraiból kiinduló reflexek (azonnali) 3. Az izommunka során megnövekvő [K+]EC hatására (lassú adaptáció) 4. Tejsavas acidózis (extrém izommunka) • Az artériás PCO2, (PO2 és pH) alig változik az izommunka alatt!! • Extrém izommunka estén még csökken is, mivel ekkor már az izom vérellátása nem tud lépést tartani az igénnyel: „anaerob küszöb”.
Metabolikus acidózis
• Metabolikus acidózis
– A glomusok által jelzett acidózis erős mély légzőmozgásokat okoz. – A centrális kemoreceptorok nem jelzik a fellépő hipokapniát, mert a cerebrospinális folyadék HCO32- koncentrációja lecsökken.
[ HCO3 ] [ H ] K [CO 2]
Légzőreflexek • Tüsszentés és köhögés – Az orrnyálkahártya ill. alsó légutak nyálkahártyájának kémiai vagy mechanikai ingerlésével kiváltott inger a n. trigeminus és n. olfactorius közvetítésével a nyúltvelői központba jut. – Válasz: elnyújtott belégzést követően záródik a glottis és a szájüreg, majd robbanásszerű (aktív) kilégzés következik.
• Lihegés – folyadék és hőleadás – csak a respirációs holtteret szellőzteti
• Reflexes apnoé – kellemetlen szagok, hideg zuhany, erős zaj, éles fájdalom – nyelés és hányás alatt (a glottis is záródik)
• Akaratlagos apnoé – a fokozott figyelmet, vagy precíz kézmozgást kísérő folyamat – agykérgi eredetű
A köhögés gyógyszerei • Köhögéscsillapítók:
• centrálisan, a köhögési központra ható vegyületek » Chinin anhydrat Diapulmon » Butamirat Sinecod » Codein (ópium alkaloid) Coderit
• perifériásan, a nyálkahártyareceptorok érzékenységét csökkentik
• Köptetők:
» Prenoxdiazin Libexin
• a nyák viszkozitásának csökkentésével » » » »
Bromhexin Paxirasol Ambroxol Halixol Acetylcistein ACC, Solmucol, Fluimucil Carbocystein Mukopront
» » » »
Emetin Radipon guajakol (bukkfa) Erigon (+codein etc.) illóolajok (Fagifor) ammónium klorid Radipon(+emetin+codein stb)
• a szekréció fokozásával
Asthma bronchiale • A hörgők gyulladásos betegsége • A hörgők átmérője csökken (simaizomkonstrikció, a nyálkahártya ödémásodása, viszkózus váladékképződés, és sejtduzzadás következtében).
• Klinikai jellemzője a rohamokban jelentkező kilégzési vagy ki-és belégzési nehézség. • Kiváltója lehet: allergén, hideg, por, terhelés stb. – Az allergiás eredetű asthma • a tüdő hízósejtjeiben allergén hatására képződött IgE antitest antigénkötése gyulladási mediátorok histamin, heparin, leukotriének, prosztaglandinok felszabadulásához vezet.
– A nem allergiás eredetű asthma • Az epithel sejtek alatt elhelyezkedő irritáns receptorok mechanikai- hő vagy kémiai ingerlésének hatására kialakuló paraszimpatikus túlsúly.
• Az asthma gyógyszerei: – Inhalálva a legjobb, mert akkor kicsi a szisztémás mellékhatás. – – –
2 receptor agonisták: salbutamol, spiropent; xantinszármazékok: diaphyllin; gyulladáscsökkentők
