15.4.2015
Význam
Dýchací systém
• Kyslík – oxidace energetických substrátů za postupného uvolňování energie (ATP + teplo) • Odstraňování CO2
Michaela Popková
Atmosférický vzduch • Složení atmosférického vzduchu: 20,9 % O2, 0,04 % CO2, 78 % N2, 0,9 % vzácných plynů
Dýchání • Výměna dýchacích plynů • Ventilace
• Atmosférický tlak vzduchu u hladiny moře: 760 mmHg • Parciální tlaky plynů: 160 mmHg pO2, 0,3 mmHg pCO2, 600 mmHg pN2
• Difuze • Perfuze • Transport © S. Silbernagl, A. Despopoulos, Atlas Fyziologie člověka, 2004 Grada.
Dýchání
Dýchací cesty
• Výměna dýchacích plynů • Ventilace • Difuze • Perfuze • Transport © http://dl1.cuni.cz/mod/page/view.php?id=201113 © S. Silbernagl, A. Despopoulos, Atlas Fyziologie člověka, 2004 Grada.
1
15.4.2015
Dýchací cesty • • • • •
Nosní dutina Nosohltan Hrtan Trachea Bronchy – bronchioly – alveoly
• • • •
Ohřátí nebo ochlazení, zvlhčení Očištění – řasinkový epitel Imunita Hladká svalovina – parasympatikus bronchokonstrikce X sympatikus bronchodilatace
Anatomie
© http://dl1.cuni.cz/mod/page/view.php?id=201113
Histologie
Histologie
© http://www.sjtrem.com
Pojmy • • • •
Eupnoe – fyziologické, 15 – 20 dechů/min Polypnoe – povrchové zrychlené dýchání Hyperpnoe – prohloubené dýchání Apnoe – zástava dechu
• Dyspnoe – dušnost • Ortopnoe – těžká dušnost
Mechanika dýchání • • • • •
Negativní interpleurální tlak Intrapulmonální tlak po výdechu = atmosférický Expirium - -2 až -4 mmHg Inspirium - -6 až -8 mmHg Nádechem negativnější interpleurální tlak o 3 mmHg => zvýší se gradient a vzduch proudí do plic
• Inspirium – aktivní: bránice, zevní mezižeberní svaly • Expirium – pasivní; aktivně vnitřní mezižeberní svaly
2
15.4.2015
Mechanika dýchání • Elasticita plic – elasticita plicní tkáně a povrchové napětí alveolu • Plicní surfaktant: fosfolipidy snižuje povrchové napětí RDS nedonošených novorozenců • Klidová expirační poloha – rovnováha elasticity plic a hrudníku
Compliance plic • Poddajnost plic • Velikost objemové změny plic v závislosti na změně tlaku • C = ∆V/ ∆P [l/cm H2O]
Plicní objemy • Dechový objem Vt = 500 ml • Mrtvý dýchací prostor
Statické plicní objemy • Dechový objem Vt = 500 ml • Mrtvý dýchací prostor – anatomický X funkční
– Anatomický = až 200 ml – Funkční 3l
1,1
l 1,2 l © http://www.wikiskripta.eu
© S. Silbernagl, A. Despopoulos, Atlas Fyziologie člověka, 2004 Grada.
Dynamické plicní objemy • MV = minutová ventilace 8 l/min • MMV = maximální minutová ventilace 180 l/min • FEV1 = forsírovaná jednovteřinová vitální kapacita > 80% FVC
Dynamické plicní objemy • MV = minutová ventilace – 8 l/min • MMV = maximální minutová ventilace – až 180 l/min • FEV1 = forsírovaná jednovteřinová vitální kapacita – > 80% FVC
3
15.4.2015
Spirometrie
Plicní cirkulace • Nutritivní krevní oběh – vysokotlaký • Funkční krevní oběh – NÍZKOTLAKÝ • SV, CO • Hydrostatický tlak v kapiláře 6,5 – 10 mmHg a onkotický tlak 25 mmHg => výsledný tlakový gradient do kapilár => zabránění filtrace X edém plic • Ventilačně-perfuzní kvocient © http://www.spirolab.cz/winspiro_pro.html
Výměna plynů v alveolech • • • • • •
Difuzní dráha Plocha Tlakový gradient Difuzní koeficient plynu Rychlost krevního průtoku Množství krve a hemoglobinu
Výměna plynů v alveolech • • • • • •
Difuzní dráha Plocha Tlakový gradient Difuzní koeficient plynu Rychlost krevního průtoku Množství krve a hemoglobinu
© http://www.sjtrem.com
Výměna plynů v alveolech • • • • • •
Difuzní dráha Plocha Tlakový gradient Difuzní koeficient plynu Rychlost krevního průtoku Množství krve a hemoglobinu
Transport dýchacích plynů krví • O2
97% na hemoglobinu – 1 g váže 1,34 ml => 200 ml O2/l => 1 l celkem
3% rozpuštěné v plasmě ↑CO2, ↓pH, ↑teplota, ↑BPG → snížení afinity Bohrův efekt – v metabolicky aktivnější tkáni snazší uvolnění kyslíku z hemoglobinu
• CO2
venózní krev: na Hb a jiných bílkovinách 30% bikarbonát 60% rozpuštěný 10% arteriální krev: bikarbonát 90% Hamburgerův efekt = chloridový posun
© S. Silbernagl, A. Despopoulos, Atlas Fyziologie člověka, 2004 Grada.
4
15.4.2015
Hemoglobin
Disociační křivka Hb pro kyslík
• Transportní protein červených krvinek • Zvýšení transportní kapacity pro kyslík • Hem – Fe2+ reverzibilně váže molekulu O2 => až 4 molekuly O2 kooperativní kinetika = interakce hem-hem • • • • •
Deoxyhemoglobin – tmavě červený Oxyhemoblobin – O2; jasně červený Karbaminohemoglobin – CO2; tmavě rudý Methemoglobin – Fe3+; hnědý Karboxyhemoglobin – CO; světle červený
• Fetální hemoglobin
Transport dýchacích plynů krví • O2
97% na hemoglobinu – 1 g váže 1,34 ml => 200 ml O2/l => 1 l celkem
3% rozpuštěné v plasmě ↑CO2, ↓pH, ↑teplota, ↑BPG → snížení afinity Bohrův efekt – v metabolicky aktivnější tkáni snazší uvolnění kyslíku z hemoglobinu
• CO2
© S. Silbernagl, A. Despopoulos, Atlas Fyziologie člověka, 2004 Grada.
Transport dýchacích plynů • H2O + CO2 ↔ H2CO3 ↔ HCO3- + H+ • Karbonátdehydratáza • Snazší disociace kyseliny uhličité v erytrocytech
venózní krev: na Hb a jiných bílkovinách 30% bikarbonát 60% rozpuštěný 10% arteriální krev: bikarbonát 90% Hamburgerův efekt = chloridový posun © S. Silbernagl, A. Despopoulos, Atlas Fyziologie člověka, 2004 Grada.
Regulace dýchání • Prodloužená mícha – dechové centrum – inspirační a expirační neurony • Mozkový kmen – pneumotaxické centrum
Regulace dýchání • Vyšší oblasti CNS:
mozková kůra hypotalamus, limbický systém
• Chemoreceptory:
periferní v karotidě, aortě ↓pO2 (↑pCO2, ↑H+) centrální v prodloužené míše ↑pCO2, ↑H+
• Plíce:
inflační receptory – v dechovém centru dojde k útlumu deflační receptory
5
15.4.2015
Regulace dýchání
Hypoxie
• Vyšší oblasti CNS:
mozková kůra hypotalamus, limbický systém
• Snížení pO2 ve tkáních
• Chemoreceptory:
periferní v karotidě, aortě ↓pO2 (↑pCO2, ↑H+) centrální v prodloužené míše ↑pCO2, ↑H+
• Plíce:
inflační receptory – v dechovém centru dojde k útlumu deflační receptory
• • • •
Hypoxická: kyslík v atmosféře Anemická: transportní kapacita v krvi Histotoxická: porucha využití kyslíku Stagnační: porucha kardiovaskulárního systému
© S. Silbernagl, A. Despopoulos, Atlas Fyziologie člověka, 2004 Grada.
Pneumothorax
Horská nemoc • • • •
Snížení atmosférického tlaku vzduchu => snížení pO 2 Hypoxická hypoxie Ve 3-4000 m n. m. Euforie, únava, ospalost, bolesti hlavy, nauzea
• Adaptace: ↑ MV ↑ obsah hemoglobinu ↑ difuzní kapacity plic ↑ srdečního výdeje ↑ hustoty kapilár © S. Silbernagl, A. Despopoulos, Atlas Fyziologie člověka, 2004 Grada.
Kesonová nemoc • Potápění – velmi rychlý výstup k hladině • Zvyšování tlaku – rozpuštěno více N2 • Při snižování tlaku během rychlého vynořování se vytváří drobné bublinky – poškození CNS • Přetlaková komora, postupná dekomprese, oxygenoterapie
6
