Fizjologia układu oddechowego i pokarmowego - opracowanie.docx

FIZJOLOGIA UKŁADU ODDECHOWEGO

Oddychanie składa się z:

§         oddychania zewnętrznego związanego z pobieraniem O2 i usuwaniem CO2 z całego organizmu

§         oddychania wewnętrznego polegającego na wykorzystaniu O2 wytwarzaniu CO2 oraz wymianie gazowe zachodzącej między komórkami a płynami je otaczającymi.

Układ oddechowy składa się z narządu w którym zachodzi wymiana gazowa- płuca i pompy która wentyluje płuca- klatka piersiowa, mięśnie oddechowe, okolice w mózgowiu kontrolujące mięśnie  oraz drogi i nerwy łączące mózgowie z mięśniami.

W spoczynku człowiek oddycha 12- 15 razy na minutę. W czasie jednego oddechu wdychane i wydychane jest 500 ml powietrza co stanowi 6- 8 l/ min.

Powietrze to na drodze prostej dyfuzji O2 przechodzi do krwi naczyń włosowatych płucnych, natomiast CO2 do pęcherzyków. W ten sposób w ciągu minuty 250 ml O2 przechodzi do organizmu i 200 ml CO2 jest wydalane.

W skład suchego powietrza wchodzi:

·         20,98% O2

·         0,04% CO2

·         78,06% N2

·         0,92 % innych składników obojętnych takich jak argon i hel

Oskrzela i ich unerwienie:

§         w ścianach tchawicy i oskrzeli występuje tkanka chrzęstna i stosunkowo mało mięśni gładkich

§         wyścielone są przez urzęsiony nabłonek w którym występują gruczoły śluzowe i surowicze

§         urzęsiony nabłonek występuje aż do oskrzelików oddechowych

§         ściany oskrzeli i oskrzelików unerwione są przez autonomiczny układ nerwowy- duża ilość receptorów muskarynowych- pobudzenie cholinergiczne powoduje zwężenie oskrzeli

§         w ścianach oskrzelików występują receptory β-adrenergiczne- uczestniczą w procesie rozkurczu oskrzeli

§         w oskrzelikach występuje dodatkowo niecholinergiczne, nieadrenergiczne unerwienie o działaniu rozszerzającym oskrzela np. VIP.

Krążenie płucne

·         cała krew przechodzi przez tętnice płucne do łożyska płucnych naczyń włosowatych, gdzie ulega utlenowaniu i wraca do lewego przedsionka przez żyły płucne

·         o wiele mniejsze tętnice oskrzelowe odchodzą od tętnic krążenia dużego, tworzą naczynia włosowate które uchodzą do żył oskrzelowych lub tworzą anastomozy z naczyniami włosowatymi lub żyłami płucnymi

·         żyły oskrzelowe uchodzą do żyły nieparzystej

·         krążenie oskrzelowe odżywia oskrzela i opłucną

Oddychanie zewnętrzne dzieli się na szereg procesów:

ü      wentylacja płuc

ü      dyfuzja gazów pomiędzy powietrzem pęcherzykowym i krwią

ü      transport gazów za pośrednictwem krwi

ü      dyfuzja gazów pomiędzy krwią i komórkami w

Wentylacja płuc

ð      do pęcherzyków płucnych jest wciągane powietrze atmosferyczne zawierające tlen i inne gazy oraz bardzo mało dwutlenku węgla

ð      powietrze wydychane zawiera mniej tlenu a zawartość dwutlenku węgla jest w nim znacznie większa niż w powietrzu wydychanym

ð      uzależniona jest od ruchów oddechowych klatki piersiowej i skurczu mięśni międzyżebrowych zewnętrznych i przepony

ð      skurcz mięśni powoduje powiększenie wymazów wewnętrznych klatki piersiowej: pionowego, strzałkowego i czołowego

ð      wydech jest aktem biernym, niewymagającym skurczu mięśni, spowodowany jest działaniem sił sprężystych ścian klatki piersiowej (skręcenie żeber), w pozycji stojącej działa także siła ciężkości, zmniejszając rozmiar klatki piersiowej przez pociąganie ku dołowi uniesionych podczas wdechu żeber.

ð      przy wydechu przepona rozluźnia się i ulega ponownie wpukleniu w stronę klatki piersiowej gdzie panuje ujemne ciśnienie atmosferyczne

ð      przy nasilonym wydechu działają mięśnie międzyżebrowe wewnętrzne i mięśnie przedniej ściany jamy brzusznej (mięśnie proste brzucha), mięsień czworoboczny lędźwi, mięsień biodrowo- żebrowy, mięsień zębaty dolny

ð      w nasilonych wdechach biorą udział mięśnie wdechowe dodatkowe- mięsień mostkowo-obojczykowo-sutkowy, mięsień piersiowy mniejszy, mięsień zębaty przedni,  mięsień czworoboczny, mięsień dźwigacz łopatki, mięśnie równoległoboczne większe i mniejsze, mięśnie pochyłe

ð      w normalnych warunkach pomiędzy płucami a ścianą klatki piersiowej jest tylko cienka warstwa płynu

ð      ciśnienie panujące pomiędzy płucami a ścianą klatki piersiowej (w jamie opłucnej) jest niższe niż ciśnienie atmosferyczne

ð      przy końcu spokojnego wydechu tendencja płuc do odrywania się od ścian klatki piersiowej jest równoważona przez tendencję do rozprężania się w przeciwnym kierunku

ð      wdech jest procesem aktywnym- skurcz mięśni wdechowych zwiększa objętość klatki piersiowej, ciśnienie w jamie opłucnej mierzone u podstawy płuc na początku wdechu wynosi -2,5 mm Hg, obniża się do ok. -6 mm Hg- płuca są bardziej rozciągnięte, ciśnienie w drogach oddechowych staje się nieznacznie ujemne i powietrze napływa do płuc

ð      przy końcu wdechu siła sprężystości płuc sprowadza klatkę piersiową z powrotem do pozycji wydechowej, w której siły sprężystości płuc i klatki piersiowej równoważą się, ciśnienie w drogach oddechowych staje się nieznacznie dodatnie i powietrze wypływa z płuc

ð      znaczny wysiłek wdechowy wdechowy obniża ciśnienie w jamie opłucnowej do wartości -30 mmHg, powodując odpowiednio większy napływ powietrza do płuc, w czasie wzmożonej wentylacji rośnie także stopień deflacji płuc przez aktywny udział mięśni wydechowych, zmniejszających objętość klatki piersiowej

ð      w czasie każdego wdechu do pęcherzyków płucnych dostaje się tylko ok. 350 mL powietrza oddechowego, 150 mL powietrza wypełnia przestrzeń martwą

Opłucna płucna przylega do opłucnej ściennej i w czasie wdechu podąża za nią wypełniając całą jamę opłucnej w której panuje ujemne ciśnienie w czasie spokojnego oddychania od 0,3 do 0,8 kPa -> powoduje to rozciągnięcie tkanki płucnej, obniżenie się ciśnienia w pęcherzykach płucnych, w drogach oddechowych i napływ powietrza do płuc w celu wyrównania powstałej różnicy.

Na szczycie wdechu mięśnie wdechowe rozkurczają się i klatka piersiowa zaczyna zmniejszać swoją objętość dzięki sile wywieranej przez rozciągnięte elementy sprężyste w tkance płucnej. Ciśnienie w pęcherzykach płucnych wzrasta powyżej ciśnienia atmosferycznego i powietrze jest usuwane na zewnątrz.

Przestrzeń martwa anatomiczna- przestrzeń tą tworzą drogi oddechowe w których nie ma warunków anatomicznych do wymiany gazów pomiędzy powietrzem, a krwią: jama nosowa, gardło, krtań, tchawica, oskrzela i oskrzeliki. Ok. 150 ml.

Przestrzeń martwa fizjologiczna-przestrzeń w której powietrze pęcherzykowe niepodległa wymianie- w naczyniach włosowatych tych pęcherzyków krew nie przepływa lub przepływa jej zbyt mało, aby całe wprowadzone powietrze mogło być wykorzystane do wymiany gazowej. Ok. 500 ml.

DROGI ODDECHOWE

ü      Powietrze po przejściu przez jamę nosową i gardło, gdzie jest ogrzewane i nasycane parą wodną, przemieszcza się w dół do tchawicy i przez oskrzela, oskrzeliki oddechowe i przewody pęcherzykowe do pęcherzyków płucnych

ü      Pomiędzy tchawicą a pęcherzykami płucnymi drogi oddechowe dzielą się 23 razy- pierwsze 16 podziałów stanowi część przewodzącą dróg oddechowych przez którą transportowane jest powietrze ze środowiska zewnętrznego i do niego

ü      Część przewodząca składa się z oskrzeli, oskrzelików i oskrzelików końcowych

ü      Pozostałe 7 podziałów tworzą strefa przejściowa i strefa oddechowa w których zachodzi wymiana gazowa- oskrzeliki oddechowe, przewody pęcherzykowe, pęcherzyki płucne

ü      Pęcherzyki płucne są otoczone przez naczynia włosowate płuc, u człowieka występuje ich ok. 300 milionów a całkowita powierzchnia ścian pozostających w kontakcie z naczyniami włosowatymi wynosi ok. 70 m2

PĘCHERZYKI PŁUCNE

ð      Wyścielone są przez dwa typy komórek:

ü      komórki pęcherzyków płucnych typu I- płaskie komórki z bardzo rozpłaszczoną warstwą cytoplazmy- komórki wyścielające

ü      komórki pęcherzyków płucnych typu II (pneumocyty ziarniste)- grubsze, zawierają liczne wtręty w postaci ciałek blaszkowatych, komórki te wydzielają czynnik powierzchniowy- surfaktant

ð      Surfaktant- czynnik ten stanowią cząsteczki lipoprotein

ð      W czasie wdechu napięcie powierzchniowe w pęcherzykach wzmaga się a w czasie wydechu maleje- zapobiega to zlepianiu się ścian pęcherzyków na szczycie wydechu.

ð      W czasie wdechu powierzchnia pęcherzyków zwiększa się, cząsteczki czynnika powierzchniowego ulegają rozsunięciu i napięcie powierzchniowe się wzmaga- zjawisko przeciwne zachodzi podczas wydechu.

ð      W płucach występują też komórki nabłonkowe: makrofagi pęcherzyków płucnych (PAM), limfocyty, komórki plazmatyczne, komórki APUD, komórki tuczne (zawierające heparynę, lipidy, histaminę oraz polipeptydy biorące udział w reakcjach alergicznych)

SURFAKTANT

ð      Niskie napięcie powierzchniowe przy małych rozmiarach pęcherzyków jest spowodowane obecnością w płynie wyściełającym pęcherzyki czynnika powierzchniowego

ð      Jest mieszaniną dipalmitoilofosfatydylocholiny (DPPC) innych lipidów i białek

ð      Jeśli napięcie powierzchniowe byłoby wysokie pęcherzyki płucne zapadałyby się zgodnie z prawem Laplace’a podczas zmniejszania swoich rozmiarów w czasie wydechu.

ð      Surfaktant pomaga także zabezpieczyć płuca przed obrzękiem.

ð      Wytwarzany jest przez komórki nabłonkowe pęcherzyków płucnych II typu- zawierają ciałka blaszkowate, zawierające znaczne ilości fosfolipidów, które są wydzielane w procesie egzocytozy do światła pęcherzyków. Z wydzielonych ciałek tworzone są rurki lipidowe nazywane tabularną mieliną, która tworzy warstwę fosfolipidową.

ð      Surfaktant zawiera cztery wyjątkowe białka

·         SP-A- duża glikoproteina posiadająca w swej strukturze domeny kolagenopodobne- spełnia rozliczne funkcje, włącznie z regulacją zwrotną surfaktantu przez komórki pęcherzyków płucnych II typu.

·         SP-B- mniejsze białko, ułatwiające tworzenie jednocząsteczkowej warstwy fosfolipidowej

·         SP-C- mniejsze białko, ułatwiające tworzenie jednocząsteczkowej warstwy fosfolipidowej

·         SP-D

ð      Odgrywa ważną rolę tuż po urodzeniu- noworodek wykonuje kilka silnych ruchów wdechowych i płuca rozciągają się. Surfaktant chroni jest przed ponownym zapadnięciem

ð      IRDS- zespół ostrej niewydolności oddechowej niemowląt- zespół błon szklistych- napięcie powierzchniowe w płucach u takich noworodków jest wysokie i wielu partiach płuc pęcherzyki są zapadnięte.

ð      Surfaktant rozwija się ok. 8 miesiąca życia płodowego.

ð      Dojrzewanie surfaktantu w płucach jest przyspieszone także przez hormony glikokortykosteroidowe- w czasie zbliżającego się porodu wzrasta stężenie kortyzolu u płodu i matki, płuca zaś bogate są w receptory glikokortykosteroidowe.

ð      Niedobór surfaktantu- pacjentów po operacjach kardiochirurgicznych u których zastosowano krążenie krwi pozaustrojowe, zmniejszona ilość u palaczy.

Czynniki wpływające na powinowactwo hemoglobiny do tlenu

Są to:

§         pH

§         temperatura

§         stężenie 2,3-difosfoglicerynianu (2,3-DPG)

Efekt Bohra- zmniejszone powinowactwo hemoglobiny do 02 występujące przy obniżonym pH krwi.

POJEMNOŚCI I OBJĘTOŚCI PŁUC

Pojemność wdechowa- IC- powietrze wciągane do płuc w czasie najgłębszego wdechu po spokojnym wydechu (IRV+TV)

Pojemność zalegająca czynnościowa –FRC- powietrze pozostające w płucach po spokojnym wydechu. (ERV+ RV)

Pojemność życiowa wdechowa- IVC- powietrze wciągnięte do płuc po najgłębszym wydechu, wykonując maksymalny wdech, jest większa od VC

Objętość oddechowa- TV- wdychana i wydychana w czasie swobodnego wdechu i wydechu

Objętość zapasowa wdechowa- IRV- wciągana do płuc w czasie maksymalnego wdechu wykonanego na szczycie swobodnego wdechu

Objętość zapasowa wydechowa- ERV- powietrze usuwane z płuc po swobodnym wydechu i po maksymalnym wydechu

Objętość zalegająca- RV- powietrze pozostające w płucach w czasie maksymalnego wydechu. Pozostaje w płucach wskutek zapadania się niektórych drobnych oskrzelików pod koniec wydechu kiedy ciśnienie w klatce piersiowe wzrasta i może przewyższyć ciśnienie w oskrzelikach. Objętość zalegająca zależy od sprężystości tkanki płucnej- jest mniejsza u osób młodych i wzrasta niekorzystnie z wiekiem w miarę zmniejszania się sprężystości płuc. Jest duża w rozedmie płuc.

Restrykcja- zmniejszenie czynnego miąższu płuc, które zmniejsza całkowitą pojemność płuc (mała pojemność życiowa płuc). Badaniem potwierdzającym restrykcję jest bodypletyzmografia.

Obturacja- zwężenie dróg oddechowych. Jej ocena jest niezbędna w diagnostyce i monitorowaniu astmy oskrzelowej i przewlekłej obturacyjnej choroby płuc (POCHP)

Pojemność całkowita płuc- TLC

Wentylacja płuc minutowa- PV- ilość powietrza wdychanego i wydychanego w ciągu minuty (16 oddechów x 500 mL)

Natężona objętość wydechowa w pierwszej sekundzie- FEV1,0- objętość powietrza wydychanego w czasie pierwszej sekundy po najgłębszym wdechu

PEF- szczytowy przepływ powietrza podczas natężonego wydechu, odzwierciedla stopień zwężenia oskrzeli i jest przydatny do badania skuteczności działania leków rozkurczających oskrzela. Na wskaźnik ten mają wpływ wiek i płeć badanego.

MEF25- maksymalny przepływ wydechowy w momencie, gdy do końca natężonego wydechu pozostało jeszcze 25 % VC

MEF50- maksymalny przepływ wydechowy w momencie, gdy do końca natężonego wydechu pozostało jeszcze 50% VC

MEF75- maksymalny przepływ wydechowy w momencie, gdy do końca natężonego wydechu pozostało jeszcze 75% VC

FEV1%VC- stosunek ten określa jaki procent pojemności życiowej płuc badany usuwa w ciągu pierwszej sekundy natężonego wydechu- wskaźnik Tiffeneau.

MVV- maksymalna dowolna wentylacja płuc- objętość p...