fiziologija respiratornog sistema

Prof. dr Živorad Maličević Farmaceutski fakultet Novi Sad

Plućna cirkulacija.

Broj

(generacija) Traheja

KONDUKTIVNA ZONA

1

(0)

Cilija

Glatki mišići

da

da

da

da

da

da

malo

malo

ne

malo

ne

ne

(1)

Bronhi 14

(2) (3)

Bronhiole

120.000

(4) (17)

Respiratorne bronhiole

RESPIRATORNA ZONA

   0    0    0  .    0    0    0  ,    2

Alveolarni duktusi

(18) (19) (20) (21)

Alveolarne kese

   0    0    0  .    0    0    0  ,    6    1

(22) (23)

Struktura disajnih puteva. Disajno stablo sa 23 generacije grananja i brojevima od 1 traheja, 14 bronhija, 120.000 bronhiola, 2 miliona respiratornih bronhiola i alveolarnih duktusa i 16 miliona alveola.

FEV1 (1 sec)

Maksimalna inspiracija IRV

Vazduh u plućima (L)

IC

FEV1

T

RV

inspiracija ekspiracija

VC

ERV FRC

Ekspiracija Spirometar Inspiracija

Pero

Maksimalna ekspiracija Vreme (sekundi)

Merenje plućnih volumena i kapaciteta metodom spirometrije.

Alveolarni i arterijski PCO2 kao funkcija alveolarne ventilacije. Zapazite da kada se produkcija CO2 duplira od 200 ml/min na 400 ml/min, alveolarna ventilacija se takoñe mora duplirati da bi se odražli PACO2 i PaCO2 na 40 mmHg, tj. da bi se održala ravnoteža.

Alveolarna ventilacija (L/min)

0.50

Dijagram komplijanse pluća, odnosno pritisakvolumen kriva. Komplijansa je lakoća popustljivosti pluća. Nagib svake krive je komplijansa. Zapazite da je odnos izmeñu volumena i pritiska različit u toku inspirijuma i ekspirijuma, fenomen koji je poznat kao hysteresis. hysteresis

Ekspiracija

   )    L    (   a          ć   u    l   p   a   n   e 0.25   u    l   o   v   a   n   e   m   o   r    P

Inspiracija

0 -4

-5

Intrapleuralni pritisak (cm H2O)

-6

Velika alveola

Mala alveola

Mala alveola sa surfaktantom

Mali kolapsni pritisak

Veliki kolapsni pritisak

Mali kolapsni pritisak

Efekt veličine alveole i surfaktanta na kolapsni pritisak. Dužina strelica pokazuje relativnu veli činu kolapsnog pritiska.

NORMALNI DISAJNI CIKLUS Patm = 0

U miru

Inspiracija

Ekspiracija

Pritisci koji deluju na alveole i disajne puteve za vreme normalnog disajnog ciklusa. Brojevi označavaju pritisak u cm H2O. Date su i promene transmuralnog pritiska pri inspiraciji i ekspiraciji .

Inspiracija

Respiratorni volumen (L)

Intrapleuralni pritisak (cm H2O)

Alveolarni pritisak (cm H2O)

Ekspiracija

1:3

Volumen i pritisci u toku disajnog ciklusa. Intrapleuralni i alveolarni pritisci su izraženi u odnosu na atmosferski pr sa .

FORSIRANA EKSPIRACIJA

Pritisak u alveolama i disajnim putevima za vreme forsirane ekspiracije. Pritisak je izražen u cm H2O u relativnom odnosu na atmosferski pritisak. strelica označavaju veličinu transmuralnog pritiska (+5 i -5).

3. Bazalna membrana epitela

5. Bazalna membrana kapilara 4. Intersticijumski 6. Kapilarni endotel prostor 7. Sloj plazme

2. Alveolarni epitel

Eritrocit 1. Sloj tečnosti i surfaktanta

Alveola

Difuzija Difuzija

Kapilar

kiseonika ugljen-dioksida

8. Membrana eritrocita

Ultrastruktura alveolarne respiratorne membrane, prikazana u poprečnom preseku. (Modifikovano po Gajtonu, sa dodatkom 7. i 8. sloja).

Vazdušni put

Alveola

Plućni kapilar Mešana venska krv iz desnog srca

Oksigenisana krv ka levom srcu

Shematski dijagram odnosa alveole i plućnog kapilara. Oksigenacija venske krvi u plućnim kapilarima.

Suvi udahnuti vazduh

Ovlaženi vazduh u traheji

Alveolarni

Mešana venska krv

Sistemska arterijska krv

Vrednosti PO2 i PCO2 u suvom udahnutom vazduhu, ovlaženom vazduhu u traheji, alveolarnom vazduhu i krvi plućnih kapilara.

DISTRIBUCIJA U PLUĆIMA Protok krvi

Alveolarna ventilacija

Apeks

Najmanji

Manja

Najveća (3.0)

Najveći (130 mmHg)

Manji (28 mmHg)

Najmanja (0.6)

Najmanji (89 mmHg)

Veći (42 mmHg)

Zona 1

Zona 2

Zona 3

Najveći

Veća

Baza

Varijacije u ventilaciono/perfuzionom V/Q odnosu u tri zone pluća.

Kriva disocijacije HbO2

   )    %    (   a   n    i    b   o    l   g   o   m   e   a    j    i   c   a   r   u    t   a    S

P50

PO2 (mmHg)

Kriva disocijacije oksihemoglobina. P50 je parcijalni pritisak O2 (PO2), pri čemu je zasićeno 50% hemoglobina (tj. kada dve, od četiri hem grupe 2 . vrednosti P50 koristi se kao indikator promene u afinitetu hemoglobina za O2. Normalno je P50=26 mmHg.

Kriva disocijacije oksihemoglobina. Na izgled i položaj krive utiču: parcijalni pritisak ugljen-dioksida (PCO2), pH, temperatura (t), 2.3os og cera , DPG).

A. UZROČNICI SKRETANJA UDESNO

B. UZROČNICI SKRETANJA ULEVO

↑ PO2 (mmHg)

↓ PO2 (mmHg)

↓ pH

↑ pH

↑ Temperatura

(t)

↓ Temperatura

↑ 2,3-DPG

↓ 2,3-DPG;

   )    %    (   a   n    i    b   o    l   g   o   m   e    h   a    j    i   c   a   r   u    t   a    S

(t)

Hemoglobin F

   )    %    (   a   n    i    b   o    l   g   m   e    h   a    j    i   c   a   r   u    t   a    S

P50 PO2 (mmHg)

P50 PO2 (mmHg)

Skretanje krive disocijacije oksihemoglobina. A. Skretanja udesno su povezana sa povećanjem P50 i smanjenjem afiniteta Hb za O2. B. Skretanja ulevo su povezana sa smanjenjem P50 i povećanjem afiniteta Hb za O2.

Metabolizam Tkivo

O2 ↑

CO2

O2

Oslobañanje O2 do tkiva

↑

O2 Cl− Karbaminohemoglobin Hb

CO2 + H2O

Oksihemoglobin

H2CO3

H+ + HCO3−

Kapilar KARBOANHIDRAZA

ERITROCIT

Hb-H

Transport ugljen-dioksida (CO2) u krvi. CO2 i H2O u eritrocitima prelaze u H+ i HCO3-. Ovu reakciju katalizuje enzim karboanhidraza oko 6.000 puta. Hemoglobin je pufer za H + (Hb-H), a HCO3- se razmenjuje sa Cl- i transportuje u plazmi (Ambiržeov efekat). Oslobañanje O2 iz sistemskih kapilara u tkiva dovodi do porasta prenosnog kapaciteta krvi za CO 2 (Haldaneov efekat).

TROVANJE UGLJEN-MONOKSIDOM

Efekat ugljenmonoksida (CO) na krivu disocijacije HbO2. CO redukuje

Normalno

   )    %    (    b

Ugljen-monoksid (CO)

  a    j    i   c   a   r   u    t   a    S

PO2 (mmHg)

kapacitet vezivanja O2 za hemoglobin i dovodi do skretan a krive disocijacije HbO2 ulevo.

Periferni hemoreceptori

Centralni hemoreceptori

CO2

H+

O2

AFERENTNE INFORMACIJE

H+

Plućni receptori na istezanje

Receptori mišića i zglobova

CN X

CN IX CN X Apneusti čki centar

INFORMACIJE

INSPIRATORNI CENTAR

Pneumotaksički centar

n. frenikus Dijafragma

Ilustrativni prikaz regulacije disanja. Aferentne (senzorne) informacije pristižu u inspiratorni centar preko centralnih i perifernih hemoreceptora kao i mehanoreceptora. Eferentne (motorne) informacije se šalju iz inspiratornog centra preko frenikusa do dijafragme. CN = kranijalni nerv.

CENTRALNI HEMORECEPTORI

KAPILARI

CO2 + H2O

MEDULA

CO2

H2CO3

Krvnomoždana barijera

H+ + HCO3−

Centralni hemoreceptori

Inspiratorni centar

H+

CST

CO2 + H2O

H2CO3

H+ + HCO3−

Odgovor centralnih hemoreceptora na promene koncentracije H+ jona (pH vrednosti). Tekstualno su opisane različite faze ove regulacije.

MoždanoCST barijera

FIZIČKO VEŽBANJE

↑ MVS & ↑V Q krvi kroz plu ća ↑P&  / vProtok CO 2

ARTERIJSKA KRV Nema promene PaO2 nema promene PaCO2 Nema promene ili ↓ pH

VENSKA KRV

↑ potrošnja O2 ↑ produkcija CO2 ↑ ventilacija

PROTOK KRVI KROZ PLUĆA veću u plućima ↓ Fiziološki mrtvi prostor

Odgovori receptorskog sistema na fizički rad.

KRIVA DISOCIJACIJE HbO2 Skreće udesno ↑ P50 ↓ Afinitet za O2

EKSTREMNA NADMORSKA VISINA

↓ Patm ↓ Alveolarni PO2

↑&

VA

VENTILACIJA

ARTERIJSKA KRV ↓ PaO2 ↑ pH (respiratorna

alkaloza)

PLUĆNI PROTOK ↑ Pulmonalna rezistanca ↑ Pulmonalni arterijski

pritisak Hipertrofija desne komore

KRIVA DISOCIJACIJE HbO ↑ 2,3-DPG Skretanje udesno ↑ P50 ↓ Afinitet za O2

Odgovori respiratornog sistema u uslovima ekstremne nadmorske visine.