Dýchací systém Hlavní nádechové svaly: bránice, zevní mezižeberní svaly Pomocné dýchací svaly: m. sternocleidomastoideus, skupina skalenových svalů Výdechové svaly: vnitřní mezižeberní svaly, svaly přední stěny břišní dychani Exsp Hrudní koš dychani Exsp Plice dychani Exsp Žebra dychani Insp Hrudní koš dychani Insp Plice dychani Insp Žebra Silbernagl, Despopoulos. Atlas fyziologie člověka, 1993 dýchábí žebra Silbernagl dychani Hrudní košSilbernagl Silbernagl, Despopoulos. Atlas fyziologie člověka, 1993 Graf změny intrapleur tlaku Graf změny objemu Graf změny plícního tlaku Obrzměny intrapleur tlaku Silbernagl pulmonalis parietalis PLEURA pleurální štěrbina Silbernagl, Despopoulos. Atlas fyziologie člověka, 1993 ELASTICKÉ VLASTNOSTI PLIC plicní poddajnost (compliance): Faktory ovlivňující elastické vlastnosti plic: stavba plic: přítomnost elastických vláken povrchové napětí alveolu: SURFAKTANT - snižuje povrchové napětí Odpor dýchacího systému Statické plicní objemy: -dechový objem DO (0,5 l) -inspirační rezervní objem IRO (2,5 l) -exspirační rezervní objem ERO (1,5 l) -reziduální objem RO (1,5 l) Statické plicní kapacity: -vitální kapacita plic VC (4,5 l) = IRO+DO+ERO -celková kapacita plic TC (6 l) = IRO+DO+ERO+RO -inspirační kapacita IC (3 l) = IRO+DO -funkční reziduální kapacita FRC (3 l) = ERO+RO Dynamické plicní parametry: -dechová frekvence f -minutová ventilace plic -maximální minutová ventilace -jednosekundová vitální kapacita FEV1 Výměna plynů v alveolu Silbernagl disociační křivka hemoglobinu Fyzikálně rozpuštěný v plazmě Chemická vazba na hemoglobin (Fe2+) 1 molekula hemoglobinu váže 4 molekuly O2 TRANSPORT O2 100% 50% ¯ teploty pH ¯pCO2 ¯ DPG teploty ¯ pH pCO2 DPG pO2 25 50 75 100 Silbernagl, Despopoulos. Atlas fyziologie člověka, 6.přeprac.vydání, 2006 fyzikálně rozpuštěný – 5% chemicky vázaný – KHCO3 a NaHCO3 –75-80% vazba na plazmatické bílkoviny – karbaminohemoglobin a karbaminoproteiny – 15-20% -v červených krvinkách enzym karbondehydrogenáza – urychluje tvorbu a rozklad H2CO3 TRANSPORT CO2 CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3 Regulace dýchání řízení dýchání Silbernagl, Despopoulos; Atlas fyziologie člověka, 1993 Boron, Boulpaep: Medical Physiology, 2003 Regulace dýchání https://sleep.sharepoint.com/siteimages/Chapter%203.png • •Dýchání je automatický proces, který probíhá mimovolně. Automaticita dýchání vychází z pravidelné (rytmické) aktivity skupin neuronů anatomicky lokalizovaných v prodloužené míše a její blízkosti. Lze je rozdělit na tři hlavní skupiny: –Dorzální respirační skupina - umístěná bilaterálně na dorzální straně prodloužené míchy, pouze neurony inspirační, vysílající axony k motoneuronům nádechových svalů (bránice, zevní mezižeberní svaly; jejich aktivace=nádech, při jejich relaxaci=výdech), podílí se na klidovém i usilovném nádechu – –Ventrální respirační skupina - umístěná na ventrolaterální části prodloužené míchy, horní část: neurony jejichž axony aktivují motoneurony hlavních a pomocných nádechových svalů; dolní část: exspirační neurony s inervací výdechových svalů (vnitřní mezižeberní svaly). Neurony této skupiny jsou v činnosti pouze při usilovném nádechu a výdechu – –Pontinní respirační skupina (pneumotaxické centrum) – umístěná dorzálně v horní části mostu, podílí se na kontrole frekvence a hloubky dýchání; ovlivňuje činnost respiračních neuronů v prodloužené míše CHEMORECEPCE Periferní – glomus caroticum (2000 ml/100 g) glomus aorticum pO2 hypoxie pCO2 hyperkapnie pH acidóza Centrální (centrální chemosenzitivní oblast) pCO2 H+…….pH pO2 Regulovaná veličina: alveolární ventilace, aby v každém okamžiku zajišťovala potřeby organismu pro přísun kyslíku a výdej CO2 (přísun vzduchu do zóny plic, která je v těsném kontaktu s krví – terminální respirační jednotka. Z dechového objemu 500ml přijde do oblasti respirace jen 350ml (dech objem-mrtvý prostor) Alveolární ventilace VA=df * (Dech objem - Objem mrtv. prostoru);VA=12*(500-150)=4200ml/min Chemické faktory ovlivňující dechové centrum: •Centrální chemoreceptory • - na ventrální straně prodloužené míchy •Adekvátní podnět: zvýšení pCO2 a koncentrace H+ • • -centrální chemoreceptor reaguje i na pokles pH z jiných příčin (laktázová acidóza, ketoacidóza) - http://www.medicine.mcgill.ca/physio/resp-web/sect8.htm •Periferní receptory • – glomus caroticum, glomus aorticum •(Stimulace dýchání probíhá cestou n. vagus a n. glossopharyngeus). •Reagují na pokles pO2, (zvýšení pCO2 a pH). Obzvlášť reagují na pokles pO2 pod fyziologickou hodnotu v arteriální krvi (12,5kPa). • •Mechanismus účinku: následkem poklesu tvorby ATP v mitochondriích se depolarizuje membrána receptorů a nastává jejich excitace (zvýšení tvorby vzruchů v aferentních nervech) •z http://www.medicine.mcgill.ca/physio/resp-web/sect8.htm, Nechemické vlivy Různé typy receptorů ve stěnách dýchacích cest Dráždivé receptory ve sliznici dýchacích cest – rychle se adaptující, Stimulovány řadou chemických látek (histamin, serotonin, cigaretový kouř). Společnou odpovědí na podráždění je zvýšená sekrece hlenu, zúžení laryngu a bronchů C-receptory (v blízkosti plicních cév =J receptory)– volná nervová zakončení vagových nemyelinizovaných vláken (typu C) v intersticiu bronchů a alveolů; Podráždění mechanické (zvýšené roztažení plic, zvýšený tlak v plicním oběhu, plicní edém) i chemické; Reflexní odpověď – zrychlené mělké dýchání, bronchokonstrikce, zvýšená produkce hlenu, dráždivý kašel Tahové receptory (stretch receptory) pomalu se adaptující, v hladké svalovině trachei a bronchů; jejich podráždění tlumí aktivitu respiračního centra v mozkovém kmeni – Hering-Breuerovy reflexy. Další vlivy: Baroreceptory – vagové manévry – tlumí i respirační centrum Podráždění proprioreceptorů svalů a kloubů při aktivním i pasivním pohybu končetin ovlivňuje činnost respiračních neuronů v mozkovém kmeni (uplatnění pro vzestup plicní ventilace při svalové práci) Aferentace z proprioreceptorů inspiračních svalů pomáhá prostřednictvím zpětné vazby přizpůsobit sílu kontrakce těchto svalů aktuálnímu odporu hrudníku a dýchacích cest tak, aby bylo dosaženo požadovaného dechového objemu Vyšší nervová centra Limbický systém, hypotalamus – ovlivnění dýchání při silné bolesti či emocích Kolaterály kortikospinálních drah=mozková kůra – aktivuje respirační centra při svalové práci Ovlivnění vůlí Zadržení dechu při potápění, změnit rytmicitu dýchání při mluvení, zpívání, hře na dechový nástroj. Dráhy vycházející z motorické kůry přímo ovlivňují činnost motoneuronů dýchacích svalů = automatická a volní kontrola od sebe odděleny (lze regulovat dýchání vlastní vůlí za fyziologických podmínek, dokud nedojde k výrazným odchylkám pO2, pCO2 , H+ - pak je volní kontrola nahrazena automatickou Vliv tělesné teploty nepřímo – přes urychlení metabolismu; přímá stimulace dechového centra zvýšenou teplotou