REGULACE DÝCHÁNÍ DOPLNĚNÍ TÉMATU Transport kyslíku http://themedicalbiochemistrypage.org/images/hemoglobin.jpg hemoglobin hem •Většinou chemicky vázaný na hemoglobin (Fe2+): 1 molekula hemoglobinu váže 4 molekuly O2 •Méně fyzikálně rozpuštěný v plazmě (1,4%) • •Hemoglobin: •2 α, 2 b podjednotky, •Každá podjednotka má 1 hem, který váže 1 O2 ® hemoglobin váže 4 molekuly O2 • •Fetální hemoglobin (2α, 2g, vysoká afinita k O2) •Methemoglobin (Fe3+) •Karboxyhemoglobin (otrava CO) •Karbaminohemoglobin (navázaný CO2) •Oxyhemoglobin (navázaný O2) •Deoxyhemoglobin (bez navázaného plynu) • Saturace hemoglobinu kyslíkem disociační křivka hemoglobinu •100% •50% ¯ teploty pH ¯pCO2 ¯ DPG teploty ¯ pH pCO2 DPG pO2 •25 •50 •75 •100 Transport oxidu uhličitého •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 Oxid uhličitý snižuje pH krve, funguje v krvi jako pufr •CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3- Regulace dýchání řízení dýchání Hypoxie nedostatek kyslíku ve tkáních (neplést s ischemií) (ischemie – nedostatečné prokrvení tkáně – zahrnuje hypoxii, hyperkapnii, nahromadění metabolitů, nedostatek živin,….) • •Hypoxická hypoxie – méně pO2 v arteriální krvi(menší % kyslíku ve vzduchu, vyšší nadmořská výška, porucha dýchacích svalů, dechového centra, opiáty, porucha ventilace-perfuze, snížená difuze přes alveolární membránu) •Anemická hypoxie – porucha přenosu kyslíku krví (méně krvinek, méně hemoglobinu, nefunkční hemoglobin, otrava CO) •Ischemická (cirkulační, stagnační) hypoxie – snížený průtok krve tkání (obstrukce arterie, selhávání srdce) •Histotoxická hypoxie - porušené využití O2 buňkami (toxiny, kianid) Hyperkapnie a hypokapnie Hyperkapnie: •Vyšší pCO2 •snížené pH krve •zmatenost, poruchy smyslové ostrosti, nakonec koma s útlumem dýchání a smrt Hypokapnie: •Hypoxie mozku díky vazokonstrikci cév - ztráta orientace, závratě, parestézie •Zvýšené pH, při hyperventilaci – tetanické křeče, ztráta vědomí Regulace dýchání řízení dýchání Dechové centrum Centrální chemoreceptory, automatické dýchání Mozková kůra Volní dýchání, podmíněné reflexy Podkorové struktury Emoce, změny centrální teploty, změny při reakcích ANS Přímý vliv složení prostředí Hormony (adrenalin, steroidní hormony) baroreceptory Nespecifické mechanoreceptory Receptory kůže, svalů, šlach a kloubů Receptory dýchacích svalů Receptory plic a dýchacích cest Periferní chemoreceptory Volní dýchání – korové (poškození: syndrom automatického dýchání) Automatické dýchání – prodloužená mícha (poškození: Ondinina kletba) Plicní oběh C:\Users\user\Desktop\výuka\učení fyziologie\Boron - Medical Physiology\Pages\Images\V. The Respiratory System\S23283-025-f006.jpg •oběh •funkční (okysličení krve, krev z pravé komory) •nutriční (výživa plic, 2% oběhu, krev z levé komory) Boron and Boulpaep, Medical Physiology Dechové centrum přeseknutí pravidelné dýchání Varolův most prodloužená mícha dýchání nervus vagus nepravidelné dýchání dýchání apneustické centrum pneumotaktické centrum neurony inspirační centrální chemoreceptory a expirační apneustické dýchání Dechové centrum – nervový regulace •Inspirační neurony •aktivní po čas inspiria, •inervují nádechové svaly •Expirační neurony – aktivní v čase expiria •v klidovém expiriu pouze inhibují aktivitu inspiračních neuronů •při usilovném výdechu aktivují výdechové svaly •Apneustické centrum •Stimulace inspiračních neuronů •Pneumotaktické centrum •Střídavě inhibuje a aktivuje apneustické centrum • • Hormonální regulace •Serotonin, acetylcholin, histamin, některé prostaglandiny stimulují dýchání •Dopamin, noradrenalin a endorfiny tlumí dýchání • Ochranné a obrané dýchací reflexy •Kratschmerův apnoický reflex – různé škodliviny a chemické látky podrážděním sliznice nosu vyvolají zpomalení až zástavu dýchání, laryngo a bronchokonstrikci – ochrana před průnikem škodliviny do plic •Diving reflex – studený podnět na tváři a sliznici nosu vede k zástavě dýchání •Laryngální chemoreflex – podrážení laryngeálních chemoreceptorů vyvolá apnoi, laryngo- a bronchokonstrikci, hypertenzi a bradykardii (zástava dechu a šetření kyslíku pro mozek a srdce během apnoe) – ochrana dolních dýchacích cest před vstupem škodlivých látek •Kýchání – aktivované mechano a chemoreceptory v nose – silný nádech, zvýšení tlaku v plicích při zavřené hlasivkové štěrbině (kompresivní fáze), otevření štěrbiny a vypuzení cizího tělesa nebo hlenu ven (explozivní fáze) •Kašel - podobně jako kýchání, ale podrážděny jsou receptory laryngu, trachey a bronchů a cílem je posunout cizí těleso nebo hlen jen na laryngus •Expirační reflex – prudká respirace při podráždění hlasivek – ochrana před vstupem tělesa do dolních dýchacích cest Respirační sinusová arytmie •Zvýšení srdeční frekvence v nádechu a snížení srdeční frekvence ve výdech •S hloubkou dýchání se prohlubuje respirační arytmie, při rychlejším dýchání vymizí •Patrnější u mladších, s věkem vymizí •Příčiny •Centrální generátor – iradiace impulzů z respiračního do kardiomotorického centra v prodloužené míše •Reflexy z receptorů rozpětí plic – útlum inspiračního i kardioinhibičního centra •Oscilace CO2, pH, O2 skrze chemoreceptory •Baroreflex •Bainbridgeův reflex •Změny protažení SA uzlu při nádechu vedou k rychlejšímu vzniku vzruchů Ventilace - perfuze C:\Users\user\Desktop\výuka\učení fyziologie\Boron - Medical Physiology\Pages\Images\V. The Respiratory System\S23283-030-f009.jpg Boron and Boulpaep, Medical Physiology Poruchy difuze přes alveolokapilární membránu Rychlost vlaku – krevní průtok, pracovníci - difuze O2 přes alveolokapilární membránu, vagóny - kapacita krve pro O2 C:\Users\user\Desktop\výuka\učení fyziologie\Boron - Medical Physiology\Pages\Images\V. The Respiratory System\S23283-029-f006a.jpg C:\Users\user\Desktop\výuka\učení fyziologie\Boron - Medical Physiology\Pages\Images\V. The Respiratory System\S23283-029-f006b.jpg Normální průtok, difuze a kapacita krve Porucha difuze přes alveolokapilární membránu C:\Users\user\Desktop\výuka\učení fyziologie\Boron - Medical Physiology\Pages\Images\V. The Respiratory System\S23283-029-f006d.jpg C:\Users\user\Desktop\výuka\učení fyziologie\Boron - Medical Physiology\Pages\Images\V. The Respiratory System\S23283-029-f006e.jpg C:\Users\user\Desktop\výuka\učení fyziologie\Boron - Medical Physiology\Pages\Images\V. The Respiratory System\S23283-029-f006c.jpg Zvýšená ventilace nevylepší saturaci kyslíkem, Snížený Hb Nízký průtok krve, kyslík v alveolu není dostatečně využit Při vysokém průtoku krve není čas na okysličení C:\Users\user\Desktop\výuka\učení fyziologie\Boron - Medical Physiology\Pages\Images\V. The Respiratory System\S23283-031-f003b.jpg Lidé s městnavým selháváním srdce, Spánek ve vysoké nadmořské výšce Ischemie, anoxie prodloužené míchy, signál k zahájení KPR Léze mostu nebo prodloužené míchy Léze mostu nebo prodloužené míchy Boron and Boulpaep, Medical Physiology •KYSLÍKOVÁ KASKÁDA mmHg • •Suchý atmosferický vzduch 159 •Zvlhčený zahřátý atmosferický vzduch 149 •Ideální alveolární plyn 105 •End-exspirovaný vzduch 105 •Arteriální krev 77 •Cytoplazma – mitochondrie 3-10 •Smíšená žilní krev 40 •Žilní krev 20 •Efekt nadmořské výšky na sycení krve kyslíkem •(čísla v závorce jsou hodnoty po aklimatizaci) • • •výška barometrický pO2 pCO2 pO2 tlak alveolární alveolární saturace (mmHg) (mmHg) (mmHg) (mmHg) (%) • • •0 760 159 40 (40) 104 (104) 97 (97) • •3 048 523 110 36 (23) 67 (77) 90 (92) • •6 096 349 73 24 (10) 40 (53) 73 (85) • •9 134 249 47 24 (7) 18 (30) 24 (38) • •12 192 141 29 • •15 240 87 18 •Dýchání s čistým kyslíkem • • •výška barometrický pCO2 pO2 arteriální • tlak alveolární alveolární saturace •(m) (mmHg) (mmHg) (mmHg) (%) • •0 760 40 673 100 • •3 048 523 40 436 100 • •6 096 349 40 262 100 • •9 134 349 40 139 99 • •12 192 141 36 58 84 • •15 240 87 24 16 15 • •Pracovní kapacita ve vysoké nadmořské výšce • • •work capacity • (compare with normal condition) • (%) • •Unacclimatized 50 • •Acclimatized for 2 months 68 • •Native living at 4 023 m •but working at 5 182 m above sea level 87 Umělá ventilace plic text http://1gr.cz/fotky/idnes/15/082/cl6/ERP5d247c_1929_iron_lung.jpg http://www.fbmi.cvut.cz/files/images/zelezne-plice.jpg Umělá ventilace plic http://www.osel.cz/_popisky/117_/s_1175071970.jpg http://img.mf.cz/335/641/2.jpg http://www.wikiskripta.eu/images/thumb/5/5d/Endotracheal_tube_colored.png/300px-Endotracheal_tube_c olored.png Receptory dolních cest dýchacích •Receptory rozpětí plic •Inflační receptory – inflační reflex – při vysokém rozpětí plic utlumují apneustické centrum – zastavení inspiria •Hering-Breureův reflex – vysoké rozpětí plic zastaví další inspirium, u dospělého reflex spíše zajišťuje efektivitu dýchání, ale není životně důležitý •receptory vyvolávající kašel •Dráždivé receptory citlivé na chemické látky – hyperpnoe, bronchokonstrikce, tvorba hlenu Receptory dýchacích svalů - svalová a šlachová vřeténka bránice a mezižeberních svalů (účast na kašli, zvracení) Nespecifické receptory •Okulokardiální a okulorespirační reflex – tlak na oční bulby způsobí zpomalení dýchání •Arteriální baroreceptory – mění dechový vzor •Kožní receptory – stimulace receptorů bolesti vyvolává hluboký nádech, tepelné receptory vedou ke zrychlenému mělkému dýchání •Proprioreceptory svalů a kloubů – stimulace dýchání při tělesné námaze Receptory dýchacích cest Receptory dýchacích cest Receptory plic a dýchacích cest •Inflační receptory – receptory rozpětí dýchacích cest v průdušnici a průduškách •Receptory reagující na mechanické nebo chemické podráždění dýchacích cest, ve sliznici větvení průdušek •Receptory v alveolárních septech •Receptory horních dýchacích cest •Receptory sliznice nosu (čichové, tepelné, mechanické podněty) •Nazopulmonální a nazotorakální reflexy – udržení tonusu dýchacích svalů •Receptory nasofaryngu a orofaringu – aspirační reflexy •Receptory hrtanu •Mechanoreceptory – změny tlaku •Chladové receptory – registrace průtoku vzduchu •Dráždivé receptory – mechano- a chemoreceptory – citlivé na podráždění mechanicky, chemickou látkou, vodou – chrání před jejím vdechnutím