Fyziologie dýchacího systému Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem, státním rozpočtem České republiky a rozpočtem hlavního města Prahy. Fyziologie dýchacího systému 2. část Obr. č.1

pO2, pCO2 k výměně dýchacích plynů dochází přes alveolo-kapilární bariéru difúze O2 a CO2 probíhá oběma směry parciální tlaky plynů v alveolárním vzduchu a plicních žilách jsou téměř stejné transport O2 a CO2 je limitovaný perfúzí přechod CO (oxidu uhelnatého) je limitovaný difúzí Obr. č.13

Ostatní funkce respiračního systému Plicní obranné mechanismy zvlhčování vdechovaného vzduchu, jeho ochlazování nebo ohřívání epitel dýchacích cest (zachycení pevných částic) – řasinky (axonemální dynein – umožňuje jejich pohyb) bronchiální sekret (IgA a další látky) plicní alveolární makrofágy („prachové buňky“) Metabolické a endokrinní funkce plic tvorba surfaktantu obsahují fibrinolytický systém (rozpouští sraženiny v plicních cévách) odstraňují z krve serotonin, prostaglandiny, bradykinin, noradrenalin, acetylcholin tvoří se zde histamin, kalikrein, některé prostaglandiny aktivují angiotenzin I na angiotenzin II (vasokonstrikce)

Transport plynů mezi plícemi a tkáněmi Transport O2 Jeho dodávka závisí na: množství O2 v plicích difúzi plynů v plicích kapacitě krve přenášet O2 průtoku krve orgány (vasokonstrikce, vasodilatace) srdečním výdeji Množství O2 v krvi Je určeno: množstvím rozpuštěného O2 množstvím hemoglobinu v krvi afinitou hemoglobinu k O2

Hodnoty pO2 v cévách množství O2 spotřebované ve tkáních saturace hemoglobinu O2 (%) obsah O2 (ml O2 ve 100 ml krve) žíly tepny pO2 (torr) Obr. č.14

Transport O2 krví Hemoglobin (Hb) = červené krevní barvivo Fe2+ - každé ze 4 atomů železa váže 1 molekulu O2 (= oxygenace – železo zůstává dvojmocné = Fe2+) oxyhemoglobin (Hb4O8) – Hb s navázaným O2 deoxygenace (redukovaný Hb) – hemoglobin bez kyslíku 1 g Hb obsahuje 1,39 ml O2 v krvi: 160 g.l-1 u mužů (140 g.l-1 u žen) Hb Obr. č.15

Vazebná (disociační) křivka hemoglobinu pro O2 Množství transportovaného O2 hemoglobinem závisí na: koncentraci hemoglobinu v krvi pO2: molekula hemoglobinu (skládá se ze 4 podjednotek, každá obsahuje hem pro navázání 1 molekuly O2) deoxyhemoglobin (Hb bez kyslíku) má nejnižší afinitu k O2 , s každou další navázanou molekulou O2 afinita Hb k O2 stoupá saturace Hb O2 (%) pO2 (torr) Obr. č.16

Vliv pH na afinitu Hb k O2 snížené pH (kyselé prostředí – pH = 7,20) klesá afinita hemoglobinu k O2, křivka se stává plošší zvýšené pH (zásadité prostředí – pH 7,60) zvyšuje se afinita k O2, křivka se posouvá doleva oxyhemoglobin (%) pO2 (torr) Obr. č.17

Vliv teploty na afinitu Hb k O2 se zvyšující se teplotou se snižuje afinita k O2 V plicích, kde klesá pCO2 a teplota, stoupá pH = usnadněná vazba kyslíku Ve tkáních stoupá pCO2 i teplota a pH klesá = snadněji se uvolňuje kyslík do tkání oxyhemoglobin (%) pO2 (torr) Obr. č.18

2,3-DPG a afinita Hb k O2 2,3 difosfoglycerát (2,3-DPG) – tvoří se v erytrocytech (Hb-2,3-DPG) HbO2 + 2,3-DPG Hb-2,3-DPG + O2 větší uvolnění O2 ve tkáních Jeho tvorba se mění: pH = 2,3-DPG hormony štítné žlázy, androgeny, tělesná zátěž, hypoxie = 2,3-DPG glukózo-6P 1,3-difosfoglycerát 2,3-difosfoglycerát 3-fosfoglycerát pyruvát

Transport CO2 krví fyzikálně rozpuštěný (malý podíl) – 12% navázaný na bílkoviny (karbaminohemoglobin) 11% HCO3- CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+ tato reakce je v plasmě pomalá je 10 000krát rychlejší v erytrocytech – 27% membrána erytrocytů je pro HCO3- propustná HCO3- do plasmy – 50% za HCO3- do erytrocytů Cl- (= chloridový posun) erytrocyty „nasávají“ vodu (zvětšují svůj objem)

Erytrocyt a CO2 Cl- CO2 CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+ HHb Hb- + H+ Obr. č.19

Regulace dýchání Dýchání je automatické Regulace dýchání: nervové řízení motorickými nervy řízení dýchacích svalů autonomní (vegetativní) řízení dýchání chemické řízení reflexní mechanismy suprapontinní mechanismy Obr. č.20

1. Nervové řízení dýchání Volní regulace dýchání je v mozkové kůře přes kortikospinální trakt informace do respiračních motoneuronů Automaticita dýchání je v mostu a prodloužené míše nervová vlákna řídící vdech – spojují se ve frenické motoneurony nervová vlákna spojená s výdechem – spojují se do zevních interkostálních motoneuronů

Prodloužená mícha a Varolův most Dechové centrum v prodloužené míše dorzální skupina neuronů = inspirační neurony ventrální skupina = obsahuje inspirační i exspirační neurony Varolův most pneumotaxické centrum – obsahuje inspirační i exspirační neurony (zajišťuje „přepínání“ nervové aktivity mezi vdechem a výdechem) pneumotaxické centrum inspirační neurony inspirační a exspirační neurony Obr. č.21

2. Chemické řízení dýchání pCO2 nebo pH nebo pO2 = zvýšená aktivita inspiračních neuronů karotická a aortální tělíska (periferní chemoreceptory) centrální chemoreceptory (buňky v prodloužené míše – jsou blízko respiračního centra) Obr. č.22

Karotická tělíska průtok krve každým karotickým tělískem = 2000 ml na 100 g tkáně za minutu obsahují ostrůvky dvou typů buněk: typ I a typ II: Typ I: naléhají na nervová vlákna obsahují katecholaminy (uvolňovány při nedostatku O2) Typ II – mají charakter glie (každá obklopuje 4-6 buněk I.typu) odstředivý n. glossopharyngeus buňka I.typu buňka II. typu Obr. č.23

Chemoreceptory v mozkovém kmeni zjišťují koncentraci H+ v mozkomíšním moku CO2 proniká hematoencefalickou bariérou do cerebrospinální tekutiny a mezibuněčné tekutiny mozku CO2 + H2O H2CO3 H2CO3 H+ + HCO3- H+ stimuluje receptory chemoreceptory Obr. č.24

Receptory plic a dýchacích cest Typ vagové inervace Typ receptoru Podnět Odpověď Myelinizovaná vlákna pomalu se adaptující rozepětí plic zkrácení nádechu, Hering-Breuerův reflex, rozšíření bronchů, zrychlení SF rychle se adaptující velké rozepětí plic histamin, prostaglandiny prohloubení dýchání, kašel, zúžení bronchů, sekrece hlenu Nemyelinizovaná vlákna plicní C vlákna („J“ receptory) bronchiální C vlákna bradykinin, serotonin zadržení dechu (následně jeho zrychlení) zúžení bronchů sekrece hlenu Obr. č.25

3. Ostatní vlivy řízení dýchání Hering-Breuerův reflex inflační (prodloužení výdechu vyvolané přetrvávající plicní inflací) deflační (zkrácení výdechu vyvolané deflací plic) Dráždivé receptory na rozdíl od tahových receptorů (= plicních receptorů inervovaných vlákny bloudivých nervů) se adaptují na podnět rychle jde o nervová zakončení v epitelu dýchacích cest jejich podráždění v průdušnici – kašel, zúžení bronchů, sekrece hlenu

Kýchání (výdechové úsilí s trvale otevřenou hlasovou štěrbinou) Obr. č.26 Kašel (hluboký nádech – usilovný výdech proti uzavřené hlasové štěrbině – glotis se náhle otevře – vzduch vypuzen vysokou rychlostí) Kýchání (výdechové úsilí s trvale otevřenou hlasovou štěrbinou) Aferentace z vyšších nervových center bolest a emoce – z limbického systému a hypotalamu do respiračních neuronů Aferentace z proprioreceptorů snad vztah ke zvýšení ventilace při pohybové aktivitě Viscerální reflexy dýchání se přizpůsobuje zvracení, polykání, koktání zívání – snad prevence atelektáz Vliv spánku je snížená citlivost k CO2

Seznam publikací, ze kterých byly použity obrázky Obr. č.1 – Van De Graaff K.: Human Anatomy. The McGraw-Hill. 2000. ISBN 0-07-23667-0 Obr. č.13 - Fox S.I.: Human Physiology. The McGraw-Hill. 1996. ISBN 0-697-20985-7 Obr. Č.14 - Fox S.I.: Human Physiology. The McGraw-Hill. 1996. ISBN 0-697-20985-7 Obr. č.15 - Fox S.I.: Human Physiology. The McGraw-Hill. 1996. ISBN 0-697-20985-7 Obr. č.16 - Fox S.I.: Human Physiology. The McGraw-Hill. 1996. ISBN 0-697-20985-7 Obr.č.17 - Fox S.I.: Human Physiology. The McGraw-Hill. 1996. ISBN 0-697-20985-7 Obr. Č.18 – Mader S.S.: Human Biology. The McGraw-Hill. 2000. ISBN 0-07-290584-0 Obr. č.19 – Ganong W.F.: Lékařská fyziologie. H+H. 1993. ISBN 80-85787-36-9 Obr. č. 20 - Mader S.S.: Human Biology. The McGraw-Hill. 2000. ISBN 0-07-290584-0 Obr. č.21 – Ganong W.F.: Lékařská fyziologie. H+H. 1993. ISBN 80-85787-36-9 Obr. č.22 - Van De Graaff K.: Human Anatomy. The McGraw-Hill. 2000. ISBN 0-07-23667-0 Obr. č.23 - Ganong W.F.: Lékařská fyziologie. H+H. 1993. ISBN 80-85787-36-9 Obr. č.24 - Ganong W.F.: Lékařská fyziologie. H+H. 1993. ISBN 80-85787-36-9 Obr. č.25 - Ganong W.F.: Lékařská fyziologie. H+H. 1993. ISBN 80-85787-36-9 Obr. Č.26 – Trojan S. et al.: Fyziologie. Učebnice pro lékařské fakulty. Avicenum Praha. 1988. ISBN 08-027-87