Funkce dýchacího systému ·        příjem O2 ·        výdej CO2 (ABR) ·        endokrinní (angiotenzin II) ·        smyslová (čich) ·        obranná (makrofágy, IgA) ·        termoregulační ·        fonace ·    metabolická (inhalace, detoxikace)

Dýchání v klidových podmínkách 12-15krát za minutu objem vzduchu 450 - 500 ml 5 - 8 litrů vzduchu za minutu přes alveolokapilární membránu každou minutu přestoupí 250 ml O2 a 200 ml CO2 (cca 360 litrů O2 a cca 280 litrů CO2 denně) 300 miliónů alveolů, 70 – 100 m2 respiracni kvocient = 1,25 (glukoza 1, lipidy 1,6, proteiny ?)

Dechové objemy a kapacity [L] Dechové objemy a kapacity 6 5 4 3 2 1 TV=500 ml ERV = 1100 ml IRV = 3000 ml RV = 1200 ml (f)VC=5000 ml TLC = 5800 ml FRC = 2300 ml IC = 3500 ml

Spirometrie

Respirační stavy Eupnoe: normální f a Vt Tachypnoe: zvýšená resp. frekvence Bradypnoe: snížená resp. frekvence Apnoe: zástava dechových pohybů Hyperventilace: zvýšená f a Vt, vyvolá hypokapnii Hypoventilace: snížená f a Vt, vyvolá hyperkapnii a hypoxii Hyperkapnie: zvýšení pCO2 a koncentrace CO2 ve vydechovaném vzduchu

Respirační stavy Dyspnoe: pocit nedostatku vzduchu Hypoxie: snížení pO2 v tkáních Příčiny: Hypoxie Hypoventilace Snížení perfuze plic (srdeční selhávání nebo tkání (obstrukce, anemie, srdce) Intoxikace (nitráty, benzeny, kyanovodík) Asfyxie: dušení

trachea bronchiolus bronchus alveoly

okysličená krev odkysličená krev plicní venula plicní arteriola bronchiol alveoli kapiláry

Výměna plynů krev : plíce odkysličená krev CO2 45 mmHg O2 104 mmHg O2 40 mmHg CO2 40 mmHg CO2 40 mmHg O2 104 mmHg aorta: O2 95 mmHg

Výměna plynů tkáň : krev CO2 40 mmHg O2 104 mmHg O2 40 mmHg O2 CO2 46 mmHg CO2 CO2 45 mmHg CO2 45 mmHg odkysličená krev

Složení vzduchu Atmosféra Alveoly arterie 597 (78%) 569 569 N2 O2 159 (21%) 104 98 C02 0.3 (0.04%) 40 40 H2O 3.7 (cca 1%) 47 47 Nižší tlak kyslíku v arterií oproti alveolu je dán 1. nutričním oběhem plic, 2. venózní příměsí (poměr ventilace/perfuze) Celkem 760 mmHg 760 mmHg

Procesy spojené s dýcháním    ventilace – výměna vzduchu mezi zevním prostředím a alveolárním vzduchem   distribuce – vedení vzduchu systémem dýchacích cest až k plicím  difúze - výměna plynů mezi krví a vzduchem přes alveolokapilární membránu   perfúze – plicní cirkulace, specificky uzpůsobený systém průtoku krevními cévami pro přenos plynů

Dýchací svaly Inspirační: bránice externí interkostální m. sternocleidomastoideus m. serratus anterior mm. scaleni Exspirační: interní interkostální přímé abdominální svaly

Mechanika dýchání vzduch dovnitř vzduch ven hrudník hrudník nahoru a dopředu hrudník dolu a dozadu plíce expandují plíce se stahují Exspirium Inspirium bránice nahoru bránice dolu

Tlaky (inptrapleurální, intrapulmonární, atmosferický) Respirační cyklus Inspirace Exspirace 2.0 Alveolární tlak [mmHg] 1.0 [mmHg] 0.0 -1.0 -2.0 Intrapleurální tlak [mmHg] Negativní intrapleurální tlak se při dýchání stává ještě více negativnější Tlaky (inptrapleurální, intrapulmonární, atmosferický) -3.0 -4.0 -5.0 -6.0 750 Objem vzduchu [ml] 500 [ml] 250

Elastické vlastnosti plic vzduch Plnění fyz. roz. plíce jsou pružný orgán, který má tendenci se smršťovat Elasticita (E) – elastický odpor plic, který při nádechu překonávají dýchací svaly Poddajnost (compliance C) popisuje, jaká velikost transpulmonálního tlaku (DP) je nutná pro změnu plicního objemu (DV). 100ml/cm H2O (dýchací pumpa) Povrchové napětí

Faktory ovlivňující elastické vlastnosti plic Stavba plic – množství elastických vláken ubývá s věkem, snižuje se plicní poddajnost, roste reziduální objem Povrchové napětí (síla, která má tendenci zmenšit povrch kapaliny) alveolů je snižováno surfaktantem

Plicní surfaktant Snižuje povrchové napětí vnitřku alveol fosfolipid + neutrální lipid (chol) + protein Tvoří se od 20. týdne gestace, plně funkční 36. týden (riziko rds <29.týden) Má význam pro udržení stability alveol Větší vliv v malých sklípcích rds respiratory distress syndrom Povrchové napětí vody: 70 dyn/cm alveol bez surf.: 30 dyn/cm alveol se surf.: 5-10 dyn/cm

Význam surfaktantu pro povrchové napětí Laplace P=2ST/r r1 > r2 p1 < p2 bez surfaktantu by se malé alveoly vyprázdnily do větších

Anatomický mrtvý prostor Nosní dutina Ústní dutina Farynx Anatomický mrtvý prostor Larynx Trachea Tracheo-bronchiální strom až po respirační bronchioly cca 150 ml Bronchi Srdce Plíce Žebra Fyziologický mrtvý prostor neperfundovaná část plic

Difúze transport kyslíku a oxidu uhličitého alveolokapilární membránou. Velikost difúze je: ·        přímo úměrná difúzní ploše ·        přímo úměrná koncentračnímu gradientu – rozdílu parciálních tlaků plynů na obou stranách membrány ·        přímo úměrná difúzní konstantě – závisí na vlastnostech plynu (především na jeho rozpustnosti v prostředí – pro CO2 je asi 25x větší než pro O2) ·        nepřímo úměrná tloušťce membrány – vzdálenost, kterou musí plyn překonat

Difúzní kapacita plic je množství vzduchu ventilovaného při 1 mmHg tlakového gradientu během 1 min normální hodnota je: 21 ml/mmHg/min difúzní kapacita se zvětšuje při cvičení až na 65 ml/mmHg/min: dilatace bronchů a lepší perfuze plic

Transport CO2 (40 ml/l krve) volně rozpuštěný v krvi (3 ml/l krvi, asi 7%) navázaný na Hb: karbaminohemoglobin (23%) ve formě bikarbonátů (70%)

Transport CO2 z tkání do krve Chloridový posun v ERY výměna bikarbonátu za chlorid

Transport O2 (200 ml/l krve) volně rozpuštěný v krvi (3%) navázaný na hemoglobin: oxyhemoglobin vazba mezi Hb a O2 je volná když: vyšší teplota vyšší pCO2 nižší pH víc 2,3-difosfoglycerátu - silnější metabolizmus (produkt glykolýzy v ERY) 156 g/l hemoglobinu x 1.3 ml kyslíku na 1 molekulu hemoglobinu je asi 204 ml kyslíku v 1l krve

sériové zapojení – stejný Plicní oběh ·        nutritivní oběh – slouží k výživě plicní tkáně, tvoří 1 - 2% minutového srdečního objemu, je součástí systémové cirkulace a přivádí do plic okysličenou krev ·        funkční oběh – je charakteristický nízkým tlakem a odporem v plicním cévním řečišti oběh plicní systémový regulace lokální (↓O2 - konstrikce)↑ centrální (↓O2 - dilatace) odpor malý velký tlak 3,3kPa 13 kPa objem krve sériové zapojení – stejný Filtrace tekutiny malá velká

Plicní hemodynamika Zóna 1: alveol. tlak > kapilární tlak a krev kapilárou neproteče Zóna 2: alveol. tlak < kapilární tlak (v diastole): intermitentní průtok Zóna 3: alveol. tlak < kapilární tlak: souvislý průtok

dýchání tekutiny lze? ano, pokud dosáhneme pO2 v tekutině odpovídajícímu ve vzduchu, ale: limitace: viskozita tekutiny 50x vyšší než vzduchu – dechová práce neúměrně roste vymytí surfaktantu (nemožnost následného dýchání vzduchu) hromadění C02 - není u žaber, protože: spotřeba O2 a tedy produkce CO2 u studenokrevných živočichů asi 5x nižší v žábrech protiproudý výměník, tj. poměr ventilace/perfúze 20:1 (v plicích cca 1:1)