Tento projekt je spolufinancovn Evropskm socilnm fondem sttnm

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

p. O 2, p. CO 2 • k výměně dýchacích plynů dochází přes alveolo-kapilární bariéru • difúze O 2 a CO 2 probíhá oběma směry • parciální tlaky plynů v alveolárním vzduchu a plicních žilách jsou téměř stejné • transport O 2 a CO 2 je limitovaný perfúzí • přechod CO (oxidu uhelnatého) je limitovaný difúzí Obr. č. 13

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

Transport plynů mezi plícemi a tkáněmi Transport O 2 Množství O 2 v krvi Jeho dodávka závisí na: Je určeno: Ø Ø Ø množstvím rozpuštěného O 2 Ø množstvím hemoglobinu v krvi Ø afinitou hemoglobinu k O 2 množství O 2 v plicích difúzi plynů v plicích kapacitě krve přenášet O 2 průtoku krve orgány (vasokonstrikce, vasodilatace) Ø srdečním výdeji

Hodnoty p. O 2 v cévách množství O 2 spotřebované ve tkáních saturace hemoglobinu O 2 (%) obsah O 2 (ml O 2 ve 100 ml krve) žíly p. O 2 (torr) tepny Obr. č. 14

Transport O 2 krví o Hemoglobin (Hb) = červené krevní barvivo o Fe 2+ - každé ze 4 atomů železa váže 1 molekulu O 2 (= oxygenace – železo zůstává dvojmocné = Fe 2+) o oxyhemoglobin (Hb 4 O 8) – Hb s navázaným O 2 o deoxygenace (redukovaný Hb) – hemoglobin bez kyslíku o 1 g Hb obsahuje 1, 39 ml O 2 o v krvi: 160 g. l-1 u mužů (140 g. l-1 u žen) Hb Obr. č. 15

Vazebná (disociační) křivka hemoglobinu pro O 2 Množství transportovaného O 2 hemoglobinem závisí na: 1. koncentraci hemoglobinu v krvi 2. a) p. O 2: molekula hemoglobinu (skládá se ze 4 podjednotek, každá obsahuje hem pro navázání 1 molekuly O 2) deoxyhemoglobin (Hb bez kyslíku) má nejnižší afinitu k O 2 , s každou další navázanou molekulou O 2 afinita Hb k O 2 stoupá b) saturace Hb O 2 (%) Obr. č. 16 p. O 2 (torr)

Vliv p. H na afinitu Hb k O 2 • snížené p. H (kyselé prostředí – p. H = 7, 20) klesá afinita hemoglobinu k O 2, křivka se stává plošší oxyhemoglobin (%) • zvýšené p. H (zásadité prostředí – p. H 7, 60) zvyšuje se afinita k O 2, křivka se posouvá doleva Obr. č. 17 p. O 2 (torr)

Vliv teploty na afinitu Hb k O 2 • se zvyšující se teplotou se snižuje afinita k O 2 oxyhemoglobin (%) • V plicích, kde klesá p. CO 2 a teplota, stoupá p. H = usnadněná vazba kyslíku • Ve tkáních stoupá p. CO 2 i teplota a p. H klesá = snadněji se uvolňuje kyslík do tkání Obr. č. 18 p. O 2 (torr)

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

Transport CO 2 krví 1. fyzikálně rozpuštěný (malý podíl) – 12% 2. navázaný na bílkoviny (karbaminohemoglobin) 11% 3. ü ü HCO 3 CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 HCO 3 - + H+ tato reakce je v plasmě pomalá je 10 000 krát rychlejší v erytrocytech – 27% membrána erytrocytů je pro HCO 3 - propustná HCO 3 - do plasmy – 50% ü za HCO 3 - do erytrocytů Cl- (= chloridový posun) erytrocyty „nasávají“ vodu (zvětšují svůj objem)

Erytrocyt a CO 2 Cl- CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 HHb Obr. č. 19 HCO 3 - + H+ Hb- + H+

Regulace dýchání Dýchání je automatické Regulace dýchání: • 1. 2. • • • nervové řízení motorickými nervy řízení dýchacích svalů autonomní (vegetativní) řízení dýchání chemické řízení reflexní mechanismy suprapontinní mechanismy Obr. č. 20

1. Nervové řízení dýchání 1. Volní regulace dýchání ü je v mozkové kůře ü přes kortikospinální trakt informace do respiračních motoneuronů 2. Automaticita dýchání ü je v mostu a prodloužené míše ü nervová vlákna řídící vdech – spojují se ve frenické motoneurony ü nervová vlákna spojená s výdechem – spojují se do zevních interkostálních motoneuronů

Prodloužená mícha a Varolův most 1. Ø pneumotaxické centrum inspirační neurony inspirační a exspirační neurony Obr. č. 21 Ø 2. Ø 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)

2. Chemické řízení dýchání • p. CO 2 nebo p. H nebo p. O 2 = 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 odstředivý n. glossopharyngeus • obsahují ostrůvky dvou typů buněk: typ I a typ II: Ø Typ I: I ü naléhají na nervová vlákna ü obsahují katecholaminy (uvolňovány při nedostatku O 2) Ø Typ II – mají charakter glie (každá obklopuje 4 -6 buněk I. typu) buňka I. typu buňka II. typu Obr. č. 23

Chemoreceptory v mozkovém kmeni • zjišťují koncentraci H+ v mozkomíšním moku • CO 2 proniká hematoencefalickou bariérou do cerebrospinální tekutiny a mezibuněčné tekutiny mozku Ø CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 Ø H 2 CO 3 H+ + HCO 3 chemoreceptory + Ø H stimuluje receptory Obr. č. 24

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

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

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 ü bolest a emoce – z limbického systému a hypotalamu do respiračních neuronů • Aferentace z proprioreceptorů ü snad vztah ke zvýšení ventilace při pohybové aktivitě • Viscerální reflexy ü dýchání se přizpůsobuje zvracení, polykání, koktání üzívání – snad prevence atelektáz • Vliv spánku je snížená citlivost k CO 2

Seznam publikací, ze kterých byly použity obrázky Obr. č. 1 – Van De Graaff K. : Human Anatomy. The Mc. Graw-Hill. 2000. ISBN 0 -07 -23667 -0 Obr. č. 13 - Fox S. I. : Human Physiology. The Mc. Graw-Hill. 1996. ISBN 0 -697 -20985 -7 Obr. Č. 14 - Fox S. I. : Human Physiology. The Mc. Graw-Hill. 1996. ISBN 0 -697 -20985 -7 Obr. č. 15 - Fox S. I. : Human Physiology. The Mc. Graw-Hill. 1996. ISBN 0 -697 -20985 -7 Obr. č. 16 - Fox S. I. : Human Physiology. The Mc. Graw-Hill. 1996. ISBN 0 -697 -20985 -7 Obr. č. 17 - Fox S. I. : Human Physiology. The Mc. Graw-Hill. 1996. ISBN 0 -697 -20985 -7 Obr. Č. 18 – Mader S. S. : Human Biology. The Mc. Graw-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 Mc. Graw-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 Mc. Graw-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