7. A légzőszervrendszer élettana Flashcards
A légzőszervrendszer fő funkciói
- Gázcsere
- Immunológiai védelem (bacik a légutakban)
- Metabolizmus (élettanilag fontos vegyületek szintézise és metabolizmusa, pl.: angiotenzin II)
Anatómia
- Felső légutak –> orrnyílástól a hangszalagokig
- Alsó légutak –> trachea (légcső), főbronchusok (főhörgők)
Tüdő: Bronchusok (hörgők), Bronchiolusok (hörgőcskék), Alveoláris tér (léghólyagok)) - Mellkas, légzési izmok
A felső légutak funkciói
- Lékondicionálás
a belélegzett levegő felmelegítése (hajszálerek miatt, 37 C-os)
telítése vízgőzzel
10 mikrométer részecskék filtrációja - Hangképzés, artikuláció
- Szagérzés
- Immunfunkció
A tüdő lebenyei és borítása
jobb oldalon 3 lebeny, bal oldalon a szív miatt 2
mellkas felől parietális (fali)
tüdő felől viszcerális (zsigeri)
pleuralemez (mellhártya) borítja
pleuralemezek között intrapleurális tér, benne pleurális folyadék
–> összetapaszt, de elcsúszhatnak a mellhártyalemezek
A légutak zónái
- Vezető zóna
- Kicserélődési és légzési zóna (alveoláris tér)
A légzésre rendelkezésre álló felület
85 m2
Hörgők és hörgőcskék falának összehasonlítása
Hörgő (bronchusok)
- csillószőrös hengerhám
- porc
- fejletlen simaizomréteg
- szubmukózus mirigyek, kehelysejtek (mucin szekréció)
Hörgőcskék (bronchiolusok)
- Köbhám, csillószőrök eltűnnek
- nincs porc
- fejlett simaizomréteg (könnyebben összehúzódik és ellazul)
- mucin szekréció megszűnik
Csillószőrös hám légúttisztító funkciója
“mukociliáris clearance”
szol ráteg –> kevésbé sűrű, ebben csapkodnak a csillószőrök –> a szol réteg magasságát az epitélsejtek CFTR (cisztás fibrózis (keményebb a gél és szol réteg, megakadályozzák a levegő bejutását a tüdőbe) transzmembrán regulátor) csatornájának klorid szekréciója szabályozza
gél –> mucin tartalmú, sűrűbb, ezt a csillószőrök a garat felé mozgatják (lenyeljük)
légzőizmok
belső és külső bordaközi izmok
rekeszizom
hasizom
légzési segédizmok
A légzőrendszer működésének elve
Belégzés: tágul a tüdő –> nyomás belül lecsökken –> levegő áramlik belülre, a nyomás kiegyenlítésig
Kilégzés: csökken a tüdőtérfogat –> növekszik a nyomás –> kiáramlik a levegő
légmell
pneumothorax
alapvetően az intrapleurális térben kisebb a nyomás (intrapleurális negatív nyomás), mint a tüdőben –> így a tüdő feszesen tartható
ha kést szúrnak a bordák közé a nyomás megnövekszik az intrapleurális térben, összeesik a tüdő
Légzési ciklus fizikai változások
- Tüdőtérfogat: belégzéskor nő, kilégzéskor csökken
- Alveoláris nyomás (Hgmm): belégzéskor csökken, majd egyensúlyba kerül vissza, kilégzéskor nő, majd újból egyensúlyba kerül
- Intrapleurális nyomás (Hgmm): belégzéskor csökken, kilégzéskor nő
- belégzés fele annyi idő, mint a kilégzés
gyorsabb lélegzetvételnél a kilégzés hossza rövidül
Légzési volumenek (meghatározása?)
megahatározása spirométerrel történik
Respirációs térfogat/légzési térfogat (TV) - nyugodt légzés –> 500 ml
Inspirációs rezerv térfogat (IRV) –> 2-3 l
Expirációs rezerv térfogat (ERV) –> 800-1200 ml
TV + IRV + ERV = vitál kapacitás (VC) –>
Reziduális térfogat (RV) –> 1000-1200 ml
Teljes kapacitás (TLC = total lung capacity) –> 4-6 l
Funkcionális Reziduális Kapacitás (FRC) = RV + ERV
A tüdő tágulékonysága
C = delta V/delta P (compliance)
egységnyi transzmurális nyomásváltozás (külső és belső nyomás különbsége) hatására létrejövő térfogatváltozás a tüdőben
létrehozza:
1. szöveti rugalmasság –> kötőszöveti rugalmas rostok
2. felületi feszültség a levegő-folyadék fázis között a léghólyagok összeesésének irányába hat –> ennek csökkentése a surfactanssal (felületaktív anyaggal)
Mi termeli a surfaktanst? Mi az a surfaktans?
II. típusú alveoláris sejt termeli
- Felületi feszültséget csökkenti, detergensként beépül a folyadékrétegbe
- 90%-ban foszfolipid
- 10%-ban fehérje
magzat 8.-9. hónapban képződik
–> újszülötteknél, akik ezelőtt születnek nincs olyan anyag, ami a léghólyagokat kifeszítené
–> IRDS - újszülött (infant) respirációs distress szindróma –> magas nyomású inkubátor (plusz szteroid porlasztása)
A légúti ellenállást mi befolyásolja?
Az Ohm és Hagen-Poiseuille törvény alapján:
R(aw) = 8ηl/πr^4
viszkozitás (gél rétegé), hossz és átmérő
- ezek közül leginkább az átmérő változtatható - simaizom bronchokonstrikció, bronchodilatáció
- befolyásol az áramlás jellege is –> turbulens áramlás fokozza a légúti ellenállást (Re = 2 róvd/η)
nagy légutakban turbulens, kis légutakban lamináris - Az áramló közeg (gázelegy) sűrűsége, viszkozitása (η)
Az átmérő változtatása - simaizom összehúzódással
bronchokonstrikció (csökkenti az átmérőt), ellenállás növelés –> paraszimpatikus beidegzéssel, acetilkolin és M3 (muszkarin) receptorral
bronchodilatáció (átmérő növelés), ellenállás csökkentés –> szimpatikus beidegzéssel (NA), keringő adrenalin, béta2 receptor
(pl.: futás után több oxigénre van szükségünk –> ki kell tágítani a bronchusokat)
asztmánál meg kell akadályozni a bronchokonstrukciót –> vagy béta2 serkentés (agonista = aktiváló), vagy M3 receptor gátlás (pl.: atropin)
bronchospazmus megakadályozása
Légúti ellenállás jellemzése
Tiffeneau-index = FEV1/VC(FEV3) = kb. 80 %
FEV: Forced expiratory volume - erőltetett kilégzési térfogat
maximális belégzésről indulunk, maximális erővel lélegzünk ki
VC = IRV + TV + ERV
ha kisebb, mint 80% –> bronchus szűkület
ha nagyobb, mint 80% –> gyulladás
mindkettő eset kóros, a jó a 80%
diagram: idő(s) - tüdőtérfogat (VC %)
Percventilláció
A légzőrendszer által percenként megmozgatott levegő mennyisége
V (tetején .) = TV * f
Nyugalomban: 500ml * 12-14 / perc = 6000 - 7000 ml/perc
Alveoláris ventilláció
V (tetején .) = (TV-V(D)) * f
V(D) = anatómiai holttér = 150 ml
–> az a térfogat, ami nem jut el semmiképp az alveolusokig
(500 ml - 150 ml) * 12 - 14/min = 4200 - 4900 ml/min
A ventilláció két típusa
- Percventilláció
- Alveoláris ventilláció
Gyors légzéskor mi történik?
Gyorsabb légzéskor kevesebb levegő jut el az alveolusokig –> olyan is lehet, hogy semennyi –> ájulás –> újból oxigénhez jut a szervezet
légcsere és gázcsere különbsége
légcsere: levegő áramlás a külvilág és az alveolusok között
gázcsere: gáz csere a vér és az alveolusok között
Dalton törvénye a parciális nyomásról
Egy gázelegyben adott gáz parciális nyomása megegyezik azzal a nyomással, amit a gáz akkor fejtene ki, ha egyedül töltené ki az elegy rendelkezésére álló térfogatot
A folyadékban oldott gáz parciális nyomása (tenziója)
Megegyezik az adott gáz olyan gázelegyben mérhető parciális nyomásával, amellyel a folyadék egyensúlyt tart fenn.
Légzési gázok parciális nyomásának változásai a légutak mentén
P(O2):
160 Hgmm - Környező levegő
150 Hgmm - Nedves trachealis levegő
102 Hgmm - Alveoláris gáz
95 Hgmm - Szisztémás artériás vér
40 Hgmm - Kevert vénás vér
P(CO2):
0 - Környező levegő
0 - Nedves trachealis levegő
40 - Alveoláris gáz
40 - Szisztémás artériás vér
46 - Kevert vénás vér
P(H2O):
0 - Környező levegő
47 - Nedves trachealis levegő
47 - Alveoláris gáz
47 - Szisztémás artériás vér
47 - Kevert vénás vér
A ventilláció fajtái légzési sebesség alapján
- Normoventilláció (12-14/perc): a szervezet metabolikus igényeihez igazított ventilláció –> alveoláris parciális nyomások: P(O2) = 100 Hgmm, P(CO2) = 40 Hgmm
- Hyperventilláció: fokozott ventilláció, P(O2) nő, P(CO2) csökken
- Hypoventilláció: csökkent ventilláció, P(O2) csökken, P(CO2) nő
diagram: alveoláris ventiláció (l/min) - alveoláris parciális nyomás (Hgmm)
Keringési jellemzők a kis vérkörben
- Nagy tágulékonyságú, kis ellenállású, kis nyomású rendszer
–>artériás nyomás: 25/10 Hgmm (szisztolés/diasztolés nyomás) - növekvő kisvérköri nyomás növeli a véráramlást (aktivitásra pl.: 70 ml verőtérfogat 200 ml-re nő, a tágulékony erek tágulnak, kapillárisok nyílnak) –> hatékonyabb gázcsere
Kis vérkör ellenállásának összehasonlítása a nagy vérkörrel - miért jó?
kis vérköri arteriola rövidebb és nagyobb átmérőjű, míg a nagyvérköri arteriola hozzá képest hosszabb és kisebb átmérőjű –> így a kis vérkör kisebb ellenállású –> kevésbé van filtráció –> az alveolusokba így nem kerül folyadék, ami csökkentené/gátolná a gázcserét
Légzési gázok diffúziós áramlása (Fick törvény)
deltaV(tetején .) = k(A/x)deltaP
k: diffúziós állandó (függ a molekula méretétől és oldékonyságától a membránban)
A: a membrán felülete
x: a membrán vastagsága
deltaP: parciális nyomásgrádiens (hajtóerő)
A vérgázok cseréje
Az tüdőnél:
Tüdőartéria:
P(O2) = 40 Hgmm
P(CO2) = 46 Hgmm
Alveolusok:
P(O2) = 100 Hgmm
P(CO2) = 40 Hgmm
Tüdővéna:
P(O2) = 100 Hgmm
P(CO2) = 40 Hgmm
A nagyvérkörben:
Nagyvérköri artéria:
P(O2) = 95 Hgmm
P(CO2) = 40 Hgmm
Kapillárisok utána:
Nagyvérköri véna:
P(O2) = 40 Hgmm
P(CO2) = 46 Hgmm
Hemoglobin szerkezete
vörösvértestekben
- 4 alegység: 2 alfa és 2 béta fehérjelénc
- mindegyikben hem csoport Fe2+ ionnal –> O2 kötőhely
- minden hem O2 kötése fokozza a többi hem O2 affinitását
- O2 98%-a szállítódik így, 2% szabad formában
- férfiak: 130-180 g/l, nők 120-160 g/l (menstruációs vérveszteség miatt)
A mioglobin
Az izomban szállít O2-t
különbség a hemoglobinhoz képest, hogy nagyobb az O2 affinitása, csak egy egység veszi fel az O2-t és tárolja az izomban
CO mérgezés
A CO erősebben kötődik a hemoglobinhoz, mint az O2
–> csökkenti az O2 kötőhelyek számát
–> fulladás
- fokozza a Hg O2 affinitását
Magzati hemoglobin
Fötális hemoglobin
- 2 alfa és 2 gamma fehérjelánc
- nagyobb O2 aktivitás
- könnyen átveszi az anyai vérből az O2-t
- születés után viszont kicserélődik (4-6 hónap után)
CO2 szállítása
–> A szállított CO2 20-25%-a hemoglobinhoz (és plazmafehérjékhez) kötve szállítódik.
–> A szállított CO2 kb. 75%-a a VVT-k közreműködése révén átalakul HCO3-á és a vérplazmába kerül.
A légzésszabályozás idegi tényezői
- agytörzsben légzésszabályozó centrumok automatikusan vezénylik, ritmikus légzést hoznak létre, vezérlik a légzőizmokat
- afferens (befutó) információk befolyásolják a működést:
–> proprioceptorok - mozgatószervrendszerben
–> intra- (belsőbb - köhögés) és extrapulmonális (tüdőn belüli, kívüli) irritáns receptorok (külsőbb - tüsszentés)
–> légúti mechanoreceptorok (ha feszülnek a légzés elindul)
–> felsőbb agyi centrumok: hypothalamus, limbikus rendszer (érzelmek), beszédközpontok, akaratlagos
A légzésszabályozás kémiai tényezői
- Centrális kemoreceptorok (központi idegrendszerben)
- PCO2 indirekt monitorozása (HCO3- és H+-ból a savasodást érzékelik) –> megnövekedett PCO2-nél gyorsabb ventilláció
- nagyon érzékeny, gyorsan reagál kis változásra is
- DE! gyorsan adaptálódik a megváltozott CO2 szinthez (hátrány) - Perifériás kemoreceptorok (artériákban, ott ahol a baroreceptorok vannak, a nyaki verőerekben és az aortában)
- PO2, PCO2, pH és K+ detektálása
- Ha PO2 csökken, PCO2 nő, pH csökken, K+ nő (hipoxia miatt sejtek károsodnak és K+ kiaszabadul) –> ventilláció fokozódik
- lassú adaptáció (nem szokik hozzá csak lassan a változáshoz), lassabb válasz
