Physiologie der Atmung Flashcards

Question

Gastransport im Blut O2-Transpor Chemisch, Beispielrechnung Aufgaben des Hämaglobins?

Answer 1

Chemisch gebunden (> 98 %): an Hämoglobin Jede Untereinheit kann ein O2-Molekül binden → maximal 4 O2-Moleküle pro Hämoglobin • Kooperativität der Hämoglobinuntereinheiten • 1 g Hämoglobin bindet bis zu 1,34 ml O2 (Hüfner-Zahl) • Beispielrechnung: (150 g Hämoglobin/Liter Blut) × (1,34 ml O2/1 g Hämoglobin) ≈ 200 ml O2/L Blut • Weitere Aufgaben des Hämoglobins • Pufferung • CO2-Transport

Answer 2

``` O2-Affinität wird u. a. beeinflusst durch: • Temperatur • pH-Wert (Bohr-Effekt) • CO2-Partialdruck Haldane-Effekt: Tendenz des Hämoglobins, bei steigendem Sauerstoffpartialdruck sein gebundenes CO2 abzugeben → erleichtert in Lunge die Abgabe von CO2 → CO2-Aufnahme aus Gewebe durch die O2-Abgabe begünstigt. ``` P50-Wert gibt an, bei welchem, bei welchem PO2 50 % des Hämoglobin mit O2 beladen sind.

Answer 3

CO2-Bindungskurve • hyperboler Verlauf • keine Sättigung • bei gleichem PCO2 kann desoxygeniertes Blut mehr CO2 aufnehmen • desoxygeniertes Hb kann besser CO2 zu Karbamat binden

Answer 4

Hefter, PDF

Answer 5

• Diffusion entlang Partialdruckgefälle aus Blut der Gewebekapillaren → Zellen → Mitochondrien • Diffusionsstrecke relativ groß, mehrere Zellschichten, verbrauchen selbst O2, PO2-Abfall radial • PO2-Abfall longitudinal im Kapillarblut entlang Kapillare • kritischer O2-Partialdruck in den Mitochondrien: niedrigster mitochondrialer PO2, bei dem Cytochromoxidase O2 noch reduzieren kann: 0,1-1 mmHg (0,013-0,13 kPa)

Answer 6

• der Weg des O2 umfasst drei Abschnitte: 1. Antransport mit Blutstrom 2. Diffusion aus Kapillarblut in die Zellen zu den Mitochondrien 3. chemische Reaktion mit mitochondrialem Cytochromsystem zur Bildung von ATP • bei Störungen führt meist O2-Mangel zu Funktionsminderung Gewebeatmung: Mechanismen von Antransport und Verbrauch von O2 und von Bildung und Abtransport von CO2 • Normoxie: O2 - Angebot = O2 - Bedarf • Hypoxie: • O2-Angebot < O2-Bedarf, verminderter Sauerstoffpartialdruck • geringe O2-Vorräte im Gewebe (kein Speicher), Ausnahme: Muskel (Myoglobin als O2-Speicher) → erfordert kontinuierliche Diffusion von O2 aus dem Kapillarblut ins Gewebe

Answer 7

Die Atmung wird reguliert, um den metabolischen Anforderungen an die Versorgung mit O2 und Abtransport von CO2 gerecht zu werden. • Zentrale Atmungskontrolle • Lungen- und Atemwegsrezeptoren • Chemorezeptoren • Kontrollmechanismen überwachen: • die chemische Zusammensetzung des Blutes • den Kraftaufwand der respiratorischen Muskeln • die Präsenz vom Fremdmaterialen in Respirationstrakt

Answer 8

• Lungen- und Atemwegsrezeptoren 1) langsam adaptierende Dehnungsrezeptoren • hauptsächlich Trachea, Hauptbronchien • „Feuerrate“ steigt bei Aufblähen der Lunge → Hemmung Inspiration/Aktivierung Postinspiration, Schutz vor Überdehnung: Hering-Breuer-Reflex 2) „Irritant“-Rezeptoren, schnell adaptierende Dehnungsrezeptoren • zwischen Epithelzellen Larynx, Trachea, Bronchien und intrapulmonaren Atemwegen, aktiviert durch Deformation und Irritation → z.B. Husten, schnelle, flache Atmung • Obere Atemwege: Hustenreflex (laryngeale + pharyngeale Rezeptoren), Niesreflex (nasale Rezeptoren) • Deflationsreflex, Head-Reflex („Seufzer“): Aktivierung Inspiration, Hemmung Exspiration 3) C-Fasern (juxtakapilläre Rezeptoren) mit unmyelinsierten Axonen, im pulmonalen Interstitium: Blutkomposition und Dehnung Interstitium • Muskelspindeldehnungsrezeptoren Atmungsregulation myelinisierte afferente Nerven Die Tätigkeit des Atmungszentrums wird durch die Afferenzen respiratorischer Reflexe beeinflusst.

Answer 9

• Periphere (arterielle) Chemorezeptoren in Glomerula aortica (im Aortenbogen) (N. vagus, X) und im Glomus caroticum (an der Carotisgabel) (N. glossopharygeus, IX) messen arterielle Blutgasparameter: PaO2, PaCO2, H+ (pH) • kleine Veränderungen in PaCO2 und pH verändern Ventilation stark; PaO2 nur bei starken Veränderungen im arteriellen O2 Engelhardt/Breves/Diener/Gäbel, Physiologie der Haustiere, 5. Auflage, Enke 2014 *bei PaCO2 von > 70 mmHg → atemdepressive Wirkung (bis CO2-Narkose) * Zentrale Chemosensoren • in der Medullla oblongata • PCO2, pH, (PO2 nicht!) im Liquor cerebrospinalis → verändern Atmungsfrequenz und Atemzugvolumen Die chemische Atmungsregulation passt die Tätigkeit des Atmungszentrums (und Ventilation) an Stoffwechselbedürfnisse an. PaCO2 und – weniger – pHa und PaO2 liefern dazu über Chemosensoren Afferenzen.

Answer 10

Lunge erhält Blut aus zwei Kreislaufsystemen • Lungenkreislauf • Bronchialkreislauf * Lungenkreislauf: * nur ein Organ: Lunge * aus rechtem Ventrikel * Alveolarkapillaren * Gasaustausch * Bronchialkreislauf: * Zweig aus systemischer Zirkulation * aus linkem Ventrikel * Versorgung Atemwege und anderer Strukturen der Lunge

Answer 11

• Pulmonaler Gefäßwiderstand (PVR = pulmonale vaskuläre Resistance) gering unter Ruhebedingungen PVR = (Ppa-Pla)/HZV Ppa = mittlerer pulmonaler arterieller Druck Pla = Druck des linken Vorhofes HZV [oder Q] = Herzzeitvolumen • PVR sinkt weiter ab, wenn pulmonaler Blutfluss ansteigt oder der pulmonale arterielle Druck ansteigt (bei körperlicher Betätigung) 1) durch Dehnung aller Gefäße (druckpassiv) 2) durch Rekrutierung zusätzlicher Gefäße (Zuschaltung zuvor nicht perfundierter Areale) 3) Vasodilatation durch NO (durch Schubspannung induziert) • der kapilläre Blutfluss ist pulsatil

Answer 12

Regionaler physiologischer Adaptationsmechanismus bei lokalen alveolären Hypoxien → Ziel: Anpassung der regionalen Durchblutung an die regionale Belüftung • limitiert den Blutfluss zu minderbelüfteten Bezirken der Lunge • variiert zwischen den Spezies • besonders ausgeprägt bei Schweinen und Rindern, weniger bei Pferden, gering in Schafen und Hunden • hypoxische Kontraktion benötigt keine intakte Innervation, in glatter Muskulatur von Pulmonalarterien • Hypoxie schließt spannungsabhängige Kalium-Kanäle → Depolarisation → Influx von Calcium → Kontraktion • bei lokal begrenzter aveolärer Hypoxie: vorteilhaft • wenn alveoläre Hypoxie generalisiert ist: problematisch: z.B. Weiden in Hochlagen • Modulation durch vasoaktive Agenzien, z.B. Histamin, Angiotensin, Katecholamine

Answer 13

• Neuronale und humorale Faktoren beeinflussen die Kontraktion der muskulären pulmonalen Arterien: • z.B. Acetylcholin → Endothel: Stickstoffmonoxid (NO) → glatte Muskulatur relaxiert → Vasodilatation • NO wird auch bei ansteigender Scherbelastung bei erhöhten Blutfluss bei körperlicher Arbeit freigesetzt • z.B. Serotonin (5-HT2) → 5-HT2-Rezeptoren (pulmonale Arterien) → glatte Muskulatur kontrahiert → Vasokonstriktion • Die Antwort variiert bei den verschiedenen Spezies und mit dem initialen Gefäßtonus

Answer 14

Optimaler Gasaustausch erfolgt bei regionaler: ungestörter alveolärer Ventilation (VA) ungestörter Perfusion (Q) (VA/Q): normal 0,8-1,0

Answer 15

• Spezifische (erworbenen) Abwehrmechanismen, z.B. B-Lymphozyten • Nicht-spezifische (angeborene) Abwehrmechanismen

Answer 16

* Atmungsmuster → bei langsamer tiefer Atmung peripherere Ablage als bei schneller flacher Atmung * Bronchokonstriktion → verstärkte Deposition in den zentralen Atemwegen * Bronchodilatation → Deposition in peripheren Atemwegen ``` Impaktion: große Partikel (> 5 μm) Nasopharynx Sedimentation: mittelgroße Partikel (1-5 μm) kleine Atemwege Diffusion: kleine Partikel (< 0.1 μm) Alveolen ```

Answer 17

``` hauptsächlich vorhandene residente Phagozyten - aus Monozyten (Knochenmark) - werden u. a. durch Surfactant-Proteine und Lysozyme bei Tötung und Abtransport lebender Partikel, z.B. Bakterien unterstützt - als Antigen-präsentierende Zellen im Lymphgewebe - adaptiert an hohe Sauerstoffkonzentrationen - sezernieren Zytokine und ziehen dadurch weitere Immunzellen an - ihre Aktivität wird reduziert - bei Hypoxie (O2-Mangel) - durch endogene Glukokortikoide - virale Infektionen (7 d nach Infektion) → trägt zur Etablierung sekundärer bakterieller Infektionen bei ```

Answer 18

• Atmungsmechanik • je höher Segmentierungsgrad, desto höher Anteil bindegewebiger Strukturen (Septen) • → resistive Gewebewiderstände ↑ und Dehnbarkeit ↓ • Atemarbeit höher o bei Rind und Schwein schon unter Ruheatmung größer als bei Mensch, Pferd, Hund, Katze • Kollaterale Ventilation (bei Rind und Schwein nicht vorhanden) • Kompensationsmöglichkeit bei Erkrankungen • Fehlen kann zu Atelektasen führen • Gasaustauschkapazität: • bei Lungen mit geringer Gasaustauschkapazität muss schon unter den Bedingungen der Ruheatmung relativ größerer Anteil der totalen Lungenkapazität ventiliert werden (s. Rind Belüftungsrate) • Atmungsmuster: • aufgrund im Verhältnis zur KM kleinen Lunge mit geringer spezifischer dynamischer Compliance → Rinder und Schweine: geringe Atmungstiefe → mittleres Atemzugvolumen pro kg KM geringer, daher höhere Atmungsfrequenz