Układ oddechowyWymiana gazowa między płucami a krwią oraz między krwią i tkankami przebiega na zasadzie dyfuzji.Wentylacja i krążenieWentylacja-dostarczenie tlenu do powierzchni wymiany; krążenie- dostarczanie CO2 do powierzchni wymiany, gdzie CO2 dyfunduje na zewnątrz i jest usuwany w wyniku wentylacji.Tlen dyfunduje z pęcherzyków płucnych do krwi i krwinek, gdzie jest wiązany przez hemoglobinę i dostarczany di tkanek.Hemoglobina jest zbudowana z czterech podjednostek (2a i 2 b), każda podjednostka zawiera hem.Każda grupa hemową wiąże odwracalnie cząsteczkę O2, związanie tlenu zwiększa gradient PO2 i dyfuzję tlenu do krwinek.Zdolność hemoglobiny do wiązania i uwalniania tlenu zależy od PO2 środowiska. Kiedy PO2 w plazmie i kapilarach płucnych jest wysokie, Każda cząsteczka hemoglobiny wiąże 4 cząsteczki O2. Podczas krążenia krwinek w ustroju PO2 soada i hemoglobina uwalnia tlen. Zależność pomiędzy nasyceniem hemoglobiny w tlen a PO2 przedstawia sigmoidalna krzywa wiązania.Hemoglobina uwalnia w ustroju średnio jedną z czterech cząsteczek tlenu.75% tlenu związanego z hemoglobiną stanowi rezerwę organizmu.Duże zapotrzebowanie tkanek na tlen i obniżenie lokalnego PO2 poniżej 40mm Hg- uwolnienie4 zapasowych cząsteczek tlenu.Efekt BohraEfekt Bohra: wpływ pH i stężenia Co2 na wiązanie i uwalnianie tlenu przez hemoglobinę. Wzrost zakwaszenia (obniżone pH), spowodowane przemieszczeniem CO2 z tkanek, przyspiesza oddawanie tlenu w tkankach.Efekt Bohra ma znaczenie:-podczas wysiłku fizycznego pobieranie tlenu jest lepsza dzięki obniżeniu pH i podwyższeniu temperatury-przebywania na dużych wysokościachCzynniki wpływające na powinowactwo hemoglobiny do tlenu-pH obniżenie pH tlenu-zmniejszone powinowactwo hemoglobiny do tlenu, przy obniżonym pH krwi nazywamy efektem Bohra-temperatura- wzrost temperatury niżesz powinowactwo hemoglobiny do tlenu-stężenie 2,3-difosfoglicerynianu-powstaje z 1,3-difosfoglicerynianu, produkt glikozy2,3difosfoglicerynian wiążąc się do hemoglobiny, obniża jej powinowactwo do tleny. W wyniku tego hemoglobina uwalnia więcej do tkanek. Wysiłek fizyczny i przebywanie na dużej wysokości nad poziomem morza, powoduje zwiększenie stężenia 2,3 difosfoglicerynianu.Mioglobina- białko wiążące tlen występujące w mięśniach, które może związać 1 cząsteczkę tlenu. Mioglobina odbiera tlen od hemoglobiny i uwalnia tylko przy małych wartościach PO2 (pracujące mięśnie lub gdy zatrzymany jest dopływ krwi do mięśni). Zawartość mioglobiny jest większa w mięśniach wyspecjalizowanych w długotrwałym skurczu.Transport dwutlenku węglaDwutlenek węgla jest dobrze rozpuszczalny i łatwo przemieszcza się przez membrany w krwi, gdzie ciśnienie parcjalne CO2 jest niskie.Co2 jest transportowany głównie w postaci jonów węglanowych(HCO3). Krwinki czerwone i śródbłonek naczyń włosowatych wytwarza anhydrazę węglanową, która przekształca CO2 w H2CO3 a to dysocjuje i jony HCO3 przechodzą do osocza w procesie wymiany na jony chlorkowe Cl. Przekształcenie dwutlenku węgla w jony węglanowe, obniża ciśnienie parcjalne CO2 i pobudza dyfuzję z komórek. Część CO2 reaguje z grupami aminowymi białek , szczególnie hemoglobiną (odtlenowaną) tworząc związki karbaminowe. W płucach jony węglanowe są przekształcone w CO2, który dyfunduje z plazmy do pęcherzyków płucnych i jest wydychany. Kiedy PCO2 w krwi obniża się, więcej jonów węglanowych jest przekształconych w Co2.Nerwowa kontrola oddychaniaOddychanie kontrolują dwa niezależne mechanizmy:1. Kontrola dowolna- układ zlokalizowany w korze mózgowej wysyła impulsy do motoneuronów oddechowych przez drogi korowo rdzeniowe.2. Kontrola automatyczna- rytmiczne wyładowania neuronów w rdzeniu przedłużonym i moście odpowiadają za oddychanie automatyczne. Przecięcie pnia mózgu ( rdzeń przedłużony, most, śródmózgowie, międzymózgowie) poniżej rdzenia przedłużonego zatrzymuje oddech. Natomiast przecięcie pnia mózgu na dolnej granicy mostu zachowuje oddychanie automatyczne, ale jest ono nieregularne (płytkie i przyspieszone oddechy).Obszar w rdzeniu przedłużonym kontrolujący oddychanie nazywamy ośrodkiem oddechowym.Regulacja oddychaniaOddychanie jest kontrolowane przez autonomiczny układ nerwowy. Pień mózgowy( rdzeń przedłużony, most, śródmózgowie, międzymózgowie) wytwarza i kontroluje częstość oddychania. Neurony z rdzenia przedłużonego przekazują rytmiczne impulsy do mięśni oddechowych. Przepona się kurczy i zaczyna się wdech. Wdech jest procesem biernym (rozkurcz przepony). Podczas wysiłku fizycznego motoneurony pobudzają mięśnie międzyżebrowe. Części mózgu powyżej rdzenia przedłużonego regulują oddychanie podczas mówienia, jedzenia, kaszlu i stanów emocjonalnych. Chemiczna regulacja czynności ośrodka oddechowegoWzrost aktywności ośrodka oddechowego powodują zmiany w składzie krwi tętniczej:-wzrost Pco2-zwiększenie stężenia jonów wodorowych-spadek PO2-zmiany są rejestrowane przez chemoreceptory oddechowe w kłębkach szyjnych i aortalnych i neuronach rdzenia przedłużonego.Bodźce oddziałujące na ośrodek oddechowyKontrola chemiczna Co2 –poprzez stężenie H w płynie mózgowo-rdzeniowym i płynie tkankowym mózgowiaok. poprzez kłębiki szyjne i aortalneKontrola pozachemiczna-włókna afferentne nerwu błędnego w drogach oddechowych i płucnych-włókna afferentne z mostu, podwzgórza i układu limbicznego-włókna afferentne od proprioreceptorów-włókna afferentne od baroreceptorów: tętniczych, przedsionków serca, komór serca i płucnychObronne odruchy oddechowe spowodowane wzrastającym zanieczyszczeniem powietrzaKaszel- podrażnienia mechanicznego i chemicznego receptorów krtani, tchawicy oraz oskrzeli- głęboki wdech i nasilony wydech przy zamkniętej głośni(wzrost ciśnienia w jamie opłucnej do 100 mm Hg otwarcie głośni i odpływ powietrza z prędkością 965km/godz).Kichanie- podrażnienie mechaniczne lub chemiczne zakończeń nerwu trójdzielnego w jamie nosowej- nasilony wydech przy otwarciu głośni. Odruchy te usuwają czynniki drażniące i utrzymują drożność dróg odechowychCzkawka- gwałtowny skurcz przepony i nagłe zamknięcie głośni ( charakterystyczny dźwięk)Ziewanie- głęboki wdech powoduje rozciągnięcie płuc i zapobiega rozwojowi niedodmy.Bezdech- obniżenie wrażliwości na CO2 w czasie snu.Funkcje układu oddechowego-Wprowadzenie tlenu do ustroju i eliminacja dwutlenku węgla z ustroju-Utrzymanie gradientu pomiędzy ciśnieniem parcjalnym tlenu i dwutlenku węgla w powietrzu pęcherzykowym a prężnością gazów we krwi.- Nawilżenie i ogrzewanie powietrza oraz oczyszczanie je z czynników szkodliwych.- Uczestniczy w utrzymaniu równowagi kwasowo-zasadowej.-Uczestniczy w reakcjach obronnych organizmu- obecność komórek fagocytujących w pęcherzykach płucnychUkład oddechowy w czasie wysiłku zapewnia odpowiedni dopływ tlenu do krwi i wydalenie dwutlenku węgla i ciepła oraz zapobiega nadmiernemu obniżeniu pH we krwi ( kwasica)Zmiany wentylacji minutowej płuc podczas wysiłku fizycznego -Nagłe zwiększenie wentylacji (bodźce psychiczne i z proprioreceptorów w mięśniach, stawach i ścięgnach)-Po przerwie stopniowy wzrost (podłoże humoralne)- Po wysiłku częstość oddechów wraca do normy po wyrównaniu długu tlenowego- 90 min. (wentylacja jest stymulowana przez podwyższone stężenie jonów wodorowych, mleczan jest przekształcony w glikogen 80%, 20% w CO2 i H2O-resynteza ATP i fosfokreatyna)Hipoksja. Niedobór tlenu na poziomie tkankowym Rodzaje hipoksji: -hipoksyczna- obniżenie PO2 w krwi tętniczej w płucach-anemiczna (lub wskutek niedokrwistości)- obniżona ilość hemoglobiny, krwinek czerwonych-zastoinowa (lub w skutek niedokrwistości)- przepływ krwi przez tkanki jest mały-histoksyczna- czynniki toksyczne uniemożliwiają wykorzystanie dostarczonego tlenuWpływ hipoksji na komórki Hipoksja- powoduje wytwarzanie przez komórki czynników transkrypcyjnych HIFHIF- dwie podjednostki a i bwarunki tlenowe- podjednostka a jest niszczona przez ubikwitynęhipoksja- dwie podjednostki a i b , ulegają dimeryzacji i HIF aktywuje gen produkujące czynniki angiogenne i erytrpoetynęCzas zachowania świadomości po nagłej ekspozycji na ciśnienie panujące na różnych wysokościach nad poziomem morza. Wszystkie rodzaje hipoksji za wyjątkiem zastoinowej ( tkanki) upośledzają przede wszystkim mózg. Nagły spadek ciśnienia parcjalnego tlenu do 20 mm Hg powoduje utratę przytomności w ciągu – 20 s i śmierć po 4-5 min.Hipoksja łagodna- zaburzenia psychiczne dezorientacja, utrata poczucia czasu, ból głowy, nudności, wymioty, tachykardia, podwyższenie ciśnienia tętniczego.Objawy choroby wysokogórskiej zależą od:-wrażliwości-wysokości-czasu osiągania kolejnych wysokości (adaptacja organizmu)Ostre objawy zagrożenia życia w chorobie wysokogórskiej1.Obrzęk płuc- przyczyna nieznana, rola hipoksyjnego nadciśnienia płucnego, nadmierna przepuszczalność naczyń włosowatych płuc2.Obrzęk mózgu- wzrost ciśnienia śródczaszkowego wzrost przepuszczalności bariery naczyniowo-mózgowej i lub wzrost objętości komórek mózgowych spowodowanych retencją płynówZapobieganie chorobie wysokogórskiej-przerwać wspinaczkę i odpocząć-zejść niżej-podawać płyn, paracetamol-acetazolamide-podawani tlenu-worki hiperwentylacyjneIntensywna wspinaczka górska wywołuje zmiany związane z osmoregulacją i gospodarką jonową funkcjonowanie układu wydalniczego.HiperwentylacjaWzrost częstotliwości i głębokości oddechów prowadzący do dużej utraty CO2 z krwi, hiperwentylacja wywołuje :-emocje (strach i podniecienie)-oddychanie pod ciśnieniem-hipoksja-fizyczny stresObjawy: nudności, skurcze, swędzenia, zaburzenia widzenia, utrata przytomnościHipokapia- wynik hiperwentylacji, niedostatek dwutlenku węgla, alkoza oddechowaHiperkapina- nagromadzenie dwutlenku węgla w organizmie, acydozaWszystkie występujące w organizmie składniki gazowe zarówno w postaci wolnej (wypełniające jamy ciała, jelita, zatoki boczne nosa, ucho środkowe) jak i rozpuszczone w płynach ustrojowych- znajdują się w równowadze z otaczającym ciśnieniem zewnętrznym.Każda zmiana ciśnienia zewnętrznego wymusza nowy stan równowagi gazów.Skutki zwiększonego ciśnienia barometrycznego.Ciśnienie wzrasta o 1 atmosferę na każdym 10 m w wodzie słodkiej i 10,4 w wodzie solonej.31m pod wodą – 4 atm, narażenia ludzie kopiący kanały podziemne, nurkowanieNarkoza azotowa (upojenie głębokie)- zawartość 80% azotu na głębokości 30-40m powoduje euforię.Gazy obojętne (azot, ksenon, krypton, argon, neon, hej) pod zwiększonym ciśnieniem- działanie znieczulające.
wydra66