71
ФИЗИОЛОГИЈА ФИЗИОЛОГИЈА РЕСПИРАЦИЈЕ РЕСПИРАЦИЈЕ ПЛУЋНА ВЕНТИЛАЦИЈА ПЛУЋНА ВЕНТИЛАЦИЈА Проф. др Сузана Пантовић Проф. др Сузана Пантовић ФАКУЛТЕТ МЕДИЦИНСКИХ НАУКА У КРАГУЈЕВЦУ ФАКУЛТЕТ МЕДИЦИНСКИХ НАУКА У КРАГУЈЕВЦУ ИНТЕГРИСАНЕ АКАДЕМСКЕ СТУДИЈЕ ФАРМАЦИЈЕ

Fiziologija disanja 2013

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Fiziologija disanja 2013

ФИЗИОЛОГИЈАФИЗИОЛОГИЈАРЕСПИРАЦИЈЕРЕСПИРАЦИЈЕ

ПЛУЋНА ВЕНТИЛАЦИЈАПЛУЋНА ВЕНТИЛАЦИЈА

Проф. др Сузана ПантовићПроф. др Сузана Пантовић

ФАКУЛТЕТ МЕДИЦИНСКИХ НАУКА У КРАГУЈЕВЦУФАКУЛТЕТ МЕДИЦИНСКИХ НАУКА У КРАГУЈЕВЦУ

ИНТЕГРИСАНЕ АКАДЕМСКЕ СТУДИЈЕ ФАРМАЦИЈЕ

Page 2: Fiziologija disanja 2013

Процес дисања обухвата Процес дисања обухвата четири функционалне четири функционалне компонентекомпоненте::

плућна вентилацијаплућна вентилација размена гасова између размена гасова између

алвеола и крвиалвеола и крви транспорт гасова у транспорт гасова у

крвикрви регулација дисањарегулација дисања

ДисањеДисање ((дефдеф.) .) је процес којим се ткивимаје процес којим се ткивима обезбеђују обезбеђују одговарајуће количине гасоваодговарајуће количине гасова ( (кисеоника и угљендиоксидакисеоника и угљендиоксида) ) неопходних за нормално функционисање организманеопходних за нормално функционисање организма

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 3: Fiziologija disanja 2013

БИОМЕХАНИКА ПЛУЋНЕ БИОМЕХАНИКА ПЛУЋНЕ ВЕНТИЛАЦИЈЕВЕНТИЛАЦИЈЕ

Плућа се растежу и скупљају (пасивно) пратећи промене дијаметра грудног коша.

Дијаметар грудног коша се мења активношћу дисајне мускулатуре:

a. a. Променом вертикалног дијаметраПроменом вертикалног дијаметра – – дијафрагма (контракција дијафрагме повлачи доњу површину плућа у инспиријуму) – нормално (мирно) дисање

бб. . Променом А-П дијаметраПроменом А-П дијаметра – – помоћна дисајна мускулатура подиже и спушта ребра

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 4: Fiziologija disanja 2013

БИОМЕХАНИКА ПЛУЋНЕ БИОМЕХАНИКА ПЛУЋНЕ ВЕНТИЛАЦИЈЕВЕНТИЛАЦИЈЕ

Помоћна дисајна мускулатураПомоћна дисајна мускулатура::

A. Инспирацијски мишићи: mm. intercostales externi (подижу

ребра нагоре и упоље) mm. sternocleideomastoidei (подижу

грудну кост) mm. serrati anteriores (подижу ребра

нагоре) mm. scaleni (подижу прва два ребра

нагоре)

Б. Експирацијски мишићи: mm. intercostales interni (спуштају

ребра надоле и према грудној кости) mm. recti abdominis (повлаче доња

ребра навише и повећањем притиска у трбушној дупљи подижу дијафрагму)

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 5: Fiziologija disanja 2013

Плеурални притисакПлеурални притисак ( (притисак притисак између два листа плеуреизмеђу два листа плеуре):):

у инспиријумуу инспиријуму -5 cmH -5 cmH22OO у експиријумуу експиријуму -7.5 cmH -7.5 cmH22OO

Алвеоларни притисакАлвеоларни притисак ( (притисак притисак унутар алвеолаунутар алвеола):):

у инспиријумуу инспиријуму - -11 cmH cmH22OO у експиријумуу експиријуму + +11 cmH cmH22OO

Транспулмонални притисакТранспулмонални притисак ((притисак између плеуралногпритисак између плеуралног просторапростора и алвеоларног простораи алвеоларног простора) ) – – одговара вредностиодговара вредности еластичних еластичних силасила које теже да колабирају које теже да колабирају плућаплућа ( (ретракциони притисакретракциони притисак))

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 6: Fiziologija disanja 2013

Растегљивост (комплијанса) плућа – степен ширења плућа при повећању транспулмоналног притиска.

Нормална вредност растегљивости оба плућна крила износи око 200 ml/cmH2O

Величину растегљивости плућа одређују еластична својства плућа:

еластична својства плућног паренхима

еластична својства узрокована површинским напоном течности која облаже унутрашње зидове алвеола.

Растегљивост (комплијанса) грудног коша и плућа – степен ширења грудног коша и плућа при повећању транспулмоналног притиска.

Нормална вредност растегљивости грудног коша и плућа износи око 110 ml/cmH2O

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 7: Fiziologija disanja 2013

Еластична својства узрокована површинским Еластична својства узрокована површинским напоном течности која облаже напоном течности која облаже унутрашње зидове алвеола чине унутрашње зидове алвеола чине 2/3 2/3 укупних еластичних сила које теже да укупних еластичних сила које теже да колабирају плућаколабирају плућа ( (погледати сликупогледати слику!!!)!!!)

Површински напон течности у алвеолама Површински напон течности у алвеолама тежи да колабира алвеолетежи да колабира алвеоле. .

Притисак који тежи да колабира алвеолеПритисак који тежи да колабира алвеоле ((настаје услед присуства слоја течности у настаје услед присуства слоја течности у алвеоламаалвеолама) ) повећаваповећава::

Повећање површинског напонаПовећање површинског напона Смањење дијаметра алвеолаСмањење дијаметра алвеола ( (формулаформула))

СурфактантСурфактант ((секретују га епителне ћелије секретују га епителне ћелије алвеолаалвеола) ) смањује површински напонсмањује површински напон. .

Сурфактант се састоји одСурфактант се састоји од:: фосфолипидафосфолипида (dipalmitoilfosfatidil holin – (dipalmitoilfosfatidil holin –

активна супстанцаактивна супстанца) – ) – имају хидрофилни и имају хидрофилни и хидрофобни деохидрофобни део

протеинапротеина (apoprotein) (apoprotein) јона калцијумајона калцијума

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 8: Fiziologija disanja 2013

У нормалним условимаУ нормалним условима удисање јеудисање је активан процесактиван процес ( (експирацијаекспирација je je пасиванпасиван процеспроцес) ) па сепа се енергијаенергија потребнапотребна заза дисањедисање користикористи само засамо за удисањеудисање (2-3% BMR). (2-3% BMR).

Рад при дисањуРад при дисању:: Рад за истезањеРад за истезање ( (савладавањесавладавање

еластичнихеластичних силасила плућаплућа) – ) – највећи највећи деодео

Рад за савладавањеРад за савладавање ткивног отпораткивног отпора ((вискозност плућавискозност плућа и грудног кошаи грудног коша))

Рад за савладавањеРад за савладавање отпораотпора у у дисајнимдисајним путевимапутевима

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 9: Fiziologija disanja 2013

МЕРЕЊЕ И ОДРЕЂИВАЊЕМЕРЕЊЕ И ОДРЕЂИВАЊЕ ПЛУЋНИХ ПЛУЋНИХ ВОЛУМЕНАВОЛУМЕНА ИИ КАПАЦИТЕТАКАПАЦИТЕТА

СпирометријаСпирометрија – – метода за метода за мерењемерење плућних волуменаплућних волумена..

Плућни капацитети се Плућни капацитети се израчунавају из плућних израчунавају из плућних волуменаволумена. .

Динамска спирометријаДинамска спирометрија – – мерење динамскихмерење динамских карактеристикакарактеристика плућне плућне вентилацијевентилације. .

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 10: Fiziologija disanja 2013

Плућни волумениПлућни волумени::

дисајнидисајни (Tidal) (Tidal) волуменволумен (V (VTT) – ) – запремина гасазапремина гаса која се удахнекоја се удахне или издахне приликомили издахне приликом нормалне нормалне респирацијереспирације – – износи окоизноси око 500 ml 500 ml

Инспираторни резервни волуменИнспираторни резервни волумен (IRV) – (IRV) – запремина гаса која се запремина гаса која се може удахнутиможе удахнути након нормалног након нормалног инспиријума инспиријума – – износиизноси o oккo 3000 o 3000 mlml

Експираторни резервни волуменЕкспираторни резервни волумен (ERV) – (ERV) – запремина гаса која се запремина гаса која се може издахнути након може издахнути након нормалног експиријуманормалног експиријума – – износиизноси ooккo 1100 mlo 1100 ml

Резидуални волуменРезидуални волумен (RV) – (RV) – запремина гаса која остаје у запремина гаса која остаје у плућимаплућима након максималног након максималног експиријумаекспиријума – – износиизноси o oккo 1200 o 1200 mlml

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 11: Fiziologija disanja 2013

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 12: Fiziologija disanja 2013

Плућни капацитети:

Инспираторни капацитет (IC) – максимална запремина гаса која се може удахнути након нормалне експирације (износи oкo 3500 ml) и израчунава се по формули:

IC = VT + IRV

Функционални резидуални капацитет (FRC) – запремина гаса која остаје у плућима након нормалне експирације (износи oкo 2300 ml) и израчунава се по формули :

FRC = ERV + RV

Витални капацитет (VC) – максимална запремина гаса која се може експирирати након максималне инспирације (износи oкo 4600 ml) и израчунава се по формули :

VC = VT + IRV + ERV

Тотални капацитет плућа (TLC) – максимална запремина гаса која се налази у плућима након максималне инспирације (износи oкo 5800 ml) и израчунава се по формули :

TLC = VT + IRV + ERV + RV или TLC = VC + RV

Page 13: Fiziologija disanja 2013

2. Одређивање тоталног плућног капацитета (TLC) се врши израчунавањем из формуле :

TLC = FRC + IC

Одређивање функционалног резидуалног капацитета и тоталног плућног капацитета

1. Одређивање функционалног резидуалног капацитета (FRC) се врши помоћу методе са хелијумом а затим израчунава из формуле.

Page 14: Fiziologija disanja 2013

Мртви простор (VD) (Christian Bohr je први 1891. дефинисао мртви простор)– запремина ваздуха у респираторним путевима која не учествује у размени гасова:

Анатомски мртви простор – запремина ваздуха у респираторном сисему која остаје у великим дисајним путевима и не учествује у размени гасова

Физиолошки мртви простор -запремина гасова која долази до алвеола али не учествује у размени гасова

Волумен анатомског мртвог простора се одређује посебном методом (видети слику) и израчунава по формули.

Волумен анатомског мртвог простора износи oko 150 ml.

Минутна алвеоларна вентилација (MAV) је

запремина ваздуха која долази у алвеоле у току једног минута.

Минутна алвеоларна вентилација се израчунава по формули:

MAV = (VT - VD) x фреквенција дисања Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 15: Fiziologija disanja 2013

Улоге дисајних Улоге дисајних путева:путева:

спровођење ваздуха из спровођење ваздуха из

атмосфере до плућних атмосфере до плућних алвеолаалвеола ( (и натраги натраг))

влажење ваздуха којивлажење ваздуха који пролази кроз дисајне пролази кроз дисајне путевепутеве

грејање ваздуха којигрејање ваздуха који пролази кроз дисајне пролази кроз дисајне путевепутеве

чишћење ваздуха којичишћење ваздуха који пролази кроз дисајне пролази кроз дисајне путевепутеве

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 16: Fiziologija disanja 2013

ФИЗИОЛОГИЈАФИЗИОЛОГИЈАРЕСПИРАЦИЈЕРЕСПИРАЦИЈЕ

ПЛУЋНА ЦИРКУЛАЦИЈАПЛУЋНА ЦИРКУЛАЦИЈА

ПЛУЋНИ ЕДЕМПЛУЋНИ ЕДЕМ

ПЛЕУРАЛНА ТЕЧНОСТПЛЕУРАЛНА ТЕЧНОСТ

Page 17: Fiziologija disanja 2013

Проток крви кроз плућну Проток крви кроз плућну циркулацијуциркулацију ( (приближноприближно) ) је је једнак протокуједнак протоку кроз системску кроз системску циркулацијуциркулацију - o - oккo 5 o 5 LL/min /min ((разлика у бронхијалним разлика у бронхијалним артеријамаартеријама – – минутни волумен минутни волумен левог срца јелевог срца је заза 1-2% 1-2% већи одвећи од минутног волумена десног срцаминутног волумена десног срца))

Притисци у плућној циркулацијиПритисци у плућној циркулацији, , за за исти протокисти проток, , су мањи од су мањи од системскесистемске циркулације збогциркулације због::

већег дијаметравећег дијаметра ( (осим великих осим великих артеријаартерија и великих венаи великих вена))

веће растегљивостивеће растегљивости ( (просечнопросечно 7 7 ml/mmHg)ml/mmHg)

Притисци у десној комориПритисци у десној комори:: систолни притисак:систолни притисак: 25 mmHg 25 mmHg дијастолни притисак:дијастолни притисак: 0-1 mmHg 0-1 mmHg

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 18: Fiziologija disanja 2013

Притисци у плућној артерији: систолни притисак: 25mmHg дијастолни притисак: 8mmHg средњи притисак: 15mmHg пулсни притисак: 17mmHg

Притисак у капиларима плућа: 7mmHg

Притисак у плућним венама и левој преткомори: 1-5 mmHg (просечно око 2 mmHg)

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 19: Fiziologija disanja 2013

Волумен крви у плућима је 450 ml (око 9% укупног волумена крви).

У плућним капиларима се налази око 70 ml крви (остатак је приближно једнако расподељен у артеријама и венама).

Плућа служе и као резервоар крви – волумен крви у плућима се може повећати или смањити за 50% (пример снажног експиријума).

Аутоматска контрола дистрибуције крви у плућима– смањење концентрације O2 у алвеолама смањује локални проток крви (вазоконстрикција и повећање отпора као одговор на супстанце које луче епителне ћелије хиповентилисаних алвеола) – крв се усмерава у функционалне (добро оксигенисане) алвеоле.

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 20: Fiziologija disanja 2013

Зоне протока крви у плућним Зоне протока крви у плућним капиларимакапиларима ( (ефекат градијента ефекат градијента хидростатског притискахидростатског притиска):):

ЗонаЗона 1 1 – – хидростатски притисак у хидростатски притисак у капиларимакапиларима је заје за 15 mmHg 15 mmHg мањимањи него него у висини срцау висини срца – – нема протока крви нема протока крви токомтоком читавог срчаног циклусачитавог срчаног циклуса

ЗонаЗона 2 2 –– –– интермитентни проток крвиинтермитентни проток крви ((крв протиче током систоле, током крв протиче током систоле, током дијастоле нема протока крвидијастоле нема протока крви))

ЗонаЗона 3 3 – – хидростатски притисак у хидростатски притисак у капиларима је закапиларима је за 8 mmHg 8 mmHg већи него у већи него у висини срцависини срца – – континуирани проток континуирани проток крвикрви ( (крв протиче током целогкрв протиче током целог срчаног циклусасрчаног циклуса))

Нормално у плућима постоје зонеНормално у плућима постоје зоне 2 i 3. 2 i 3.

У условима У условима физичког оптерећењафизичког оптерећења ( (због због повећања притискаповећања притиска) ) долази до повећања долази до повећања протокапротока крви у свим деловима плућакрви у свим деловима плућа ( (у у апикалним деловима заапикалним деловима за 700-800%, 700-800%, у базалним у базалним деловима заделовима за 200-300%). 200-300%). Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 21: Fiziologija disanja 2013

У условима физичког оптерећењаУ условима физичког оптерећења долази до повећања протока крвидолази до повећања протока крви ( (заза 4-7 4-7 путапута) ) уследуслед::

повећања бројаповећања броја отворених капилараотворених капилара ((додо 3 3 путапута))

повећања протока кроз свакиповећања протока кроз сваки појединачни капиларпојединачни капилар ( (додо 2 2 путапута))

Повећање протока не повећПовећање протока не повећaaва притисаква притисак због смањења васкуларног отпоразбог смањења васкуларног отпора ((горња сликагорња слика).).

Значајно повећање притиска у плућној Значајно повећање притиска у плућној циркулацији настаје код повећања циркулацији настаје код повећања притиска у левој преткоморипритиска у левој преткомори ( (доња доња сликаслика).).

Повећање притиска у левој преткомори Повећање притиска у левој преткомори изнад изнад 25-30 mmHg 25-30 mmHg поред повећања поред повећања притиска у плућној артерији доводи притиска у плућној артерији доводи до значајног повећања притиска и у до значајног повећања притиска и у плућним капиларима уз могућност плућним капиларима уз могућност настанка едема плућанастанка едема плућа. . Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 22: Fiziologija disanja 2013

Капиларна динамика у плућимаКапиларна динамика у плућима (1) (1)

Силе које одређују смер кретања течности Силе које одређују смер кретања течности у размени материја кроз капиларну у размени материја кроз капиларну мембрану у плућима (мембрану у плућима ( Старлингове Старлингове силе):силе):

капиларни притисак (потискује капиларни притисак (потискује течност из капилара у међућелијски течност из капилара у међућелијски простор) је нижи него у системској простор) је нижи него у системској циркулацији и износи око циркулацији и износи око 7 mmHg7 mmHg

притисак међућелијске течности притисак међућелијске течности (повлачи течност из капилара у (повлачи течност из капилара у међућелијски простор) је нижи него у међућелијски простор) је нижи него у системској циркулацији и износи око системској циркулацији и износи око --8 mmHg8 mmHg

колоидно осмотски притисак плазме колоидно осмотски притисак плазме (повлачи течност из међућелијског (повлачи течност из међућелијског простора у капиларе) износи око 28простора у капиларе) износи око 28 mmHgmmHg

колоидно-осмотски притисак колоидно-осмотски притисак међућелијске течности (повлачи међућелијске течности (повлачи течност из капилара у међућелијски течност из капилара у међућелијски простор) је већи него у сстемској простор) је већи него у сстемској циркулацији (због веће циркулацији (због веће пропустљивости капилара за протеине пропустљивости капилара за протеине плазме) и износи око плазме) и износи око 14 mmHg14 mmHg

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 23: Fiziologija disanja 2013

Капиларна динамика у плућимаКапиларна динамика у плућима (1) (1)

Нето-филтрациони притисак износи Нето-филтрациони притисак износи 1 mmHg.1 mmHg.Вишак течности који се филтрира у плућни интерстицијум се отклањаВишак течности који се филтрира у плућни интерстицијум се отклања:: лимфним судовималимфним судовима испаравањем преко алвеолаиспаравањем преко алвеола Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 24: Fiziologija disanja 2013

Најчешћи узроци настанка едема у плућима: слабост левог срца (повећава капиларни

притисак и филтрацију течности у интерстицијум)

оштећење мембране плућних капилара услед инфекције или деловања иритативних агенаса (повећава колоидно-осмотски притисак у интерстицијуму и филтрацију течности у интерстицијум)

Фактор сигурности (механизми спречавања) у превенцији настанка едема плућа:

лимфна дренажа повећана осмоза у лимфне судове услед

повећаног преузимања протеина у лимфу

Фактор сигурности у акутним стањима спречава настанак едема до вредности притиска у левој комори од око 21 mmHg.

Фактор сигурности у хроничним стањима спречава настанак едема до вредности притиска у левој комори од око 40-45 mmHg (појачава се лимфна дренажа).

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 25: Fiziologija disanja 2013

Плеурална течност се ствара Плеурална течност се ствара трансудацијом из серозних трансудацијом из серозних мембрана плеуре у плеурални мембрана плеуре у плеурални простор.простор.

Плеурална течност се елиминише Плеурална течност се елиминише из плеуралног простора (и из плеуралног простора (и одржава негативност одржава негативност плеуралног притиска) лимфном плеуралног притиска) лимфном дренажом у:дренажом у:

medijastinummedijastinum горњу површину дијафрагмегорњу површину дијафрагме латералне површинепаријеталне латералне површинепаријеталне

плеуреплеуре

Плеурални излив представља Плеурални излив представља повећано накупљање течности у повећано накупљање течности у плеуралном простору плеуралном простору ((плеурални едемплеурални едем) ) које може које може настати због већег броја узроканастати због већег броја узрока. .

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 26: Fiziologija disanja 2013

ФИЗИЧКИ ПРИНЦИПИ РАЗМЕНЕ ГАСОВА

Дифузија кисеоника и

угљен-диоксида кроз

респираторну мембрану

ФИЗИОЛОГИЈАФИЗИОЛОГИЈАРЕСПИРАЦИЈЕРЕСПИРАЦИЈЕ

Page 27: Fiziologija disanja 2013

Процес дифузије гасова се састоји од слободног кретања молекула гаса кроз Процес дифузије гасова се састоји од слободног кретања молекула гаса кроз респираторну мембрану.респираторну мембрану.

ИзворИзвор енергије за дифузију гасова кроз респираторну мембрану је кинетичка енергије за дифузију гасова кроз респираторну мембрану је кинетичка енергија самих гасова.енергија самих гасова.

Нето-дифузија неког гаса кроз респираторну мембрану зависи од Нето-дифузија неког гаса кроз респираторну мембрану зависи од концентрационог градијента између две стране мембране.концентрационог градијента између две стране мембране.

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 28: Fiziologija disanja 2013

УКУПНИ И ПАРЦИЈАЛНИ ПРИТИСЦИ ГАСОВАУКУПНИ И ПАРЦИЈАЛНИ ПРИТИСЦИ ГАСОВА

Укупни притисакУкупни притисак који неки гас врши на површину који неки гас врши на површину респираторне мембране је пропорционалан укупној респираторне мембране је пропорционалан укупној концентрацији свих молекула гаса.концентрацији свих молекула гаса.

Парцијалан притисакПарцијалан притисак неког гаса у смеши гасова је неког гаса у смеши гасова је пропорционалан процентуалном учешћу неког гаса у пропорционалан процентуалном учешћу неког гаса у смеши гасова.смеши гасова.

Укупни притисак атмосферског ваздуха на површину Укупни притисак атмосферског ваздуха на површину респираторне мембране је 760 респираторне мембране је 760 mmHg, mmHg, при чему јепри чему је::

парцијални притисакпарцијални притисак N N22 ≈ 600 mmHg (79% ≈ 600 mmHg (79% одод 760 mmHg) 760 mmHg) парцијални притисакпарцијални притисак O O22 ≈ 160 mmHg (21% ≈ 160 mmHg (21% одод 760 mmHg) 760 mmHg)

Page 29: Fiziologija disanja 2013

Гасови растворени у води или у телесним течностима стварају притисак који зависи од:

a. концентрације раствореног гаса

б. растворљивости гаса (број молекула гаса који се може растворити без додатног повећања притиска у течности- коефицијент растворљивости)

Хенријев закон дефинише однос ових фактора (формула):

Коефицијенти растворљивости за значајне респираторне гасове при телесној температури (када се концентрација изрази количином гаса у 1 литру воде а при притиску од 760mmHg -101,3 kPa)

Page 30: Fiziologija disanja 2013

Уколико постоји разлика у концентрацијама растворених гасова са једне и друге Уколико постоји разлика у концентрацијама растворених гасова са једне и друге стране респираторне мембране доћи ће до стране респираторне мембране доћи ће до нето-дифузијенето-дифузије гасова гасова..

Величина нето-дифузије гасоваВеличина нето-дифузије гасова ( (DD) ) кроз респираторну мембрану зависи од:кроз респираторну мембрану зависи од:

ΔΔPP – –разлике у притисцима гасова са једне и друге стране мембранеразлике у притисцима гасова са једне и друге стране мембране

AA – – површине респираторне мембранеповршине респираторне мембране

SS – – растворљивости гасарастворљивости гаса

dd – – дебљине респираторне мембранедебљине респираторне мембране

MWMW – – молекулске масе гасамолекулске масе гаса

Page 31: Fiziologija disanja 2013

Карактеристике неког гаса које утичу на величину његове дифузије* су: S – растворљивост гаса и MW – молекулска маса гаса и оне дефинишу

вредност дифузионог коефицијента гаса по формули:

Дифузиони коефицијент гаса = S / √MW * вредности ΔΔPP (разлике у притисцима гасова са једне и друге стране

мембране), A (површине респираторне мембране) i d (дебљине респираторне мембране) не зависе од карактеристика гаса

Релативни дифузиони коефицијенти за респираторне гасове у телесним течностима (ако се узме да је дифузиони коефицијент за кисеоник 1):

Page 32: Fiziologija disanja 2013

Парцијални притисци гасова у: атмосферском ваздуху ваздуху који се налази у дисајним путевима алвеоларном ваздуху

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 33: Fiziologija disanja 2013

Шематски приказ односа парцијалних притисака кисеоника и угљендиоксида у: атмосферском ваздуху ваздуху који се налази у дисајним путевима алвеоларном ваздуху

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 34: Fiziologija disanja 2013

Брзина измене алвеоларног ваздуха Брзина измене алвеоларног ваздуха атмосферским ваздухоматмосферским ваздухом::

на крају експиријума у плућима се на крају експиријума у плућима се налази око налази око 2300 ml 2300 ml ваздухаваздуха (FRC) (FRC)

приликомприликом инспиријума у алвеоле инспиријума у алвеоле стиже око стиже око 350 ml 350 ml ваздухаваздуха

свакимсваким инспиријумом се измени инспиријумом се измени 1/7 1/7 алвеоларног ваздухаалвеоларног ваздуха ( (горња сликагорња слика))

приближноприближно 1/2 1/2 алвеоларног ваздухаалвеоларног ваздуха се замени атмосферским за 17 се замени атмосферским за 17 секундисекунди ( (доња сликадоња слика))

Значај споре измене алвеоларног Значај споре измене алвеоларног ваздуха атмосферским ваздухом је у ваздуха атмосферским ваздухом је у спречавању наглих промена спречавању наглих промена оксигенације ткива, концентрације оксигенације ткива, концентрације угљендиоксида у ткивима као и угљендиоксида у ткивима као и ткивног ткивног pH.pH.

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 35: Fiziologija disanja 2013

Парцијални притисак кисеоника у Парцијални притисак кисеоника у алвеоламаалвеолама (P (Pоо22) ) је резултантаје резултанта::

допремања кисеоника из допремања кисеоника из дисајних путевадисајних путева ( (гдегде je P je Pоо22 ≈ ≈ 149 mmHg) 149 mmHg) уу алвеоле иалвеоле и

преузимањапреузимања кисеоника из кисеоника из алвеола у крв плућних алвеола у крв плућних капилара.капилара.

Повећана вентилација алвеола Повећана вентилација алвеола повећаваповећава P Pоо22. .

Повећано преузимање кисеоника Повећано преузимање кисеоника у крв смањујеу крв смањује P Pоо22. .

Нормална вредност јеНормална вредност је P Pоо22 ≈ 104 ≈ 104 mmHg. mmHg.

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 36: Fiziologija disanja 2013

Парцијални притисак Парцијални притисак угљендиоксида у алвеоламаугљендиоксида у алвеолама (Pc(Pcоо22) ) је резултантаје резултанта::

елиминисањаелиминисања угљендиоксидаугљендиоксида изиз алвеола вентилацијом иалвеола вентилацијом и

ослобађањаослобађања угљендиоксидаугљендиоксида из из крвикрви плућних капилараплућних капилара ( (где јегде је PcoPco22 ≈ 45 mmHg≈ 45 mmHg) ) у алвеолеу алвеоле. .

Повећана вентилација алвеола Повећана вентилација алвеола смањује смањује PcoPco22. .

ПовећаноПовећано ослобађањеослобађање угљендиоксида из крви угљендиоксида из крви плућних плућних капилара у алвеоле капилара у алвеоле повећаваповећава Pco Pco22. .

Нормална вредност јеНормална вредност је Pco Pco22 ≈ 40 ≈ 40

mmHg. mmHg.

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 37: Fiziologija disanja 2013

Респираторна јединица (око 300 милиона aлвеолa у плућима):

респираторна бронхиола алвеоларни дуктус атријум алвеола (дијаметар 0.2 mm)

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 38: Fiziologija disanja 2013

Снимак капиларне мреже у зиду алвеоле

Приказ попречног пресека зидова алвеола и припадајућих крвних судова

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 39: Fiziologija disanja 2013

Респираторна мембрана (структура):

1. слој течности који изнутра облаже алвеолу (садржи сурфактант)

2. епителна ћелија алвеола

3. базална мембрана епитела

4. узан интерстицијски простор између алвеоларног епитела и капиларне мембране

5. базална мембрана капилара

6. ендотелна ћелија капилара

Просечна дебљина респираторне мембране је 0.6μm.

Просечна површина респираторне мембране je 50-100 m2.

Просечни промер плућних капилара је 5μm.

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 40: Fiziologija disanja 2013

Дифузиони капацитет респираторне мембране Дифузиони капацитет респираторне мембране за за неки гас (способност респираторне мембране да неки гас (способност респираторне мембране да врши размену неког гаса између алвеола и крви врши размену неког гаса између алвеола и крви у јединици времена) се изражава у у јединици времена) се изражава у ml/min/mmHg. ml/min/mmHg.

Дифузиони капацитет респираторне мембране за кисеоник је 21 ml/min/mmHg. 21 ml/min/mmHg.

Како је Како је ΔΔР за кисеоник Р за кисеоник 11 mmHg,11 mmHg, нето-дифузија нето-дифузија кисеоника је око кисеоника је око 230 ml/min.230 ml/min.

Дифузиони капацитет респираторне мембране за угљендиоксид је 400-500 ml/min/mmHg (???).400-500 ml/min/mmHg (???).

Како је Како је ΔΔР за угљендиоксид мања од 1Р за угљендиоксид мања од 1 mmHg, mmHg, нето-нето-дифузија угљендиоксида није измерена до сада.дифузија угљендиоксида није измерена до сада.

У условима физичког оптерећења долази до У условима физичког оптерећења долази до

повећања дифузионог капацитета респираторне повећања дифузионог капацитета респираторне мембранемембране ( (и дои до 3x): 3x):

отварањем до тада затворених капилараотварањем до тада затворених капилара поправљањем односа вентилација/перфузијапоправљањем односа вентилација/перфузија

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 41: Fiziologija disanja 2013

Утицај односа вентилација/перфузијаУтицај односа вентилација/перфузија (VA/Q) (VA/Q) нана P PO2O2 ии P PCO2CO2

VA/Q = 0 у базама плућа нема вентилације алвеола па су PO2 и PCO2 једнаки вредностима које имају у венској крви системске циркулације

VA/Q = ∞ у врховима плућа нема перфузије капилара па су PO2 и PCO2 једнаки вредностима које имају у овлаженом удахнутом ваздуху

VA/Q = нормалан у средњим деловима плућа (добра вентилација алвеола и добра перфузија

капилара) па су вредности PO2 ≈ 104 mmHg и PCO2 ≈ 40 mmHg.

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 42: Fiziologija disanja 2013

Физиолошки шантФизиолошки шант

Када је однос Када је однос VA/Q VA/Q мањи од нормалногмањи од нормалног, , део венске крви део венске крви се не оксигенишесе не оксигенише, , део крви која протиче кроз део крви која протиче кроз невентилираненевентилиране капиларе се називакапиларе се назива – – физиолошки физиолошки шантшант. .

Пример: Пример: - Крв која протиче кроз бронхијалне крвне судове- Крв која протиче кроз бронхијалне крвне судове. . - У хроничној опструктивној болести плућа нека - У хроничној опструктивној болести плућа нека подручја у плућима стварају веома озбиљан подручја у плућима стварају веома озбиљан физиолошки шант.физиолошки шант.

Величина физиолошког шанта се израчунава по формулиВеличина физиолошког шанта се израчунава по формули ((горња сликагорња слика))

Физиолошки мртви просторФизиолошки мртви простор

Када је однос Када је однос VA/Q VA/Q већи од нормалногвећи од нормалног, , део вентилираног део вентилираног ваздуха доспелог у алвеоле се не користи за размену ваздуха доспелог у алвеоле се не користи за размену гасова јер је перфузија слабагасова јер је перфузија слаба – – физиолошки мртви физиолошки мртви просторпростор ( (узалудна вентилацијаузалудна вентилација).).

Пример:Пример: - Горњи дисајни путеви,- Горњи дисајни путеви,-У хроничној опструктивној болести плућа нека -У хроничној опструктивној болести плућа нека подручја у плућима стварају веома озбиљан подручја у плућима стварају веома озбиљан физиолошки мртви простор.физиолошки мртви простор.

Величина физиолошког мртвог простора се израчунава по Величина физиолошког мртвог простора се израчунава по Боровој формулиБоровој формули ( (доња сликадоња слика) )

Guyton and Hall 200Guyton and Hall 2001.1.

Page 43: Fiziologija disanja 2013

ФИЗИОЛОГИЈАФИЗИОЛОГИЈАРЕСПИРАЦИЈЕРЕСПИРАЦИЈЕ

ТРАНСПОРТ КИСЕОНИКА И ТРАНСПОРТ КИСЕОНИКА И УГЉЕН-ДИОКСИДА У КРВИ И УГЉЕН-ДИОКСИДА У КРВИ И

ТЕЛЕСНИМ ТЕЧНОСТИМАТЕЛЕСНИМ ТЕЧНОСТИМА

Page 44: Fiziologija disanja 2013

Преузимање кисеоника из алвеола у Преузимање кисеоника из алвеола у циркулацију се одвија у плућним циркулацију се одвија у плућним капиларимакапиларима..

на артеријском крају капилара на артеријском крају капилара PPOO22 ≈ 40 mmHg≈ 40 mmHg

на венском крају капиларана венском крају капилара P POO22 ≈ ≈ 104 mmHg 104 mmHg

комплетно преузимање кисеоника комплетно преузимање кисеоника из алвеола у капиларе се завршава из алвеола у капиларе се завршава већ у првој трећини дужине већ у првој трећини дужине капиларакапилара ( (фактор сигурностифактор сигурности))

За време мишићног радаЗа време мишићног рада:: крв стиже у плућа са мањим крв стиже у плућа са мањим

садржајем кисеоникасадржајем кисеоника крв беже протиче кроз плућне крв беже протиче кроз плућне

капиларекапиларе

Комплетну оксигенацију крви у току Комплетну оксигенацију крви у току мишићног рада омогућавамишићног рада омогућава::

повећање дифузионог капацитетаповећање дифузионог капацитета (3x)(3x)

продужено преузимање продужено преузимање кисеоника читавом дужином кисеоника читавом дужином капиларакапилара

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 45: Fiziologija disanja 2013

Промене Промене POPO22 у циркулаторном у циркулаторном системусистему::

у венској крвиу венској крви PO PO22 ≈ 40 mmHg≈ 40 mmHg

у плућним капиларимау плућним капиларима PO PO22 се се повећава наповећава на ≈ 104 mmHg≈ 104 mmHg

у левој преткомори крв из плућа у левој преткомори крв из плућа се меша са крвљу из се меша са крвљу из бронхијалних вена и бронхијалних вена и POPO22 сесе смањује на смањује на ≈ 95 mmHg (≈ 95 mmHg (венска венска примесапримеса))

у артеријској крвиу артеријској крви PO PO22 ≈ 95 ≈ 95 mmHgmmHg

у системским капиларимау системским капиларима PO PO22 се смањује насе смањује на ≈ 40 mmHg≈ 40 mmHg

венска крввенска крв (PO (PO22 ≈ 40 mmHg) ≈ 40 mmHg) поново стиже у плућапоново стиже у плућа

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 46: Fiziologija disanja 2013

Дифузија кисеоника из системских капилара у интерстицијумДифузија кисеоника из системских капилара у интерстицијум::

из системских капилараиз системских капилара (P (POO22 ≈ 95 mmHg) ≈ 95 mmHg) кисеоник дифундује у кисеоник дифундује у

интерстицијум интерстицијум (P(POO22 ≈ 40 mmHg)≈ 40 mmHg)

Дифузија кисеоника из интерстицијума у ћелијеДифузија кисеоника из интерстицијума у ћелије::

из интерстицијумаиз интерстицијума (P (POO22 ≈ 40 mmHg) ≈ 40 mmHg) кисеоник дифундује у ћелијекисеоник дифундује у ћелије (P (POO22 ≈ ≈

23 mmHg)23 mmHg)

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 47: Fiziologija disanja 2013

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Утицај величине протока крви на Утицај величине протока крви на PPОО22

у интерстицијуму:у интерстицијуму:

•Повећање протока крви повећава Повећање протока крви повећава POPO22

у интерстицијумуу интерстицијуму•Смањење протока крви смањује Смањење протока крви смањује POPO22 у у

интерстицијумуинтерстицијуму

Утицај интензитета метаболизма на Утицај интензитета метаболизма на PPОО22 у интерстицијуму: у интерстицијуму:

• Повећање интензитета метаболизма Повећање интензитета метаболизма смањује смањује PPОО22 у интерстицијуму у интерстицијуму• Смањење интензитета метаболизма Смањење интензитета метаболизма повећава повећава PPОО22 у интерстицијуму у интерстицијуму

Page 48: Fiziologija disanja 2013

Дифузија угљендиоксида из ћелија у интерстицијумДифузија угљендиоксида из ћелија у интерстицијум::

из ћелијаиз ћелија (P (PCOCO22 ≈ 46 mmHg) ≈ 46 mmHg) угљендиоксид дифундује у интерстицијумугљендиоксид дифундује у интерстицијум

(P(PCOCO22 ≈ 45 mmHg)≈ 45 mmHg)

Дифузија угљендиоксида из интерстицијума у ткивне капилареДифузија угљендиоксида из интерстицијума у ткивне капиларе::

из интерстицијумаиз интерстицијума (P (PCOCO22 ≈ 45 mmHg) ≈ 45 mmHg) угљендиоксид дифундује у ткивне угљендиоксид дифундује у ткивне

капиларекапиларе (P (PCOCO22 ≈ 40 mmHg)≈ 40 mmHg)

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 49: Fiziologija disanja 2013

Дифузија угљендиоксида из Дифузија угљендиоксида из крви плућних капилара у крви плућних капилара у алвеолеалвеоле::

из плућних капилараиз плућних капилара (P(PCOCO22 ≈ 4≈ 455 mmHg) mmHg)

угљендиоксид дифундује угљендиоксид дифундује у алвеолеу алвеоле (P (PCOCO22 ≈ 4≈ 400

mmHg)mmHg)

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 50: Fiziologija disanja 2013

Утицај величине протока крви на Утицај величине протока крви на

PCOPCO22 у интерстицијумуу интерстицијуму:: повећање протока крви смањујеповећање протока крви смањује

PCOPCO22 у интерстицијумуу интерстицијуму смањење протока крви повећавасмањење протока крви повећава

PCOPCO22 у интерстицијумуу интерстицијуму

Утицај интензитета метаболизма на Утицај интензитета метаболизма на

PCOPCO22 у интерстицијумуу интерстицијуму:: повећање интензитета повећање интензитета

метаболизма повећава метаболизма повећава PCOPCO22 у у интерстицијумуинтерстицијуму

смањење интензитета смањење интензитета

метаболизма смањујеметаболизма смањује PCOPCO22 у у интерстицијумуинтерстицијуму

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 51: Fiziologija disanja 2013

TTранспорт кисеоника крвљуранспорт кисеоника крвљу:: 97% 97% везан за хемоглобинвезан за хемоглобин

((оксихемоглобиноксихемоглобин)) 3% 3% растворен у водирастворен у води

Везивање кисеоника за Везивање кисеоника за хемоглобин је лабаво и хемоглобин је лабаво и реверзибилнореверзибилно::

при високимпри високим PO PO22 Hgb Hgb везујевезује OO22

при ниским при ниским POPO22 Hgb Hgb отпуштаотпушта OO22

Крива дисоцијације Крива дисоцијације оксихемоглобинаоксихемоглобина::

припри PO PO22 одод 95 mmHg 95 mmHg ((артеријска крвартеријска крв) ) сатурацијасатурација Hgb Hgb кисеоником јекисеоником је 97% 97%

припри PO PO22 одод 40 mmHg ( 40 mmHg (венска венска крвкрв) ) сатурацијасатурација Hgb Hgb кисеоником јекисеоником је 75% ( 75% (благ благ нагиб кривенагиб криве))

смањењесмањење PO PO22 исподиспод 40 mmHg 40 mmHg нагло смањује сатурацијунагло смањује сатурацију Hgb Hgb кисеоником кисеоником ((стрм нагиб стрм нагиб кривекриве))

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 52: Fiziologija disanja 2013

Хемоглобин може везати око Хемоглобин може везати око 200 200 ml Oml O22 по литру крвипо литру крви (150g Hgb (150g Hgb po 1.34 ml Opo 1.34 ml O22). ).

У ткивима хемоглобин отпушта У ткивима хемоглобин отпушта око око 50 ml 50 ml кисеоникакисеоника ((сатурација се смањује са сатурација се смањује са 97% 97% нана 75%, PO 75%, PO22 се одсе од 95 mmHg 95 mmHg смањује насмањује на 40 mmHg) 40 mmHg) па у па у венској крви остаје оковенској крви остаје око 150 ml 150 ml кисеоника по литру крвикисеоника по литру крви ((коефицијент утилизације је коефицијент утилизације је окооко 25%). 25%).

У базалним условима ткивне У базалним условима ткивне потребе за кисеоником износе потребе за кисеоником износе око око 50 ml/l 50 ml/l крвикрви. .

У условима физичког оптерећења У условима физичког оптерећења 1 1 l l крви може у ткивима крви може у ткивима отпустити и отпустити и 150 ml 150 ml кисеоникакисеоника ((у венској крви остајеу венској крви остаје 50 ml 50 ml кисеоникакисеоника, , коефицијент коефицијент утилизације је око утилизације је око 75%) 75%) чему чему одговара стрми део криве одговара стрми део криве дисоцијације оксихемоглобинадисоцијације оксихемоглобина. .

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 53: Fiziologija disanja 2013

Померање криве дисоцијације Померање криве дисоцијације оксихемоглобина оксихемоглобина удесноудесно ((смањење смањење афинитета афинитета Hgb Hgb заза O O22):):

олакшава отпуштање кисеоника из олакшава отпуштање кисеоника из оксихемоглобинаоксихемоглобина

дешава се у ткивним капиларимадешава се у ткивним капиларима повећава се за време физичког радаповећава се за време физичког рада

Фактори који померају криву дисоцијације Фактори који померају криву дисоцијације оксихемоглобина удеснооксихемоглобина удесно ( (смањење смањење афинитета афинитета Hgb Hgb заза O O22):):

повећана концентрацијаповећана концентрација H H јонајона повећана концентрацијаповећана концентрација CO CO22 ( (Боров Боров

ефекатефекат)) повишена температураповишена температура повећана концентрацијаповећана концентрација DPG DPG

Боров ефекатБоров ефекат (Christian Bohr Christian Bohr (1855-1911), (1855-1911), описао

ефекат 1903-1904. год, дански физиолог, отац физичара Niels Bohr-a и математичара Harald Bohr-a)

у плућима смањена концентрација у плућима смањена концентрација H H јонајона COCO22 доводи до повећаногдоводи до повећаног везивањавезивања O O22

у ткивима повећана концентрацијау ткивима повећана концентрација H H јона ијона и COCO22 доводи додоводи до повећаногповећаног отпуштањаотпуштања OO22

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 54: Fiziologija disanja 2013

Померање криве Померање криве дисоцијације дисоцијације оксихемоглобина оксихемоглобина улевоулево ((повећање афинитета повећање афинитета Hgb Hgb заза O O22):):

олакшаваолакшава везивање везивање кисеоника за кисеоника за оксихемоглобиноксихемоглобин

дешавадешава се у плућним се у плућним капиларимакапиларима

Фактори који померају Фактори који померају криву дисоцијације криву дисоцијације оксихемоглобина оксихемоглобина удесноудесно

((смањење афинитетасмањење афинитета Hgb Hgb за за OO22): ):

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 55: Fiziologija disanja 2013

Минимална потребна Минимална потребна концентрација кисеоника концентрација кисеоника потребна за одвијање потребна за одвијање аеробних ћелијских аеробних ћелијских процеса јепроцеса је 1-3 mmHg. 1-3 mmHg.

Главни регулатор Главни регулатор преузимања и преузимања и коришћења кисеоника у коришћења кисеоника у ћелијама је ћелијама је интраћелијска интраћелијска концентрација концентрација ADP.ADP.

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 56: Fiziologija disanja 2013

Везивањем угљенмониксида за Везивањем угљенмониксида за хемоглобин настаје хемоглобин настаје карбоксихемоглобинкарбоксихемоглобин. .

Угљенмоноксид се везује за Угљенмоноксид се везује за хемоглобин на истом месту хемоглобин на истом месту као и кисеониккао и кисеоник. .

Хемоглобин има око Хемоглобин има око 250 250 путапута већи афинитет за већи афинитет за угљенмоноксид него за угљенмоноксид него за кисеониккисеоник ( (угљенмоноксидугљенмоноксид истискујеистискује кисеониккисеоник изиз оксихемоглобинаоксихемоглобина) – ) – кривакрива дисоцијације дисоцијације

карбоксихемоглобинакарбоксихемоглобина..

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 57: Fiziologija disanja 2013

Транспорт угљендиоксида Транспорт угљендиоксида крвљукрвљу::

70% 70% у обликуу облику бикарбонатабикарбоната ((улогаулога карбоанхидразекарбоанхидразе, , помакпомак хлоридахлорида))

23% 23% у обликуу облику карбаминохемоглобинакарбаминохемоглобина

7% 7% растворен у водирастворен у води ( (већа већа растворљивост од растворљивост од кисеоникакисеоника))

У нормалним условима сваки У нормалним условима сваки литар крви транспортујелитар крви транспортује око око 40 ml 40 ml угљендиоксида угљендиоксида из ткива у плућаиз ткива у плућа. .

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 58: Fiziologija disanja 2013

Крива дисоцијације карбаминохемоглобинаКрива дисоцијације карбаминохемоглобина::

сатурација карбаминохемоглобина у ткивима износисатурација карбаминохемоглобина у ткивима износи 52 vol% ( 52 vol% (благ нагиб кривеблаг нагиб криве) ) сатурација карбаминохемоглобина у плућима износисатурација карбаминохемоглобина у плућима износи 48 vol% ( 48 vol% (благ нагиб кривеблаг нагиб криве) ) смањењесмањење PCO PCO22 исподиспод 40 mmHg 40 mmHg доводи до наглог смањења сатурациједоводи до наглог смањења сатурације ( (стрм нагиб кривестрм нагиб криве) )

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 59: Fiziologija disanja 2013

Халдејнов ефекатХалдејнов ефекат ((John Scott HaldaneJohn Scott Haldane))

ВезивањеВезивање O O22 за хемоглобин за хемоглобин истискујеистискује CO CO22 из везе саиз везе са хемоглобиномхемоглобином ( (односно из крвиодносно из крви) ) и назива се Халдејнов ефекат.и назива се Халдејнов ефекат.

ВезивањеВезивање O O22 за хемоглобин за хемоглобин

истискујеистискује CO CO22 из везе саиз везе са хемоглобином на два начинахемоглобином на два начина::

оксихемоглобиноксихемоглобин, , као јача као јача киселинакиселина, , има слабију има слабију тенденцијутенденцију везивањавезивања CO CO22 ии CO CO2 2 сесе олакшаноолакшано отпуштаотпушта уу плућимаплућима

повећани ацидитетповећани ацидитет оксихемоглобинаоксихемоглобина изазивизазивa a додатно отпуштањедодатно отпуштање H H++ јона којијона који са бикарбонатима граде угљену са бикарбонатима граде угљену киселину чијом се киселину чијом се дисоцијацијом добија водадисоцијацијом добија вода ((остаје у крвиостаје у крви) ) ии CO CO2 2 који који дифундује у алвеоле.дифундује у алвеоле.

СликаСлика: : уместо на очекиванихуместо на очекиваних 50 50 vol% vol% сатурације хемоглобина сасатурације хемоглобина са COCO2 2 при великомпри великом PO PO22 у плућимау плућима (100 mmHg) (100 mmHg) се сатурацијасе сатурација хемоглобина сахемоглобина са CO CO2 2 смањује насмањује на 48 vol% (48 vol% (повећано отпуштањеповећано отпуштање COCO22 заза 100% - 100% - саса 2 2 нана4 vol%) 4 vol%)

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 60: Fiziologija disanja 2013

Респираторни коефицијентРеспираторни коефицијент

Сваки литар крви транспортује из ткива у плућаСваки литар крви транспортује из ткива у плућа 40 ml 40 ml угљендиоксида иугљендиоксида и 50 ml 50 ml кисеоника из кисеоника из плућа у ткиваплућа у ткива. .

Квантитативни однос створеног угљендиоксида и потрошеног кисеоника се назива Квантитативни однос створеног угљендиоксида и потрошеног кисеоника се назива респираторни коефицијентреспираторни коефицијент. .

Респираторни коефицијент зависи и од извора енергије у ћелијамаРеспираторни коефицијент зависи и од извора енергије у ћелијама, , па такопа тако:: када се користе чисти угљени хидрати за добијање енергије респираторни коефицијент када се користе чисти угљени хидрати за добијање енергије респираторни коефицијент

јеје 1.00 1.00 када се користе само масти за добијање енергије респираторни коефицијент јекада се користе само масти за добијање енергије респираторни коефицијент је 0.7 0.7 када се користи мешовита, избалансирана исхрана за добијање енергије респираторни када се користи мешовита, избалансирана исхрана за добијање енергије респираторни

коефицијент јекоефицијент је 0.825 0.825

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 61: Fiziologija disanja 2013

ФИЗИОЛОГИЈАФИЗИОЛОГИЈАРЕСПИРАЦИЈЕРЕСПИРАЦИЈЕ

РЕГУЛАЦИЈА ДИСАЊАРЕГУЛАЦИЈА ДИСАЊА

Page 62: Fiziologija disanja 2013

Респираторни центарРеспираторни центар ((центар за дисањецентар за дисање) – ) – неколико група неурона смештених неколико група неурона смештених билатерално у продуженој мождини и билатерално у продуженој мождини и понсупонсу::

дорзалнадорзална група респираторних неуронагрупа респираторних неурона вентралнавентрална група респираторних неуронагрупа респираторних неурона пнеумотаксички центарпнеумотаксички центар aaпнеустичкипнеустички центарцентар

Дорзална група респираторних неуронаДорзална група респираторних неурона

((продужена мождина упродужена мождина у n. tractus n. tractus solitariisolitarii, , где се завршавајугде се завршавају сензорна сензорна влакнавлакна n. vagusa n. vagusa ии n. glosofaringeusa n. glosofaringeusa изиз хеморецептора и хеморецептора и барорецепторабарорецептора))

стварају основни ритам дисањастварају основни ритам дисања ((репетитивно одашиљање импулсарепетитивно одашиљање импулса))

““rampramp““ ( (степенастистепенасти) ) инспираторни инспираторни сигналсигнал – – врло слаб у почеткуврло слаб у почетку, , појачава појачава сесе постепено токомпостепено током 2 2 секунде а ондасекунде а онда престаје напрестаје на 3 3 секундесекунде ( (спречавају се спречавају се нагленагле промене волумена ваздухапромене волумена ваздуха у у инспиријумуинспиријуму))

контрола инспираторног сигналаконтрола инспираторног сигнала – – контролаконтрола брзине појачањабрзине појачања и контролаи контрола трајања сигналатрајања сигнала

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 63: Fiziologija disanja 2013

Вентрална група респираторних Вентрална група респираторних неуронанеурона ( (испред и спољаиспред и споља дорзалне дорзалне групе неуронагрупе неурона уу n. ambiдuus n. ambiдuus ии n. n. retroambiдuusretroambiдuus))

потпуно неактивна за време потпуно неактивна за време мирног дисањамирног дисања ( (инспиријуминспиријум контролише дорзална групаконтролише дорзална група, , експиријум је пасиванекспиријум је пасиван – – еластичност плућаеластичност плућа))

учествују у форсираној учествују у форсираној респирацији респирацији ( (појачавајупојачавају инспиријум заједноинспиријум заједно са дорзалном са дорзалном групом неуронагрупом неурона која их која их стимулишестимулише))

неки неурони узрокују неки неурони узрокују инспирацију док други изазивају инспирацију док други изазивају снажни ексцитаторни сигнал за снажни ексцитаторни сигнал за абдоминалну експираторну абдоминалну експираторну мускулатурумускулатуру

Пнеумотаксички центарПнеумотаксички центар ( (горњи део горњи део понса упонса у n. parabrachialisn. parabrachialis) )

искључивањеискључивање инспираторногинспираторног степенастог сигнала из дорзалне степенастог сигнала из дорзалне групе неуронагрупе неурона

скраћењескраћење трајања респираторног трајања респираторног циклусациклуса

повећање фреквенце дисањаповећање фреквенце дисањаGuyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 64: Fiziologija disanja 2013

Апнеустички центарАпнеустички центар ??? ( ??? (доњи део доњи део понсапонса))

сигналисигнали апнеустичког центраапнеустичког центра спречавају искључивањеспречавају искључивање степенастог сигнала из дорзалне степенастог сигнала из дорзалне групе респираторних неуронагрупе респираторних неурона

Инспиријум се продужаваИнспиријум се продужава – – плућа сеплућа се препуњавајупрепуњавају ваздухомваздухом

контрола дубине дисањаконтрола дубине дисања ? ?

РефлексноРефлексно ограничењеограничење инспиријумаинспиријума степеном степеном надутости плућанадутости плућа – – ХерингХеринг--Бројеров рефлекс (Бројеров рефлекс (Hering-Breuer Hering-Breuer inflation reflexinflation reflex)),, активација активација рецептора за рецептора за истезањесмештених истезањесмештених у зидовима бронхија и бронхиолау зидовима бронхија и бронхиола

аферентни неурони у саставуаферентни неурони у саставу n. n. vagusa vagusa до дорзалне групе неурона до дорзалне групе неурона

искључује се инспираторни искључује се инспираторни сигналсигнал

инспиријум се прекидаинспиријум се прекида рефлекснирефлексни механизам се механизам се

активира када Тидалов волумен активира када Тидалов волумен пређе пређе 1500 ml (1500 ml (мали значај код мали значај код људиљуди))

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 65: Fiziologija disanja 2013

ХЕМИЈСКА КОНТРОЛА ДИСАЊАХЕМИЈСКА КОНТРОЛА ДИСАЊА директна хемијска контроладиректна хемијска контрола

активности респираторног центраактивности респираторног центра ((улогаулога CO CO22 i H i H јонајона))

перифернипериферни хеморецепторски систем хеморецепторски систем ѕа контролу дисањаѕа контролу дисања ( (улога улога кисеоникакисеоника))

Директна хемијска контрола Директна хемијска контрола активности респираторног активности респираторног центрацентра

Хемосензитивно подручјеХемосензитивно подручје респираторног центрареспираторног центра ( (билатерално у билатерално у продуженој мождинипродуженој мождини, , 0,20,2 mm mm одод вентралне површиневентралне површине))

H H јони су најачијони су најачи ( (примарнипримарни) ) стимулусстимулус хемосензитивног подручјахемосензитивног подручја ((алиали H H јонијони из крви тешко пролазеиз крви тешко пролазе хематоенцефалнухематоенцефалну баријерубаријеру))

COCO22 је главни стимулусје главни стимулус хемосензитивног подручјахемосензитивног подручја – – иако имаиако има слабији ефекатслабији ефекат, , лако пролазилако пролази хематоенцефалну баријерухематоенцефалну баријеру, , реагује сареагује са водом и ствараводом и ствара угљену киселину којаугљену киселину која дисосуједисосује на бикарбонатнина бикарбонатни ии H j H jон он ((активира хемосензитивно подручјеактивира хемосензитивно подручје))

Активација хемосензитивног Активација хемосензитивног подручјаподручја помоћупомоћу CO CO22 из из цереброспиналне течностицереброспиналне течности је бржаје бржа ((мањи садржајмањи садржај протеинског пуфера у протеинског пуфера у ликворуликвору))

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 66: Fiziologija disanja 2013

Квантитативни ефектиКвантитативни ефекти CO CO22 ии H H јона најона на хемосензитивно подручјехемосензитивно подручје и и алвеоларну вентилацијуалвеоларну вентилацију::

променепромене P PCOCO22 у крви у интервалуу крви у интервалу одод 35-60 mmHg (35-60 mmHg (одговараодговара физиолошким вредностимафизиолошким вредностима) ) доводедоводе до великог повећањадо великог повећања алвеоларне алвеоларне вентилацијевентилације

променепромене pH pH вредности крви увредности крви у интервалу одинтервалу од 7.3-7.5 mmHg 7.3-7.5 mmHg ((одговара физиолошким одговара физиолошким вредностимавредностима) ) доводе до мањегдоводе до мањег повећања алвеоларне вентилацијеповећања алвеоларне вентилације (1/10 (1/10 ефектаефекта CO CO22))

Промене Промене PPOO22 у крви немајуу крви немају директан ефекат на хемосензитивнодиректан ефекат на хемосензитивно подручје иподручје и алвеоларну вентилацијуалвеоларну вентилацију

Снажни утицајСнажни утицај P PCOCO22 у крви траје у крви траје неколиконеколико сати а затим се засати а затим се за 1-2 1-2 дана смањује надана смањује на 1/5 1/5 почетног почетног ефектаефекта ( (укључују се бубрежниукључују се бубрежни механизми за контролумеханизми за контролу pH) pH)

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 67: Fiziologija disanja 2013

Периферни хеморецепторски систем за Периферни хеморецепторски систем за контролу дисањаконтролу дисања

Периферни хеморецепториПериферни хеморецептори су смештени усу смештени у каротидним и аортним телашцимакаротидним и аортним телашцима ( (мањи мањи број се налазиброј се налази у артеријама груднеу артеријама грудне и и трбушне дупљетрбушне дупље))

смањењесмањење P POO22 у артеријској крвиу артеријској крви испод испод физиолошких вредностифизиолошких вредности ( (окооко 95 mmHg) 95 mmHg) стимулише хеморецепторестимулише хеморецепторе који који повећавају фреквенцуповећавају фреквенцу одашиљања одашиљања импулсаимпулса

Аферентни неурони из каротиднихАферентни неурони из каротидних ( (уу саставусаставу n. ilosofaringeusa) n. ilosofaringeusa) и аортнихи аортних телашацателашаца ( (у саставуу саставу n. vagusa) n. vagusa) до до дорзалнедорзалне групе неуронагрупе неурона респираторногреспираторног центрацентра

Повећава се алвеоларна вентилацијаПовећава се алвеоларна вентилација

ПовећањеПовећање P PCOCO22 и смањењеи смањење pH pH вредности у вредности у крвикрви имају директанимају директан стимулаторни стимулаторни ефекат наефекат на периферне хеморецепторепериферне хеморецепторе ((ефекат јеефекат је P PCOCO22 7x 7x слабији алислабији али ии 5x 5x бржи бржи одод ефекта на хемосензитивно подручјеефекта на хемосензитивно подручје респирацијског центрареспирацијског центра).).

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 68: Fiziologija disanja 2013

СмањењеСмањење P POO22 у артеријској крви у артеријској крви исподиспод физиолошких вредностифизиолошких вредности ((окооко 95 mmHg) 95 mmHg) услед удисањауслед удисања ваздуха саваздуха са смањеним садржајемсмањеним садржајем OO22 не доводи до очекиваногне доводи до очекиваног повећања алвеоларне вентилацијеповећања алвеоларне вентилације због тога што форсирана због тога што форсирана вентилацијавентилација истовремено истовремено смањујесмањује P PCOCO22 у крвиу крви ( (смањује се смањује се активностактивност респирацијског респирацијског центрацентра). ).

Одржавање константних вредностиОдржавање константних вредности PPCOCO22 у артеријској крви у артеријској крви омогућаваомогућава испољавање пуног испољавање пуног ефектаефекта efekta efekta смањењасмањења P POO22 испод испод физиолошких вредностифизиолошких вредности – – велико велико повећање алвеоларне повећање алвеоларне вентилацијевентилације. .

Заједнички ефектиЗаједнички ефекти P PCOCO22, P, POO22 и и pH pH вредности артеријске крви на вредности артеријске крви на величину алвеоларне вентилацијевеличину алвеоларне вентилације су сложени и међусобно су сложени и међусобно повезаниповезани. . Већина ових фактораВећина ових фактора различитом брзином и различитом брзином и интензитетоминтензитетом делује и на делује и на централнецентралне и на перифернеи на периферне хеморецепторе који учествујухеморецепторе који учествују у у контроли респирацијеконтроли респирације. .

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 69: Fiziologija disanja 2013

Регулација дисања за време физичке Регулација дисања за време физичке активностиактивности

Интензивна физичка активност Интензивна физичка активност може повећатиможе повећати потрошњу потрошњу кисеоника икисеоника и продукцију продукцију угљендиоксидаугљендиоксида заза 20x 20x

Алвеоларна вентилација се Алвеоларна вентилација се повећаваповећава пропорционално пропорционално потребамапотребама у циљу одржавања у циљу одржавања сталнихсталних концентрација гасова у концентрација гасова у крвикрви

Разлози повећања алвеоларне Разлози повећања алвеоларне вентилацијевентилације за време физичке за време физичке активностиактивности::

Мозак шаљући импулсеМозак шаљући импулсе који који контролишу моторну активностконтролишу моторну активност истовремено шаље стимулаторне истовремено шаље стимулаторне сигналесигнале у респирацијски центару респирацијски центар

Активни екстремитетиАктивни екстремитети ( (из из проприорецептора из зглобовапроприорецептора из зглобова) ) шаљу стимулаторне сигнале у шаљу стимулаторне сигнале у респирацијски центар.респирацијски центар.

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 70: Fiziologija disanja 2013

У току регулације дисањаУ току регулације дисања за за време физичке активностивреме физичке активности нервни и хуморални нервни и хуморални факторифактори који утичу на који утичу на величинувеличину алвеоларне алвеоларне вентилацијевентилације имају сложене имају сложене интеракцијеинтеракције ( (наизменично наизменично преузимање главнепреузимање главне контролне улогеконтролне улоге). ). Последице су велике Последице су велике осцилације величинеосцилације величине алвеоларне вентилације иалвеоларне вентилације и парцијалних притисака парцијалних притисака кисеоника и угљендиоксидакисеоника и угљендиоксида у крвиу крви ( (горња сликагорња слика). ).

Квантитативни однос нервнихКвантитативни однос нервних и и хуморалних факторахуморалних фактора који који утичу на величину утичу на величину алвеоларне вентилацијеалвеоларне вентилације се се уочава ууочава у померању кривепомерању криве алвеоларне вентилацијеалвеоларне вентилације ((доња сликадоња слика) ) за време за време физичке активности.физичке активности.

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006

Page 71: Fiziologija disanja 2013

Остали фактори који утичу на дисањеОстали фактори који утичу на дисање::

Вољна контрола дисањаВољна контрола дисања Ефекат рецептораЕфекат рецептора за иритантне за иритантне

супстанцесупстанце у дисајним путевимау дисајним путевима ""J-J-рецепторирецептори"" у плућним у плућним

капиларимакапиларима ( (реагују на препуњеност реагују на препуњеност плућних капилараплућних капилара или иритацију или иритацију алвеолаалвеола изазивајући диспнејуизазивајући диспнеју))

Ефекат едема мозгаЕфекат едема мозга ( (оштећењеоштећење респирацијског центрареспирацијског центра))

анестезијаанестезија ( (најчешћи узрок најчешћи узрок престанка дисањапрестанка дисања) )

Компромитована циркулација у Компромитована циркулација у мозгумозгу ( (транспорт крви до транспорт крви до централногцентралног хемосензитивног хемосензитивног подрућјаподрућја) – Čejn-Stoksovo ) – Čejn-Stoksovo периодично дисањепериодично дисање ( (слика деснослика десно))

Guyton and Hall 2006Guyton and Hall 2006