Home >Documents >Fiziologia Respiratiei

Fiziologia Respiratiei

Date post:07-Jul-2016
Category:
View:298 times
Download:13 times
Share this document with a friend
Description:
Respiratie
Transcript:
  • FIZIOLOGIA APARATULUI RESPIRATOR

  • APARATUL RESPIRATOR participa la realizarea schimburilor gazoase, intre aerul atmosferic si organism.

    Componentele sale sunt: caile respiratorii (superioare si inferioare) si plamanii.

    Cile respiratorii superioare: -cavitate nazala - faringe -laringe Caile respiratorii inferioare: - trahee - bronhii si ramificatiile lor intrapulmonare

  • CAILE RESPIRATORIISistem de conducte aeriene, cu particularitati structurale specifice functiilor pe care le indeplinesc:-la nivelul cailor aeriene superioare: scheletul cartilaginos, tesutul musculo-elastic, plexul vascular submucos si epiteliul ciliat.-la nivelul cailor aeriene inferioare: absenta cartilajelor in teritoriul bronsiolar, si prezenta surfactantului pulmonar

  • CAILE RESPIRATORII SUPERIOAREFunctii : - de conducere a fluxului de aer - de incalzire si umidifiere, pregatind aerul pana la ajungerea in traheede filtrare a aerului de particule 10 m care vor fi captate in stratul de mucus si indepartate prin miscarile stratului ciliar. Intre structurile majore ale laringelui, epiglota si cartilajele aritenoide previn aspirarea lichidelor si a hranei in caile respiratorii inferioare.

    Prin nari patrund zilnic ~ 10.000 - 15.000 L de aer ce intampina o rezistenta la flux inalta, ~50% din rezistenta totala la flux a sistemului respirator, cu o crestere semnificativa in infectii virale sau in timpul efortului. Cand rezistenta la flux este prea mare se trece la respiratia pe cale orala.

  • CAILE RESPIRATORII INFERIOAREBronhiile principale, in interiorul parenchimului pulmonar, se ramifica progresiv: - bronhii lobare, - bronhii segmentare,- bronhii interlobulare,- bronhiolele terminale,- bronhiole respiratorii, - ducte alveolare, - alveole pulmonare, inconjurate de o retea densa de capilare.

  • CAILE RESPIRATORII INFERIOARE

    Traheea si bronhiile extralobulare prin inele cartilaginoase in peretii lor mentin deschise caile respiratorii in conditiile variatiilor de presiune din inspiratie si expiratie.

    bronhiile si bronhiolele nerespiratorii servesc deplasarii aerului spre alveole si nu participa la schimburile respiratorii formand asa numitul spatiu mort anatomic (150 ml).

  • CAILE RESPIRATORII INFERIOAREBronhiolele terminale si respiratorii, lipsite de inelul cartilaginos, contin un strat muscular dezvoltat, important pentru reglarea circulatiei aerului in caile respiratorii intrapulmonare Bronhiolele respiratorii, ductele alveolare si alveolele formeaza unitatea respiratorie sau de schimburi gazoase cu o suprafata medie de 70 m2 (pentru volumul de repaus).

  • alveolele pulmonare , elemente poligonale au diametrul de aprox. 250 m, sunt inconjurate de o retea densa de capilare. Un adult are aproximativ 5x 108 alveole

  • Peretele alveolar este format din:

    1) celule alveolare (pneumocite) tip I (reprezinta 95% din suprafata alveolara, la nivelul careia au loc schimburile gazoase) 2) celule alveolare (pneumocite)tip II (2-4% din suprafata alveolara, cuboidale, prezente de obicei in colturile alveolei, secretoare de surfactant.Pneumocitele de tip I se pot diferentia in pneumocie de tip II ca raspuns la o distructie majora refacandu-se arhitectura normala alveolara.3) macrofage (celule cu praf), au rol in procesele de aparare.

  • Surfactantul pulmonar

    Celulele epiteliale alveolare de tip II, produc, incepand cu saptamana 32 de viata intrauterina un complex lipoproteic tensioactiv care tapeteaza suprafata interna a alveolei, numit surfactant. Surfactantul este secretat prin exocitoza si apoi indepartat prin repreluare da catre pneumocitele tip II, absorbtie in limfatice si preluare de catre macrofagele alveolare. Compozitie: 85% - 90% lipide, predominat fosfolipide, si 10% - 15% proteine. Principalele fosfolipide sunt fosfatidilcolina, dipalmitoil fosphatidilcolina (DPPC)- principalul component tensioactiv si fosphatidilglicerolul (PG)- implicat in raspandirea surfactantului pe toata suprafata alveolei. Roluri: Reduce tensiunea superficiala a lichidelor - opunandu-se in inspir supradistensiei alveolelor si in expir colabarii acestora, mentinand forma acestora. Creste complianta pulmonara Dizolva si neutralizeaza poluanti gazosi Mentine alveola uscata

  • CAILE RESPIRATORII INFERIOARESchimburile gazoase au loc la nivelul membranei respiratorii , - groasa de numai 1-2 m, - alcatuita din celulele epiteliale alveolare de tip I, celulele endoteliale capilare si cele doua membrane bazale.

  • VASCULARIZATIA PLAMANULUIPlamanii au vascularizatie dubla nutritiva, prin vasele bronsice apartinand circulatiei sistemice cu regim de presiune inalta menite a hrani parenchimul pulmonar , primesc 1-2% din debitul cardiac.functionala prin circulatia pulmonara (mica circulatie), cu regim de presiune joasa, aduce sange bogat in CO2 de la ventricolul drept si dupa oxigenare la nivelul membranei respiratorii il conduce la atriul stang pentru a fi distribuit apoi in restul organismului.

  • VASCULARIZATIA PLAMANULUICirculatia pulmonara se caracterizeaza prin:- presiune joasa, 20-25 mmHg in artera pulmonara in timpul sistolei respectiv 8-10 mmHg in diastola,complianta mare,rezistenta mica opusa la curgerea sangelui,viteza de circulatie mica, de la 2-0.2 cm/sec si de 20 de ori mai redusa in capilare efectul vasoconstrictor al hipoxiei si al acidozei.

  • INERVATIA PLAMANULUI

    Este asigurata de sistemul nervos autonom sau vegetativ, simpatic si parasimpaticStimularea sistemului nervos simpatic duce la un tip de raspuns mai general. Fibrele simpatice inerveaza glandele mucoase , intensificandu-le secretia de tip apos, vasele de sange dar nu si musculatura neteda.Neurotransmitatorii includ norepinefrina si dopamina

  • INERVATIA PLAMANULUIInervatia parasimpatica este mai bine reprezentata la nivelul conductelor aeriene mari, diminuind pe masura ce diametrul lor se micsoreazaRaspunsul la stimularea parasimpatica este specific si local.Stimularea sistemului nervos parasimpatic determina, pe calea nervului vag : - constrictia cailor aeriene (fiind responsabil pentru mentinerea tonusului musculaturii netede in plamanul aflat in repaus, - vasodilatatie, - stimularea secretiei glandulare prin intensificarea secretiei de glicoproteine care vor conduce la cresterea vascozitatii mucusului

  • INERVATIA PLAMANULUIOriginea inervatiei parasimpatice pulmonare se afla in trunchiul cerebral la nivelul bulbului rahidian (nervul cranian X).Fibrele preganglionare din nuceii vagali coboara pana la ganglionul adiacent cailor aeriene si vaselor sanguine de la nivel pulmonar. Fibrele postganglionare vor inerva celulele musculare netede, vasele sanguine, celulele epiteliale bronsice inclusiv celulele Goblet si glandele submucoase.Ambele fibre, pre si post ganglionare, contin neuroni motori excitatori (colinergici) si inhibitori (nonadrenergici) . - acetilcolina si substanta P sunt neurotransmitatori ai neuronilor motori excitatori. - dinorfina si peptidul intestinal vasoactiv sunt neurotransmitatori ai neuronilor motori inhibitori.

  • RESPIRATIARespiratia este functia prin care se asigura continuu si adecvat, aportul de oxigen din aerul atmosferic pana la nivelul celulelor care il utilizeaza, si circulatia in sens invers a dioxidului de carbon, produs al metabolismului celular. Cuprinde urmatoarele etape: - ventilaia respiraia extern - difuziunea alveolo-capilar - transportul gazelor prin snge - respiraia intern tisular

  • VENTILATIA PULMONARAEste procesul prin care se realizeaza circulatia alternativa a aerului intre mediu ambiant si alveolele.Circulatia altrenativa a aerului se realizeaza ca urmare a variatiilor ciclice ale volumului cutiei toracice urmate fidel de miscarea in acelasi sens a plamanului, solidarizat de aceasta prin pleura.Variatiile ciclice ale volumului aparatului toraco-pulmonar se datoreaza controlului nervos asupra musculaturiii implicate in procesul respirator.

  • VENTILATIA PULMONARAPlmnii sunt solidari cu pereii cutiei toracice prin intermediul foielor pleurale p leura parietal cptueste pereii cutiei toracicepleura visceral acoper plmnul; ptrunde i n scizuri

    ntre cele dou foie, cavitatea pleural prezinta o lam fin de lichid pleural (1-15ml); presiunea intrapleural (vidul pleural): -4mm Hg 8 mmHgRol funcional: aderena plmnilor de pereii cutiei toracice.

  • VENTILATIA PULMONARA

  • VENTILATIA PULMONARADiferenele ntre presiunea intrapleural i presiunea intrapulmonar determin modificri ventilatoriiPresiunile PleuralePresiunea intrapleural = presiunea din cavitatea pleuralTensiunea superficial intrapleural = fora de coeziune dintre moleculele lichidului pleural cu rolul de a asigura presiunea negativ intrapleural (vidul pleural)Presiunile PulmonarePresiunea intra-alveolar = presiunea din interiorul alveolelorPresiunea transpulmonar = diferena dintre presiunea intrapleural i cea intra-alveolar

  • Relaia volum-presiune pulmonar

    acest aspect este consecina prezenei surfactantului la interfaa aer-lichid de la nivelul alveolelor ca i a fenomenului de recrutare, deschidere de noi alveole n cursul inflaiei pulmonareeliminarea surfactantului modific mult bucla de histerezModificrile volumului pulmonar antreneaz variaii ale presiunii aerului din alveole urmate de ptrunderea sau ieirea acestuia. nregistrarea grafic realizeaz o bucl presiune-volum deoarece traseele n cursul inspirului i expirului nu se suprapun realiznd o diferen ce constituie histereza pulmonar.

  • INSPIRATIAIn timpul miscarii inspiratorii, datorita contractiei muschilor respiratori, sub comanda centrilor nervosi inspiatori, are loc cresterea volumului cutiei toracice (toate cele trei diametre ale sale, anteroposterior, longitudinal si transversal) urmata de o crestere a volumului pulmonar.Cresterea diametrului longitudinal rezulta prin coborarea planseului cutiei toracice format din muschiul diafragm, principalul muschi inspirator a carui contractie asigura in inspirul profund aportul a 60 % din volumul total de aer inspirat. Cresterea diametrelor anteroposterior si transversal e datorata contractiei muschilor intercostali externi ce antreneaza ridicarea si orizontalizarea coastelor. In inspirul profund se realizeaza o crestere suplimentara a volumului cutiei toracice sub actiunea muschilor inspiratori accesori: pectorali, marele dintat, sternocleidomastoidianul, trapezul, scalenul, micul dintat posterior, micul dintat superior

  • INSPIRATIA

    Cresterea volumului pulmonar ca urmare a maririi volumului cutiei toracice este favorizata de bogatia fibrelor elastice din structura parenchimului pulmonar. Rolul determinant in realizarea variatiilor de volum pulmonare corespunzatoare celor ale cutiei toracice revine variatiilor de presiune negativa, subatmosferica, de la nivelul spatiului virtual pleural. Presiunea intrapleurala in repaus este 4-6 mmHg si scade in inspir la -10, -15 mmHg, atingand in inspirul fortat -50,-60 mmHgExpansiunea plamanilor in inspir produce scaderea presiunii aerului din interiorul plamanului, sub presiunea atmosferica (aproximativ cu 2-3 mm Hg), realizandu-se un gradient de presiune datorita caruia aerul atmosferic patrunde in interiorul plamanilor spre teritoriul de schimb alveolo-capilar.

  • INSPIRATIAIn timpul inspirului exista o expansiune inegal a diverselor arii pulmonare astfel:-baza plmnilor are o expansiune mai bun n inspir (pres IP - 2,5 cm H2O), fa de vrful plmnilor unde pres IP - 10 cm H2O;-zona hilar este practic neexpansibil;-zonele apicala, paravertebrala, perihilarai paramediastinala sunt hipoextensibile;-zona cu extensibilitate maxim este cea subpleural cu o grosime de 2-8 cm.

  • Presiune atmosferica= 760 mmHg

  • EXPIRATIA

    Expiratia este un act pasiv, realizandu-se prin relaxarea muschilor inspiratori ce nu mai primesc impulsuri de la nivelul centrilor inspiratori. Se produce astfel revenirea la volumul initial al cutiei toracice si al plamanilor.Ca urmare a scaderii volumului pulmonar in cursul expiratiei, presiunea creste progresiv, ajungand sa depaseasca presiunea atmosferica (cu 2-3 mm Hg), ceea ce are drept consecinta crearea unui gradient de presiune de-a lungul careia aerul din plamani iese catre exterior.Revenirea cutiei toracice si a plamanului la volumul initial este conditionata de elasticitatea cutiei toracice si a tesutului pulmonar, de prezenta si activitatea surfactantului , exprimate prin complianta

  • Expiratia fortataExpiratia fortata devine un proces activ pentru ca implica contractia muschilor expiratori (abdominali, patratul lombar, intercostali interni, micul dintat posterior si inferior, triunghiularul sternului)sub stimularea centrilor nervosi expiratori si flexia coloanei vertebrale, acestea inducand reducerea suplimentara a volumului cutiei toracice si cresterea presiunii intratoracice pana la +60 mmHg.

  • VENTILATIA PULMONARAforte opozantePunerea in miscare a aparatului toracopulmonar presupune ca fortele ce iau nastere prin contractia muschilor respiratori sa depaseasca o serie de forte opozante (rezistente): elastice, vascoase inertiale

  • REZISTENELE PULMONARERezistena elastic generat de forele elastice ce iau natere la suprafaa alveolelor datorit tensiunii superficiale, ca i de cele produse prin ntinderea elementelor elastice pulmonare. Cu ct variaia de volum este mai mare cu att ntinderea i deci rezistena elastic vor crete. La ncetarea contraciei muchilor inspiratori rezistena elastic va readuce sistemul la starea iniial de repaus constituind reculul elastic pulmonar.Valoarea rezistenei elastice este de 5 cm ap/L aer i a fost iniial exprimat prin elastan si apoi prin cel de compliantaElastanta = diferena de presiune transpulmonar necesar pentru a introduce n plmni 1 L de aer. Compliana = inversul elastanei = volumul de aer ce poate fi introdus n plmni pentru fiecare cm ap diferen de presiune transpulmonar.

  • COMPLIANADeoarece elastana crete odat cu scderea elasticitii pulmonare provocnd confuzie, termenul a fost nlocuit cu cel de complian; - Valoarea normal: 0,2 cm ap/L aer

    - Compliana static se detemin n apnee, n absena fluxului aerian, - Compliana dinamic se determin n cursul unui ciclu respirator normal. - Compliana specific e data de raportarea complianei la capacitatea vital Compliana pulmonar - crete n emfizemul pulmonar n care reculul elastic scade datorit distrugerii pereilor alveolari. - scade n afeciunile care duc la fibrozarea esutului pulmonar.Compliana toraco-pulmonar are valoarea la din cea pulmonar (0,1 cm ap/L aer) din cauza rigiditii cutiei toracice.

  • REZISTENA VSCOASRezistena vscoas este dat n special de rezistena la frecare; valori normale: 2 cm ap/L aer/sec;Are 2 componente: Rezistena tisular dat de elemente neelastice pulmonare;Rezistena la flux, datorit frecrii aerului de pereii conductelor aeriene i interaciunii moleculelor de gazReprezinta 80% din totalul rezistenei vscoase;influenata n condiii de repaus de: -volumul pulmonar, -dispoziia cilor aeriene, - fazele respiraiei, -regimul de curgere al aerului (laminar, turbulent), -calibrul bronic

  • Modificrile rezistenei la flux n raport cu suprafaa de seciune a arborelui bronicRezistena la flux este maxim la nivelul brohiilor medii, dup care scade, devenind neglijabil n unitile respiratorii terminale.

  • VOLUME SI CAPACITATI PULMONAREVariatiile presiunii toraco-pulmonare in timpul ciclului respirator mobilizeaza volume de aer variabile intre aerul atmosferic si aerul alveolar.Volumul curent (VC), volum de aer ventilat in conditii de repaus, cu participarea exclusiva a muschilor inspiratori, prin trecerea sistemului toraco-pulmonar din pozitia expiratorie de repaus in pozitia inspiratorie de repaus. Valoarea sa medie este 500 ml din care numai 2/3 (350ml) ajung in teritoriul de schimb alveolar, restul ramanand in spatiul mort anatomic din caile respiratoriiVolum inspirator de rezerva (VIR), volum de aer patruns in plamani in timpul unei inspiratii fortate, cu valori intre 1500-2000 ml aer.Volumul expirator de rezerva este volumul de aer expulzat din plamani prin trecerea de la pozitia expiratorie de repaus la cea de expir maxim si este de aproximativ 1200 ml.

  • VOLUME SI CAPACITATI PULMONAREVolumul expirator maxim pe secunda (VEMS) este volumul de aer expirat in prima secunda a unui inspir fortat ce urmeaza unui inspir fortat si reprezinta normal 70-80% din CV (2800-3000 ml). VEMS depinde de CV, forta musculara si permeabilitatea cailor respiratoriiVolumul rezidual (VR) este volumul de aer ramas in plamani dupa o expiratie fortata, reprezentand in medie 1200-1300 ml. - Se afla la nivelul zonei de schimb alveolo-capilar. - Are rol de tampon intre fractiile ventilate si teritoriul alveolo-capilar, impiedicand variatiile bruste ale concentratiei si presiunilor partiale ale O2 si CO2 si asigurand caracterul continuu al schimburilor gazoase alveolo-capilare.

  • VOLUME SI CAPACITATI PULMONARECapacitatea inspiratorie este suma dintre VC si VIRCapacitatea vitala (CV) este volumul maxim de aer ce poate fi ventilat intr-o respiratie de maxima amplitudine si are o valoare de 3500-3800 ml cu mari variatii legate de sex, varsta, conditie fizica, efort. CV = VC + VIR + VERCapacitatea pulmonara totala (CPT) reprezinta suma dintre capacitatea vitala si volumul rezidual si variaza intre 48oo-5000ml aer. CPT = VC+ VIR+ VER+ VRCapacitatea reziduala functionala (CRF) reprezinta suma dintre VR si VER si este in medie de 2500-2800 ml.Indicele Tiffeneneau (indicele de permeabilitate bronsica) este raportul dintre CV si VEMSsi are valori normale intre 0.7-0.8.

  • Spirometria este metoda care permite masurarea volumelor si capacitatilor pulmonare cu exceptia volumului rezudual care se determina prin pletismografie sau prin tehnica dilutiilor gzelor inerte (heliu, azot).

  • Coeficientul de ventilatie este dat de raportul dintre VC, care participa efectiv la schimburile gazoase (350 ml) si CV. Valoarea sa este de 10-12%, cu fiecare respiratie, innoindu-se a 7-a parte din aerul alveolar total.

  • DEBITE RESPIRATORIIDebitele respiratorii se calculeaza raportand volumele de aer ventilate la unitatea de timp.Debitul respirator (DR) (ventilator) se calculeaza inmultind valoarea volumului curent cu cea a frecventei respiratorii.Valorile medii, in repaus, la adult, sunt cuprinse intre 6-8 l/min, ajungand in efort la 30-40 l/min.Debitul ventilator maxim (DVM) se calculeaza in functie de volumul de aer ventilat cu amplitudine maxima timp de 10-15 sec, raportat insa la un minut.Frecventa respiratorie (FR) normala la adult, in repaus este 12-16 respiratii/min, ajungand in effort la 45 resp./min. La nou nascuti FR = 30-60 resp./min iar la copiii mici, 20-40 resp./min.

  • REGLAREA VENTILATIEIVentilatia pulmonara=proces automat, ritmic, aflat sub controlul multiplilor centrii din SNC, partial si limitat controlata voluntar..Componentele sistemului de control- Senzori: centrali, periferici.- Centrii: din trunchi cerebral, sistem limbic, scoar.- Efectori: muchii respiratori

  • CONTROLUL NERVOS AL VENTILATIEI PULMONARE

    Reglarea respiratiei implica : Generarea si mentinerea ritmului respirator. (2) Modularea ritmului respirator prin mecanisme de feedback care permit adaparea la variate conditii metabolice ( reflectate prin schibari ale PO2, PCO2, si pH sanguine), mecanice (e.g., schimbari posturale), si o varietate de comportamente neventilatorii (e.g.,cand vorbim, mancam, mirosim, cantam etc.) cu mentinerea la minim a costurilor energetice. (3) Recrutarea muschilor respiratori adaptata necesitatilor de schimburi gazoase.

  • CONTROLUL NERVOS AL VENTILATIEI PULMONAREPrincipalii centrii reglatori ai functiei respiratorii se afla in trunchiul cerebral la nivelul bulbului rahidian si al puntii lui Varolio (centrii respiratori primari) Centrul respirator de la nivelul bulbului rahidian este alcatuit din nuclei multiplii care pot genera si modifica ritmul ventilator bazal, avand propritati de pacemaker: la nivelul centrilor respiratori primari sunt integrate impulsuri venite de la chemoreceptori periferici si centrali , de la mecanoreceptori pulmonari precum si impulsuri stimulatoare sau inhibitoare venite de la nivelul altor centrii nervosi superiori (cortexul cerebral, hipotalamus, amigdala, sistemul limbic, cerebel )Intre inspiratii, in absenta impulsurilor venite pe calea nervului frenic, exista un mecanism de tip switch on-of inspirator care produce inhibitie in componenta inspiratorie a centrului pe parcursul expiratiei.

  • n timpul inspiraiei, frecvena descrcrilor impulsurilor de ctre neuronii inspiratori crete, intensificndu-se treptat, n pant, pentru aprox 2 sec. Aceasta activitate nceteaz brusc, concomitent cu intrarea n funcie a centrilor expiratori i decanarea expiraiei pentru aprox. 3 sec.

  • *CENTRII RESPIRATORI BULBARI Au in componenta un grup neuronal respirator dorsal si unul ventral. Grupul respirator dorsal, inspirator (GRD) are rolul fundamental in controlul respiratiei. este format din neuroni localizati in nucleus tractus solitarius (NTS) si in masura mai mica din neuroni aflati la nivelul substantei reticulare adiacente(nc.preBTZINGER) Neuronii GRD initiaza ritmic potentiale de actiune- prin cresterea frecventei de descarcare a impulsurilor determina amplitudinea respiratiilor.- prin cresterea duratei de descarcare a impulsurilor respiratia este prelungita,reducandu-se fecventa respiratiilor.

  • CENTRII RESPIRATORIBULBARI NTS = terminatia senzitiva a nervilor vag si glosofaringian care aduc informatii de la nivelul chemoreceptorilor periferici, baroreceptorilor si mecanoreceptorilor pulmonariStructur NTS-neuroni senzitivi aferene-interneuroni eferene-neuroni premotori Funcia NTS- senzitiv - de integrare - motorie - ritmicitate

  • CENTRII RESPIRATORIBULBARIGrupul respirator ventral, expirator (GRV) Neuronii sai raman aproape inactivi in timpul respiratiei normale, de repausMajoritatea neuronilor care il alcatuiesc descarca impulsuri determinand expiratia fortata prin stimularea musculaturii abdominaleStimularea electrica a majoritatii acestor neuroni declanseaza expiratiaStimularea electrica a unui nr mic de neuroni in cadrul acestui grup declanseaza inspiratia

    Localizare 5mm anterior si lateral de GRD, in partea rostrala a Nucleus Ambiguus si caudala a Nucleus Retroambiguus

    -

  • 1) inspirator, GRD

    - Stimuleaza muschii inspiratori, in special diafrgmul.

    2) Expirator, GRV

    Inhiba grupul inspirator,

    Stimuleaza muschii expiratori din expirul fortat. Centrii respiratori bulbari

  • Centrii respiratori pontini moduleaza fin ventilatia.

  • *CENTRII RESPIRATORI PONTINI genereaz impulsuri inhibitorii spre centrul inspirator sau apneustic, sau descrcarea de impulsuri excitatorii asupra neuroniror expiratori- controleaz ritmul respirator frecvena resp. (intre3-5 si 40-50/min) regland durata inspirului- previne suprainflarea plmnului - regleaz amplitudinea respiraiei stimuli pneumotaxici = respiraie frecvent stimuli pneumotaxici = durata inspiraiei, frecvena respiratorie Localizat dorsal in Nucleus Parabrahialis, in Puntea superioara

    Centrul Apneustic - ntrzie switch- off-ul semnaluluiinspirator (n ramp); mpreun cu c.pneumotaxic controleaz durata inspirului exercit influene stimulatoare, tonice, continue asupra neuronilor inspiratori

    Centrul pneumotaxic

  • Moduleaza activitatea centrilor respiratori primari, bulbari si pontini. -Permit, limitat insa, controlul frecventei si profunzimei respiratiei in timpul efortului fizic al vorbirii, rasului, plansului, tusei, stranutului, deglutitiei, cantatului cu instrumente muzicale sau voce etc. ca si adaptarea la schimbarile temperaturii ambianteComponenta voluntara implica cortexul motor si este limitata de momentul atingerii pragului de stimulare a chemoreceptorior periferici si centrali moment in care controlul involuntar il domina pe cel voluntarCENTRII NERVOSI SUPRAPONTINI

  • CENTRII RESPIRATORI SUPERIORI

    Conexiuni cu ali centrii nervoi Hipotalamus termoreglare Sistem limbic integrare psihocomportamental Scoara cerebrala apnee prelungit (copii) Centrul deglutiiei din tr.cerebral

  • CONTROLUL CHMIC AL VENTILATIEI PULMONARE Modularea activitatii centrilor respiratori raspunde modificarilor unor parametri biochimici percepute de receptori specializati si transmise codificat prin cai aferente centrilor nervosi implicati in controlul ventilatiei pulmonare. Receptorii implicati sunt chemoreceptori, periferici si centrali, mecanoreceptori si/sau proprioreceptori

  • *REGLAREA RESPIRATIEICHEMORECEPTORIChemoreceptori PerifericiCorpusculii carotidieniAferente in nervul glosofaringianSensibili la : PaO2 , PaCO2, si pH.Corpusculii aorticiAferente in nervul vagRespund la: reducerea PO2 arterial cresterea PCO2 arterial cresterea concentratiei ionilor de H+.

  • * influenta CO2, O2 si pH asupra ventilatiei prin receptorii periferici

    Receptorii sunt activati de cresterea PCO2 sau scaderea PO2 si pHTrimit potentiale de actiune prin neuronii senzitivi Informatiile senzoriale sunt integrate la nivelul bulbului rahidianCentrii respiratori raspund trimitand semnale eferenta prin neuronii motori somatici la muschii scheleticiVentilatia este intensificata.

  • *Corpusculii carotidieniFluxul sanguin este intens (2 L/min/100 g)Diferenta arterio-venosa este apropiata de 0 Raspunsul lor la PaO2 (nu continutul inO2 ) < 60 mmHg dubleaza ventilatia pulmonaraStimularea chemoreceptorilor periferici este de 5x mai rapida decat cea a chemoreceptorilor centrali devenind foarte importanta in timpul efortului fizic

  • * raspunsuri ale corpilor carotidieniCriticalPO2HypercapneaAcidosisHypocapneaAlkalosis

  • *Raspunsuri la Pco2, Po2 si pHModificarea unui factor ceilalti fiind mentinuti sub controlModificarea unui factor fara controlul celorlalti.

  • REGLAREA VENTILATIEI-RECEPTORI PERIFERICI

    stimuli: - hipoxia- hipercapnia- pH (acidoza)efect: - blocarea canalelor de K+ - depolarizare - PA- deschiderea canalelor de Ca2+- eliberarea NT-creterea ratei descrcrilor PA

  • Chemoreceptori centraliChemoreceptori centraliRaspund la cresterea PCO2 arterial Actioneaza prin intermediul [H+] din LCR .Aria chemosenzitiv- neuroni situai la 0.2 mm sub suprafata ventrala a bulbului rahidian:zona extern ventrolateral bulbarrafeul bulbarlocus ceruleusnc.tract solitarhipotalamus

    Mecanism de stimulareAcidoza respiratorie Acidoza metabolic

  • *LOCALIZAREA CHEMORECEPTORILOR CENTRALIRostralMedullaCaudalMedullaVentral Surface

  • Efectele H+(prin chemoreceptorii centrali)pH-ul LCR (cel mai puternic stimul respirator)Acidosa respiratorie (pH < 7.35) e indusa prin insuficienta ventilatiei pulmonare si produce hipercapnia (PCO2 > 43 mmHg)Ionii de H+ din sange strabat cu greutate bariera hemato-encefalica. In schimb CO2 o trece usor ajungand in lichidul interstitial al bulbului rahidian si in LCR unde reactioneaza cu apa eliberand in final H+, care stimuleaza intens centrul inspirator bulbarCorectia se face prin hiperventilatie, impinge reactia spre stanga prin cresterea cantitatii de CO2 expirata Cresterea pco2 in sange are un efect acut intens asupra controlului ventilatiei pulmonare care devene cronic redus ca urmare a interventiei sistemelor tampon

  • *Stimularea chemoreceptorilor centrali

  • *REFLEXUL HERING-BREUERReceptori: mecanici, de intindere, cu adaptare lenta in peretii bronhiilor Afferenta: nervul vag.Prin reflehul de inflatie pulmonara se opreste inspiratia, se poate creste frecventa respiratorie, iar o stimulare sustinuta la nivelul acestor receptori va determina activarea neuronilor expiratori La adultul normal, nu se produce activarea areceptorilor de intindere la sfarsitul inspirului normal cand s-a acumulat volumul curent, doar in timpul efortului cand volumul inspirator creste reflexul devine important. La copii pare sa aiba un rol si in limitatea inspirului normal.In conditii patologice ale bolilor pulmonare obstructive reflexul limiteaza inspiratia.

  • *Respiratory Structures in Brainstem

  • *Factors Influencing Respiration

  • *

  • *Sectiuni la nivelul trunchiului cerebral-efecte asupra ventilatiei

  • SCHIMBURI GAZOASE LA NIVEL ALVEOLO-CAPILARSe desfasoara in conformitate cu legile fizice ale difuziunii.Difuziunea O i CO = procesul prin care se finalizeaz respiraia extern. Se realizeaz la nivelul membranei alveolo-capilare (MAC) pn la echilibrarea concentraiei respectiv a presiunilor partiale ale celor doua gaze ntre cele 2 compartimente (alveol i capilarele pulmonare) MAC = totalitatea structurilor pe care le traverseaz gazele respiratorii dinspre alveole spre eritrocite i invers

  • Componentele MAC: 1.surfactant; 2.epiteliul alveolar; 3.membrana bazal; 4.spaiul interstiial conjunctiv; 5.membrana bazal a endoteliului capilarelor pulmonare; 6.endoteliul capilarelor pulmonare; 7.plasma interstiial; 8.membrana eritrocitar

  • SCHIMBURI GAZOASE LA NIVEL ALVEOLO-CAPILAR

    Procesul difuziunii gazelor prin MAC n unitatea de timp depinde de: 1. proprietile fizico-chimice ale gazului; 2.caracteristicile membranei alveolo-capilare; 3. gradientul de presiune parial a gazului de o parte i de alta a membranei

    1. Proprietile fizico-chimice ale gazului Coeficientul de solubilitate al gazului n plasm (la 37C) este: pentru O2= 0,024 ml gaz/ml; pentru CO2 = 0,56 ml gaz/ml. CO2 este de 20 de ori mai difuzibil dect O2, datorit marii lui solubiliti.

  • SCHIMBURI GAZOASE LA NIVEL ALVEOLO-CAPILAR2. Caracteristicile membranei alveolo-capilare a)Grosimea membranei -0,1-1 m; Rata difuziunii este invers proporional cu grosimea membranei. Ex. n fibroze pulmonare se produc ngrori ale unor zone din membrana alveolo-capilar.b) Mrimea suprafeei membranei respiratorii - Alveolele pulmonare (aprox. 300 milioane) realizeaz o suprafa total a membranei de 70 m2 (ntre 50 i 100 m2). Rata difuziunii prin membrana alveolo-capilar este direct proporional cu suprafaa funcional a membraneiEx. n emfizemul pulmonar, datorit distrugerii pereilor alveolari, suprafaa respiratorie scade considerabilc)Structura chimic a membranei- gazele respiratorii sunt foarte solubile n lipide i difuzeaz cu uurin prin membranele celulare

  • SCHIMBURILE GAZOASE LA NIVELUL MEMBRANEI ALVEOLO-CAPILAREPO2 = 40 mmHgPCO2 = 46 mmHgPO2 = 104 mmHgPCO2 = 40 mmHg3. Gradientul de presiune parial a gazelor

    Transferul gazelor prin membrana alveolo-capilar este determinat de diferena ntre presiunile pariale ale gazelor de o parte i de alta a membranei i se realizeaz pn la egalizarea lor.

  • SCHIMBURI GAZOASE LA NIVELUL MEMBRANEI ALVEOLO-CAPILARE

  • Aer atmosferic trahee alveole pulmonarePresiunile pariale ale gazelor din aerul atmosferic (% component x presiunea total absolut) din trahee dupa umidificarea acestuia si din interiorul alveolelor pulmonare

    Gaz% ComponentPp [mmHg)Azot (N278,08596.45Oxigen (O220,95158.25CO20,030.30Apa5Total100,00760

    Gaz% ComponentPp [mmHg)Azot (N273.26573Oxigen (O219.65149.37CO20,030.21Apa47Total100,00760

    Gaz% ComponentPp [mmHg)Azot (N273.26573Oxigen (O214100CO25-740Apa47Total100,00760

  • SCHIMBURILE GAZOASE PENTRU O2

    La nivelul plmnilor difuziunea O2 se realizeaz dinspre aerul alveolar spre sngele venos din capilarele pulmonare. Saturarea sngelui capilar cu O2 se face rapid, n 0,3 s. Timpul de difuziune este mai mic dect timpul de circulaie a sngelui n sectorul pulmonar (0,7 sec), asigurndu-se oxigenarea complet a sngelui. Oxigenarea sngelui este in proportie de 97,5%, fapt determinat de : - inegalitatea aerrii alveolelor, - contaminarea sngelui oxigenat din venele pulmonare cu cel venos din venele bronice

  • SCHIMBURILE GAZOASE PENTRU CO2

    Difuziunea CO2 se realizeaz dinspre sngele venos din capilare spre aerul alveolar. Se face cu o vitez de 25 ori mai mare ca a O2-ului,(aproape instantaneu). Dei PCO2 este redusa (6 mmHg), schimbul gazos este facilitat de solubilitatea mare a CO2. Timpul de contact al sngelui din capilarele pulmonare cu zona de schimb gazos este de 0,7 sec n repaus. Dei n efort scade la 0,3 sec, este suficient pentru egalizarea presiunilor pariale.

  • CAPACITATEA DE DIFUZIUNE = volumul de gaz (ml) care difuzeaz prin MAC, n fiecare minut, la o diferen de presiune de 1 mmHg (0,133 kPa)

    se poate determina aplicand Legea lui Fick: volumul de gaz care difuzeaz n unitatea de timp se poate calcula cu relaia:V = A x D x (P1-P2) / G V = volumul gazului difuzat n unitatea de timp; A = aria de difuziune; D = constanta de difuziune; P1 i P2 = presiunile pariale de o parte i de alta a membranei; G = grosimea stratului difuzat.

  • CAPACITATEA DE DIFUZIUNE PENTRU O2(DLO2) si CO2 ( DLCO2 )

    DLO2 = VO2 / (P1 P2 ) VO2 = consumul de oxigen; P1 - P2 = PO2 n alveole (P1) i capilarele pulmonare (P2). DLO2 n repaus = 21 ml/min/mmHg. La un consum de oxigen de 250 ml/min ar fi suficient o P de 12 mmHg. Dar P = 60 mmHg condiiile de schimb sunt optimale. DLO2 n efortul fizic intens:de 2-3 ori (30-60 ml/min/mmHg) - datorit deschiderii suplimentare de capilare pulmonare difuziunea O2 pn la 3-4 litri O2/minut.Coeficientul de difuzie al CO2 este de 20 de ori mai mare ca al O2 DLCO2: n repaus - 450 ml/min/mmHg; n efort - pn la 1200 ml/min/mmHg. Pentru eliminarea a 200ml/min CO2 n repaus, ar fi suficienta P=1 mmHg. P = 6 mmHg asigur condiii optimale de schimb gazos

  • DIFUZIUNEA GAZELOR LA NIVEL TISULAR

    Schimburile gazoase la nivel tisular se desfoar prin peretele capilar, lichidul interstiial i membrana celular asigurand la nivel tisular: - aportul de O2 necesar metabolismului celular. - eliminarea CO2 rezultat din procesele metabolice. Respiraia tisular cuprinde dou procese funcionale: 1. procese fizice de difuziune a gazelor respiratorii determinate de gradientul de presiune parial din sectoarele capilar, interstiial i celular; 2. respiraia celular reacii chimice oxido-reductoare cuplate cu fosforilri oxidative eliberatoare de energie.

  • DIFUZIUNEA O2 LA NIVEL TISULAR este determinat de diferenele de presiune parial: - n sngele capilarului arterial PO2 = 95 mmHg; - n lichidul interstiial PO2 = 40 mmHg; - la nivel intracelular: PO2 =23 mmHg (5 - 40); - la nivelul crestelor mitocondriale = 1 mmHg. difuziunea rapid din capilare spre celuleRata difuziunii O2 depinde de: viteza de transport a O2 din snge spre esuturitimpul de tranzit;mrimea suprafeei traversate de oxigen prin difuziune, care crete cu numrul de capilare perfuzate; - intensitatea proceselor metabolice celulare ce utilizeaz O2.

  • DIFUZIUNEA O2 LA NIVEL TISULAR Ecuaia de difuziune care se aplic esuturilor periferice : VO2 = D x A x (PO2 [c] -PO2 [t]) / L Unde: PO2 [c] = presiunea parial a O2 n capilar; PO2 [t] = presiunea parial a O2 n esut; L= distana ntre capilar i mitocondrie. Ex. la nivelul VS, unde distana ntre dou capilare vecine 25 m, moleculele trebuie s strbat prin difuziune 13m. de 10 ori mai mare dect MAC un timp de difuziune mai lung. - distana ntre capilarele din cortexul cerebral 36 m, - distana ntre capilarele din muchiul scheletic 80 m

  • DIFUZIUNEA O2 LA NIVEL TISULAR Calea cea mai eficient de a mbunti alimentarea cu O2 a esuturilor = distanei de difuziune prin recrutarea mai multor capilare. n efortul fizic, cnd aportul de O2 trebuie s creasc n muchii scheletici, numrul capilarelor deschise crete de cca trei ori. Cantitatea de O2 extras din snge difer n funcie de tipul de esut. Extracia este maxim n miocard, unde apare cea mai mare diferen arterio-venoas.

  • DIFUZIUNEA CO2 LA NIVEL TISULAR CO2 rezultat din metabolismul celular determina la nivel: - celular i interstiial o PCO2 = 45 - 46 mmHg - in sngele arterial o PCO2 = 40 mmHg. Dei P = 5-6 mmHg, difuziunea CO2 se face foarte rapid, datorit marii sale solubiliti. - PCO2 este determinat de intensitatea proceselor tisulare i de fluxul sanguin. Ex. n cazul unui debit sanguin sczut, procese metabolice intense vor induce creterea PCO2.

  • COEFICIENTUL RESPIRATOR (CR)

    Coeficientul respirator (CR) = Raportul ntre CO2 eliberat i O2 consumat = VCO2 / VO2 Unde: VO2 = consumul de O2 (ml/min); VCO2= CO2 eliberat (ml/min)n condiii de repaus: CR = 200/250=0,85 Consumul de O2 n repaus = 250 ml/min. Cantitatea de CO2 produsa in repaus = 200 ml/min.

    CR depinde de principiile alimentare metabolizate. Ex: - 0,7 - n cazul metabolizrii exclusive de lipide; 0,82 - n cazul metabolizrii exclusive de proteine;1 - n cazul arderii exclusive de glucide;0,85 - n cazul unei alimentaii mixte

  • TRANSPORTUL GAZELOR IN SANGETRANSPORTUL OXIGENULUI SI AL DIOXIDULUI DE CARBON

  • TRANSPORTUL OXIGENULUI

    n snge O2 este transportat sub 2 forme: 1. FORMA DIZOLVAT FIZIC -Legea lui HENRY: cantitatea de O2 dizolvat n snge, per unitatea de volum este d.p cu presiunea parial a O2 (PO2); in sg. arterial (PO2 = 100mmHg) 1%din cantitatea de O2 transportat de snge este dizolvata in plasma = 0,29 ml/dl -n condiii normale, O2 dizolvat are o importan deosebit deoarece reprezint partea difuzibil care determin presiunea parial a O2 din snge, sensul i mrimea difuziunii lui. 2. FORMA COMBINAT CU HEMOGLOBINA 99% din cantitatea de O2 transportat de sngele arterial

  • TRANSPORTUL OXIGENULUI

    Fixarea O2 de Hemoglobin - Hemoglobina este o feroprotein cu o structur tetrameric i reprezint 80-90% din reziduu uscat al hematiei; Prezint 4 subuniti, formate fiecare din 2componente: o grupare prostetic hemul, nucleu tetrapirolic ce conine fier legat de atomii de azot prin patru valene. - prin a 5-a valen Fe2+ este legat la molecula proteic - a 6-a rmne disponibil pentru legarea oxigenului

    lan proteic, globina - este format din 4 lanuri polipeptidice: 1 pereche lanuri + 1pereche lanuri , , sau . - La adult = HbA1 ( 2 2) + HbA2 ( 2 2) - La ft i la nou-nscut - HbF ( 2 2).

  • TRANSPORTUL OXIGENULUI

    Reacia Hb cu O2 are loc rapid(0,01 s) Fiecare din cei 4 atomi de Fe2+ ai gruprilor hem poate fixa cate o molecul de O2Reacia fr intervenia vreunui mecanism enzimatic fr modificarea valenei Fe2+ o oxigenareFixarea i eliberarea O2 de pe molecula de Hb, au loc succesiv. Afinitatea ntre HbO2 i O2 este superioar celei ntre Hb i O2, iar afinitatea celui de al 4-lea hem este de 125 ori mai mare fa de primul.

  • TRANSPORTUL OXIGENULUI

    n cursul transportului oxigenului au loc urmtoarele reacii:

    la nivel pulmonar:eliberarea CO2 din carbHb: O2 + HbCO2 HbO2 + CO2eliberarea protonilor (H+): O2 + HHb HbO2 + H+ fixarea O2 pe Hb; eliberarea 2,3 DPG: O2 + HbDPG HbO2 + DPG

    La nivelul tisular:eliberarea O2 cu reconstituirea punilor saline;fixarea CO2 cu formarea carbamailor CO2 + HbO2 HbCO2 + O2captarea de ctre Hb a protonilor: H+ + HbO2 HHb + O2fixarea 2,3 DPG: DPG + HbO2 HbDPG + O2

  • TRANSPORTUL OXIGENULUI

    Capacitatea de oxigenare a sngelui = volumul maxim O2 ce poate fi fixat de 1g Hb = 1,34 ml O2; pentru o concentraia medie a Hb n snge = 15 g/dl 15 x 1,34 = 20 ml O2/dl (200 ml/litru) de 70 ori mai mult dect O2 dizolvat fizic. Factorii care influeneaz capacitatea de oxigenare a sngelui: - respiraia - asigur PO2 alveolar de 100 mmHg; - factori care regleaz concentraia de Hb Fe alim., vit.B12, eritropoietinaSaturaia cu O2 a sngelui = 97,5% n sngele arterial = 75% n sngele venos. Diferena arteriovenoas = diferena ntre cantitatea total de O2 (solvit i combinat cu Hb) din sngele arterial i cel venos = n repaus 5 ml/dl; = n efort 15 ml/dl

  • - HgbA este aprox. 50% saturata cand PO2 este 27 mm Hg, 90% saturata pentru PO2 = 60 mm Hg, si aprox. 98% saturata la PO2 = 100 mm Hg. - P50 = presiunea partiala a oxigenului pentru care hemoglobina este saturata in preportie de 50%Cand curba de disociere a Hb pentru O2 e deplasata spre dreapta valoarea P50 creste Cand curba de disociere a Hb pentru O2 e deplasata spre stanga valoarea P50 scade .

  • 7% dizolvat in sange

    23% sub forma de carbamino-hemoglobina,

    70% sub forma de acid carbonic in plasma. TRANSPORTUL IN SANGE AL DIOXIDULUI DE CARBON

  • Transportul dioxidului de carbonPe masura ce CO2 difuzeaza din tesuturi si intra in plasma se dizolva repede. In urma reactiei cu apa formeaza acid carbonic (H2CO3), o cale majora de a genera HCO3- . In plasma, in absenta anhidrazei carbonice, reactia dintre CO2 si H2O se desfasoara lent. In sange CO2 este transportat :in hematii, in principal sub forma de bicarbonati (HCO3-), si intr-o masura mai mica in forma dizolvata precum si sub forma de carbamino hemoglobina . In plasma exista in forma de bicarbonati, in forma dizolvata si combinat cu proteinele plasmatice sub forma de compusi carbaminici. formarea bicarbonatilor depinde de prezenta sau absenta anhidrazei carbonice.

  • Transportul dioxidului de carbon

    In hematii, prin prezenta anhidrazei reactia se desfasoara rapid si pe masura ce bicarbonatii se formeaza acestea difuzeaza in afara hematiei la schimb cu ionul de clor care patrunde din plasma in hematii, mentinand echilibrul osmotic.Reactia chimica este reversibila si se poate deplasa spre dreapta cu formarea unor cantitati crescute de bicarbonati cand tesuturile genereaza o cantitayte crescuta de CO2 sau se poate deplasa spre stanga cand mai mult CO2 este expirat, rezultand formarea unor cantitati reduse de bicarbonati. Ionii liberi de hidrogen sunt rapid tamponati in interiorul hematiilor prin legarea de Hgb. Tamponarea ioilor de hidrogen este critica pentru mentinerea reactiei in directia producerii de HCO3-; Cantitati crescute de H+ liber (pH redus) va deplasa reactia spre stanga, formandu-se cantitati reduse de bicarbonati.

  • Controlul formrii i eliberrii CO2 de pe Hb este influenat de gradul de oxigenare al Hb (efect Douglas-Haldane): - la esuturi : elib. O2 de pe Hb favorizeaz fixarea CO2 : fixarea CO2 se face uor datorit pO2 i a pH-ului mai acid.- la plmni : O2 determin eliberarea CO2 din HbCO2 : cedarea CO2 este determinat de pO2 i pH ceva mai alcalinCurba de disociere-fixare a CO2 :reflect corelaia dintre CO2 total snge i pCO2saturaia n O2 a Hb influeneaz pCO2 . creterea progresiv a pCO2 creterea cantitii de CO2 transportat (nu atinge platou) nu exist pct. de saturaie;

    Curba de disociere a CO2

  • *Schimburile gazoase la nivel tisularFENOMENUL DE MEMBRAN HAMBURGER LA NIVEL TISULAR (MIGRAREA IONILOR DE CLOR)

  • * Schimburile gazoase alveolo-capilareFENOMENUL DE MEMBRAN HAMBURGER LA NIVEL PULMONAR (MIGRAREA IONILOR DE CLOR)

  • Coeffcient de utilizare - Cantitatea de oxigen preluate de tesuturi din sangele arterial se numeste coeficient d utilizare si se calculeaza din diferenta arterio-venoasablood20 ml O2/dLcellcellcellcellcellUtilization Coefficient = 4.4 ml / 20 ml = 22%15.6 ml O2/dL4.4 ml O2/dL

of 111/111
FIZIOLOGIA APARATULUI RESPIRATOR
Embed Size (px)
Recommended