480 likes | 1.22k Views
A LÉGZÉS ÉLETTANA. Légzés. Légzés : az égést tápláló oxigén szállítása a szövetekbe és az égéstermék széndioxid eltávolítása a szövetekből. Külső légzés: légzőkészülékünk biztosítja, amely a légutakból és a tüdőből áll. A külső légzés két összetevője: a levegőcsere és a gázcsere.
E N D
Légzés Légzés:az égést tápláló oxigén szállítása a szövetekbe és az égéstermék széndioxid eltávolítása a szövetekből Külső légzés:légzőkészülékünk biztosítja, amely a légutakból és a tüdőből áll. A külső légzés két összetevője: a levegőcsere és a gázcsere. Levegőcserepulmonális ventilláció BELÉGZÉS és KILÉGZÉS folyamata: a levegő mozgása a környezetből a légutakon át a tüdőbe és a levegő mozgása a tüdőből a légutakon át a környezetbe Gázcserepulmonális diffúzió Az oxigén felvétele és széndioxid leadása a tüdő léghólyag (alveolus) falán át a levegő és a vér között. Belső légzés – gázcsere a szövetekben(szöveti légzés) – gázcsere a vér és szövetek között (oxigén távozik a vérből a szövetekbe és széndioxid kerül a szövetekből a vérbe)
a levegő útja testünkben – LÉGZŐRENDSZER ventillációLEVEGŐCSERE: ORRnasus GARATpharynx GÉGElarynx LÉGCSŐtrachea HÖRGŐbronchus 1.jobb és bal főhörgő 2. jobb oldalon három lebenyhörgő, bal oldalon kettő 3. utána ismételten elágaznak 4. és így tovább sokszor HÖRGŐCSKE bronchiolus LÉGHÓLYAG alveolus
A TÜDŐ ÉS A MELLKAS MECHANIKÁJA • Vezető zóna (az első 16 oszlás) • Kicserélődési zóna – gázcsere • A gázkeverék mozgásának hajtóereje a nyomásgradiens • A légzésmechanikát befolyásoló tényezők • a tüdők összeesési (kollapszus) tendenciája • a mellkasfal tágulási tendenciája
Kollapszus tendencia • A légutak hámját vékony folyadékréteg borítja • A folyadék-gáz határon jelentős felületi feszültség keletkezik. • hörgőkben, hörgőcskékben (vastagabb fal) kollapszus tendencia nem érvényesül • alveolusokban az összeesési tendencia nagy (fal vékony) • A kollapszus tendenciát két tényező ellensúlyozza: • alveolusok interdependenciája • feszültséget csökkentő anyag - surfactant.
A mellkas tágulási tendenciája • A bordák helyzete és a mellkasfal szerkezete révén a mellkasnak nyugalmi állapotban tágulási tendenciája van. • Ha a mellkasfalat vagy a tüdőt sérülés éri, és levegő áramlik a virtuális térségbe, a két mellhártya lemeze elválik, a tüdő a sérült oldalon összeesik, a mellkas pedig kitágul. Ez az állapot a légmell(pneumothorax).
tüdő kollapszustendenciája kiegyensúlyozza a mellkasfal tágulási tendenciáját
MELLŰRI NYOMÁS A mellhártyák közötti rés a mellhártyaűr, („pleuraűr”) - nyugodt kilégzés után az itt mért nyomás (Ppl) a légköri nyomásnál 2-4 Hgmm-rel kisebb
Szegycsont Bordák Rekesz-izom Belégzés Kilégzés Nyugalom Belégzés és kilégzés Nyugalmi helyzetnek (légzési középhelyzet) a nyugodt kilégzés utáni állapot felel meg. Belégzéskor nő a mellkas és a tüdő térfogata, ezért a tüdőben a nyomás a külső légköri nyomás alá csökken, lehetővé téve a belégzést. Kilégzéskor csökken a mellkas és a tüdő térfogata, a növekvő nyomás hatására kiáramlik a levegő a tüdőből. • A mellkas térfogatváltozásának az okai: • Rekeszizom: Nyugalomban bedomborodik a mellkasba. Belégzéskor összehúzódik és laposabbá válik, ezáltal nő a mellkas térfogata. Kontrakciója a belégzés alatti térfogatnövekedés jelentős részéért (75%) felelős. Kilégzéskor passzív, elernyed és újra bedomborodik a bordák mögé.
A mellkas térfogatváltozásának az okai: Belégzés alatt a külső bordaközi izmok kontrahálnak, a bordák megemelkednek, ezáltal nő a mellkas keresztmetszete (a szegycsont és a gerincoszlop távolsága) és a térfogata. Ez a tüdőben levő levegő nyomásának csökkenését okozza. Ezért a külső, nagyobb nyomású levegő a tüdőbe áramlik. Kilégzéskor a külső bordaközi izmok passzívak, ellazulnak. Ezért a bordák lesüllyednek, a mellkasfal –rugalmassága folytán- eredeti helyzetébe tér vissza. Csökken a mellkas térfogata és a benne lévő levegő nyomása pedig nő. Kiáramlik a levegő a tüdőből.
Erőltetett kilégzés A nyugodt kilégzés passzív folyamat. A belégzőizmok elernyedését követi. Az erőltetett kilégzés izommunkát igényel, aktív folyamat. A belső bordaközi izmok, a hasizmok süllyesztik a bordákat. Tudtad…?A mellüreg növelésében a rekeszizom és a bordaközi izmok különböző arányban vehetnek részt. Ennek alapján hasi (abdominális), vagy mellkasi (kosztális) légzést különböztetünk meg. A férfiak inkább az előbbi, a nők és a gyerekek inkább az utóbbi típusba sorolhatók. A különbség oka az izomzat tömegének és eloszlásának eltérése.
Légzési levegőtérfogatok 1. Respirációs levegő (VT):nyugodt, normál légvétel esetén be- és kilélegzett levegő mennyisége 0,5 l. Belégzési rezerv levegő (IRV):erőltetett belégzéskor (a VT-n túl) további 2,5 l levegő kerülhet a tüdőbe. Belégzési tartalék levegőnek is nevezik. Kilégzési rezerv levegő (ERV):erőltetett kilégzéssel kb. 1 l levegő távozik a tüdőből. Kilégzési tartalék levegőnek is nevezik. Vitál kapacitás (VC):átlagosan 4l. Értékét a légzési tartalékok és a respirációs levegő mennyisége együttesen adja meg. Reziduális levegő (RV):erőltetett, fokozott kilégzés után a tüdő nem válik légtelenné, a benne maradó ún. maradék levegő térfogata kb. 1,5 l. Funkcionális reziduális kapacitás (FRC):a respirációs levegő kilégzése után a tüdőben visszamarad kb. 2,5 l levegő. Teljes tüdőkapacitás: az emberi tüdők átlagosan 5,5 l levegőt fogadhatnak be. (VC+RV)
Térfogat (l) Belégzés Idő VT: normál légvétel= 0,5 l IRV: belégzési tartalék= 2,5 l ERV: kilégzési tartalék= 1,0 l RV: maradék levegő= 1,5 l FRC: funkcionális reziduális kapacitás= RV+ERV =2,5 l VC: vitálkapacitás= VT+IRV+ERV= 4 l Légzési levegőtérfogatok 2. Tudtad…?A mellkas légzés alatti kitéréseit pletizmográfiásan, a légzőmozgásokat röntgenátvilágítással, a be- és kilélegzett levegőtérfogatokat spirometriával vizsgálják.
A légzési perctérfogat (VE) egy légvétel nagyságának (VT) és a légzésszámnak a szorzata (f):VE = VT´ f A pihenő, nyugodt felnőtt ember légzése szabályos ritmusú, automatizált, általában nem tudatosul. Neve: eupnoe. Ekkor a respirációs levegőt lélegezzük be és ki. A légzés frekvenciája 12-16 légvétel percenként. A légzési perctérfogat 7-8 l. A tüdő ventillációja (légzési perctérfogat)
Gázcsere (diffúzió) levegő és vér között A gázcsere újratölti a vért oxigénnel és eltávolítja a vénás vérből a széndioxidot. A folyamat a respirációs membránon keresztül történik, amely a léghólyag és a kapilláris falából áll. .
GÁZTÖRVÉNYEKa gázcsere fizikai alapjai Dalton törvény: Egy gázkeverék nyomása megegyezik a keveréket alkotó egyes gázok (levegő=O2+N2+CO2) nyomásainak összességével, azaz parciális nyomásaival. A parciális nyomást P-vel jelöljük az adott gáz előtt, pl. az oxigén parciális nyomását PO2-nek rövidítjük. Henry törvény: A gázok a parciális nyomásuk arányában oldódnak folyadékban. Az oldódás mértéke függ a hőmérséklettől és a folyadék minőségétől.
A levegőt alkotó gázok parciális nyomásai wAtmoszférás nyomás a tengerszinten = 760 mmHg wA levegő 79.04%-a nitrogén (N2); parciális nyomása (PN2) = 600.7 Hgmm (760 Hgmm´ 0.7904) wA levegő 20.93%-a oxigén (O2); PO2 = 159.1 Hgmm wA levegő 0.03%-a széndioxid; PCO2 = 0.2 Hgmm
Hogyan megy végbe a gázcsere? Az alveolusban lévő levegő és a vérben oldott gázok parciális nyomása NYOMÁSGRÁDIENST hoz létre. Az egyes gázok közti nyomáskülönbségek passzív módon mozgatják a gázokat a respirációs membránon át. A gázok a nagyobb nyomású hely felől a kisebb nyomású hely felé áramlanak. Ezt nevezzük diffúziónak. Milyen parciális nyomáskülönbségek vannak a levegő és vér gázok között? levegő = PO2 + PCO2 159.1 + 000.2 Hgmm vér = PO2 + PCO2 100.0 + 40.00 Hgmm
Parciális nyomás (Hgmm) Gáz % LevegőAlveolus Artériás Vénás Diffúziósvérvér grádiens Total 100.00 760.0 760 760 760 0 H2O 0.00 0.0 47 47 47 0 O2 20.93 159.1 105 100 40 60 CO2 0.03 0.2 40 40 46 6 N2 79.04 600.7 568 573 573 0 Gázok parciális nyomása tengerszinten
Gázcsere a tüdőben • Külső légzés= oxigén felvétele és a széndioxid leadása a légköri levegő és a vér között= tüdőlégzés
Oxigén • vörösvértestek hemoglobinjához kötötten – 98% • a plazmában, oldott állapotban – 2%
Hemoglobin szerkezete • 4 alegységből áll • Alegység – polipeptidlánc + hem (vastartalmú porfrinszármazék) • Tetramért 2-2 azonos polipeptidlánc alkotja 2α, 2β • Vas két vegyértékű →reverzíbilisen köti az oxigént→Oxihemoglobin • Deoxigenált hemoglobin→Dezoxihemoglobin
Hemoglobin oxigén telítettsége • 0 és 20 Hgmm közötti a hemoglobin telítetlen • Emberi vérben 26 Hgmm-es oxigénnyomáson a hemoglobin fele telített • 40 Hgmm-es oxigénnyomás mellett (ez a jobb kamrai kevert vér nyomása) a telítettség kb. 75%-os. • Az alveoláris terekben 100 Hgmm-es nyomáson a saturáció 97-98%.
Hemoglobin szaturációját befolyásoló tényezők • CO2 - Bohr effektus. • Ez azzal magyarázható, hogy a CO2 a plazmában oldódik, és szénsav keletkezik. A szénsav labilis vegyület mely alkotóelemeire bomlik: H+ és HCO3-. • A H+ megjelenése fokozza a vér savasságát→a hemoglobinhoz kapcsolódó protonok csökkentik a Hb oxigénaffinitását • A hőmérséklet emelkedése (37-40 oC) jelentős desaturációt eredményez.
A hőmérséklet emelkedése jelentős desaturációt eredményez.
A negatív töltést tartalmazó 2,3 BPG-anion (2,3-bisz-foszfoglicerát-anion, glikolízis során képződik) a redukált hemoglobin β-alegységeihez kapcsolódik és csökkenti a Hb O2-affinitását. • Ha a 2,3 BPG-anion koncentráció 5 mmol/l alá csökken, hemoglobin oxigénaffinitása növekedik • Magzatban hiányzik
CO2 • karbaminohemoglobin – 5% • a plazmában, oldott állapotban – 5% • bikarbonát – 90%
Rendellenes hemoglobinok • Karbohemoglobin • Elégtelen égés • Methemoglobin • Reduktáz genetikai hibája • Hibás hemoglobinok • Ivóvíz nitráttal való szennyeződése
Belső légzés • oxigén leadása és a széndioxid felvétele a vér és a szövetek között= sejt- vagy szövetlégzés
Összegzés Külső és belső légzés Az oxigén a vérben hemoglobinhoz kötődve szállítódik. A hemoglobin oxigénszaturációja (telítettsége) csökken, ha csökken a PO2vagycsökken a pH (savasodás),vagy ha nő a hőmérséklet. Ezek a tényezők elősegítik az oxigénnek a szövetekbe történő leadását. Az artériás vérben a hemoglobin oxigéntelítettsége általában 98%, amely magasabb, mint amire a szervezetnek szüksége van, így a oxigénszállító-kapacitás ritkán korlátozza a fizikai teljesítményt. A széndioxid a vérben fizikailag oldott állapotban, vagy bikarbonát formájában, vagy hemoglobinhoz kötve szállítódik.
A LÉGZŐMOZGÁSOK EREDETE ÉS SZABÁLYOZÁSA • Idegi szabályozás • Nem tudatos, automatikus • Az automatikus légzőmozgásokat a nyúltagyi központok szabályozzák: belégző és kilégző központok • Gerincvelő nyaki szakaszában a rekeszizom működését, a háti-ágyéki szakaszban pedig a bordaközti izmok és a hasizmok működését szabályozó központok találhatók • A légvételek alapritmusát a nyúltagyi központok adják • A ki- és belégzés váltakozását a hídban levő pneumotaxikus és apneusztikus központ határozza meg, ebben szerepet játszanak az alveolusok falában levő mechanoreceptorok • légutak gyorsan adaptálódó receptorai, juxtakapilláris receptorok – tüdő extrém inflációja, hisztamin, prosztaglandin →hörgők szűkülése, nyáktermelés, gyors felületes légzés, köhögés b. Tudatos – agykéreg - légzésfrekvencia, amplitúdó
II. Kémiai szabályozás -Centrális kemoreceptorok – agytörzsben -P CO2 növekedésére érzékenyek → agy-gerincvelői folyadékba diffundáló CO2 hidratálódik → H+ koncentráció növekedése → ventiláció fokozódása (artériás vér H+ koncentráció növekedésére nem érzékeny, vér/agygát miatt) - adaptálódnak a magas P CO2
- Perifériás kemoreceptorok (fejosztóértörzs glomuszában, aorta) - artériás vér O2 és CO2 tenzió változását érzékelik, nem adaptálódnak a magas CO2 tenzióhoz • izommunkához és kóros viszonyokhoz való alkalmazkodásért felelősek • Krónikus ventilációs elégtelenség, a centrális receptorok adaptálódnak a magas CO2 tenzióhoz – ventilációt a periferikus receptorok váltják ki • Nem légzési acidózis – periferikus receptorok érzékelik a H+ növekedését, fokozódik a ventiláció, csökken a CO2 parciális nyomása, csökken a ventilációs inger →konfliktust a centrális receptorok adaptációja oldja, ritmikus légzés fenntartását biztosítja