Transcript Külső légzés

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.
Levegőcsere pulmonális 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
Gázcsere pulmonális 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
ventilláció LEVEGŐCSERE:
ORR nasus
GARAT pharynx
GÉGE larynx
LÉGCSŐ trachea
HÖRGŐ bronchus
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
Belégzés és kilégzés
Szegycsont
Bordák
Rekeszizom
Belégzés
Kilégzés
Nyugalom
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:
1. 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)
Légzési levegőtérfogatok 2.
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
Tudtad…? A mellkas légzés alatti kitéréseit pletizmográfiásan,
a légzőmozgásokat röntgenátvilágítással,
a be- és kilélegzett levegőtérfogatokat spirometriával vizsgálják.
SPIROMETER
A tüdő ventillációja (légzési perctérfogat)
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.
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.
GÁZTÖRVÉNYEK
a 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
w Atmoszférás nyomás a tengerszinten = 760 mmHg
w A levegő 79.04%-a nitrogén (N2); parciális nyomása
(PN2) = 600.7 Hgmm (760 Hgmm  0.7904)
w A levegő 20.93%-a oxigén (O2); PO2 = 159.1 Hgmm
w A 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
100.0
+ PCO2
+ 40.00 Hgmm
Gázok parciális nyomása
tengerszinten
Parciális nyomás (Hgmm)
Levegő Alveolus Artériás
vér
Gáz
%
Total
100.00
760.0
760
760
760
0
H2O
0.00
0.0
47
47
47
0
20.93
159.1
105
100
40
60
0.03
0.2
40
40
46
6
79.04
600.7
568
573
573
0
O2
CO2
N2
Vénás
vér
Diffúziós
grádiens
Gázcsere a tüdőben
• Külső légzés=
oxigén felvétele és
a széndioxid
leadása a légköri
levegő és a vér
között= tüdőlégzés
Légzési gázok szállítása
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→Dezoxihem
oglobin
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-biszfoszfoglicerát-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
1. karbaminohemoglobin – 5%
2. a plazmában, oldott állapotban – 5%
3. 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=
sejtvagy
szövetlégzés
Összegzés
Külső és belső légzés
Az oxigén a vérben hemoglobinhoz kötődve
szállítódik.
A hemoglobin oxigénszaturációja (telítettsége)
csökken, ha csökken a PO2 vagy csökken 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
I.
Idegi szabályozás
a.
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
AGYTÖRZSI
LÉGZŐKÖZPONTOK
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