Plicní respirace
- výměna plynů mezi alveolami a kapilárami
- dochází v úseku plic nazývaném respirační jednotka
o začíná respiračním bronchiolem, který přechází v alveolární chodbičku, atria, aleveolární váčky a nakonec plicní sklípky
- cílem zabezpečit sycení krve kyslíkem a odvod oxidu uhličitého
- D = (dP x k x S)/l
o Fikův vzorec – závisí na gradientu tlaku (parciálního tlaku kyslíku v alveolech a kapilárách), koeficientu difúze a ploše přes kterou se difúze uskutečňuje a nepřímo na tloušťce membrány
o tlakový gradient
§ předpoklad difúze
§ určuje směr, kterým bude plyn transportován
§ pro kyslík je mnohem vyšší než pro oxid uhličitý (13,3 kPa pro kyslík v plicích, 5,3 kPa v kapilárách, pro CO2 je opačný a menší alveoly 5,3 kPa, v kapilárách 6,1 kPa)
§ ke změnám dochází například při změně nadmořské výšky, při nemoci,…
o difúzní koeficient
§ závisí přímoúměrně na rozpustnosti plynu k = R/SQRT(molekulová hmotnost)
§ pro CO2 je 20 krát větší než pro kyslík
§ oxid uhličitý je transportován mnohem efektivněji
o plocha difúze
§ celková plocha alveolů činí 160m2
§ využitelná plocha 70 m 2
§ tato plocha může být změněna – resekce plic, empfyzém (dochází ke splývání alvelů z důvodu destrukce mezialveolární sept – důsledek dlouhodobého kouření)
§ lze zredukovat plochu až o dvě třetiny, aniž dojde k významnému ovlivnění funkce plic
o tloušťka alveolokapilární membrány
§ velmi tenká, tvořena endotelem alveolů, bazální membránou endotelů, velmi tenké intersticium, bazální membrána kapilár, endotel kapilár
§ tloušťka okolo 0,2 um
§ může za určitých okolností výrazně ztloustnou (např. levostranné srdeční selhání, plicní fibróza)
- difúzní kapacita plic
o snaha o kvantitativní vyjádření schopnosti respirační membrány vyměňovat plyny mezi kapilárami a alveoly
o objem plynů, který přestoupí přes celý povrch alveolokapilární membrány, za jednu minuty při předpokladu gradientu 1 mmHg
o kyslík – 21 ml na 1 Torr
o při tělesné zátěži se tato kapacita zvýší trojnásobně
o co umožní zvýšení difúzní kapacity plic
§ rozšíření kapilár a otevření uzavřených kapilár
o difúzní kapacita po oxid uhličitý 400 ml na 1 Torr
o při zátěži stoupá opět třikrát
- plicní cirkulace
o nezbytná pro výměnu kyslíku a oxidu uhličitého
o průtok krve je přibližně 5 litrů krve za minuto, z toho 45 % je přiváděno do levé části plic, 55 % je přiváděno do pravé plíce
o doba transportu krve mezi levou komorou a pravou sítí je velmi krátká (asi 5 vteřin)
o v plicnici je STK – 20 Tottů, DTK do 10 Torrů
o krevní tlak v plicních kapilárách je velmi nízký na arteriálním konci 12 Torrů na venózním konci 8 Torrů
o distribuce toku krve v plicích je nerovnoměrná a ovlivněná řadou faktorů
§ gravitace – největší průtok krve u sedící či stojící osoby je v bazální části plic, při tělesné zátěži se rozdíl snižuje
§ poměr mezi intraalaveolárním a intrakapilárním tlakem – při vyšším alveolárním tlaku dojde k uzavření kapilár, při umělé ventilaci
§ máme řadu faktorů, které ovlivňují tonus plicních cév (nervových i humorálních)
· vazokonstrikce – stimulace sympatiku, adrenalin, noradrenalin, serotonin (arterií a vén) – umožňujé rychlý transport krve z pravého do levého srdce, zajišťuje účinný srdeční výdej, výměna plynů – zkrácena na 0,3 s; pokles pH, pokles parciálního tlaku kyslíku a vzestup parciálního tlaku oxidu uhličitého způsobí – vasokonstrikci – při špatné ventilaci plic, takže krev potom teče do těch míst plic, kde je ventilace normální, takže je sycení krve normální; vede stimulace chemoreceptorů v oblasti karotid; baroreceptory – volná nervová zakončení, jestliže jsou aktivovány dochází k poklesu TF, MSV a vasodilataci
o ventilačně-perfúzní poměr
§ činí v půrměru 0,8
§ ventilace 4 l, perfúze 5 l
§ u osoby, která stoji, je tento poměr vysoký v oblasti plicích
· 3,3 – fyziologický mrtvý prostor
§ v dolní partii je okolo 0,6, tzn. že v bazálních partiích plic je fyziologický zkrat
§ za normálních podmínek není výměna plynů optimální
§ při námaze stoupá průtok krve více v horních částech plic, a proto se činnost plic optimalizuje
§ kolísá u řady nemocí (chorobní obstrukční nemoci plic – astma, bronchitida, empfyzém – velmi dobře ventilované, ale dochází k poškození interalveolárních sept)
Transport plynů
- kyslík
o rozpuštěný
§ množství plynů rozpuštěného v tekutině závisí na parciálním tlaku a koeficientu rozpustnosti (23 ml/l při tlaku 760 Torrů a teplotě 36 stupňů Celsia)
§ v 1 litru krve jsou rozpuštěny 3 ml kyslíku
§ za normálních okolností spotřebuje 250 ml kyslíku za minutu
o ve vazbě na Hb
§ 1 g Hb váže 1,34 ml O2
§ v 1 krve máme 200 ml O2 - kyslíková kapacita krve –největší množství kyslíku, který může krev vázat
§ existuje rovnováha mezi kyslíkem, který je vázán na Hb a kyslíkem, který je rozpuštěný
§ množství rozpuštěného kyslíku je poměrně konstantní a k jeho změně dojde při výrazné desaturaci Hb kyslíkem
§ disociační křivka Hb – ukazuje schopnost Hb vázat kyslík při změnách jeho parciálního tlaku (viz. praktika z fyziologie), při parciální tlaku kyslíku v rozmezí 10 – 60 dochází k velkým rozdílů v saturaci Hb, když parciální tlak kyslíku lehce poklesne, dojde k uvolnění velké části kyslíku; pozvolná část – nad 60 Torrů, při 60 Torrech je Hb saturován z 90 %.
§ plochá část disociační křivky – jakási rezervní část – při poklesu tlaku dochází stejně k velmi dobrému sycení krve kyslíkem
§ na schopnost vázat kyslík působí řada faktorů – pH, parciální tlak oxidu uhličitého, teplota a 2,3 – difosfoglycerát (DPG)
§ při poklesu pH, vzestup parciální tlaku oxidu uhličitého, vzestup teploty a vzestup 2,3 – DPG schopnost Hb vázat kyslík snižuji – křivka se posune směrem doprava – k těmto změnám dochází v metabolicky aktivní tkáni, když potřebují kyslík
§ 2,3 – DPG – jeho tvorba je ovlivněna acidobazickou rovnováhou, když se tvoří kyselina mléčná, snižuje afinitu ke kyslíku
§ když krev přichází do plic, pH stoupá a pCO2 stoupá, teplota je nižší, takže dochází k lepší saturaci Hb kyslíkem
o fetální Hb
§ má větší afinitu ke kyslíku než Hb dospělých jedinců
§ vysvětluje se to tím, že g-řetězce nejsou schopny vázat dobře 2,3 DPG, takže díky tomu se zvyšuje jeho schopnost vázat kyslík, disociační křivka se posouvá směrem doleva, zabezpečuje přesun kyslíku z oběhu matky do oběhu plodu
o disociační křivka, tak jak byla zakreslena funguje takto pouze pokud je v erytrocytech
o při hemolýze dochází k mnohem větší vazbě kyslíku hemoglobinem, takže se kyslík uvolňuje při poklesu parciálního tlaku kyslíku pod fyziologickou normu, byl by schopen přenášet velké množství, ale nebyl by ho schopen uvolňovat
o arteriovenózní diference
§ za klidových podmínek v arteriální krve 200ml a ve venózní 140 ml kyslíku na 1 litr krve
§ při fyzické zátěži se zvyšuje odnímání kyslíku z hemoglobinu, takže tato diference může stoupnout až na 150 ml
§ poměr mezi arteriovenózní diferencí a obsahem kyslíku v arteriální krvi vyjádřený v procentech se nazývá utilizační koeficient kyslíku (za klidu 25 %, při námaze až 75 %)
