Svarsmall omtentamen tema respiration/cirkulation2011-05-07

Bleka och röda ansikten (24 poäng)

Du har säkert lagt märke till att när det är kallt, så har folk bleka ansikten, men när det är varmt, blir de röda i ansiktet. Du vet att detta beror på att när det är kallt, så släpper de små blodkärlen i huden (kapillärerna) igenom lite blod, men när det är varmt släpper de igenom mycket blod.

1. Kapillärväggen innehåller huvudsakligen två celltyper. Vilka celltyper är detta och ange om respektive celltyp ligger närmast kärlets lumen eller mer perifert (2 poäng).

Svar: Endotelceller (närmast lumen) och pericyter (mer perifert)

2. Vilka celltyper är ansvariga för vasokonstriktion/vasodilatation i olika avsnitt av cirkulationssystemet? (1 poäng)

Svar: Glatta muskelceller, pericyter (i kapillärer)

3. Varför drar de ytliga kapillärerna ihop sig när det är kallt, respektive utvidgar sig när det är varmt. (1 poäng)

Svar: De ytliga kapillärerna drar ihop sig för att spara värme och utvidgar sig för att öka värmeavgivelsen.

4. Vilka tre huvudtyper av signalering kontrollerar vasokonstriktion/vasodilatation? (2 poäng)

Svar: autokrin/parakrin signaling, synaptisk signalering, endokrin signalering

5. Nämn (minst) tre ämnen som kan förorsaka vasodilation via parakrin/autokrin signalering! (2 poäng)

Svar: prostaglandin I2, histamin, adenosin, NO, bradykinin

6. Nämn (minst) två ämnen som kan förorsaka vasokonstriktion via parakrin/autokrin signalering! (1 poäng)

Svar: endothelin, ATP, thromboxan A2

7. Ange översiktligt en intracellulär mekanism som leder till vasokonstriktion respektive en intracellulär mekanism som leder till vasodilatation! (4 poäng)

Svar: Vasokonstriktion: ligander binder till G-protein-kopplade ytreceptorer på cellmembranet i glatta muskelceller, vilket leder till aktivering av fosfolipas C och en efterföljande Ca2+-utflöde från det sarko-plasmatiska retikulet. Ca2+-koncentrationen i den glatta muskelcellen stiger, vilket leder till kontraktion av aktin och myosin.Vasodilatation: ligand er binder till G-protein-kopplade ytreceptorer på cellmembranet i glatta muskelceller, vilket leder till aktivering av adenylatcyklas, och en efterföljande produktion av cAMP som direkt eller genom minskad kalciumfrisätting hämmar aktin/myosin interaktionen.

8. Vilken effekt har sympatisk stimulering på kärlets diameter? Beskriv denna effekt! (2 poäng)

Svar: Noradrenalin från sympatiska nerver binder till α1-adrenerga receptorer (Gq-kopplade), aktiverar fosfolipas C, höjer kalcium och inducerar vasokonstriktion.

9. Ange minst två hormoner som är ansvariga för den endokrina regleringen och vilken effekt/vilka effekter har respektive hormon? (2 poäng)

Svar: angiotensin,II: vasokonstriktion; vasopressin,: vasokonstriktion och vasodilatation; adrenalin: vasokonstriktion och vasodilatation.

10. I blodet cirkulerar en celltyp som ”synar av” kärlväggen och vars huvudsakliga uppgift är att stoppa blodförluster och därmed upprätthålla en konstant blodvolym. Vilken är denna cell och hur är den uppbyggd? (3 poäng)

Svar: Trombocyter. Små diskusformade cellfragment utan kärna men med mRNA, 3 typer av granulae

11. Hur kan dessa små cellfragment motverka blodförluster vid kärlskada och bidra till att kärlet blir reparerat? (4 poäng)

Svar: När endotelet skadas exponeras strukturer (t ex kollagen) som trombocyterna mycket snabbt (ms) binder till med speciella receptorer. Trombocyterna aktiveras vilket leder till att dom dels ändrar form (blir större och bildar cytoplasmautskott=pseudopodier) och dels fäster till varandra och bildar aggregat. Dessa trombocytpluggar stoppar temporärt blodförluster. I nästa steg avger trombocyterna från sin granulae tillväxtfaktorer som stimulerar celltillväxt och nybildning av kärlvägg. (Koagulationen är också involverad men behöver inte redovisas).

Britta joggar (25 poäng)

Britta (30) har kommit hem från jobbet. Hon har suttit stilla en stor del av dagen framför datorn och känner ett behov av att ge sig ut i motionsspåret. Hon sätter på sig joggingskorna och ger sig iväg.

1. Vad är ett troligt värde på hennes hjärtfrekvens, blodtryck, och andningsfrekvens under dagens stillasittande arbete? (2 poäng)

Svar: 60/min, 120/80, 15/min (ungefärliga värden)

2. Beskriv respiratorisk (andningsfrekvens, tidalvolym) och cirkulatorisk anpassning till medelhårt arbete! (4 poäng)

Svar: hjärtfrekvensen ökar, EDV ökar, ESV minskar, slagvolymen ökar, cardiac output ökar, kontraktiliteten ökar, preload ökar, afterload ökarÖkad tidalvolym, ökad andningsfrekvens.

3. Hur förändras blodgaserna under medelhårt arbete? (1 poäng)

Svar: Både det partiella arteriella O2-tycket och det partiella CO2-trycket är oförändrade.

Britta (30) har kommit hem från jobbet. Hon har suttit stilla en stor del av dagen framför datorn och känner ett behov av att ge sig ut i motionsspåret. Hon sätter på sig joggingskorna och ger sig iväg.Britta känner under joggingturen att hjärtat börjar slå snabbare och ”hårdare”.

4. Ange det ungefärliga förhållandet i tjocklek mellan väggarna i hjärtats högra och vänstra kammare och ge en fysiologisk förklaring till ditt svar! (3 poäng)

Svar: Vänster kammarväggen är omkring 2-3 ggr tjockare än höger kammarväggen. Vänster kammare pumpar blodet i systemkretsloppet (stora kretsloppet) medan höger kammare pumpar blodet i lungkretsloppet (lilla kretsloppet). Trycket är betydligt högre i systemkretsloppet (omkring 120 mmHg systoliskt) än i lungkretsloppet (omkring 20 mmHg systoliskt). Det medför att betydligt större arbete måste utföras av vänster kammare än av höger. Därför krävs större muskelmassa i vänsterkammarens vägg än i högerkammarens.

5. Ange namnen på de blodkärl som ansluter till hjärtats kammare och förmak? (2 poäng)

Svar: (aorta (vä kammare) truncus pulmonalis (hö kammare) vena cava inf och sup (hö förmak) venae pulmonalis (vä förmak)

6. Det finns olika förklaringsmodeller till hjärtkamrarnas anpassning till ökat pumpbehov. En av dessa modeller är den så kallade Frank-Starlings lag. Beskriv denna! (2 poäng)

Svar: Ju större blodvolymen som fyller hjärtat under diastole (EDV) desto mer tänjs (förlängs) muskelcellerna i kammarväggen, vilket ger ökad kontraktionskraft i de enskilda cellerna och i hela kammarväggen, vilket ökar slagvolymen

7. Ange det ungefärliga tidsförhållandet mellan systole och diastole i vila respektive arbete (2 poäng)

Svar: Diastole i vila utgör ca 70% av hjärtcykeln (0.7s av 1.0 s vid puls 60 slag/min), i arbete kan diastole utgöra 40% (ca 0.1 s av 0.33 s vid puls 180 slag/min.

Britta (30) har kommit hem från jobbet. Hon har suttit stilla en stor del av dagen framför datorn och känner ett behov av att ge sig ut i motionsspåret. Hon sätter på sig joggingskorna och ger sig iväg.Britta känner under joggingturen att hjärtat börjar slå snabbare och ”hårdare”.Frank-Starling’s lag säger att Ju ju större blodvolymen är som fyller hjärtat under diastole, desto större är blodvolymen som pumpas ut från kammaren under systole, p g a att ökad uttänjning av muskelcellerna ger ökad kontraktionskraftSenare forskning har visat att rörelsen i atrioventrikulärplanet har en väsentlig roll i hjärtkamrarnas pumpning.

8. Hur rör sig atrioventrikulärplanet i systole respektive diastole? (2 poäng)

Svar: Mot hjärtspetsen (apex) i systole och tillbaks mot hjärtbasen (övre delen av hjärtat) i diastole

9. Vilka jonflöden spelar en viktig roll i kontraktionsprocessen i hjärtat? (2 poäng)

Svar: Na+, Ca2+, (och K+)

10. Beskriv Ca2+-jonernas roll i hjärtmuskelns kontraktionsprocess (inklusive slutet av systole)! (4 poäng)

Svar: Under aktionspotentialens platå ökar Ca2+-permeabiliteten av sarkolemmat. Ca2+-joner (som finns i extracellulärvätskan) flödar in i cellen genom Ca2+-kanaler i sarkolemma (inklusive T-tubuli). Detta Ca2+ tjänar som en ”trigger” för att orsaka Ca2+-utflöde från det sarkoplasmatiska retikulet. Ca2+-jonerna binder till troponin C, och Ca2+-troponin komplexet binder till tropomyosin och detta gör bindning mellan aktin och myosin möjligt. I slutet av systolen upphör Ca2+-inflödet, och det sarkoplasmatiska nätverket tar upp Ca2+ (genom en ATPas), den cytoplasmatiska Ca2+-koncentrationen minskar och Ca2+ släpper från troponin C, så att tropomyosin återigen kan blockera bindningen mellan aktin och myosin.

11. Vad är Na+-jonernas roll i hjärtmuskelns kontraktionsprocess? (1 poäng)

Svar: De Ca2+-joner som flödar in i celler under början av kontraktionen måste avlägsnas under diastole, och detta görs i utbyte mot Na+-joner.

Lärandemål som examineras

redogöra för hjärtats och cirkulationssystemets (lilla och stora kretsloppets) anatomi och generella histologi

redogöra för hjärtmuskelfunktion inklusive hjärtats innervering och retledningssystem

visa kunskap om reglering av hjärtfrekvens och hjärtats minutvolym (cardiac output) – hormonell och nervös reglering

redogöra för vilka faktorer som påverkar och reglerar andningsfrekvensen

Göran vill bli polis (26 poäng)

Göran (23) har sökt till polishögskolan. I samband med antagningen görs en läkarundersökning där du bland annat gör en test av hans lungfunktion,

Vid en spirometri-undersökning mäter man olika volymer i lungorna. Dessa volymer anges med (engelska) förkortningar: VT, VC, IRV, och ERV. Figuren visar en typisk spirometrikurva.

1. Vilka begrepp står förkortningarna VT, VC, IRV, och ERV för? Ange hur stor respektive volym (ungefär) är! (4 poäng)

Svar:VT = tidalvolym/tidal volume (500 ml)VC = vitalkapacitet/vital capacity (5500 ml)IRV = inspiratorisk reservvolym/inspiratory reserve volume (3300 ml)ERV = expiratorisk reservvolym/expiratory reserve volume (1700 ml)

2. Placera dessa förkortningar på rätt ställe i figuren! (2 poäng)

Svar:

Göran (23) har sökt till polishögskolan. I samband med antagningen görs en läkarundersökning där du bland annat gör en test av hans lungfunktion,Vid en spirometri-undersökning mäter man olika volymer i lungorna. Dessa volymer anges med (engelska) förkortningar: VT, VC, IRV, och ERV.Göran vill jättegärna komma in på polishögskolan och han tar ett djupt andetag och tar i allt han kan när han blåser

3. Det finns två mekanismer för andning. Vid båda används muskler. Vilka två mekanismer finns, och vilka muskler används vid respektive mekanism för inandning respektive utandning? (4 poäng)

Svar: Intercostalandning. Inandning: mm. intercostales externi, utandning: mm. intercostales interni.Diaphragmalandning: Diaphragmas kontraktion bidrar till inandningen, men under expirationen är den passiv

Göran (23) har sökt till polishögskolan. I samband med antagningen görs en läkarundersökning där du bland annat gör en test av hans lungfunktion,Vid en spirometri-undersökning mäter man olika volymer i lungorna. Dessa volymer anges med (engelska) förkortningar: VT, VC, IRV, och ERV. Det finns två mekanismer för andning: (1) Intercostalandning där inandning sker med hjälp av mm. intercostales externi, och utandning sker med hjälp av mm. intercostales interni, (2) Diaphragmalandning, där kontraktionen bidrar till inandningen men muskeln är passiv under utandningen.

Man kan säga att respirationssystemet består av två delar. Den ena delen är den luftledande delen, genom vilken luften går till och från lungblåsorna.

4. Beskriv de makroanatomiska aspekterna av denna luftledande del (inklusive namn på delar av bronkialträdet, för de större bronkerna antalet strukturer med samma namn, och för de mindre bronkerna vad som karakteriserar respektive bronktyp) (4 poäng)

Luftröret (trachea) delar sig i vänster- och höger huvudbronk. Den högra huvudbronken delar sig i tre lobarbronker, den vänstra i två. Lobarbronkerna delar sig i segmentbronker, 10 på höger sida, 8-10 på vänster sida. Segmentbronkerna delar sig upp sig dikotomt i bronker (bronchi). Efter omkring 6-12 tvådelningar har bronkerna kommit ner till en diameter på omkring 1 mm och kallas då bronkioler (bronchioli). Från varje bronkiol har 4-5 terminala bronkioler sitt ursprung (bronchioles terminales). De terminala bronkiolerna övergår i bronchioli respiratorii, bronkioler med enstaka lungblåsor (alveoli).

Göran (23) har sökt till polishögskolan. I samband med antagningen görs en läkarundersökning där du bland annat gör en test av hans lungfunktion,Vid en spirometri-undersökning mäter man olika volymer i lungorna. Dessa volymer anges med (engelska) förkortningar: VT, VC, IRV, och ERV. Det finns två mekanismer för andning: (1) Intercostalandning där inandning sker med hjälp av mm. intercostales externi, och utandning sker med hjälp av mm. intercostales interni, (2) Diaphragmalandning, där kontraktionen bidrar till inandningen men muskeln är passiv under utandningen

I lungblåsorna sker den egentliga andningen. Syre går genom alveolväggen från inandningsluften till blodet.

5. Beskriv alveolväggens uppbyggnad! (2 poäng)

6. Var exakt hamnar syremolekylerna i blodet? (1 poäng)

Svar: Alveolväggarna består av två celltyper, mycket tunna typ I celler, och tjockare typ II celler, som producerar surfaktant.

Syremolekylerna hamnar i de röda blodkropparna (erytrocyterna) och binder till hemoglobin.

Göran (23) har sökt till polishögskolan. I samband med antagningen görs en läkarundersökning där du bland annat gör en test av hans lungfunktion,Vid en spirometri-undersökning mäter man olika volymer i lungorna. Dessa volymer anges med (engelska) förkortningar: VT, VC, IRV, och ERV. Göran vill jättegärna komma in på polishögskolan och han tar ett djupt andetag och tar i allt han kan när han blåserDet finns två mekanismer för andning: (1) Intercostalandning där inandning sker med hjälp av mm. intercostales externi, och utandning sker med hjälp av mm. intercostales interni, (2) Diaphragmalandning, där kontraktionen bidrar till inandningen men muskeln är passiv under utandningen. I lungblåsorna sker den egentliga andningen. Alveolväggarna består av två celltyper, mycket tunna typ I celler, och tjockare typ II celler, som producerar surfaktant.

7. Förklara den fysiologiska betydelsen av surfaktant! (2 poäng)

Svar: Surfaktant är ett ytaktivt ämne som minskar ytspänningen i alveolerna, vilket gör att vattnet som täcker alveolväggarna bildar ett jämnt, tunt skikt och att det inte ”klumpar ihop sig”, vilket skulle leda till kollaps av alveolerna.

Vid utandning avlägsnas CO2 från kroppen genom att CO2 diffunderar från blodet till luften i alveolerna. Innan CO2 hamnar i blodet har det producerats av vävnadscellerna.

8. Beskriv hur CO2 transporteras från cellerna till blodet i vävnads-kapillärerna, vilka reaktioner som CO2 genomgår i blodet eller erytrocyterna, och hur CO2 (eller dess reaktionsprodukter) fördelas över erytrocyterna och blodplasma. Ge också (fysikaliska) förklaringar till dessa händelser! (6 poäng)

Svar: CO2 diffunderar från cellerna i vävnaden till blodet. I blodplasma och i erytrocyterna reagerar CO2 med vatten, och bildar H2CO3, vilket bildar jonerna H+

och bikarbonat (HCO3-). Eftersom erytrocytmembranet är mycket permeabelt till

bikarbonat, är bikarbonatkoncentrationen ungefär lika i erytrocyterna och blodplasma. CO2 kan reagera med hemoglobin och bilda carbaminohemoglobin. Affiniteten av reducerat (syrefattigt) hemoglobin till CO2 är större än oxyhemoglobins affinitet till CO2.

9. Det finns en faktor som underlättar att CO2-koncentrationen i blodet ökar när blodet passerar vävnaden. Vilken faktor? (1 poäng)

Svar: Att det partiella syretrycket minskar (Haldane-effekten)

Lärandemål som examineras:

redogöra för respirationssystemets (munhåla-lungor) anatomi och generella histologi

redogöra för de fysiska principer som styr flöde av luft in i lungorna och diffusion av gaser in och ut ur blodet

redogöra för grundläggande respiration inklusive gasutbyte och gastransport, mellan lungor och övriga vävnader via blodet

redogöra för andningsmekanismer (bröstkorgsandning, mellangärdsandning, autonom reglering) – pulmonell och alveolär ventillation

Elin och Jonas får en pojke (26 poäng)

Du har assisterat vid förlossningen där Elin födde en välskapt pojke. Förlossningen var i och för sig lite komplicerad (därför tillkallades en läkare) men nu har allt gått bra och den lille krabatten har, som brukligt är, börjat gallskrika. Detta gör Elin och fadern Jonas mycket glada efter den svåra förlossningen.

1. Med vad är barnets luftvägar fyllda före förlossningen, och vad händer med luftvägarna vid förlossningen? (2 poäng)

Svar: Luftvägarna är fyllda med amnionvätska (utspädd saltlösning): vid förlossningen återresorberas vätskan av bronkialträdets väggar, och luftvägarna blir torra.

2. Beskriv utvecklingen av respirationsorganen under embryonaltiden från (embryonaltidens) vecka 4 till vecka 6! (5 poäng)

Svar: Utvecklingen av lungorna börjar dag 22. Då bildas en ventral utbuktning i framtarmen (respiratorisk divertikulum) och denna struktur kommer att utvecklas till lungorna. Utbuktningen täcks av splanchnopleure, som senare blir till brosk, glatt muskulatur och lungans blodkärl. På dag 26-28 delar sig utbuktningen i två primära bronkutbuktningar (som kommer att ligga till grund för två lungor). Under vecka 5 uppstår sekundära bronkutbuktningar (tre på höger sida och två på vänster sida) som kommer att ligga till grund för lunglober). Under vecka 6 bildas tertiära bronkutbuktningar, som ligger till grund för lungsegmenten.

3. Vad är avgörande för om ett för tidigt fött (prematurt) barn kan andas självt, vilka celler spelar en roll i detta, och vid vilken tidpunkt har utvecklingen kommit så långt? (3 poäng)

Svar: Barnet kan andas självt när de alveolära typ II cellerna har börjat bilda surfaktant, vilket sker omkring vecka 28.

4. Vid födelsen sker också en stor förändring i hjärtats förmak. Beskriv denna förändring med användning av korrekt anatomisk terminologi! (5 poäng)

Svar: Mellanväggarna mellan förmaken har två öppningar: till vänster (i septum primum) ostium secumdum och till höger (i septum secundum) fossa ovalis. Dessa öppningar täcker varandra inte, men gör det ändå möjligt att blodet strömmar från höger förmak till vänster förmak utan att passera lungorna. Denna väg från höger förmak till vänster förmak måste dock stängas vid födelsen. I början sker detta genom att septum secundum trycks mot septum primum (pga de ändrade tryckförhållandena i vänster förmak), och sedan fuserar de två mellanväggarna; foramen ovale blir till en grop i förmaksmellanväggen, fossa ovalis.

Du har assisterat vid förlossningen där Elin födde en välskapt pojke. Förlossningen var i och för sig lite komplicerad (därför tillkallades du) men nu har allt gått bra och den lille krabatten har, som brukligt är, börjat gallskrika. Detta gör Elin och fadern Jonas mycket glada efter den svåra förlossningen.Vägen från höger förmak till vänster förmak som finns under fostertiden måste stängas vid födelsen. I början sker detta genom att septum secundum trycks mot septum primum och sedan fuserar de två mellanväggarna.

5. Under den tidiga embryonalutvecklingen flödar venöst blod in i hjärtat via tre par vener. Vad kallas dessa vener? (3 poäng)

Svar: gulesäcksvenerna, navelvenerna, och kardinalvenerna

6. Barnets skrik är barnets första användning av dess stämband. Mellan vilka broskstrukturer förlöper stämbanden? (2 poäng)

Svar: mellan kannbrosken och sköldbrosket

7. När barnet ska andas in efter en skrikattack är n. laryngeus recurrens betydelsefull. Vilken funktion har de båda nn. laryngei recurrentes och från vilken kranialnerv avgår de? (2 poäng)

Svar: de abducerar stämbanden, kommer från n. vagus (X)

Du har assisterat vid förlossningen där Elin födde en välskapt pojke. Förlossningen var i och för sig lite komplicerad (därför tillkallades du) men nu har allt gått bra och den lille krabatten har, som brukligt är, börjat gallskrika. Detta gör Elin och fadern Jonas mycket glada efter den svåra förlossningen.När barnet ska andas in efter en skrikattack är n. laryngeus recurrens betydelsefull. Denna nerv, som är en gren av n. vagus, abducerar stämbanden.

8. Förutom en somatomotorfunktion har n. vagus även en annan inverkan på luftvägarna. Beskriv den inverkan som n. vagus har på luftvägarna och ange vad den kallas! (2 poäng)

Svar: parasympatisk, vidgar luftvägarna