Patofyziologie výměny plynů v plicích. Patofyziologie řízení dýchání

56
Patofyziologie výměny Patofyziologie výměny plynů v plicích. plynů v plicích. Patofyziologie řízení Patofyziologie řízení dýchání dýchání 18. 10. 2006 18. 10. 2006

description

Patofyziologie výměny plynů v plicích. Patofyziologie řízení dýchání. 18. 10. 2006. Funkce respiračního systému. Úzká spolupráce se srdcem a krví ve snaze extrahovat kyslík z vnějšího prostředí a zbavovat se nežádoucích plynů, především CO2. - PowerPoint PPT Presentation

Transcript of Patofyziologie výměny plynů v plicích. Patofyziologie řízení dýchání

Page 1: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

Patofyziologie výměny plynů v Patofyziologie výměny plynů v plicích. plicích.

Patofyziologie řízení dýcháníPatofyziologie řízení dýchání

18. 10. 200618. 10. 2006

Page 2: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

Funkce respiračního systémuFunkce respiračního systému

Úzká spolupráce se srdcem a krví ve snaze Úzká spolupráce se srdcem a krví ve snaze extrahovat kyslík z vnějšího prostředí a zbavovat extrahovat kyslík z vnějšího prostředí a zbavovat se nežádoucích plynů, především CO2. se nežádoucích plynů, především CO2.

Plíce fungují jako výkonné měchy, které vypuzují Plíce fungují jako výkonné měchy, které vypuzují použitý vzduch, přinášejí čerstvý vzduch a míchají použitý vzduch, přinášejí čerstvý vzduch a míchají jej se vzduchem, který v nich zůstal. jej se vzduchem, který v nich zůstal.

Pro výměnu plynů musejí mít plíce dostatečný Pro výměnu plynů musejí mít plíce dostatečný povrch. povrch.

Stěny alveolů musejí klást minimální odpor difúzi Stěny alveolů musejí klást minimální odpor difúzi plynů.plynů.

Funkce plic tedy vyžadují širokou expozici plicního Funkce plic tedy vyžadují širokou expozici plicního povrchu zevnímu prostředí. Tento povrch může povrchu zevnímu prostředí. Tento povrch může být poškozen prachy, plyny a infekčními agens. být poškozen prachy, plyny a infekčními agens.

Ochrana plic proti těmto vlivům je prioritní a Ochrana plic proti těmto vlivům je prioritní a dosahuje se jí kombinací strukturálních a dosahuje se jí kombinací strukturálních a imunologických obranných sil.imunologických obranných sil.

Page 3: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

Trachea, bronchy a bronchiolyTrachea, bronchy a bronchioly

Trachea je dlouhá 10-12 cm. Lehce posunuta k Trachea je dlouhá 10-12 cm. Lehce posunuta k pravé straně, v místě cariny se dělí na hlavní pravé straně, v místě cariny se dělí na hlavní pravý a levý bronchus. pravý a levý bronchus.

Carina leží pod junkcí manubrium sterni a Carina leží pod junkcí manubrium sterni a chrupavkou druhého pravého žebra. chrupavkou druhého pravého žebra.

Pravý bronchus probíhá vertikálněji než levý, Pravý bronchus probíhá vertikálněji než levý, takže inhalované částice se dostávají spíše do takže inhalované částice se dostávají spíše do něho. Pravý hlavní bronchus se dělí na bronchy něho. Pravý hlavní bronchus se dělí na bronchy horního a intermediálního laloku. Bronchus horního a intermediálního laloku. Bronchus intermediálního laloku se dále dělí na bronchy intermediálního laloku se dále dělí na bronchy středního a dolního laloku. středního a dolního laloku.

Nalevo se hlavní bronchus dělí na bronchy Nalevo se hlavní bronchus dělí na bronchy horního a dolního laloku. horního a dolního laloku.

Každý lobární bronchus se dále dělí na Každý lobární bronchus se dále dělí na segmentální a subsegmentální bronchy. segmentální a subsegmentální bronchy.

Celkem dochází mezi tracheou a alveoly k celkem Celkem dochází mezi tracheou a alveoly k celkem 25 větvením. 25 větvením.

Page 4: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

Během prvních 7 větvení mají bronchy:Během prvních 7 větvení mají bronchy:

Stěnu skládající se z chupavky a Stěnu skládající se z chupavky a hladkého svalstva hladkého svalstva

Epiteliální řasinkový epitel Epiteliální řasinkový epitel Žlázky sekretující hlen Žlázky sekretující hlen Endokrinní buňky – Kulchitského nebo Endokrinní buňky – Kulchitského nebo

APUD (amine precursor and uptake APUD (amine precursor and uptake decarboxylation), které obsahují decarboxylation), které obsahují serotoninserotonin

Page 5: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

V dalších 16-18 větveních bronchy: V dalších 16-18 větveních bronchy:

Neobsahují chrupavky ani svalovou Neobsahují chrupavky ani svalovou vrstvu a jsou stále tenčí vrstvu a jsou stále tenčí

Jednu vrstvu buněk řasinkového Jednu vrstvu buněk řasinkového epitelu s jen velmi malým počtem epitelu s jen velmi malým počtem pohárkových buněkpohárkových buněk

Granulované Clara buňky, které Granulované Clara buňky, které produkují látku podobnou produkují látku podobnou surfaktantu.surfaktantu.

Page 6: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

Struktura plíceStruktura plíce Plíce jsou rozděleny do laloků invaginacemi Plíce jsou rozděleny do laloků invaginacemi

pleury, které jsou často inkompletní. Pravá plíce pleury, které jsou často inkompletní. Pravá plíce je rozdělena do 3 laloků, levá do dvou. je rozdělena do 3 laloků, levá do dvou.

Každý lalok je dále rozdělen do Každý lalok je dále rozdělen do bronchopulmonárních segmentů prostřednictvím bronchopulmonárních segmentů prostřednictvím fibrózních sept, které vycházejí z pleurálního fibrózních sept, které vycházejí z pleurálního povrchu a zasahují dovitř do laloků. povrchu a zasahují dovitř do laloků.

Každá segment má vlastní segmentální bronchus. Každá segment má vlastní segmentální bronchus. Bronchopulmonární segment je dále rozdělen do Bronchopulmonární segment je dále rozdělen do

individuálních lalůčků s průměrem 1 cm.Ryto individuálních lalůčků s průměrem 1 cm.Ryto lalůčky mají pyramidální tvar s apexem lalůčky mají pyramidální tvar s apexem směrujícím k příslušnému bronchiolu.směrujícím k příslušnému bronchiolu.

V každém lalůčku zásobuje terminální bronchus V každém lalůčku zásobuje terminální bronchus acinus a dalším dělěním bronchiolů se dostáváme acinus a dalším dělěním bronchiolů se dostáváme až k alveolům. až k alveolům.

Page 7: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

AlveolyAlveolyBronchioly se finálně v acinech Bronchioly se finálně v acinech

rozvětvují na respirační bronchioly, rozvětvují na respirační bronchioly, které mají alveoly.které mají alveoly.

Každý respirační bronchiolus Každý respirační bronchiolus zásobuje cca 200 alveolů zásobuje cca 200 alveolů prostřednictvím alveolárních duktů. prostřednictvím alveolárních duktů.

Page 8: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání
Page 9: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

AlveolyAlveoly 300 miliónů v každé plíci. Jejich celkový povrch 40-300 miliónů v každé plíci. Jejich celkový povrch 40-

80 m80 m22. . Epiteliální výstelka se skládá zejména z Epiteliální výstelka se skládá zejména z

pneumocytů Ipneumocytů I. typu. Ty mají extrémně ztenčenou . typu. Ty mají extrémně ztenčenou cytoplasmu, takže představují jen velmi tenkou cytoplasmu, takže představují jen velmi tenkou bariéru pro výměnu plynů. Jsou odvezeny z bariéru pro výměnu plynů. Jsou odvezeny z pneumocytů II. typu. pneumocytů II. typu.

Pneumocyty II. typuPneumocyty II. typu jsou o něco početnější, ale jsou o něco početnější, ale pokrývají menší část epiteliální výstelky. Obecně se pokrývají menší část epiteliální výstelky. Obecně se vyskytují na okrajích alveoly a obsahují jemné vyskytují na okrajích alveoly a obsahují jemné lamerální vakuoly, které jsou zdrojem surfaktantu. lamerální vakuoly, které jsou zdrojem surfaktantu. Pneumocyty II. typu jsou spojeny tight junctions, Pneumocyty II. typu jsou spojeny tight junctions, které limitují pohyb tekutin v a z alveolu.které limitují pohyb tekutin v a z alveolu.

Makrofágy.Makrofágy. Kohnovy póry jsou otvory ve stěnách alveolů, které Kohnovy póry jsou otvory ve stěnách alveolů, které

umožńují komunikaci mezi sousedními alveoly. umožńují komunikaci mezi sousedními alveoly.

Page 10: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání
Page 11: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

Alveolární stabilitaAlveolární stabilita

Povrchové napětí alveolů vede k Povrchové napětí alveolů vede k jejich tendenci kolabovat. jejich tendenci kolabovat.

Pneumocyty typu II sekretují Pneumocyty typu II sekretují dipalmitoyl lecithin surfaktant, který dipalmitoyl lecithin surfaktant, který redukuje povrchové napětí. redukuje povrchové napětí.

Syndromy dechové tísněSyndromy dechové tísně

Page 12: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

Obranné mechanismy respiračního traktu Obranné mechanismy respiračního traktu I. Fyzikální a fyziologickéI. Fyzikální a fyziologické

ZvlhčováníZvlhčování Odstraňování částicOdstraňování částic 90% nad 10 μm v průměru odstraněno již v nosní 90% nad 10 μm v průměru odstraněno již v nosní

dutině, včetně pylových zrn >20 dutině, včetně pylových zrn >20 m. m. 5-10 5-10 m zachyceny v carině. m zachyceny v carině. menší než 1 menší než 1 m není možno odstranitm není možno odstranit 1-5 1-5 m - dýchací cestym - dýchací cesty Vypuzování částic kašlem, kýchánímVypuzování částic kašlem, kýcháním. . Sekretem respiračního traktuSekretem respiračního traktu

Page 13: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

II. Humorální mechanismyII. Humorální mechanismy

Nespecifické solubilní faktory Nespecifické solubilní faktory α-α-AntitrypsinAntitrypsin (α-antiproteáza) inhibuje chymotrypsin a (α-antiproteáza) inhibuje chymotrypsin a trypsin a neutralizuje proteázy a elastázy. trypsin a neutralizuje proteázy a elastázy. LysozymLysozym –granulocytární enzym s baktericidními –granulocytární enzym s baktericidními vlastnostmi. vlastnostmi. LaktoferrinLaktoferrin je syntetizován v epitelu a v neutrofilních je syntetizován v epitelu a v neutrofilních granulocytech a má bactericidní vlastnosti. granulocytech a má bactericidní vlastnosti. InterferonInterferon je produkován mnohými buňkami při je produkován mnohými buňkami při virových infekcích. Moduluje imunitní reakci ve virových infekcích. Moduluje imunitní reakci ve prospěch celulární imunity (Aktivace Th1 cesty). prospěch celulární imunity (Aktivace Th1 cesty). KomplementKomplement Surfaktantový proteinSurfaktantový protein A (SPA) je jeden ze čtyřech A (SPA) je jeden ze čtyřech surfaktantových proteinů, který opsonizuje bakterie a surfaktantových proteinů, který opsonizuje bakterie a podporuje tak jejich fagocytózu. podporuje tak jejich fagocytózu. Defensiny Defensiny jsou baktericidní peptidy v azurofilních jsou baktericidní peptidy v azurofilních granulech neutrofilů. granulech neutrofilů.

Page 14: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

III. Celulární obranné mechanismyIII. Celulární obranné mechanismy Plicní alveolární makrofágy Plicní alveolární makrofágy jsou jsou

odvozeny z dřeňových prekurzorů a odvozeny z dřeňových prekurzorů a dostávají se do plic krevním oběhem. dostávají se do plic krevním oběhem.

Fagocytují a jsou následně odstraněny Fagocytují a jsou následně odstraněny mukociliárním eskalátorem, lymfatickými a mukociliárním eskalátorem, lymfatickými a krevními cestami. krevními cestami.

Dominantní buňky v dýchacích cestách: Dominantní buňky v dýchacích cestách: představují 90% všech buněk získaných v představují 90% všech buněk získaných v bronchoalveolární laváži.bronchoalveolární laváži.

Fungují především jako vychytávači, Fungují především jako vychytávači, nejsou ideální pro prezentaci antigenůnejsou ideální pro prezentaci antigenů

Dendritické buňky vytvářejí v dýchacích Dendritické buňky vytvářejí v dýchacích cestách síť a jsou zřejmě klíčovými cestách síť a jsou zřejmě klíčovými buňkami pro prezentaci antigenů.buňkami pro prezentaci antigenů.

Page 15: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

III. Celulární obranné mechanismyIII. Celulární obranné mechanismy

LymfocytyLymfocytyRozptýleny v dýchacích cestách. Rozptýleny v dýchacích cestách.

Senzitizované lymfocyty se účastní v Senzitizované lymfocyty se účastní v místních obranných reakcích místních obranných reakcích prostřednictvím diferenciace do prostřednictvím diferenciace do plasmatických buněk sekretujících IgA. plasmatických buněk sekretujících IgA.

IgG a IgE v nízkých koncentracích v IgG a IgE v nízkých koncentracích v dýchacích sekretech.dýchacích sekretech.

Page 16: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

Řasinkový epitelŘasinkový epitel Představuje důležitý obranný mechanismus. Představuje důležitý obranný mechanismus. Každá buňka obsahuje cca 200 řasinek, které se pohybují Každá buňka obsahuje cca 200 řasinek, které se pohybují

při frekvenci 1000/ min v organizovaných vlnách při frekvenci 1000/ min v organizovaných vlnách kontrakce. kontrakce.

Každá řasinka se skládá z 9 periferních částí a 2 vnitřních Každá řasinka se skládá z 9 periferních částí a 2 vnitřních longitudinálních fibril, rozmístěných v cytoplasmatické longitudinálních fibril, rozmístěných v cytoplasmatické matrix. matrix.

Linky nexinu se připojují k periferním párům. Linky nexinu se připojují k periferním párům. Dyneinová raménka skládající se z ATPázového proteinu se Dyneinová raménka skládající se z ATPázového proteinu se

projikují směrem k sousedním párům. projikují směrem k sousedním párům. Ohýbání se řasinky je umožněno klouzavým pohybem mezi Ohýbání se řasinky je umožněno klouzavým pohybem mezi

sousedními fibrilami, poháněným ATP-dependentní sousedními fibrilami, poháněným ATP-dependentní smykovou silou vyvinutou v dyneinových raméncích. smykovou silou vyvinutou v dyneinových raméncích. Nepřítomnost těchto ramének vede k nepohyblivosti Nepřítomnost těchto ramének vede k nepohyblivosti řasinek. řasinek.

Hlen, který obsahuje makrofágy, buněčný detrit, Hlen, který obsahuje makrofágy, buněčný detrit, inhalované částice a bakterie, je řasinkami posunován inhalované částice a bakterie, je řasinkami posunován směrem k laryngu rychlostí 1,5 cm/min („mukociliární směrem k laryngu rychlostí 1,5 cm/min („mukociliární eskalátor“). eskalátor“).

Page 17: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

Řasinkový epitelŘasinkový epitel

Page 18: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

Obranné mechanismy na epiteliálním povrchu

Page 19: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

PleuraPleura

Vrstva pojivové tkáně pokrytá Vrstva pojivové tkáně pokrytá jednoduchým dlaždicovým epitelem.jednoduchým dlaždicovým epitelem.

Viscerální pleura pokrývá povrch plic, linie Viscerální pleura pokrývá povrch plic, linie interlobárních fisur a v hilech se spojuje s interlobárních fisur a v hilech se spojuje s parietální pleurou, která vystýlá vnitřek parietální pleurou, která vystýlá vnitřek hrudníku.hrudníku.

V hilech pokračuje viscerální pleura podél V hilech pokračuje viscerální pleura podél větvícího se bronchiálního stromu, pak se větvícího se bronchiálního stromu, pak se obrací a připojuje se k parietální pleuře. obrací a připojuje se k parietální pleuře.

Malé množství tekutiny mezi oběma Malé množství tekutiny mezi oběma umožňuje skluzný pohyb.umožňuje skluzný pohyb.

Page 20: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

BrániceBránice

Bránice je kryta parietální pleurou a Bránice je kryta parietální pleurou a peritoneem. peritoneem.

Její svalová vlákna se upínají na spodní Její svalová vlákna se upínají na spodní žebra a spojují se do centrální šlachy. žebra a spojují se do centrální šlachy.

Inervace je separátní pro obě strany Inervace je separátní pro obě strany bránice (n. frenicus). bránice (n. frenicus).

50% svalových vláken je typu s pomalým 50% svalových vláken je typu s pomalým záškubem s nízkou glykolytickou záškubem s nízkou glykolytickou kapacitou; jsou relativně odolné vůči kapacitou; jsou relativně odolné vůči únavě.únavě.

Page 21: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

Cévní zásobení plicCévní zásobení plic Funkční a nutriční oběh. Funkční a nutriční oběh. Arterie se dělí a postupují podél bronchů. Arterie se dělí a postupují podél bronchů. Arterioly doprovázející respirační bronchioly mají Arterioly doprovázející respirační bronchioly mají

tenkou stěnu a obsahují slabou vrstvu svaloviny. tenkou stěnu a obsahují slabou vrstvu svaloviny. Venuly odvádějí krev z laterálních částí lobulů, Venuly odvádějí krev z laterálních částí lobulů,

zahýbají centrálně do interlobulárních a zahýbají centrálně do interlobulárních a intersegmentálních sept, případně se spojují, a intersegmentálních sept, případně se spojují, a tvoří 4 hlavní plicní vény.tvoří 4 hlavní plicní vény.

Bronchiální cirkulace je z descendentní aorty. Bronchiální cirkulace je z descendentní aorty. Bronchiální arterie zásobují tkáň až k respiračním Bronchiální arterie zásobují tkáň až k respiračním bronchiolům. Bronchiální vény ústí do bronchiolům. Bronchiální vény ústí do pulmonárních vén, čímž vytvářejí část pulmonárních vén, čímž vytvářejí část fyziologického shuntu u zdravých jedninců.fyziologického shuntu u zdravých jedninců.

Page 22: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

Cévní zásobení plicCévní zásobení plic

Lymfatické cesty leží v potenciálním Lymfatické cesty leží v potenciálním intersticiálním protoru mezi alveolárními intersticiálním protoru mezi alveolárními buňkami a kapilárním endotelem plicních buňkami a kapilárním endotelem plicních arteriol. Tracheobronchiální lymfatické arteriol. Tracheobronchiální lymfatické uzliny jsou umístěny v 5 hlavních uzliny jsou umístěny v 5 hlavních skupinách: skupinách:

paratracheální paratracheální horní tracheobronchiální horní tracheobronchiální subcarinální subcarinální bronchopulmonálníbronchopulmonální pulmonální pulmonální

Page 23: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

Nervové zásobení plic Nervové zásobení plic Není zcela pochopeno. Není zcela pochopeno. Parasympatická (z n. vagus) a sympatická Parasympatická (z n. vagus) a sympatická

inervace tvoří plexus a jeho větve doprovázejí inervace tvoří plexus a jeho větve doprovázejí pulmonální arterie a větvící se bronchiální strom. pulmonální arterie a větvící se bronchiální strom.

Hladká svalovina stěn bronchů je inervována n. Hladká svalovina stěn bronchů je inervována n. vagus, zejména typem NANC (non-adrenergic vagus, zejména typem NANC (non-adrenergic non-cholinergic). Neurotransmitery jsou peptidy a non-cholinergic). Neurotransmitery jsou peptidy a puriny. puriny.

Tři typy muskarinových receptorů: Tři typy muskarinových receptorů: M1M1 receptory na parasympatických gangliích receptory na parasympatických gangliích M2M2 receptory na terminálách cholinergních nervů receptory na terminálách cholinergních nervů M3 M3 receptory na hladkých svalových buňkách receptory na hladkých svalových buňkách Parietální pleura inervována z nn. intercostales a Parietální pleura inervována z nn. intercostales a

n. frenicus, viscerální pleura je bez inervace. n. frenicus, viscerální pleura je bez inervace.

Page 24: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

Dýchání Dýchání

Plicní ventilaci je možno popsat ze Plicní ventilaci je možno popsat ze dvou hledisek: dvou hledisek:

Jako Jako mechanický procesmechanický proces inspirace inspirace a exspirace a exspirace

Jako Jako řízení respiraceřízení respirace na úroveň na úroveň adekvátní metabolickým potřebám. adekvátní metabolickým potřebám.

Page 25: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

Plicní ventilace jako mechanický procesPlicní ventilace jako mechanický proces Inspirium Inspirium je aktivní proces, daný sestupem bránice a je aktivní proces, daný sestupem bránice a

pohybem žeber nahoru a do stran vlivem práce pohybem žeber nahoru a do stran vlivem práce interkostálních svalů. interkostálních svalů.

U odpočívajících zdravých osob je bránice odpovědná U odpočívajících zdravých osob je bránice odpovědná za větší část inspiria.za větší část inspiria.

Respirační svaly jsou odolnější vůči zátěži než jiné Respirační svaly jsou odolnější vůči zátěži než jiné svaly. svaly.

Svalová slabost se může projevit u neurologických a Svalová slabost se může projevit u neurologických a svalových onemocněních a také během pokročilých fází svalových onemocněních a také během pokročilých fází respiračního selhání. Inspirace proti zvýšenému odporu respiračního selhání. Inspirace proti zvýšenému odporu může vyžadovat zapojení přídatných dechových svalů může vyžadovat zapojení přídatných dechových svalů

(m. sternocleidomastoideus, mm. scaleni). (m. sternocleidomastoideus, mm. scaleni). Exspirium Exspirium je pasivní proces v důsledku postupného je pasivní proces v důsledku postupného

snižování kontrakce interkostálních svalů, což umožní snižování kontrakce interkostálních svalů, což umožní plicím kolabovat na základě jejich přirozené elasticity. plicím kolabovat na základě jejich přirozené elasticity.

Usilovná exspirace se také děje za pomoci přídatných Usilovná exspirace se také děje za pomoci přídatných svalů, především břišních, které pomáhají zvednout svalů, především břišních, které pomáhají zvednout bránici. bránici.

Page 26: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

Plicní ventilace jako mechanický procesPlicní ventilace jako mechanický proces Plíce mají přirozenou elasticitu, což je vede k tendenci Plíce mají přirozenou elasticitu, což je vede k tendenci

kolabovat od stěny hrudníku, což vytváří podtlak v kolabovat od stěny hrudníku, což vytváří podtlak v pleurálním prostoru. Tato retrakční sílá závisí na pleurálním prostoru. Tato retrakční sílá závisí na objemu plic: při vyšším objemu plic se plíce stahuje objemu plic: při vyšším objemu plic se plíce stahuje více a vytváří se vyšší negativní intrapleurální tlak. více a vytváří se vyšší negativní intrapleurální tlak.

Compliance plicCompliance plic vyjadřuje vztah mezi retrakční silou a vyjadřuje vztah mezi retrakční silou a objemem plic. Je definována jako změna objemu plic objemem plic. Je definována jako změna objemu plic způsobená jednotkovou změnou intrapleurálního způsobená jednotkovou změnou intrapleurálního (transpulmonárního) tlaku (l/kPa). (transpulmonárního) tlaku (l/kPa).

Na konci klidného exspiria je retrakční síla plic Na konci klidného exspiria je retrakční síla plic vyrovnávána tendencí hrudní stěny rozepnout se ven. vyrovnávána tendencí hrudní stěny rozepnout se ven. V tuto chvíli jsou respirační svaly relaxovány a plíce V tuto chvíli jsou respirační svaly relaxovány a plíce mají objem mají objem funkční reziduální kapacityfunkční reziduální kapacity (FRC). Nemoci, (FRC). Nemoci, které ovlivňují hybnost hrudní stěny a bránice, mohou které ovlivňují hybnost hrudní stěny a bránice, mohou mít proto velký vliv na ventilaci (spondylitis, mít proto velký vliv na ventilaci (spondylitis, kyfoskoliosis, neuropatie, poškození n. frenicus a kyfoskoliosis, neuropatie, poškození n. frenicus a myastenia gravis. myastenia gravis.

Page 27: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

Řízení respiraceŘízení respirace Koordinované respirační pohyby řízeny Koordinované respirační pohyby řízeny

prostřednictvím neuronů v retikulární hmotě prostřednictvím neuronů v retikulární hmotě mozkového kmene, tzv. mozkového kmene, tzv. respiračního centrarespiračního centra. .

Tyto výboje z respiračního centra cestují via n. Tyto výboje z respiračního centra cestují via n. frenicus a nn. intercostales k muskulatuře v frenicus a nn. intercostales k muskulatuře v respiračním traktu. respiračním traktu.

Parciální tlaky OParciální tlaky O22 a CO a CO22 v arteriální krvi jsou v arteriální krvi jsou přesně regulovány: přesně regulovány:

Při průtoku krve plicemi 5 L/min se přináší do Při průtoku krve plicemi 5 L/min se přináší do tkání 11 mmol/min (250 mL/min) kyslíku. tkání 11 mmol/min (250 mL/min) kyslíku.

Při ventilaci 6 L/min se odvádí z těla 9 mmol/min Při ventilaci 6 L/min se odvádí z těla 9 mmol/min (200 mL/min) CO(200 mL/min) CO22. .

Normální parciální tlak kyslíku v arteriální krvi Normální parciální tlak kyslíku v arteriální krvi ((PPao2) je 11-13 kPa (83 a 98 mmHg). ao2) je 11-13 kPa (83 a 98 mmHg).

Normální parciální tlak CONormální parciální tlak CO22 v arteriální krvi v arteriální krvi ((PPaco2) je 4,8-6,0 kPa (36-45 mmHg). aco2) je 4,8-6,0 kPa (36-45 mmHg).

Page 28: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

Řízení respiraceŘízení respirace Ventilace je řízena kombinací neurogenních a Ventilace je řízena kombinací neurogenních a

chemických faktorů. chemických faktorů. Dušnost v závislosti na fyzické aktivitě je Dušnost v závislosti na fyzické aktivitě je

normální, pokud není stupeň této aktivity normální, pokud není stupeň této aktivity vyvolávající dušnost velmi nízký. Regulace vyvolávající dušnost velmi nízký. Regulace vedoucí k dušnosti nejsou zcela známy. Dušnost vedoucí k dušnosti nejsou zcela známy. Dušnost je vnímána v důsledku: je vnímána v důsledku:

Změn v objemu plicZměn v objemu plic Senzory ve svalech hrudníku, zaznamenávající Senzory ve svalech hrudníku, zaznamenávající

změny délky svalových fibril. změny délky svalových fibril. Tenze vyvíjené ve stahujících se svalech.Tenze vyvíjené ve stahujících se svalech. Tuto Tuto

kvalitu je možno vnímat prostřednictvím Golgiho kvalitu je možno vnímat prostřednictvím Golgiho tělísek ve šlachách. tělísek ve šlachách.

Centrální percepce zvýšené námahyCentrální percepce zvýšené námahy

Page 29: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání
Page 30: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

Chemické a neurogenní faktory při řízení Chemické a neurogenní faktory při řízení

ventilaceventilace.. Nejsilnějším stimulujícím faktorem pro Nejsilnějším stimulujícím faktorem pro

ventilaci je ventilaci je nárůst nárůst PPaCO2, který zvyšuje [H+] v aCO2, který zvyšuje [H+] v

cerebrospinálním moku. Senzitivita na tuto cerebrospinálním moku. Senzitivita na tuto stimulaci může být oslabena u COPD. U stimulaci může být oslabena u COPD. U těchto pacientů je hlavním stimulačním těchto pacientů je hlavním stimulačním momentem hypoxémie; léčení kyslíkem momentem hypoxémie; léčení kyslíkem může u těchto pacientů snížit respirační může u těchto pacientů snížit respirační aktivitu a povede k dalšímu nárůstu aktivitu a povede k dalšímu nárůstu PPaCO2. aCO2.

Nárůst [H+] (např. diabetická ketoacidóza) Nárůst [H+] (např. diabetická ketoacidóza) zvýší ventilaci s poklesem zvýší ventilaci s poklesem PPaCO2 jako aCO2 jako kompenzačním mechanismem metabolické kompenzačním mechanismem metabolické acidózy (hluboké Kussmaulovo dýchání). acidózy (hluboké Kussmaulovo dýchání).

Page 31: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

Řízení tonusu dýchacích cestŘízení tonusu dýchacích cest Pod kontrolou autonomního NS. Pod kontrolou autonomního NS.

Bronchomotorický tonus je udržován vagovými Bronchomotorický tonus je udržován vagovými eferentními nervy. eferentními nervy.

Adrenoceptory na povrchu bronchiálních svalů Adrenoceptory na povrchu bronchiálních svalů reagují na cirkulující katecholaminy; přímá reagují na cirkulující katecholaminy; přímá sympatická inervace neprokázánasympatická inervace neprokázána

Cirkadiánní rytmus tonusu dýchacích cestCirkadiánní rytmus tonusu dýchacích cest, , amplituda ve 04:00 a minimum odpoledne. amplituda ve 04:00 a minimum odpoledne.

Tonus se může rychle zvýšit při inhalaci stimulů Tonus se může rychle zvýšit při inhalaci stimulů ovlivňujících nervová zakončení v epitelu, což ovlivňujících nervová zakončení v epitelu, což iniciuje reflexní bronchokonstrikci via n. vagus iniciuje reflexní bronchokonstrikci via n. vagus (kouření, dusící plyny a studený vzduch; (kouření, dusící plyny a studený vzduch; odpovídavost na tyto stimuly se zvyšuje při odpovídavost na tyto stimuly se zvyšuje při infekcích dýchacího traktu). infekcích dýchacího traktu).

Page 32: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

VentilaceVentilace

Proud vzduchu je největší v trachey a progresivně Proud vzduchu je největší v trachey a progresivně klesá směrem k periferii (protože rychlost proudu klesá směrem k periferii (protože rychlost proudu vzduchu záleží na poměru proudu k ploše vzduchu záleží na poměru proudu k ploše průsvitu. průsvitu.

V terminálních dýchacích cestách se průtok plynů V terminálních dýchacích cestách se průtok plynů děje výhradně difúzí. Odpor dýchacích cest je děje výhradně difúzí. Odpor dýchacích cest je velmi malý (0,1-0,2 kPa/L v normálních plicích), velmi malý (0,1-0,2 kPa/L v normálních plicích), postupně se zvyšuje od nejmenších k největším postupně se zvyšuje od nejmenších k největším průměrům dýchacích cest. průměrům dýchacích cest.

Dýchací cesty expandují při vyšším objemu plic. Dýchací cesty expandují při vyšším objemu plic. Při plném nádechu (Při plném nádechu (total lung capacitytotal lung capacity, TLC) mají , TLC) mají o 30-40% větší kalibr než při plném výdechu o 30-40% větší kalibr než při plném výdechu ((residual volumeresidual volume, RV). , RV).

Page 33: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

Proudění vzduchuProudění vzduchu Pohyb vzduchu přes dýchací cesty vyplývá z rozdílu Pohyb vzduchu přes dýchací cesty vyplývá z rozdílu

mezi tlakem v alveolech a atmosférickým tlakem; mezi tlakem v alveolech a atmosférickým tlakem; pozitivní alveolární tlak se vzniká při exspiraci a pozitivní alveolární tlak se vzniká při exspiraci a negativní při inspiraci. negativní při inspiraci.

Při klidném dýchání subatmosférický pleurální tlak v Při klidném dýchání subatmosférický pleurální tlak v průběhu dýchání lehce dilatuje dýchací cesty. průběhu dýchání lehce dilatuje dýchací cesty.

Při vyšším exspiračním úsilí (kašel), kdy dochází ke Při vyšším exspiračním úsilí (kašel), kdy dochází ke kompresi hlavních dýchacích cest pozitivním kompresi hlavních dýchacích cest pozitivním pleurálním tlakem přes 10 kPa, se dýchací cesty pleurálním tlakem přes 10 kPa, se dýchací cesty kompletně neuzavírají, protože se zároveň zvyšuje kompletně neuzavírají, protože se zároveň zvyšuje alveolární tlak. alveolární tlak.

Alveolární tlak PALV = elastický „recoil“ tlak plic (PEL)+ Alveolární tlak PALV = elastický „recoil“ tlak plic (PEL)+ pleurální tlak (PPL)pleurální tlak (PPL)

Page 34: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

Proudění vzduchuProudění vzduchu Při pauze v dýchání, kdy žádný vzduch neproudí, Při pauze v dýchání, kdy žádný vzduch neproudí,

je tendence plic kolabovat (pozitivní recoil tlak) je tendence plic kolabovat (pozitivní recoil tlak) přesně balancována ekvivalentním negativním přesně balancována ekvivalentním negativním pleurálním tlakem. Jak se šíří proud vzduchu od pleurálním tlakem. Jak se šíří proud vzduchu od alveolů do úst, dochází k poklesu tlaku v důsledku alveolů do úst, dochází k poklesu tlaku v důsledku odporu proti průtoku. odporu proti průtoku.

Při forsírované exspiraci dochází k nárůstu jak Při forsírované exspiraci dochází k nárůstu jak alveolárního, tak intrapleurálního tlaku. Mezi alveolárního, tak intrapleurálního tlaku. Mezi alveolem a ústy se objeví bod, kdy se tlak v alveolem a ústy se objeví bod, kdy se tlak v dýchacích cestach a intrapleurální tlak vyrovnají, dýchacích cestach a intrapleurální tlak vyrovnají, což povede k okamžité kompresi dýchacích cest. což povede k okamžité kompresi dýchacích cest. Tato komprese bude jen dočasná, protože bude Tato komprese bude jen dočasná, protože bude mít za následek nárůst tlaku v dýchacích cestách. mít za následek nárůst tlaku v dýchacích cestách. Tendence k vibracím v tomto bodu „dynamické Tendence k vibracím v tomto bodu „dynamické komprese“! komprese“!

Page 35: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání
Page 36: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

K předchozímu obrázku: Diagramy K předchozímu obrázku: Diagramy ventilačních silventilačních sil

(a)(a) V klidu při funkční reziduální kapacitě. V klidu při funkční reziduální kapacitě. (b)(b) Během forsírované exspirace u Během forsírované exspirace u zdravých osob zdravých osob (c)(c) Během forsírované exspirace u Během forsírované exspirace u pacientů s COPD (chronická obstrukční pacientů s COPD (chronická obstrukční nemoc bronchopulmonální). nemoc bronchopulmonální). Respirační systém je prezentován jako píst Respirační systém je prezentován jako píst s jedním alveolem a s kolabovatelnou částí s jedním alveolem a s kolabovatelnou částí dýchacích cest v pístové dráze. C, dýchacích cest v pístové dráze. C, kompresní bod; kompresní bod; PPALV, alveolární tlak; ALV, alveolární tlak; PPEL, EL, elastický „recoil“ tlak; elastický „recoil“ tlak; PPPL, pleurální tlak. PL, pleurální tlak.

Page 37: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

Diagramy ventilačních silDiagramy ventilačních sil Elastický recoil tlak se snižuje při poklesu Elastický recoil tlak se snižuje při poklesu

objemu plic a „kolapsový bod“ se objemu plic a „kolapsový bod“ se pohybuje dopředu (obrázek C) (tj. směrem pohybuje dopředu (obrázek C) (tj. směrem k menším dýchacím cestám). Při k menším dýchacím cestám). Při patologické ztrátě tohoto tlaku (COPD) se patologické ztrátě tohoto tlaku (COPD) se „kolapsový bod“ posunuje ještě více „kolapsový bod“ posunuje ještě více dopředu a pacienty je možno vidět, jak se dopředu a pacienty je možno vidět, jak se snaží špulit rty ve snaze zvýšit tlak v snaží špulit rty ve snaze zvýšit tlak v dýchacích cestách, aby nedocházelo k dýchacích cestách, aby nedocházelo k jejich kolapsu. jejich kolapsu.

Page 38: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

Průtokově objemové smyčkyPrůtokově objemové smyčky

Vztahy mezi maximálními průtokovými rychlostmi Vztahy mezi maximálními průtokovými rychlostmi a a inspirací a exspirací j možno ukázat na a a inspirací a exspirací j možno ukázat na smyčkách maximálního průtoku-objemu (MFV). smyčkách maximálního průtoku-objemu (MFV).

Obrázek Obrázek (a)(a) –normální subjekt. Průtokové limity –normální subjekt. Průtokové limity nejsou zjevné, protože maximálních průtokových nejsou zjevné, protože maximálních průtokových rychlostí se zřídka dosahuje i při velmi usilovném rychlostí se zřídka dosahuje i při velmi usilovném cvičení.cvičení.

U pacientů s COPD se objevují limity v U pacientů s COPD se objevují limity v exspiračním průtoku, někdy dokonce v klidových exspiračním průtoku, někdy dokonce v klidových podmínkách podmínkách (b)(b)). Ke zvýšení ventilace musí tito ). Ke zvýšení ventilace musí tito pacienti dýchat na vysoké objemy a musejí získat pacienti dýchat na vysoké objemy a musejí získat delší čas k exspiriu zvýšením průtokových delší čas k exspiriu zvýšením průtokových rychlostí během inspiria, při němž jsou průtokové rychlostí během inspiria, při němž jsou průtokové limity menší. Proto mají tito pacienti prodloužené limity menší. Proto mají tito pacienti prodloužené exspirium. exspirium.

FEV1/FIV1 je vždy pod 1 (kromě případu, kdy FEV1/FIV1 je vždy pod 1 (kromě případu, kdy tumor tlačí na tracheu) tumor tlačí na tracheu)

Page 39: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání
Page 40: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

Maximální průtokově objemové smyčkyMaximální průtokově objemové smyčky

(a) u normální osoby(a) u normální osoby (b) u pacienta se závažným omezením (b) u pacienta se závažným omezením průtoků vzduchu v dýchacích cestáchprůtoků vzduchu v dýchacích cestách. . Průtokově objemové smyčky během dýchání v Průtokově objemové smyčky během dýchání v klidu (startující z funkční reziduální kapacity klidu (startující z funkční reziduální kapacity (FRC)) a během cvičení. Nejvyšších rychlostí (FRC)) a během cvičení. Nejvyšších rychlostí průtoku je dosaženo, když forsírovaná exspirace průtoku je dosaženo, když forsírovaná exspirace začíná z celkové plicní kapacity (TLC) a začíná z celkové plicní kapacity (TLC) a reprezentuje peak expiratory flow rate (PEFR). reprezentuje peak expiratory flow rate (PEFR). Protože vzduch je vytlačován z plic tak, že průtok Protože vzduch je vytlačován z plic tak, že průtok klesá, až žádný další vzduch nemůže být klesá, až žádný další vzduch nemůže být vypuzen, rozlišujeme reziduální objem (RV). vypuzen, rozlišujeme reziduální objem (RV). Protože průtok během inspiria je závislý jen na Protože průtok během inspiria je závislý jen na úsilí, tvar maximální flow-volumové smyčky je úsilí, tvar maximální flow-volumové smyčky je velmi rozdílný. velmi rozdílný.

Page 41: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

Ventilace-perfúzeVentilace-perfúze

Vztah mezi ventilací a perfúzí ([Vdot]A) Vztah mezi ventilací a perfúzí ([Vdot]A) a ([Qdot]) je variabilní ve zdraví i v a ([Qdot]) je variabilní ve zdraví i v nemoci. nemoci.

U zdravých jedinců: U zdravých jedinců:

Ventilace s redukovanou perfúzí Ventilace s redukovanou perfúzí (fyziologický mrtvý prostor) (fyziologický mrtvý prostor)

Perfúze s redukovanou ventilací Perfúze s redukovanou ventilací (fyziologický shunt). (fyziologický shunt).

Page 42: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání
Page 43: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

HypoxémieHypoxémie Zvýšený fyziologický shunt vede k Zvýšený fyziologický shunt vede k

arteriální hypoxémii, normálně arteriální hypoxémii, normálně kompenzované hyperventilací normálně kompenzované hyperventilací normálně perfundovaných alveolů. perfundovaných alveolů.

Pokud to není možné, zvyšuje se alveolární Pokud to není možné, zvyšuje se alveolární a arteriální pCO2. a arteriální pCO2.

CO2 –roztok v plasmě, objem CO2 –roztok v plasmě, objem proporcionální parciálnímu tlaku. proporcionální parciálnímu tlaku.

Kyslík přenášen ve vazbě na hemoglobin Kyslík přenášen ve vazbě na hemoglobin a vztah mezi objemem a parciálním a vztah mezi objemem a parciálním tlakem není lineární (to vyplývá z tlakem není lineární (to vyplývá z disociační křivky hemoglobinu). disociační křivky hemoglobinu).

Page 44: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání
Page 45: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

Intermitentní hypoxieIntermitentní hypoxieIntermitentní hypoxie je efektivní stimulus Intermitentní hypoxie je efektivní stimulus pro navození respiračních, pro navození respiračních, kardiovaskulárních a metabolických kardiovaskulárních a metabolických adapračních reakcí, které jsou normálně adapračních reakcí, které jsou normálně přítomné u kontinuální chronické hypoxie. přítomné u kontinuální chronické hypoxie.

Dlouhodobé následky chronické Dlouhodobé následky chronické intermitentní hypoxie jsou hypertenze, intermitentní hypoxie jsou hypertenze, poruchy cévního zásobení srdce a mozku, poruchy cévního zásobení srdce a mozku, rozvoj vývojových a neurokogniotivních rozvoj vývojových a neurokogniotivních deficitů a neurodegenerace. deficitů a neurodegenerace.

Page 46: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

Chronická intermitentní hypoxieChronická intermitentní hypoxieSignifikantně zvyšuje masu pravé srdeční komory, Signifikantně zvyšuje masu pravé srdeční komory, vede k remodelaci plicní cirkulace a k pulmonální vede k remodelaci plicní cirkulace a k pulmonální hypertenzihypertenziOmezuje růst ploduOmezuje růst ploduZvyšuje incidenci hypertenze, vývpjových defektů, Zvyšuje incidenci hypertenze, vývpjových defektů, neuropatologických a neurokognitivních deficitů, neuropatologických a neurokognitivních deficitů, Zvyšuje vnímavost vůči oxidativnímu stresu Zvyšuje vnímavost vůči oxidativnímu stresu Snad zvyšuje incidenci myokardiálních a mozkových Snad zvyšuje incidenci myokardiálních a mozkových infarktů u pacientů s obstrukční spánkovou apnoe infarktů u pacientů s obstrukční spánkovou apnoe (OSA). (OSA). OSA je charakterizována epizodickými obstrukcemi OSA je charakterizována epizodickými obstrukcemi dýchacích cest (často více než 60x za hodinu) se dýchacích cest (často více než 60x za hodinu) se signifikantní desaturací hemoglobinu (50%). Tento signifikantní desaturací hemoglobinu (50%). Tento stav je korelován nejen s hypoxií, ale také s stav je korelován nejen s hypoxií, ale také s hyperkapnií a s přerušováním spánku. hyperkapnií a s přerušováním spánku.

Page 47: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

Chronická hypoxieChronická hypoxieIndukuje proliferaci cévních stěn stimulací Indukuje proliferaci cévních stěn stimulací angiogenezi a změnami integrity cévních stěn se angiogenezi a změnami integrity cévních stěn se změnou jejich permeability. Vaskulární změnou jejich permeability. Vaskulární endoteliální růstový faktor (VEGF) ve spolupráci s endoteliální růstový faktor (VEGF) ve spolupráci s integriny vede ke tvorbě a udržování cév. integriny vede ke tvorbě a udržování cév. Hypoxie ovlivňuje dynamiku tohoto procesu Hypoxie ovlivňuje dynamiku tohoto procesu indukcí angiogenezi prostřednictvím její indukcí angiogenezi prostřednictvím její schopnosti upregulovat VEGF. Tento proces vede schopnosti upregulovat VEGF. Tento proces vede ke zvýšení kapilární denzity a zároveň k ke zvýšení kapilární denzity a zároveň k destabilizaci cévní integrity. V důsledku zvýšené destabilizaci cévní integrity. V důsledku zvýšené permeability cév dochází k úniku bílkovin a vody permeability cév dochází k úniku bílkovin a vody přes krevně mozkovou bariéru, což vede k přes krevně mozkovou bariéru, což vede k poruchám funkce mozku. poruchám funkce mozku.

Page 48: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

Hypoxie a mozekHypoxie a mozekNení dosud jasné, zda hypoxie (intermitentní Není dosud jasné, zda hypoxie (intermitentní nebo chronická) poškozuje mozek nebo chronická) poškozuje mozek neurotoxickými mechanismy. Toxické neurotoxickými mechanismy. Toxické poškození excitačních mechanismů zřejmě poškození excitačních mechanismů zřejmě začíná vážným metabolickým stresem, který začíná vážným metabolickým stresem, který má za následek signifikantní zvýšený tok má za následek signifikantní zvýšený tok kalcia přes glutamergní receptory. kalcia přes glutamergní receptory. Další cestou pro poškození mozku je zvýšení Další cestou pro poškození mozku je zvýšení tvorba volných kyslíkovách radikálů a tvorba volných kyslíkovách radikálů a peroxinitritů (NO), které ovlivňují aktivitu peroxinitritů (NO), které ovlivňují aktivitu proteinů, indukují apoptózu, ale v závislosti proteinů, indukují apoptózu, ale v závislosti na přítomnosti trofických faktorů. Účinky na přítomnosti trofických faktorů. Účinky těchto faktorů nejsou v současnosti zcela těchto faktorů nejsou v současnosti zcela jasné.jasné.

Page 49: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

Hypoxie a transkripce genůHypoxie a transkripce genůSchopnost hypoxie navodit dlouhodobé adaptační změny v Schopnost hypoxie navodit dlouhodobé adaptační změny v organismu závisí na její schopnosti indukovat genomické organismu závisí na její schopnosti indukovat genomické změny. změny. Regulace exprese mnohých genů zácisí na aktivaci Regulace exprese mnohých genů zácisí na aktivaci transkripčního faktoru senzitivního na hypoxii, hypoxia-transkripčního faktoru senzitivního na hypoxii, hypoxia-inducible factor 1 (HIF-1). inducible factor 1 (HIF-1). HIF-1 je heterodimer skládající se ze dvou podjednotek HIF-HIF-1 je heterodimer skládající se ze dvou podjednotek HIF-1 alfa a HIF-1 beta. Hladiny kyslíku přímo regulují expresi 1 alfa a HIF-1 beta. Hladiny kyslíku přímo regulují expresi komponenty HIF-1 alfa v závislosti na stupni hypoxie s komponenty HIF-1 alfa v závislosti na stupni hypoxie s postupným nárůstem exprese mezi 20 to 5% O2 a postupným nárůstem exprese mezi 20 to 5% O2 a podpořeným nárůstem pod 5% O2 ve vdechovaném podpořeným nárůstem pod 5% O2 ve vdechovaném vzduchu. vzduchu. Protože tkáňový PO2 je normálně 20-40 torrů, HIF-1 musí Protože tkáňový PO2 je normálně 20-40 torrů, HIF-1 musí být extrémě senzitivní na změny v tkáňové oxygenacii. být extrémě senzitivní na změny v tkáňové oxygenacii. Dynamika exprese HIF-1 je vysoká, což umožňuje účast Dynamika exprese HIF-1 je vysoká, což umožňuje účast exprese HIF-1 i u intermitentní hypoxie, umožńující zvýšení exprese HIF-1 i u intermitentní hypoxie, umožńující zvýšení angiogenezi, erytropoézy a glykolýzy. angiogenezi, erytropoézy a glykolýzy.

Page 50: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání
Page 51: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

HIF-1HIF-1HIF-1 je za normoxických podmínek HIF-1 je za normoxických podmínek ubikvitinován a následně degradován ubikvitinován a následně degradován během 5 minut. během 5 minut. Při nízké hladině O2 (<5% O2) je HIF-1 Při nízké hladině O2 (<5% O2) je HIF-1 stabilizován, což vede k tvorbě funkčního stabilizován, což vede k tvorbě funkčního komplexu transkripčního faktoru s ARNT komplexu transkripčního faktoru s ARNT (aryl hydrocarbon receptor nuclear (aryl hydrocarbon receptor nuclear translocator) .translocator) .Tento komplex aktivuje geny účastnící se v Tento komplex aktivuje geny účastnící se v následných změnách angiogenezy, následných změnách angiogenezy, erytropoézy a metabolismu glukózy. erytropoézy a metabolismu glukózy.

Page 52: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

CyanózaCyanóza

Cyanóza je Cyanóza je modravé zbarvení kůže a sliznicmodravé zbarvení kůže a sliznic. . Vzniká tehdy, je-li v kapilární krvi Vzniká tehdy, je-li v kapilární krvi více více redukovaného hemoglobinu než 50 g/l krve. redukovaného hemoglobinu než 50 g/l krve. Pro vznik cyanózy není rozhodující poměr Pro vznik cyanózy není rozhodující poměr redukovaného hemoglobinu a oxyhemoglobinu, redukovaného hemoglobinu a oxyhemoglobinu, ale ale absolutní množství redukovaného absolutní množství redukovaného hemoglobinu v kapilární krvihemoglobinu v kapilární krvi. To vysvětluje . To vysvětluje skutečnost, že při výraznější anémii s hypoxémií skutečnost, že při výraznější anémii s hypoxémií se cyanóza nevyskytuje, a naopak polyglobulie se cyanóza nevyskytuje, a naopak polyglobulie vznik cyanózy usnadňuje.vznik cyanózy usnadňuje.Cyanózu dělíme na Cyanózu dělíme na typ centrální a perifernítyp centrální a periferní..

Page 53: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

CyanózaCyanóza

Centrální cyanóza (celková, arteriální, Centrální cyanóza (celková, arteriální, anoxická)anoxická)

Je charakterizována sníženou kyslíkovou Je charakterizována sníženou kyslíkovou saturací krve vypuzené z levého srdce. Dělí saturací krve vypuzené z levého srdce. Dělí se na se na srdeční a plicnísrdeční a plicní..Arteriální krev, proudící k tkáním, není Arteriální krev, proudící k tkáním, není dostatečně saturovaná kyslíkem a obsahuje dostatečně saturovaná kyslíkem a obsahuje jisté množství redukovaného hemoglobinu. jisté množství redukovaného hemoglobinu. Při průtoku krve tkáněmi se odebírá Při průtoku krve tkáněmi se odebírá potřebné množství kyslíku a tím se množství potřebné množství kyslíku a tím se množství redukovaného hemoglobinu zvyšuje.redukovaného hemoglobinu zvyšuje.

Page 54: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

CyanózaCyanózaRespiračně podmíněná centrální cyanózaRespiračně podmíněná centrální cyanóza vzniká při vzniká při nedostatečném okysličování krve v plicích, především při nedostatečném okysličování krve v plicích, především při různých onemocněních plic a při plicním městnání. Krev různých onemocněních plic a při plicním městnání. Krev opouští plicní řečiště a dostává se do levého srdce opouští plicní řečiště a dostává se do levého srdce nedostatečně saturovaná kyslíkem a obsahuje již nedostatečně saturovaná kyslíkem a obsahuje již výraznější množství redukovaného hemoglobinu. výraznější množství redukovaného hemoglobinu. Nejčastější příčinou centrální cyanózy z nedostatečného Nejčastější příčinou centrální cyanózy z nedostatečného okysličování krve v plicích je okysličování krve v plicích je alveolární hypoventilace, alveolární hypoventilace, porucha difúze, smíšené příčinyporucha difúze, smíšené příčiny. Uplatňují se také . Uplatňují se také venoarteriální intrapulmonálnívenoarteriální intrapulmonální zkraty. zkraty.Centrální cyanózy vznikající ze srdečních příčinCentrální cyanózy vznikající ze srdečních příčin lze lze rozlišit od plicních kromě anamnézy a fyzikálního rozlišit od plicních kromě anamnézy a fyzikálního vyšetření také inhalací kyslíku. Cyanóza z plicních příčin vyšetření také inhalací kyslíku. Cyanóza z plicních příčin při inhalaci kyslíku zřetelně ustupuje a může zcela při inhalaci kyslíku zřetelně ustupuje a může zcela vymizet, kdežto u vymizet, kdežto u nitrosrdečních zkratůnitrosrdečních zkratů cyanóza cyanóza přetrvává.přetrvává.

Page 55: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

CyanózaCyanóza

Častá je kombinace periferního typu cyanózy s cyanózou Častá je kombinace periferního typu cyanózy s cyanózou centrální. centrální. Rozlišení centrální cyanózy od periferní. Rozlišení centrální cyanózy od periferní. Při centrální cyanóze je cyanotický i jazyk, při periferní Při centrální cyanóze je cyanotický i jazyk, při periferní cyanóze je jazyk růžový. cyanóze je jazyk růžový. Masírujeme-li ušní lalůček, při periferní cyanóze zrůžoví. Při Masírujeme-li ušní lalůček, při periferní cyanóze zrůžoví. Při centrální cyanóze zůstává ušní lalůček během masírování centrální cyanóze zůstává ušní lalůček během masírování cyanotický. cyanotický. Kůže je při centrálním typu cyanózy teplá (teplá cyanóza), Kůže je při centrálním typu cyanózy teplá (teplá cyanóza), kdežto při periferní cyanóze je studená (studená cyanóza). kdežto při periferní cyanóze je studená (studená cyanóza). Při centrální cyanóze je zvýšeno množství erytrocytů Při centrální cyanóze je zvýšeno množství erytrocytů (sekundární polyglobulie) a nemocný má paličkovité prsty; (sekundární polyglobulie) a nemocný má paličkovité prsty; při periferní cyanóze jsou hodnoty hemoglobinu a při periferní cyanóze jsou hodnoty hemoglobinu a erytrocytů normální a paličkovité prsty nejsou vyznačeny. erytrocytů normální a paličkovité prsty nejsou vyznačeny. Při centrální cyanóze je snížena saturace arteriální krve Při centrální cyanóze je snížena saturace arteriální krve kyslíkem, při periferní cyanóze je sycení arteriální krve kyslíkem, při periferní cyanóze je sycení arteriální krve kyslíkem normální.kyslíkem normální.

Page 56: Patofyziologie výměny plynů v plicích.  Patofyziologie řízení dýchání

CyanózaCyanóza

Periferní typ cyanózy (akrální, Periferní typ cyanózy (akrální, venózní, stagnační)venózní, stagnační)

Je podmíněn Je podmíněn stagnační hypoxiístagnační hypoxií, vedoucí , vedoucí ke zvýšené extrakci kyslíku z krve při ke zvýšené extrakci kyslíku z krve při zpomaleném průtoku krve tkáněmi. K zpomaleném průtoku krve tkáněmi. K tomuto stavu dochází typicky tomuto stavu dochází typicky u u pravostranného srdečního selhávánípravostranného srdečního selhávání. . Nejlépe je patrná na rtech, na uších, na Nejlépe je patrná na rtech, na uších, na nose a na konečných částech prstů rukou i nose a na konečných částech prstů rukou i nohou (akrální cyanóza).nohou (akrální cyanóza).

Častá je kombinace periferního typu Častá je kombinace periferního typu cyanózy s cyanózou centrální. cyanózy s cyanózou centrální.