A légzés funkciója

• Oxigén ellátás– Légcsere: az O2 és CO2 kicserélődése– Külső légzés: tüdő alveolusok - vér– Belső légzés: vér - szövetek– Biológiai oxidáció

• hőleadás• pH szabályozása• kiválasztás• pici vérrögök és buborékok kiszűrése a vénából• a szív mechanikai védelme• Angiotenzin I-II átalakítás (ACE)

Az emberi légzőrendszer• Orr• Garat - Gége• Légcső (trachea)• Tüdő

– Főhörgők

– Hörgők

– Hörgőcskék

– Légvezetékek és léghólyagocskák (alveolusok)

• Mellhártya• Parietális és

viszcerális lemez között folyadék

Orr és garat

• Az orr szerepe:– A levegő vezetése– Melegítése, nedvesítése– Tisztítása, szűrése– A beszédben rezonátor– Szaglás

• Garat– Nasopharynx (uvula,

orrmandula, fülkürt)

– Oropharynx (torokmandulák)

– Laryngopharynx

Gége (Larynx)

• 4-6 nyakcsigolyánál• Izmos fal• Gégefedő (epiglottis)• Hangadás, hangszalagok• Porccsontok:

– thyroid porc (Ádámcsutka)

– Arytenoid

– Cricoid porcok

Légcső (Trachea)

• Levegő vezetése• Tisztítás, melegítés• C alakú porcok• Csillós hengerhám

Hörgők (Brochi et bronchioli)

• Főhörgők (primary bronchi):– Jobb és bal

– Belépnek a tüdőkbe

• Hörgők (secondary)– Jobb oldalon 3, bal oldalon 2db

– A tüdőlebenyeket határozzák meg

– Porcdarabok

• Harmadlagos hörgők stb• Hörgőcskék

– Csak simaizom

A tüdő bronchopulmonális szegmentumai

• Jobb oldal: – 1. apicale; 2. posterior; 3. anterior; – 4. laterale; 5. mediale; – 6. basale superior (apicale); 7.

basale mediale; 8. basale anterior; 9. basale laterale; 10. basale posterior.

• Bal oldal:– 1. apicale; 2. posterior; 3. anterior;

4. lingulare superior; 5. lingulare inferior;

– 6. basale superior (apicale); 8. basale anterior; 9. basale laterale; 10. basale posteromediale.

Léghólyagocskák (alveoli)• Type I sejtek: epitélium (laphám) sejtek, a gáz diffundál

rajtuk keresztül• Type II sejtek: köbhám sejtek, a surfactant réteget képezik

terminális bronchus tüdővéna tüdőartéria

nyirokérsimaizom

bronchus respiratoricus

alveoláris zsák

alveoulus sövények

ductus alveolaris

bronchus respiratoricus

alveoláris kapilláris

A légutak elágazásai és ezek generációi

G

G: generációs szám

VEZETŐ ZÓNA

GÁZCSERE ZÓNA

• Nyitott légutak esetében a tüdőben levő levegő nyomása megegyezik a légköri nyomással.

• A mellhártya két rétege között viszont “vakuum” van:– A mellkas anatómiai szerkezete folytán expanziós tendenciát

mutat.

– A tüdő kollapszus-tendenciát mutat, ennek oka:• légutak hámját borító folyadék felületi feszültsége

• a tüdő rugalmas elemei

• Ezt enyhíti a surfactant és a léghólyagocskák interdependenciája.

– A két hatás légzésszünetben pontosan kiegyenlíti egymást.

• Az intrapulmonális és intrapleurális nyomás különbsége (1,4Hgmm) a transzmurális nyomás.

• Ez tartja az alveolusokat nyitva.

A tüdő nyugalmi nyomásviszonyai

A tüdő nyugalmi térfogata• A funkcionális reziduális kapacitás (FRC) a tüdő térfogata

légzésszünetben (kb. 2400ml).• A tüdő aktuális térfogata függ

– a transzmurális nyomástól

– a tüdő tágulékonyságától (compliance)• a térfogatváltozás és nyomásváltozás hányadosa

• a tüdő szöveti szerkezete szabja meg

• A tuberculosis csökkenti a tüdők tágulékonyságát.

• Specifikus compliance: compliance/FRC

• Gáztörvények– Boyle: Állandó hőmérsékletű gáz nyomása és térfogata fordítottan arányos.

– Charles: Adott mennyiségű gáz hőmérséklete és térfogata egyenesen arányos. (A beszívott levegő felmelegedése segíti a tüdő kitágulását.)

• Légzés közben átmeneti nyomáskülönbségek (1-2Hgmm) alakulnak ki az alveolusok és a külső levegő között.

• Ennek oka az áramlási ellenállás– (a térfogatváltozásokat a levegőáramlás csak némi késéssel követi)

– amit légutak (főleg bronchusok) átmérőjének változtatásával (simaizmok) szabályoz a szervezet.

– krónikus légcsőhurut (bronchitis)és az asztma növeli

az áramlási ellenállást.

Áramlási ellenállás

BE- KI- LÉGZÉS

intrapulmonarisnyomás

intrapleuralisnyomás

légzéstérfogat

nyomás(Hgmm)

térfogat(liter)

idő (s)

A légzőizmok működése• Belégzőizmok:

– Külső bordaközi izmok (T1-11)

– Rekeszizom (C3-5, n. phrenicus)

– Nyakizmok (erőltetett belégzés)• Sternocleidomastoid (nXII)

• Scalenes (C3-8)

– Mellkasizmok (erőltetett belégzés)• Pectoralis minor (C8,T1)

• Serratus anterior (C5-7)

• Kilégzőizmok (erőltetett kilégzés):– Belső bordaközi izmok (T1-11)

– Mellkasizmok• Transversus thoracis (T1-11)

– Hasizmok• Rectus abdominis (T7-12) etc

Légzőmozgások• Belégzés:

– A rekeszizom összehúzódik és lesüllyed.

– A külső bordaközi izmok összehúzódása a bordákat megemeli.

– Nehézlégzés esetén a segédizmok is részt vesznek.

• Kilégzés: – Passzívan a tüdő kollapszus-tendenciája okozza.

– Aktív kilégzés során hasizmok megnövelik a hasűri nyomást, ami a rekeszizmot felfelé nyomja.

– A belső bordaközi izmok összehúzzák a mellkast.

A légzési paraméretek • 12-15 légvétel/perc• 500 ml gáz/légvétel

• 6-8 l gáz/perc (250 ml O2 felvétele és 200 ml CO2 leadása /perc)• 300 millió alveolus

• 70m2 felület a légcserére

• Spirometria: a légzési térfogatok vizsgálata– A spirometriás vizsgálatok elkülönítik az „obstruktív” és

„restriktív” betegségeket:• Obsturktív: a levegőáramlást akadályozza

• Restriktív: a tüdő tágulékonyságát és a vitálkapacitást csökkenti

• Anatómiai holttér: – A vezető zónában maradó levegő nem vesz részt a gázcserében

• Alveoláris holttér: – az összeesett vagy elzáródott alveolusok sem vesznek részt a gázcserében.

Légzési térfogatok (A vitálkapacitás összetevői)

holt-tér

maximális belégzési szint

nyugalmi kilégzés

maximális kilégzési szint

IRV: BELÉGZÉSI REZERV TÉRFOGAT TV: NYUGALMI BELÉGZÉSI TÉRFOGAT

ERV: KILÉGZÉSI REZERV TÉRFOGAT RV: REZIDUÁLIS TÉRFOGAT

Spirometria értékek

H: testmagasság, méterbenA: életkor, évben (18–25 életév között 25 évet kell az egyenletbe behelyettesíteni)RSD: reziduális standard deviáció

Változó Egység

Regressziós egyenlet

(férfiak, ill. nők)

1,64 RSD

(ezen belül normális)

IVC (l) 6,10H–0,028A–4,65

4,66H–0,026A–3,28

0,92

0,69

FVC (l) 5,76H–0,026A–4,34 4,43H–0,026A–2,89

1,00

0,71

FEV1 (l*s-1)

4,30H–0,029A–2,49 3,95H–0,025A–2,60

0,840,62

A légzési funkciót jellemző egyes orvosi kifejezések

AZ ÁLLAPOT NEVE JELLEMZŐI

eupnoe nyugalmi légzés, 500 ml, 14-16/perc

polypnoe, tachypnoe szapora légvételek

hyperpnoe a nyugalmit meghaladó percventilláció

dyspnoe erőlködő, „nehézlégzés” légszomjjal

apnoe légzési szünet

apneusis a mellkas tartósan belégzésben marad

hyperventilatio a légcsere meghaladja az anyagcsere által adott szintet; PaCO2 alacsony

hypoventilatio a légcsere alacsonyabb az anyagcsere szintnél; PACO2, PAO2

A légzési gázok összetétele

•(normál levegő nyomása: 760Hgmm)

Parciális nyomás (Hgmm)(%)

Levegő be alveolusok artériák vénák Levegő ki

O2 158 (21) 100 (13) 95 (13) 40 (6) 116 (15)

CO2 0,3 (0,0004) 40 (5) 40 (5) 46 (7) 32 (4)

H2O 5,7 (0,008) 47 (6) 47 (6) 47 (7) 47 (6)

N2 és egyéb 596 (78+) 573 (76) 573 (76) 573 (80) 565 (75)

A külső légzés• Dalton törvénye: egy gázkeverék nyomása az összetevői

parciális nyomásának összege.

• Henry törvénye: A folyadékok oldott gáz tartalma a gáz vízoldékonyságától és parciális nyomásától függ.

• Az alveoláris gázcsere tényezői tehát:– Koncentráció grádiens

– Vízoldékonyság (CO2 20szor jobban, mint O2)

– Membrán vastagság– Membrán felület (tüdőtágulás!)– Megfelelő keringés (Ha egy adott tüdőrészben romlik a

légcsere, akkor annak vérellátása is reflexesen csökken.)

Az alveoláris diffúzió

Az O2 szállítása• Fizikai oldódása igen rossz

• és a hőmérséklettel csak tovább romlik - halpusztulás

• Hemoglobin– Oxigenálva élénkpiros egyébként lilásvörös

– Tetramer szerkezetű

A széndioxid szállítása• A vérplazmában fizikailag oldott formában (5%),• Hemoglobinhoz kötve (5%)

– A CO2 az deoxi-Hb szabad aminocsoportjához kötődik, az oxihemoglobinhoz jóval kisebb affinitással.

• A vvt-ben szénsavvá alakulva (90%)– A vvt felveszi a CO2-t

– A szénsavanhidráz H2CO3-vá alakítja

– A H+-t a deszaturálódott Hb megköti, a HCO3- a kapnoforin

transzporteren keresztül a vérplazma Cl- ionjával kicserélődik

– Az oxi-Hb nem köti a H+ iont, ezért a tüdőben ellenkező irányban folyik a reakció.

A légzőizmok beidegzése• A kicserélt levegő (és hő) mennyisége a légzések

mélységétől és szaporaságától függ.• A légzőizmokat gerincvelői mozgatóneuronok idegzik

be, ezeket felsőbb központok aktiválják.

• A légvételek mélysége és frekvenciája függ a légzőizmokat beidegző motoros idegben

– ingerületbe került axonok számától, – és egy adott axonon terjedő AP frekvenciától.

• A belégzés alatt mind a két tényező fokozatosan növekszik (crescendo). (I)

• A kilégzés elején is van egy kicsi aktivitás a n. phrenicus axonjaiban. (E1)

• Légzési szünetben viszont semmi. (E2)

A légzésszabályozás agytörzsi területei

• Nyúltvelő• dorzomediális neuroncsoport

DRG• ventrolaterális neuronoszlop

VRC

•Híd• Hídi neuroncsoport PRG

•„pneumotaxikus központ”• apneuziás „központ”

A légzésszabályozás sémája

Vér

Nyúltvelői-hidi légzőközpontok

Gerincvelő

Légzőizmok

Tüdő és mellkas

Alveolus-kapillárishatár

Agykéreg

KemoreceptorokMechanoreceptorok

PCO2, PO2, pH

feszülés,elmozdulás

ideg-impulzusok

ideg-impulzusok

légcsere

diffúzió

véráramlás

mechanikai munka

Felsőbb szabályozó területek• Agykéreg

– Közvetlenül a piramispályán át, és/vagy a légzőközpontok felülszabályozásával.

– Akaratlagos szabályozás: apnoé, beszéd, hiperventilláció stb

– Tudattalan, ám részben kérgi eredetű: légszomj Kérgi szenzoros területek érzékelik a ventilláció mértékét és ha az kisebb, mint a szükséglet, légszomj alakul ki.

– Éber állapotban nem okoz apneusist a híd roncsolása.– Ondin átka (central hypoventilation syndrome): alvás alatt

lélegeztetni kell, mert az automatikus kontrol nem működik

• Az éberségi szint befolyásolja a szabályozást.

• Limbikus rendszer – hipotalamusz– Emóciók légzési hatásai

A tüdő receptorai 1.

• A légutak simaizomsejtjei között elhelyezkedő lassan adaptálódó feszítési receptorok:

– ingerületét velőshüvelyes rostok a n. vagusban futva a nucleus tractus solitarii (NTS)-ba juttatják.

– Az AP frekvencia és az ingerületbe kerülő axonok száma a tüdő feszülésével arányosan nő.

– A reflexes válasz a passzív kilégzés (és a bronchusok dilatációja).

– Egyesek szerint emberben nyugodt légzés során nincs jelentősége.

Centrális kemoreceptorok

• Valójában a likvor és az EC tér pH-ját érzékeli– állandó [HCO3

-] mellett a pH és a [CO2] egyenesen arányos.

– Az izokarbonát körülményeket a HCO3/Cl antiporter biztosítja

– A vér pH-ját nem érzékeli, mert az agyi erek nem permeábilisek az ionokra, csak a CO2 juthat át.

• Tartós hiperkapnia (8-12 óra) esetén „adaptálódnak”– ekkor már a liquor HCO3

- koncentrációja is megnő

• A nyúltvelő ventrális felszínén– n retrotrapezoideus

• Hiperkapnia (PalvCO2 ↑) aktiválja

• A válasz 1-2 perc alatt alakul ki.

KCO

HHCO

][

][][

2

3

Perifériás kemoreceptorok• Glomus caroticum és Glomus aorticum

– Az utóbbi kevéssé jelentős a légzésben

– Hámsejtes csomók

– 2 mg tömegű, 2 mg tömegű,

– 2000 ml/100g/perc véráramlás2000 ml/100g/perc véráramlás

– I (szenzoros) és II (támasztó) típusú sejtekI (szenzoros) és II (támasztó) típusú sejtek

• Beidegzés:– n.glossopharyngeus(IX) ill. vagus(X)

• Sejttest:– ggl pertosum ill. nodosum

• A NTS mediális részére vetül.

•Hipoxia: – Csak jóval a fiziológiás érték (100Hgmm) alatt (60Hgmm-től)

aktiválódik.

– A hiperkapniás hipoxia (aszfixia, fulladás) a legerősebb inger

– O2-függő Na/K pumpa (Skou’s emzim):• hipoxia gátolja →

• depolarizáció →

• Ca++ influx →

• transzmitter-release

•A sejtek DA tartalmúak, ám az gátló mediátor. A transzmitter esetleg acetilkolin, A sejtek DA tartalmúak, ám az gátló mediátor. A transzmitter esetleg acetilkolin, vagy ATP.vagy ATP.

A glomusok aktiválása 1.

A glomusok aktiválása 2.• Hipovolémia:

• közvetve, nagy O2 igényük miatt hipoxiát érzékelnek.

• Hiperkapnia:• A CO2 az sejtplazma savasodását okozza. A H+/Na+ antiporter beindul

– Gyors (pár mp) hatás– lineáris érzékenység– Hipoxia mellett erősebb reakció– nem adaptálódik!

• Tartós hiperkapniában az egyetlen belégzési inger. Ilyen betegnek életveszélyes tiszta oxigént adni!!!

• pH emelkedése:– Nagyon gyors, légzéssel szinkron, lineáris hatás

• K+ emelkedése:• magas [K+]EC depolarizál

– Az izomműködést követő ventilláció-fokozódás egyik ingere.

Légzés és izommunka• Az azonnali ventillációfokozódás kérgi eredetű

parancsoknak és az izmok receptoraiból kiinduló reflexeknek tudható be.

• A lassú adaptáció az izommunka során megnövekvő EC tér/plazma [K+] hatására indul meg.

• A ventilláció nagyobb, mint amit hiperkapniával el lehetne érni. (Kb, mint az akaratlagos maximum: 100-120 l/perc.)

• Az artériás PCO2, (PO2 és pH) alig változik az izommunka alatt!! Extrém izommunka estén még csökken is, mivel ekkor már az izom vérellátása nem tud lépést tartani az igénnyel: „anaerob küszöb”.

• Az izomban tejsav halmozódik fel, a tejsavas acidózis (glomusok) tartja fenn a további hiperventillációt.