Fysiologi. Respirasjonssystemet. Respirasjonssystemet (del I) Del I: Del II:

Transkript

1 Respirasjonssystemet Fysiologi Respirasjonssystemet Del I: Oppbygning og funksjon Lungenes ventilasjon Gassutveksling i lungene/vev Lungevolumer/lungekapasitet A. Rustan FRM Del II: Transport av oksygen og karbondioksyd i blodet Regulering av respirasjonen Respirasjonssystemet (del I) Respirasjon (def.) Oppbygning og funksjon Anatomi Nesehule Munnhule Svelg (pharynx) Strupehodet (larynx) Luftrør (trakea) Lunger Bronkier Bronkioler Alveoler 1

2 Respirasjonsorganene Respirasjonsorganene Nesehule Munnhule Pharynx Larynx Thrachea Bronkier Lunger Thorax (brystkassen) Brysthulen Pleura Bronkier - bronkioler 2

3 Luftveiene: nedre deler Terminal bronkiole Respiratorisk bronkiole Alveoler Lungevene Lungearterie Alveolene Antall: 300 millioner Innvendig areal: m 2 Diffusjonsbarriere: > 0,1µm Celler/struktur: Type I og II pneumocytter Alveolemakrofager Endotelceller (kapillærer) Bindevev (interstitium) Basalmembraner Surfaktanthinne Alveolene (2) Lungesurfaktant (type II celler) Fosfolipid-protein forbindelse Reduserer overflatespenning, økt strekkbarhet Hindrer kollaps Motvirker ødem Component Approximate composition of surfactant percent composition Dipalmitoylphosphatidylcholine 62 Other phospholipids 15 Neutral lipids 13 Proteins 8 Carbohydrates 2 3

4 Lungenes ventilasjon Inspirasjon (aktiv prosess) Diafragma Eksterne (ytre) skråmuskler (interkostal) Ekspirasjon Interne (indre) skråmuskler Abdominale muskler (bukveggen) Respirasjonssyklus (ca. 4 sek.) Pleuravæsken - intrapleuraltrykk Pneumotoraks Respirasjonsmusklenes funksjon Trykkforandringer og luftstrøm Trykkvariasjoner Intrapleuraltrykk er negativt også i hvile 4

5 Sammenheng mellom alveoletrykk og lungeventilasjon Pneumothorax P alv =Lungealveoletrykk P atm =Atmosfæretrykk Gasslovene Boyle-Mariottes lov: Trykk og volum (P x V = K) P 1 x V 1 = P 2 x V 2 Henrys lov: Oppløselighet av gass i en væske er proporsjonal med partialtrykket av gassen som væsken er i likevekt med. Daltons lov: Gassenes partialtrykk (P 1 + P 2 + P 3 + osv. = P T ) P gass = P total x f gass Conc. of gas in solution = partial pressure of gas X solubility coefficient e.g., [O 2 ] in moles/l: [O 2 ] = PO 2 x SO 2 5

6 Gassutveksling mellom alveolene og vev SCO 2 is 20x higher than SO 2 SCO 2 = 0.03 mmol/l / mm Hg SO 2 = 1.37 µmol/l / mm Hg Therefore [Gas] depends on both P gas and S gas Tørr luft: 21 % O 2, 0,04 % CO 2, 79 % N 2 Partialtrykk av gasser (Daltons lov) Alveolære gasstrykk Normalverdier P for oksygen = 105 mmhg (13,3 kpa) P for karbondioksyd = 40 mmhg (5,3 kpa) Faktorer som bestemmer PO 2 i alveolene: PO 2 i atmosfæreluften Alveolær ventilasjon Kroppens forbruk av oksygen Gassutveksling (2) Gassutveksling i alveolene Gassutveksling i lungene (alveoler og blod) Faktorer som påvirker gassutvekslingen Membrantykkelse Overflateareal Diffusjonskoeffisient Forskjell i partialtrykk Lokal regulering av gjennomblødning og ventilasjon RQ ratio Reguleres av lokal PO 2 og PCO 2 Gassutveklsing i systemiske kapillærer (i vev) 6

7 Hurtig diffusjon i lungene Gassutveksling ved lungesykdom Forhold som påvirker ventilasjonen Luftveismotstand Glatt muskel i bronkiene Regulering av bronkiolediameter Parasympatikus - konstriksjon Adrenalin - dilatasjon Histamin - konstriksjon Leukotriener (LTC-D-E 4 ) - konstriksjon NANC neuroner (VIP?) - dilatasjon Lungenes elastisitet Lungenes overflatespenning (surfactant) Respiratory distress syndrome (nyfødte) Ventilasjon og blodgjennomstrømning 7

8 Lungevolumer/-kapasitet Lungevolumer Tidevolum (i hvile) (0,5 l) Inspiratorisk reservevolum (3 l) Ekspiratorisk reservevolum (1,5 l) Vitalkapasitet (5 l) Residualvolum (1 l) Spirometri Forsert ekspiratorisk volum i ett sekund (FEV 1 ) Flow (F) of air F Respirometer P 1 P 2 F = k(p 1 - P 2 ) = (P 1 - P 2 )/R P = pressure; k = conductance = 1/R; R = resistance 8

9 9

10 Anatomisk dødvolum Lungevolumer/-kapasitet (2) Alveoleventilasjon Respiratorisk minuttvolum (ca. 6 l = 0,5 l x 12) Anatomisk dødvolum (0,15 l) Alveolær ventilasjon (ca. 4 l/min) Pustemønster: Hastighet vs. dybde Alveoleluften: Ulik sammensetning fra atmosfærisk luft Delvis fornying ved hver inspirasjon Fuktning Gassutveksling Astma Lungesykdommer Kronisk obstruktiv lungesykdom (KOLS) Kronisk bronkitt Emfysem Cystisk fibrose Silikose/asbestose Pathological Examples of Altered Respiratory Mechanics Normal Emphysema Asthma Exercise Capillary enlargement (e.g., Mitral Stenosis) Longer paths for diffusion Pulm. Circ. Hypoventilering/Respiratorisk acidose Hyperventilering/Respiratorisk alkalose 10

11 11