BIOT2008-9 - přednáška

při vyšším objemu plic. Při
plném nádechu (total lung capacity, TLC) mají o 30-
40% větší kalibr než při plném výdechu (residual
volume, RV).
Řízení tonusu dýchacích
cest
¾ Pod kontrolou autonomního NS. Bronchomotorický
tonus je udržován vagovými eferentními nervy.
¾ Adrenoceptory na povrchu bronchiálních svalů reagují
na cirkulující katecholaminy; přímá sympatická
inervace neprokázána
¾ Cirkadiánní rytmus tonusu dýchacích cest, amplituda
ve 04:00 a minimum odpoledne.
¾ Tonus se může rychle zvýšit při inhalaci stimulů
ovlivňujících nervová zakončení v epitelu, což iniciuje
reflexní bronchokonstrikci via n. vagus (kouření,
dusící plyny a studený vzduch; odpovídavost na tyto
stimuly se zvyšuje při infekcích dýchacího traktu).
Proudění vzduchu
¾ Pohyb vzduchu přes dýchací cesty vyplývá z rozdílu mezi
tlakem v alveolech a atmosférickým tlakem; pozitivní
alveolární tlak se vzniká při exspiraci a negativní při
inspiraci.
¾ Při klidném dýchání subatmosférický pleurální tlak v
průběhu dýchání lehce dilatuje dýchací cesty.
¾ Při vyšším exspiračním úsilí (kašel), kdy dochází ke
kompresi hlavních dýchacích cest pozitivním pleurálním
tlakem přes 10 kPa, se dýchací cesty kompletně
neuzavírají, protože se zároveň zvyšuje alveolární tlak.
À Alveolární tlak PALV = elastický „recoil“ tlak plic (PEL)+ pleurální
tlak (PPL)
Proudění vzduchu
¾ Při pauze v dýchání, kdy žádný vzduch neproudí, je
tendence plic kolabovat (pozitivní recoil tlak) přesně
balancován ekvivalentním negativním pleurálním
tlakem. Jak se šíří proud vzduchu od alveolů do úst,
dochází k poklesu tlaku v důsledku odporu proti
průtoku.
¾ Při forsírované exspiraci dochází k nárůstu jak
alveolárního, tak intrapleurálního tlaku. Mezi alveolem
a ústy se objeví bod, kdy tlak v dýchacích cestach a
intrapleurální tlak se vyrovnají, což povede k okamžité
kompresi dýchacích cest. Tato komprese bude jen
dočasná, protože bude mít za následek nárůst tlaku v
dýchacích cestách. Tendence k vibracím v tomto bodu
„dynamické komprese!

K předchozímu obrázku:
Diagramy ventilačních sil
À (a) V klidu při funkční reziduální kapacitě.
À (b) Během forsírované exspirace u zdravých osob
À (c) Během forsírované exspirace u pacientů s
COPD.
À Respirační systém je prezentován jako píst s
jedním alveolem a s kolabovatelnou částí dýchacích
cest v pístové dráze. C, kompresní bod; PALV,
alveolární tlak; PEL, elastický „recoil“ tlak; PPL,
pleurální tlak.
Diagramy ventilačních sil
¾ Elastický recoil tlak se snižuje při poklesu
objemu plic a „kolapsový bod“ se pohybuje
dopředu (obrázek C) (tj. směrem k menším
dýchacím cestám). Při patologické ztrátě
tohoto tlaku (COPD) se „kolapsový bod“
posunuje ještě více dopředu a pacienty je
možno vidět, jak se snaží špulit rty ve
snaze zvýšit tlak v dýchacích cestách, aby
nedocházelo k jejich kolapsu.
Průtokově objemové smyčky
¾ Vztahy mezi maximálními průtokovými rychlostmi a a
inspirací a exspirací j možno ukázat na smyčkách
maximálního průtoku-objemu (MFV).
¾ Obrázek (a) –normální subjekt. Průtokové limity
nejsou zjevné, protože maximálních průtokových
rychlostí se zřídka dosahuje i při velmi usilovném
cvičení.
¾ U pacientů s COPD se objevují limity v exspiračním
průtoku, někdy dokonce v klidových podmínkách (b)).
Ke zvýšení ventilace musí tito pacienti dýchat na
vysoké objemy a musejí získat delší čas k exspiriu
zvýšením průtokových rychlostí během inspiria, při
němž jsou průtokové limity menší. Proto mají tito
pacienti prodloužené exspirium.
¾ FEV1/FIV1 je vždy pod 1 (kromě případu, kdy tumor
tlačí na tracheu)

Maximální průtokově objemové smyčky
À (a) u normální osoby
À (b) u pacienta se závažným omezením průtoků
vzduchu v dýchacích cestách. Průtokově objemové
smyčky během dýchání v klidu (startující z funkční
reziduální kapacity (FRC)) a během cvičení. Nejvyšších
rychlostí průtoku je dosaženo, když forsírovaná
exspirace začíná z celkové plicní kapacity (TLC) a
reprezentuje peak expiratory flow rate (PEFR).
Protože vzduch je vytlačován z plic tak, že průtok
klesá, až žádný další vzduch nemůže být vypuzen,
rozlišujeme reziduální objem (RV). Protože průtok
během inspiria je závislý jen na úsilí, tvar maximální
flow-volumové smyčky je velmi rozdílný.
Ventilace-perfúze
ÀVztah mezi ventilací a perfúzí ([Vdot]A) a
([Qdot]) je variabilní ve zdraví i v nemoci.
ÀU zdravých jedinců:
ÀVentilace s redukovanou perfúzí
(fyziologický mrtvý prostor)
ÀPerfúze s edukovanou ventilací
(fyziologický shunt).

Hypoxémie
¾ Zvýšený fyziologický shunt vede k arteriální
hypoxémii, normálně kompenzované hyperventilací
normálně perfundovaných alveolů.
¾ Pokud to není možné, zvyšuje se alveolární a
arteriální pCO2.
¾ CO2 –roztok v plasmě, objem proporcionální
parciálnímu tlaku.
¾ Kyslík přenášen ve vazbě na hemoglobin a vztah
mezi objemem a parciálním tlakem není lineární (to
vyplývá z disociační křivky hemoglobinu).

Hypoxie a mozek
À Není dosud jasné, zda hypoxie (intermitentní
nebo chronická) poškozuje mozek
neurotoxickými mechanismy. Toxické poškození
excitačních mechanismů zřejmě začíná vážným
metabolickým stresem, který má za následek
signifikantní zvýšený tok kalcia přes
glutaminergní receptory.
À Další cestou pro poškození mozku je zvýšení
tvorba volných kyslíkovách radikálů a
peroxinitritů (NO), které ovlivňují aktivitu
proteinů, indukují apoptózu, ale v závislosti na
přítomnosti trofických faktorů. Účinky těchto
faktorů nejsou v současnosti zcela jasné.
Hypoxie a transkripce
genů
À Schopnost hypoxie navodit dlouhodobé adaptační změny v
organismu závisí na její schopnosti indukovat genomické změny.
À Regulace exprese mnohých genů zácisí na aktivaci transkripčního
faktoru senzitivního na hypoxii, hypoxia-inducible factor 1 (HIF-
1).
À HIF-1 je heterodimer skládající se ze dvou podjednotek HIF-1
alfa a HIF-1 beta. Hladiny kyslíku přímo regulují expresi
komponenty HIF-1 alfa v závislosti na stupni hypoxie s
postupným nárůstem exprese mezi 20 to 5% O2 a podpořeným
nárůstem pod 5% O2 ve vdechovaném vzduchu.
À Protože tkáňový PO2 je normálně 20-40 torrů, HIF-1 musí být
extrémě senzitivní na změny v tkáňové oxygenacii.
À Dynamika exprese HIF-1 je vysoká, což umožňuje účast exprese
HIF-1 i u intermitentní hypoxie, umožńující zvýšení angiogenezi,
erytropoézy a glykolýzy.
HIF-1
À HIF-1 je za normoxických podmínek ubikvitinován
a následně degradován během 5 minut.
À Při nízké hladině O2 (