Biologie pro studenty II

Počet vdechů za minutu je dechová frekvence. Průměrná dechová frekvence člověka za podmínek bez námahy je 12-15 dechů za minutu. Dechová frekvence se podílí na alveolární ventilaci neboli na tom, kolik vzduchu se pohybuje do plicních sklípků a kolik z nich. Alveolární ventilace zabraňuje hromadění oxidu uhličitého v plicních sklípcích. Existují dva způsoby, jak udržet alveolární ventilaci konstantní: zvýšit dechovou frekvenci a zároveň snížit dechový objem vzduchu na jeden nádech (mělké dýchání) nebo snížit dechovou frekvenci a zároveň zvýšit dechový objem na jeden nádech. V obou případech zůstává ventilace stejná, ale vykonaná práce a typ potřebné práce jsou zcela odlišné. Dechový objem i dechová frekvence jsou úzce regulovány, když se zvyšuje potřeba kyslíku.

Existují dva typy práce vykonávané během dýchání, a to práce odolávající průtoku a práce elastická. Průtokově rezistentní práce se týká práce alveolů a tkání v plicích, zatímco elastická práce se týká práce mezižeberních svalů, hrudní stěny a bránice. Zvyšování dechové frekvence zvyšuje průtokově-odporovou práci dýchacích cest a snižuje elastickou práci svalů. Snížením dechové frekvence se typ potřebné práce obrací.

Surfaktant

Rozhraní vzduch-tkáň/voda v alveolech má vysoké povrchové napětí. Toto povrchové napětí je podobné povrchovému napětí vody na rozhraní kapalina-vzduch u vodní kapky, které vede ke spojování molekul vody dohromady. Povrchově aktivní látka je komplexní směs fosfolipidů a lipoproteinů, která působí na snížení povrchového napětí, které existuje mezi tkání alveolů a vzduchem nacházejícím se uvnitř alveolů. Snížením povrchového napětí alveolární tekutiny snižuje tendenci alveolů ke kolapsu.

Surfaktant funguje jako detergent, snižuje povrchové napětí a umožňuje snadnější nafouknutí dýchacích cest. Při prvním nafouknutí balónku je třeba vynaložit velké úsilí, aby se plast roztáhl a balónek se začal nafukovat. Pokud by se do vnitřku balónku naneslo trochu detergentu, pak by se množství úsilí nebo práce potřebné k zahájení nafukování balónku snížilo a začít balónek nafukovat by bylo mnohem snazší. Stejný princip platí i pro dýchací cesty. Malé množství surfaktantu do tkání dýchacích cest snižuje úsilí nebo práci potřebnou k nafouknutí těchto dýchacích cest. Předčasně narozené děti někdy neprodukují dostatek surfaktantu. V důsledku toho trpí syndromem dechové tísně, protože nafouknutí jejich plic vyžaduje větší úsilí. Surfaktant je také důležitý pro prevenci kolapsu malých alveolů oproti velkým alveolům.

Odolnost a poddajnost plic

Plicní onemocnění snižují rychlost výměny plynů do plic a z plic. Dvěma hlavními příčinami snížené výměny plynů jsou poddajnost (jak pružné jsou plíce) a odpor (jak velká je obstrukce v dýchacích cestách). Změna kterékoli z nich může dramaticky změnit dýchání a schopnost přijímat kyslík a uvolňovat oxid uhličitý.

Obrázek 1. Křivka FVC u osob s obstrukčním plicním onemocněním je nižší než u normálních plic. Poměr FEV1 a FVC.

Poměr FEV1 (množství vzduchu, které lze nuceně vydechnout za jednu sekundu po hlubokém nádechu) a FVC (celkové množství vzduchu, které lze nuceně vydechnout) lze použít k diagnostice, zda má osoba restriktivní nebo obstrukční onemocnění plic. U restriktivního plicního onemocnění je FVC sníženo, ale dýchací cesty nejsou ucpané, takže osoba je schopna vydechnout vzduch poměrně rychle. U obstrukčního onemocnění plic vede obstrukce dýchacích cest k pomalému vydechování a také ke snížení FVC. Poměr FEV1/FVC je tedy u osob s obstrukčním onemocněním plic nižší (méně než 69 %) než u osob s restriktivním onemocněním (88 až 90 %).

Restriktivní onemocnění

Příkladem restriktivních onemocnění je syndrom dechové tísně a plicní fibróza. U obou onemocnění jsou dýchací cesty méně poddajné a jsou ztuhlé nebo fibrotické. Dochází ke snížení poddajnosti, protože plicní tkáň se nemůže ohýbat a pohybovat. U těchto typů restriktivních onemocnění je nitrohrudní tlak pozitivnější a dýchací cesty při výdechu kolabují, což zadržuje vzduch v plicích. Forsírovaná neboli funkční vitální kapacita (FVC), což je množství vzduchu, které lze násilně vydechnout po nejhlubším možném nádechu, je mnohem nižší než u normálních pacientů a doba potřebná k vydechnutí většiny vzduchu se výrazně prodlužuje (obrázek 1). Pacient trpící těmito onemocněními nemůže vydechnout normální množství vzduchu.

Obstrukční onemocnění

Mezi obstrukční onemocnění a stavy patří rozedma plic, astma a plicní edém. Při rozedmě plic, která většinou vzniká kouřením tabáku, dochází k destrukci stěn plicních sklípků, čímž se zmenšuje plocha pro výměnu plynů. Celková poddajnost plic se zvyšuje, protože s poškozením stěn plicních sklípků se v důsledku úbytku elastických vláken snižuje pružný odskok plic a na konci výdechu je v plicích zachyceno více vzduchu. Astma je onemocnění, při kterém je zánět vyvolán faktory prostředí. Zánět ucpává dýchací cesty. Obstrukce může být způsobena edémem (nahromaděním tekutiny), křečemi hladkého svalstva ve stěnách průdušek, zvýšenou sekrecí hlenu, poškozením epitelu dýchacích cest nebo kombinací těchto dějů. U osob s astmatem nebo edémem dochází ke zvýšené okluzi v důsledku zvýšeného zánětu dýchacích cest. To má tendenci blokovat dýchací cesty a bránit správnému pohybu plynů (obrázek 1). Osoby s obstrukčními chorobami mají po výdechu zachycené velké objemy vzduchu a dýchají při velmi vysokém objemu plic, aby kompenzovaly nedostatečný nárůst dýchacích cest.

Přispějte!

Vylepšete tuto stránkuZjistěte více