Biology for Majors II

Liczba oddechów na minutę to częstość oddechów. Przeciętnie, w warunkach bez wysiłku, częstość oddechów u człowieka wynosi 12-15 oddechów/minutę. Częstość oddechów ma wpływ na wentylację pęcherzyków płucnych, czyli na to, ile powietrza przemieszcza się do i z pęcherzyków płucnych. Wentylacja pęcherzykowa zapobiega gromadzeniu się dwutlenku węgla w pęcherzykach płucnych. Istnieją dwa sposoby na utrzymanie stałej wentylacji pęcherzyków płucnych: zwiększenie częstości oddechów przy jednoczesnym zmniejszeniu objętości oddechowej powietrza na jeden oddech (płytkie oddychanie) lub zmniejszenie częstości oddechów przy jednoczesnym zwiększeniu objętości oddechowej na jeden oddech. W obu przypadkach wentylacja pozostaje taka sama, ale wykonana praca i jej rodzaj są zupełnie inne. Zarówno objętość oddechowa, jak i częstość oddechów są ściśle regulowane, gdy wzrasta zapotrzebowanie na tlen.

Istnieją dwa rodzaje pracy wykonywanej podczas oddychania, praca oporowa na przepływ i praca elastyczna. Praca oporowa odnosi się do pracy pęcherzyków płucnych i tkanek w płucach, podczas gdy praca elastyczna odnosi się do pracy mięśni międzyżebrowych, ściany klatki piersiowej i przepony. Zwiększenie częstości oddechów zwiększa pracę oporową dróg oddechowych i zmniejsza pracę sprężystą mięśni. Zmniejszenie częstości oddechów odwraca rodzaj wymaganej pracy.

Surfaktant

Interfejs powietrze-tkanka/woda w pęcherzykach płucnych ma wysokie napięcie powierzchniowe. To napięcie powierzchniowe jest podobne do napięcia powierzchniowego wody na granicy ciecz-powietrze w kropli wody, które powoduje łączenie się cząsteczek wody. Surfaktant jest złożoną mieszaniną fosfolipidów i lipoprotein, która działa w celu zmniejszenia napięcia powierzchniowego istniejącego między tkanką pęcherzyków płucnych a powietrzem znajdującym się w pęcherzykach. Poprzez obniżenie napięcia powierzchniowego płynu pęcherzykowego, zmniejsza tendencję pęcherzyków płucnych do zapadania się.

Surfaktant działa jak detergent, aby zmniejszyć napięcie powierzchniowe i pozwala na łatwiejsze napełnianie dróg oddechowych. Kiedy balonik jest po raz pierwszy nadmuchiwany, potrzeba dużej ilości wysiłku, aby rozciągnąć plastik i zacząć nadmuchiwać balonik. Gdyby do wnętrza balonu zastosować odrobinę detergentu, wówczas ilość wysiłku lub pracy potrzebnej do rozpoczęcia nadmuchiwania balonu zmniejszyłaby się i rozpoczęcie nadmuchiwania balonu stałoby się o wiele łatwiejsze. Ta sama zasada odnosi się do dróg oddechowych. Niewielka ilość surfaktantu w tkankach dróg oddechowych zmniejsza wysiłek lub pracę potrzebną do nadmuchania tych dróg oddechowych. Dzieci urodzone przedwcześnie czasami nie wytwarzają wystarczającej ilości surfaktantu. W rezultacie, cierpią one na zespół zaburzeń oddychania, ponieważ wymaga więcej wysiłku, aby nadmuchać ich płuca. Surfaktant jest również ważny dla zapobiegania zapadaniu się małych pęcherzyków płucnych w stosunku do dużych pęcherzyków.

Opór płucny i zgodność

Choroby płucne zmniejszają szybkość wymiany gazowej do i z płuc. Dwie główne przyczyny zmniejszonej wymiany gazowej to podatność (elastyczność płuc) i opór (stopień obstrukcji dróg oddechowych). Zmiana którejkolwiek z nich może dramatycznie zmienić oddychanie i zdolność do pobierania tlenu i uwalniania dwutlenku węgla.

Ryc. 1. Stosunek FEV1 do FVC.

Stosunek FEV1 (ilość powietrza, która może być siłą wydychana w ciągu jednej sekundy po wzięciu głębokiego oddechu) do FVC (całkowita ilość powietrza, która może być siłą wydychana) może być użyty do zdiagnozowania, czy dana osoba ma restrykcyjną czy obturacyjną chorobę płuc. W przypadku restrykcyjnej choroby płuc, FVC jest zmniejszone, ale drogi oddechowe nie są zablokowane, więc osoba jest w stanie wydychać powietrze dość szybko. W obturacyjnej chorobie płuc niedrożność dróg oddechowych powoduje spowolnienie wydechu i zmniejszenie FVC. Dlatego stosunek FEV1/FVC jest niższy u osób z obturacyjną chorobą płuc (mniej niż 69 procent) niż u osób z chorobą restrykcyjną (88 do 90 procent).

Choroby restrykcyjne

Przykładami chorób restrykcyjnych są zespół zaburzeń oddychania i zwłóknienie płuc. W obu chorobach drogi oddechowe są mniej podatne, sztywne lub zwłókniałe. Dochodzi do zmniejszenia podatności, ponieważ tkanka płucna nie może się zginać i poruszać. W tego typu chorobach restrykcyjnych ciśnienie wewnątrzopłucnowe jest bardziej dodatnie, a drogi oddechowe zapadają się przy wydechu, co powoduje zatrzymanie powietrza w płucach. Wymuszona lub czynnościowa pojemność życiowa (FVC), czyli ilość powietrza, która może być siłą wydychana po wzięciu najgłębszego możliwego oddechu, jest znacznie niższa niż u normalnych pacjentów, a czas potrzebny do wydychania większości powietrza jest znacznie wydłużony (rysunek 1). Pacjent cierpiący na te choroby nie może wydychać normalnej ilości powietrza.

Choroby obturacyjne

Do chorób obturacyjnych zalicza się rozedmę płuc, astmę i obrzęk płuc. W rozedmie płuc, która powstaje głównie w wyniku palenia tytoniu, ściany pęcherzyków płucnych ulegają zniszczeniu, zmniejszając powierzchnię wymiany gazowej. Ogólna podatność płuc ulega zwiększeniu, ponieważ w wyniku uszkodzenia ścian pęcherzyków płucnych zmniejsza się sprężystość płuc ze względu na utratę włókien elastycznych, a pod koniec wydechu w płucach zostaje uwięzionych więcej powietrza. Astma jest chorobą, w której stan zapalny jest wywoływany przez czynniki środowiskowe. Stan zapalny blokuje drogi oddechowe. Niedrożność może być spowodowana obrzękiem (nagromadzeniem płynu), skurczami mięśni gładkich w ścianach oskrzeli, zwiększonym wydzielaniem śluzu, uszkodzeniem nabłonka dróg oddechowych lub kombinacją tych zdarzeń. Osoby z astmą lub obrzękiem doświadczają zwiększonej okluzji z powodu zwiększonego stanu zapalnego dróg oddechowych. Ma to tendencję do blokowania dróg oddechowych, uniemożliwiając prawidłowy przepływ gazów (rysunek 1). Osoby z chorobami obturacyjnymi mają duże ilości powietrza uwięzionego po wydechu i oddychają z bardzo dużą objętością płuc, aby skompensować brak rekrutacji dróg oddechowych.

Przyczyń się!

Popraw tę stronęDowiedz się więcej