Biologie pentru studenți II

Numărul de respirații pe minut reprezintă frecvența respiratorie. În medie, în condiții de neexercitare, frecvența respiratorie umană este de 12-15 respirații/minut. Frecvența respiratorie contribuie la ventilația alveolară, sau cât de mult aer intră și iese din alveole. Ventilația alveolară previne acumularea de dioxid de carbon în alveole. Există două modalități de a menține constantă ventilația alveolară: creșterea frecvenței respiratorii în timp ce scade volumul curent de aer pe respirație (respirație superficială) sau scăderea frecvenței respiratorii în timp ce crește volumul curent pe respirație. În ambele cazuri, ventilația rămâne aceeași, dar munca depusă și tipul de muncă necesară sunt destul de diferite. Atât volumul curent, cât și frecvența respiratorie sunt strâns reglementate atunci când crește cererea de oxigen.

Există două tipuri de muncă efectuată în timpul respirației, munca rezistivă la flux și munca elastică. Munca rezistivă la flux se referă la munca alveolelor și a țesuturilor din plămâni, în timp ce munca elastică se referă la munca mușchilor intercostali, a peretelui toracic și a diafragmei. Creșterea frecvenței respiratorii crește munca de rezistență la flux a căilor respiratorii și scade munca elastică a mușchilor. Scăderea frecvenței respiratorii inversează tipul de muncă necesară.

Surfactant

Interfața aer-țesut/apă din alveole are o tensiune superficială ridicată. Această tensiune superficială este similară cu tensiunea superficială a apei la interfața lichid-aer a unei picături de apă care are ca rezultat legarea moleculelor de apă între ele. Surfactantul este un amestec complex de fosfolipide și lipoproteine care acționează pentru a reduce tensiunea superficială care există între țesutul alveolelor și aerul care se găsește în interiorul alveolelor. Prin scăderea tensiunii superficiale a fluidului alveolar, reduce tendința de colaps a alveolelor.

Surfactantul funcționează ca un detergent pentru a reduce tensiunea superficială și permite o mai ușoară umflare a căilor respiratorii. Atunci când un balon este umflat pentru prima dată, este nevoie de un efort mare pentru a întinde plasticul și a începe să umfle balonul. Dacă un pic de detergent ar fi aplicat în interiorul balonului, atunci efortul sau munca necesară pentru a începe să umfli balonul ar scădea și ar deveni mult mai ușor să începi să umfli balonul. Același principiu se aplică și căilor respiratorii. O cantitate mică de surfactant în țesuturile căilor respiratorii reduce efortul sau munca necesară pentru a umfla aceste căi respiratorii. Uneori, bebelușii născuți prematur nu produc suficient surfactant. Ca urmare, aceștia suferă de sindromul de detresă respiratorie, deoarece este nevoie de un efort mai mare pentru a le umfla plămânii. Surfactantul este, de asemenea, important pentru prevenirea colapsului alveolelor mici în raport cu alveolele mari.

Rezistența și complianța pulmonară

Boliile pulmonare reduc rata schimbului de gaze în și din plămâni. Două cauze principale ale scăderii schimbului de gaze sunt complianța (cât de elastic este plămânul) și rezistența (cât de multă obstrucție există în căile respiratorii). O modificare a oricăreia dintre ele poate altera dramatic respirația și capacitatea de a inspira oxigen și de a elibera dioxid de carbon.

Figura 1. Raportul dintre FEV1 și FVC.

Raportul dintre FEV1 (cantitatea de aer care poate fi expirată forțat într-o secundă după o respirație profundă) și FVC (cantitatea totală de aer care poate fi expirată forțat) poate fi folosit pentru a diagnostica dacă o persoană are o boală pulmonară restrictivă sau obstructivă. În cazul bolii pulmonare restrictive, FVC este redusă, dar căile respiratorii nu sunt obstrucționate, astfel încât persoana este capabilă să expulzeze aerul rezonabil de repede. În cazul bolii pulmonare obstructive, obstrucția căilor respiratorii duce la o expirație lentă, precum și la o CVF redusă. Astfel, raportul FEV1/FVC este mai mic la persoanele cu boală pulmonară obstructivă (mai puțin de 69%) decât la persoanele cu boală restrictivă (88 până la 90%).

Boli restrictive

Exemple de boli restrictive sunt sindromul de detresă respiratorie și fibroza pulmonară. În ambele boli, căile respiratorii sunt mai puțin flexibile și sunt rigide sau fibrotice. Există o scădere a complianței deoarece țesutul pulmonar nu se poate îndoi și mișca. În aceste tipuri de boli restrictive, presiunea intrapleurală este mai pozitivă și căile respiratorii se prăbușesc la expirație, ceea ce reține aerul în plămâni. Capacitatea vitală forțată sau funcțională (CVF), care reprezintă cantitatea de aer care poate fi expirată cu forța după ce se respiră cât mai adânc posibil, este mult mai mică decât la pacienții normali, iar timpul necesar pentru a expira cea mai mare parte a aerului este mult prelungit (figura 1). Un pacient care suferă de aceste boli nu poate expira cantitatea normală de aer.

Boli obstructive

Boli și afecțiuni obstructive includ emfizemul, astmul și edemul pulmonar. În emfizem, care apare mai ales în urma fumatului de tutun, pereții alveolelor sunt distruși, scăzând suprafața pentru schimbul de gaze. Complianța generală a plămânilor este crescută, deoarece, pe măsură ce pereții alveolelor sunt deteriorați, reculul elastic al plămânilor scade din cauza pierderii fibrelor elastice, iar mai mult aer este blocat în plămâni la sfârșitul expirației. Astmul este o boală în care inflamația este declanșată de factori de mediu. Inflamația obstrucționează căile respiratorii. Obstrucția se poate datora edemului (acumularea de lichid), spasmelor mușchilor netezi din pereții bronhiolelor, secreției crescute de mucus, deteriorării epiteliilor căilor respiratorii sau unei combinații a acestor evenimente. Cei care suferă de astm sau edem se confruntă cu ocluzie crescută din cauza inflamației crescute a căilor respiratorii. Acest lucru tinde să blocheze căile respiratorii, împiedicând circulația corectă a gazelor (figura 1). Cei cu boli obstructive au volume mari de aer blocate după expirație și respiră la un volum pulmonar foarte mare pentru a compensa lipsa de recrutare a căilor respiratorii.

Contribuie!

Îmbunătățiți această paginăÎnvățați mai mult