Skrypt 6 – Wymiana gazowa

Wymiana gazowa
Główną rolę układu oddechowego jest dostarczanie tlenu i usuwanie dwutlenku węgla
z organizmu. Układ oddechowy współpracuje z układem krążenia. Proces oddychanie obejmuję:
1. Wentylację - wymiana środowiska zewnętrznego (wody lub powietrza), przepływającego przez
powierzchnie oddechowe
2. Dyfuzję gazów oddechowych przez powierzchnie oddechowe. Sekwencję procesów, związanych
z wymianą gazów oddechowych pomiędzy środowiskiem zewnętrznym a komórkami nazywana jest
wymianą gazową lub oddychaniem zewnętrznym
3. Transport gazów oddechowych w układzie krwionośnym
4. Dyfuzję O2 do i CO2 z tkanek
5. Oddychanie komórkowe czyli zachodzące w mitochondriach procesy metaboliczne dostarczające
energii (w postaci ATP), zużywające O2 a wytwarzające CO2
Dwa etapy wentylacji to wdech i wydech. Podczas wdechu zewnętrzne mięśnie międzyżebrowe
oraz przepona kurczą się powiększając objętość klatki piersiowej, co powoduje zassanie do niej
powietrza. Podczas wydechu mięśnie rozluźniają się, a zmniejszająca się objętości klatki piersiowej
powoduje wypchnięcie powietrza z płuc. Swobodny wydech jest procesem pasywnym, jednak podczas
kasłania lub kichania dochodzi do skurczu mięśni brzucha oraz wewnętrznych mięśni międzyżebrowych,
co powoduję pogłębiony wydech.
Podczas spokojnego wdechu i wydechu ok. 0.5 l powietrza przechodzi przez drogi oddechowe,
jest to objętość oddechowa (ang. tidal volume TV), na której wielkość ma wpływ rozmiary ciała, płeć,
wiek, kondycja fizyczna czy zapotrzebowanie organizmu. Podczas spirometrii wyróżniamy następujące
parametry:
Objętość oddechowa (TV) – objętość powietrza wdychanego i wydychanego jednym spokojnym
oddechem
Zapasowa objętość wdechowa (IRV) – objętość powietrza, którą można wciągnąć do płuc
po zakończeniu spokojnego wdechu; mężczyźni 3,1L, kobiety 1,9L
Zapasowa objętość wydechowa (ERV) – objętość powietrza, którą można wydmuchać z
płuc po zakończeniu spokojnego wydechu; mężczyźni 1,2 L, kobiety 0,7 L
Objętość zalegająca (RV) – pozostająca w płucach po maksymalnym wydechu; mężczyźni 1,2 L,
kobiety 1,1 L
Pojemność życiowa płuc (VC) – od maksymalnego wdechu do maksymalnego wydechu; mężczyźni 4,8 L,
kobiety 3,1 L. VC=TV+IRV+ERV
Całkowita objętość płuc (TLC) mężczyźni 6L, kobiety 4,2 L. TLC=VC+RV
Wykonanie dynamicznej próby czynnościowej płuc umożliwia określenie dwóch dodatkowych
parametrów:
Nasilona pojemność życiowa (FVC) – pojemność maksymalnie szybkiego i głębokiego
wydechu poprzedzonego spokojnym maksymalnie głębokim wdechem
Nasilona objętość wydechowa pierwszo sekundowa(FEV1) – ilość powietrza wydychanego podczas
pierwszej sekundy FVC
Zmiany w objętości i wydolności oddechowej w stanach patologicznych
Rozedma Płuc
Przyczyną choroby jest utrata elastyczności tkanki płucnej, która prowadzi do zniszczenia ścian
pęcherzyków płucnych. Rozedma płuc zaliczana jest do obstrukcyjnych schorzeń układu oddechowego.
Ponieważ podczas wydechu płuca naturalnie nie wracają do odpowiedniego kształtu, wydech wymaga
dodatkowego wysiłkowego skurczu mięśni. Chorzy na rozedmę wydychają powietrze wolniej.
Atak astmy
Podczas ataku astmy mięśnie gładkie oskrzeli obkurczają się co powoduje zmniejszenie średnicy
dróg oddechowych. Ponadto często dochodzi do zatoru dróg oddechowych przez wydzieliny co
znacząco utrudnia proces wentylacji.
Atak może nastąpić w wyniku reakcji alergicznej, gwałtownej zmiany temperatury lub wysiłku
fizycznego. Podobnie jak u chorych na rozedmę, podczas ataku astmy, wydech wymaga wysiłku ze
względu na zablokowane drogi oddechowe. Objętość oddechowa oraz przepływ powietrza przez płuca
jest zmniejszony.
Chorzy na astmę na wypadek ataku noszą przy sobie inhalatory, które zawierają substancje
aktywne (np. agonistów receptorów B2 adrenergicznych lub acetylocholiny) indukujące rozkurcz mięśnie
gładkich. Czasem lek, zawiera także czynniki przeciwzapalne, takie jak kortykosteroidy, które
przeciwdziałają odpowiedzi alergicznej.
Oddychanie podczas wysiłku fizycznego
Podczas umiarkowanego wysiłku fizycznego zwiększone jest tempo metaboliczne organizmu co
prowadzi do zmian w oddychaniu, częstość oddechów oraz objętość oddechowa rośnie. Podczas wysiłku
objętość oddechowa rośnie szybciej niż częstość oddechów. Dopiero ciężki wysiłek fizyczny powoduje
osiągnięcie maksymalnej częstości oddechów.
ANALIZA KRWI
Krew transportuje substancje z i do komórek całego ciała. Analiza krwi umożliwia uzyskanie
informacji jak wydajnie zachodzi proces transportu. Standardowa analiza krwi obejmuję (1) oznaczenie
hematokrytu (2) OB – opad czerwonych krwinek ang. ESR (3) oznaczenie hemoglobiny (4) oznaczenie
grupy krwi (5) oznaczenie cholesterolu
Hematokryt oznacza stosunek objętości erytrocytów do objętości całej próbki. Przykładowo
hematokryt 48 oznacza, że 48% objętości krwi zajmują czerwone krwinki. Główną funkcją erytrocytów
jest transport tlenu, dlatego wysoki hematokryt wiąże się z wysokim potencjałem krwi do transportu
tlenu. W celu oznaczenia hematokrytu próbka krwi zostaje odwirowana w kapilarze co powoduje
rozdział na 3 fazy. Dolna (czerwona) zawiera erytrocyty, interfaza – ok. 1% objętości to białe krwinki, na
górze pozostaje osocze (żółte). Prawidłowy odczyt hematokrytu dla kobiet to 37-47%, a mężczyzn 4252%. Niskie wartości hematokrytu świadczą o anemii, a wysokie o policytemii.
Podczas anemii za mała ilość tlenu jest dostarczana do komórek organizmu. Przyczyną anemii
może być mała ilość erytrocytów albo zbyt niska zawartość hemoglobiny lub jej nieodpowiedni kształt.
Cząsteczka hemoglobiny zawiera w sobie hem, którego integralną część jest atom żelaza, do które
przyłącza się tlen. Gdy brakuje w organizmie żelaza niemożliwa jest produkcja odpowiedniej ilości
hemoglobiny co prowadzi do rozwoju anemii zależnej od żelaza (anemia mikrocytarna).Przyczyną
anemii aplastycznej jest niewydajne funkcjonowanie szpiku kostnego, w którym różnicują czerwone
krwinki. Powodem anemii sierpowatej jest mutacja w genie kodującym hemoglobinę w wyniku której,
białko przyjmuje niepoprawną strukturę przestrzenną w warunkach niskiej zawartości tlenu.
Przyczyną policytemii może być życie na dużych wysokościach, trening sportowy, nowotwory
szpiku kostnego.
OZNACZENIE GRUPY KRWI
Wszystkie komórki ciała zawierają na swojej powierzchni glikoproteiny połączone z błoną
nazywane antygenami. Na czerwonych krwinkach występują antygeny nazywane aglutynogenami,
których rodzaj określa grupę krwi. Jeśli pacjent, który potrzebuje transfuzji otrzyma krew z
aglutynogenami względem których w jego surowicy znajdują się przeciwciała (aglutyniny), erytrocyty
posklejają się ze sobą i zostaną zniszczone – dojdzie do aglutynacji, jest to sytuacja zagrażająca życiu. Z
tej przyczyny oznaczenie grupy krwi jest bardzo ważnym testem. Na komórkach czerwonych krwinek
znajdują się różne antygeny, ale dwie grupy aglutynogenów: (1) antygeny A i B (2) antygeny RH
wywołują najbardziej ostrą reakcję aglutynacji, zagrażającą powodzeniu transfuzji krwi.
Grupa krwi A, B, 0 lub AB jest określana na podstawie obecności antygenu A i antygenu B. Każda
osoba, o określonej grupie krwi, ma w surowicy krwi przeciwciała przeciwko antygenom, których nie
posiada np. osoba o grupie A ma w surowicy przeciwciała anty-B. Grupy krwi są zdeterminowane
genetycznie i zarówno allel genu A jak i B jest dominujący. Dlatego osoby o grupie krwi zero nie
posiadają żadnego z alleli, a osoby o grupie A posiadają 2 kopie allelu A lub 1 kopię allelu A i jedną
pustą.
Czynnik Rh stanowi zbiór kilku antygenów wśród których antygen D wywołuje najsilniejszą
aglutynacje. Czynnik Rh jest obecny na powierzchni czerwonych krwinek ok. 85% populacji, są to osoby o
grupie Rh+. Osoby o grupie Rh- nie posiadają antygenów Rh na powierzchni swoich erytrocytów.
Przeciwciała przeciwko czynnikowi Rh są produkowane dopiero po zetknięciu się w krwią zawierającą
czynnik Rh. Taka sytuacja, nazywana konfliktem serologicznym, może mieć miejsce podczas ciąży u
kobiet o grupie Rh-, których dziecko posiada grupę Rh+.
W celu oznaczenia grupy krwi, do próbki dodaje się serum zawierające przeciwciała anty-A, antyB i anty-Rh. Jeśli dojdzie do reakcji aglutynacji oznacza to, iż na komórkach krwi obecny jest aglutynogen.