Fiziologia aparatului respirator

FIZIOLOGIA APARATULUI RESPIRATOR

Respiratia - reprezinta schimbul de oxigen si dioxid de carbon dintre organism si mediu. Acest schimb se desfasoara in trei etape:

etapa pulmonara - respiratia externa 

etapa sangvina - transportul gazelor

etapa tisulara - respiratia interna

Mecanica respiratiei

Totalitatea miscarilor respiratorii care permit patrunderea aerului in plamani si eliberarea lui in afara (inspiratia si expiratia).

1. Insipratia este un proces activ, consta in contractia muschilor inspiratori ce are ca rezultat marirea cutiei toracice, prin contractia diafragmului anteroposterior si transversal, prin orizontalizarea, ridicarea si rotatia coastelor, prin contractia muschilor intercostali interni.

2. Expiratia este un proces pasiv, consta in revenirea cutiei toracice la volumul initial. Atunci cand muschii inspiratori se relaxeaza, plamanii se contracta. Inspiratia si expiratia realizeaza ventilatia pulmonara. Numarul miscarilor respiratorii in stare de repaus este:

- 16 respiratii / min. la barbati;

- 18 respiratii / min. la femei.

Figura nr.9 Mecanica respiratorie

Figura nr.10 Sistemul respirator

Volumele si capacitatile pulmonare

Volumele pulmonare sunt marimi anatomice, statice care masoara dimensiunile pompei pulmonare.

1. Volumul curent (V.C.) - este volumul de gaze ce patrunde in plamani cu fiecare inspiratie, care apoi este expirat. El este de 500 ml in repaos si creste.

2. Volumul inspirator de rezerva (V.I.R) - este volumul de aer inspirat din care 150 ml ocupa caile aeriene superioare si inferioare, iar 350 ml ajung in alveole si este numit "spatiu mort".

3. Volumul expirator de rezerva (V.E.R) - este volumul de gaz ce poate fi expirat plecand de la sfarsitul unei expiratii de repaus.

4. Capacitatea vitala (C.V.) - reprezinta volumul maxim de aer ce poate fi eliminat din plaman printr-o expiratie maxima, ce urmeaza unei inspiratii maxime si este data de: V.C.+V.I.R.+V.E.R. a plamanului (4500 ml de aer). Masurarea volumelor pulmonare se face cu ajutorul spirometrului.

5. Volumul rezidual (V.R.) - este cel care ramane in plaman la sfarsitul unei expiratii maxime si poate fi expulzat doar prin deschiderea toracelui.

C.V.+V.R. = C.P.T. - capacitatea pulmonara totala

V.R.+V.E.R. = C.R.F. - capacitatea reziduala functionala

Aerul alveolar este aerul ce formeaza capacitatea reziduala functionala. La fiecare inspiratie patrunde in alveole 350 ml aer si la expiratie parasesc plamanii 350 ml aer alveolar. Acest volum se amesteca cu 150 ml aer din spatiul mor si formeaza aerul expirat.

Debitul ventilator este produsul dintre volumul curent si frecventa respiratorie (cantitatea de aer = 8 litri).

6. Volumul expirator maxim pe secunda (V.E.M.S.) - este volumul de aer care poate fi eliminat din plamani in prima secunda a unei expiratii complete si fortate care urmeaza unei inspiratii maxime. Acest V.E.M.S. variaza in functie de sex, varsta si inaltime.

Etapele respiratiei

1. Etapa pulmonara - perioada in care aerul patrunde prin caile respiratorii la plamani si se distribuie in alveolele pulmonare. Presiunea dioxidului de carbon din aerul aleveolar este mai mare (100 mm Hg.) decat in sangele venos capilar (40 mm Hg.), deci oxigenul va trece din aerul alveolar in sange pana ce se echilibreaza cu dioxidul de carbon din aerul alveolar.

2. Etapa sangvina - reprezinta transportul de oxigen si dioxid de carbon prin sange.

a. transportul oxigenului se face de la plamani la tesuturi. Oxigenul este dizolvat fizic in plasma - 1%, iar 97,5% este combinat chimic (oxihemogolobina).

b. transportul dioxidului de carbon se face de la tesuturi la plamani. Dioxidul de carbon este dizolvat fizic in plasma sub forma de acid carbonic in proportie de 3 cm³ (8% din dioxidul de carbon total), restul este legat chimic sub forma de bicarbonati.

3. Etapa tisulara - reprezinta schimbul de gaze din sange si tesut in urma caruia oxigenul este cedat tesuturilor pentru asigurarea proceselor de ardere. Utilizarea oxigenului de catre celule are loc in mitocondriile acestora unde se desfasoara procese de oxido-reducere complexe eliberand energie chimica.

Schimburile de gaze la nivelul plamanului si tesuturilor

Aceste schimburi constau in trecerea oxigenului din aerul alveolar in sangele alveolar si al dioxidului de carbon din sange in aerul alveolar prin membrana alveolo-capilara.

La nivelul tesuturilor, schimbul de gaze se face invers: oxigenul trece din sange in tesutul interstitial si apoi in celule, iar dioxidul de carbon din celule in lichidul interstitial si in sange.

Schimbul de gaze la nivelul plamanului

Sangele venos din partea dreapta a inimii contine mai putin oxigen decat aerul alveolar.

Oxigenul difuzeaza din alevola in sangele venos pe care il oxigeneaza, iar dioxidul de carbon difuzeaza din sangele venos in alveola, fiind apoi expirat.

Transformarea sangelui venos in sange arterial poarta numele de hematoza pulmonara.

Schimbul de gaze la nivelul tesutului consta in trecerea oxigenului in tesut si a dioxidului de carbon din tesut in sange prin intermediul lichidului interstitial si al peretelui capilar sanguin. Oxigenul e folosit in procesele de respiratie tisulara.

Transportul gazelor catre sange

Transportul oxigenului

Sangele transporta oxigenul de l plaman la tesu si dioxidul de carbon de la tesut la plaman. Oxigenul e transportat sub doua forme: o mica parte dizolvat in plasma si ce mai mare poarte sub forma de combinatie chimica. El este legat de hemoglobina sub forma de compus reversibil numit oxihemoglobina.

O2 + Hb < ----- > Hb O2 (oxihemoglobina)

Formarea si disocierea hemoglobinei depinde de:

presiunea partiala a oxigenului

temperatura

ph sanguin

prezenta unor electroliti

Influentarea pH-ului asupra curbei de disociere a oxihemoglobinei

Scaderea pH-ului sanguin reduce capacitatea hemoglobinei de a fixa oxigenul, iar cresterea pH-ului duce la cresterea capacitatii hemoglobinei de a fixa oxigenul

Temperatura si hemoglobina

In anumite limite, cresterea temperaturii scade capacitatea de fixare a oxigenului de catre hemoglobina, iar scaderea temperaturii duce la cresterea capacitatii de fixare a oxigenului de catre hemoglobina.

Transportul dioxidului de carbon

Sangele transporta dioxidul de carbon de la tesuturi la plamani sub trei forme:

dizolvat fizic in plasma

legat chimic sub forma de bicarbonat

legat chimic cu hemoglobina sub forma de carboxihemoglobina

Dioxidul de carbon se dizolva in plasma datorita formarii unei combinatii chimice cu apa si anume H2CO3

CO2 + H2O < ----- > H2CO3

Aceasta reactie este reversibila si se desfasoara cu viteza foarte mare, deoarece este catalizata de anhidraza carbonica.

REGLAREA NEUROUMORALA A RESPIRATIEI PULMONARE

Reglarea respiratiei reprezinta totalitatea mecanismelor nervoase si umorale care mentin si modifica miscarile respiratorii si care au drept rezultat adaptarea, in fiecare moment a respiratiei la necesitatea aportului de oxigen si ale eliminarilor de dioxid de carbon.

Reglarea nervoasa a ventilatiei - se realizeaza prin inervatia centrilor respiratorii, care sunt:

centrii respiratorii primari - situati in bulb

centrii respiratori accesori - situati la nivelul puntii

Centrul respiratori bulbar este format din doua grupuri de celule nervoase care alcatuiesc centrul inspirator, a carui excitare determina un efort de expiratie.

Principiul de baza al refluxului Herring - Brener: distensia plamanilor opreste respiratia, facand sa urmeze expiratia, iar replierea plamanilor inhiba expiratia si provoaca respiratie.

Reflexul de tuse si de stranut au punct de plecare receptorii situati in mucoasa cailor aeriene inferioare (tusea) si superioare (stranutul). Acestea sunt reflexe de aparare.

Respiratia este influentata de presiunea sangelui astfel:

cresterea presiunii sangelui produce rarirea respiratiei (bradipnee)

scaderea presiunii sangelui produce intensificarea respiratiei (tahipnee)

O alta influenta asupra respiratiei este data si de variatia temperaturii:

- temperaturile scazute raresc miscarile respiratorii

- temperaturile ridicate sporesc miscarile respiratorii.

REGLAREA UMORALA

Reglarea umorala a ventilatiei se datoreaza influentelor excitante asupra centrilor respiratori de catre o serie de substante - gazele respiratorii (oxigenul - O2 si dioxidul de carbon CO2).

Cresterea in doza mica a concentratiei de dioxid de carbon din aerul alveolar determina dublarea numarului de respiratii / minut, iar scaderea exagerata a acesteia duce la rarirea miscarilor respiratorii.