RESPIRATIA - Caile respiratorii, Plamanii, Fiziologia sistemului respirator, Notiuni elementare de igiena si patologie

RESPIRATIA

Caile respiratorii

Cavitatea nazala - are doua spatii simetrice, orizontale, numite fose nazale

- situata sub baza craniului, deasupra palatului dur, superior fata de faringe;

- captusita cu mucoasa nazala - are celule ce produc mucus

- comunica cu exteriorul prin nari si cu faringele prin coane;

Faringele sau nazo-oro-laringo-faringe - organe comun aero-digestiv

Laringele - organ fonator si respirator

- este format din cartilagii - ex cartilajul tiroidian (marul lui Adam);

- inferior fata de laringe si anterior este glanda tiroida;

- este captusit cu o mucoasa care are doua perechi de cute cu directie antero-posterioara (corzi vocale);

- rol in vorbire au corzile inferioare - au in grosimea lor muschii corzilor vocale;

Traheea - organ tubular cu 15-20 inele cartilaginoase, incomplete posterior

- partea lipsa este formata din o membrana musculara (permite inaintarea bolului alimentar prin esofag);

- este captusit cu epiteliu pseudo-stratificat; la nivelul vertebrei T4 se bifurca formand bronhiile principale;

Bronhiile principale - doua, stanga si dreapta, formate din inele cartilaginoase incomplete posterior;

- patrund in plamani prin hil, apoi se ramifica, formand arborele bronhic (caile aeriene intra-pulmonare);

- cavitatea nazala, faringele, laringele, traheea si bronhiile principale formeaza caile aeriene extra-pulmonare

Arborele bronhic - cuprinde:

- bronhii lobare - doua pentru plamanul stang, trei pentru cel drept; fiecare patrunde in cate un lob;

- bronhii segmentare - formate din ramificarea celor lobare; fiecare  patrunde in cate un segment;

- bronhiole lobulare - formate din ramificarea celor segmentare; fiecare bronhiola patrunde in cate un lobul;

- bronhiole respiratorii - sunt ultimele ramificatii ale arborelui bronhic; ele poarta ducte (canale) alveolare  terminate prin saculeti alveolari sau alveole;

- bronhiolele respiratorii, ductele alveolare, saculetii alveolari si alveolele formeaza acinii pulmonari;

- in jurul alveolelor pulmonare se gaseste o bogata retea de capilare.

Plamanii

Sunt organe pereche, parenchimatoase, moi, spongioase cu o capacitate totala de 5000 ml de aer.

Asezati in cavitatea toracica, cu varful sprijinit pe diafragma.

Sunt inveliti intr-o membrana seroasa numita pleura, cu doua foite.

Foita externa, parietala, captuseste peretii toracelui; cea interna, viscerala, adera la suprafata plamanului.

Intre cele doua foite este o cavitate virtuala, numita cavitate pleurala, cu o lama fina de lichid pleural.

Plamanul stang are un sant care delimiteaza doi lobi: superior si inferior.

Plamanul drept are doua santuri care delimiteaza trei lobi; inferior, mijlociu, inferior.

Fiecare lob este format din segmente, segmentele din lobuli, lobulii din acini pulmonari.

Bronhiile intra-pulmonare au schelet cartilaginos complet; bronhiolele au peretele format din fibre musculare netede si fibre elastice si sunt captusite cu mucoasa (epiteliu unistratificat cubic).

Alveola pulmonara este in forma de cupa, are perete unistratificat, cu celule dispuse pe o membrana bazala, inconjurata de o retea de fibre elastice si de reticulina in ochiurile careia sunt capilare.

Fiziologia sistemului respirator - respiratia

Respiratia reprezinta schimbul de O₂ si CO₂ dintre organism si mediu. Functional, prezinta 4 procese.

1. Ventilatia pulmonara = deplasarea aerului in ambele sensuri, intre alveolele pulmonare si atmosfera

este rezultatul variatiilor ciclice ale volumului cutiei toracice, urmate de miscarile in acelasi sens ale plamanilor, solidarizati cu aceasta prin intermediul pleurei;

variatiile ciclice ale volumului cutiei toracice se realizeaza in cursul a doua miscari: inspiratorie si expiratorie.

A. Mecanica ventilatiei pulmonare

Dimensiunile plamanilor pot varia prin distensie si retractie, in doua moduri:

a. miscari de ridicare si coborare ale diafragmei (variaza diametrul vertical);

b. miscari de ridicare si coborare a coastelor (variaza diametrului antero-posterior);

Respiratia normala, de repaus, se realizeaza aproape in intregime, prin miscari ale diafragmei;

- in inspiratia normala prin contractie diafragma se aplatizeaza si trage in jos fata bazala a plamanilor;

- in expiratia normala, diafragma se relaxeaza, si prin retractia elastica a plamanilor, a peretelui toracic si a structurilor abdominale, plamanii sunt comprimati.

Respiratia maxima (de rezerva) se realizeaza si prin  ridicarea si coborarea grilajului costal;

- in repaus, coasele sunt coborate, permitand sternului sa se apropie de coloana;

- coastele se ridica, sternul este impins inainte, (indepartat de coloana), marind diametrul antero-posterior cu circa 20 % in inspiratia maxima fata de expiratie;

- muschii care ridica grilajul costal sunt muschi inspiratori si sunt, in special, muschii gatului;

- muschii care determina coborarea grilajului costal sunt muschi expiratori; ex muschii drepti abdominali;

- in inspiratie intervin si muschii intercostali externi si supracostali;

- in inspiratia fortata intervin si alti muschi: micii pectorali, muschii dintati.

B. Presiunea pleurala = este presiunea din spatiul cuprinsa intre cele doua foite pleurale

Este o suctiune permanenta a lichidului pleural, ceea ce duce la o presiune negativa in spatiu pleural (mai mica decat presiunea atmosferica) si variaza cu fazele respiratiei.

C. Presiunea alveolara = presiunea din interiorul alveolelor pulmonare

In repaus, cand glota este deschisa, aerul nu circula intre plamani si atmosfera, presiunea in orice punct al arborelui circulator, este egala cu cea atmosferica, considerata 0 cm H₂O.

In timpul unei inspiratii normale, presiunea alveolara scade (-1 cm H₂O).

Presiunea usor negativa permite patrunderea aerului in plamani.

Inspiratia normala dureaza 2 s si patrund 500 ml aer, expiratia dureaza 2-3 s.

In expiratie, presiunea alveolara creste (+ 1 cm H₂O) ceea ce forteaza 500 ml aer sa iasa din plamani.

D. Fortele elastice pulmonare (de recul) care stau la baza realizarii expiratiei sunt:

a. fortele elastice ale tesutului pulmonar insusi;

b. fortele elastice produse de tensiunea superficiala a lichidului tensioactiv care captuseste peretii alveolelor (surfactant) si alte spatii aeriene pulmonare;

Datorita aerului din alveolele (si alte spatii aeriene pulmonare) acoperite de surfactant, apar forte de tensiune superficiala; efectul este o forta rezultanta a intregului plaman numita forta de tensiune superficiala, care se adauga elasticitatii tesutului pulmonar.

E. Volume pulmonare si capacitati pulmonare

Pentru studiul ventilatiei pulmonare se aplica metoda numita spirometrie, folosindu-se un aparat numit spirometru. Toate volumele se pot masura spirometric,mai putin cel rezidual.

a. volumul curent (VC) este volumul de aer inspirat si expirat intr-o respiratie normala (500 ml de aer);

b. volumul inspirator de rezerva (VIR) este volumul suplimentar care poate fi inspirat peste VC (circa 1500 ml);

c. volumul expirator de rezerva (VER) este cantitatea suplimentara de aer care poate fi expirata in urma unei expiratii fortate, dupa expirarea unui VC (circa 1500 ml);

d. volumul rezidual (VR) este volumul care ramane in plamani si dupa o expiratie fortata (circa 1500 ml);

Capacitati pulmonare - sunt sume de doua sau mai multe volume:

a. capacitatea inspiratorie - este  VIR +VC

- reprezinta cantitatea de aer pe care o persoana o poate respira, pornind de la nivelul expirator normal, pana la distensia maxima a plamanilor (2000 ml de aer);

b. capacitatea reziduala functionala - este VER+VR

- reprezinta cantitatea de aer care ramane in plamani la sfarsitul unei respiratii normale (3000 ml de aer);

c. capacitatea vitala (CV) - este VER + VIR +VC

- este volumul maxim pe care o persoana il poate scoate din plamani dupa o inspiratie maxima (3500 ml de aer);

d. capacitate pulmonara totala (CPT) este CV +VR

- este volumul maxim pana la care pot fi expansionati plamanii prin efort inspirator maxim (5000 ml de aer).

Minut-volumul respirator sau debitul respirator - este VC x FR

reprezinta cantitatea totala de aer deplasata in arborele circulator in fiecare minut;

este produsul dintre volumul curent si frecventa respiratorie;

frecventa respiratorie este de 16/min la barbat si 18/min la femeie;

la o frecventa respiratorie de 18/min DB este: 500 x18 = 9000 ml = 9 litri de aer,

in diferite conditii fiziologice si patologice se poate modifica foarte mult;

Ventilatia alveolara este volumul de aer care ajunge in zona alveolara a tractului respirator in fiecare minut si participa la schimbul util de gaze respiratorii;

- valoarea sa medie este de 4,5-5litri pe min (numai o mica parte a debitul respirator);

- restul debitului respirator reprezinta ventilatia spatiului mort (aer care umple caile aeriene pana la bronhiile terminale si nu participa la schimburile de aer);

- ventilatia alveolara este un factor major care determina presiunile partiale ale O₂ si CO₂;

2. Difuziunea O₂ si CO₂ intre alveolele pulmonare si sange

Procesul are loc in conditiile in care exista o diferenta de presiune.

Difuziunea gazelor este orientata dinspre zona cu presiune mare catre zona cu presiune mica.

Concentratia gazelor din aerul alveolar este diferita de cea din aerul atmosferic, din urmatoarele cauze:

- la fiecare respiratie, aerul alveolar este inlocuit partial cu aer atmosferic;

- din aerul alveolar este extras O₂ si primeste permanent CO₂ din sangele pulmonar;

- aerul atmosferic uscat este umezit inainte de a ajunge in alveole;

Aerisirea lenta la nivel alveolar previne schimbarile bruste ale concentratiei sangvine a gazelor.

a. Membrana alveolo-capilara (respiratorie) este formata din: endoteliul capilarelor, epiteliul alveolelor, tesutul interstitial de la baza alveolelor (interstitiu pulmonar), surfactant (lichid tensioactiv);

la nivelul ei are loc schimbul de gaze dintre alveole si sange;

are in medie 0,6 microni grosime si realizeaza o suprafata de 50-100 m².

b. Factorii care influenteaza rata difuziunii gazelor prin membrana alveolo-capilara sunt:

presiunea partiala a gazului in alveole si in capilarul pulmonar;

coeficientul de difuziune a gazului (este specific pentru fiecare tip de molecula);

dimensiunile membranei respiratorii - invers proportionala cu grosimea si direct proportionala cu suprafata ei;

c. Difuziunea oxigenului se face din aerul alveolar spre sangele din capilare;

presiunea partiala a O₂ in alveole este de 100 mm Hg si in capilarele pulmonare este de 40 mm Hg;

O₂ traverseaza membrana alveolo-capilara si se dizolva in plasma, crescand presiunea partiala a O₂ in sange;

consecutiv, O₂ difuzeaza in hematii, se leaga cu hemoglobina (rezulta oxihemoglobina);

trecerea O₂ in sange se realizeaza pana la egalarea presiunilor partiale din alveole - capilare pulmonare;

egalarea presiunilor partiale pentru O₂ se realizeaza in 0,25 secunde;

hematia petrece circa 0,75 secunde in capilarul pulmonar;

daca egalarea presiunilor partiale se realizeaza in 0,25 sec, raman 0,50 sec numite margine de siguranta;

marginea de siguranta asigura o preluare adecvata a O₂ in perioade de stres (in efort fizic, la altitudini mari);

oxigenarea sangelui la nivel capilarelor alveolare se numeste hematoza pulmonara;

d. Difuziunea CO₂ se face din capilarul pulmonar spre alveola pulmonara

presiunea partiala a CO₂ in capilarele pulmonare este de 46 mm Hg, in alveolele este de 40 mm Hg;

gradientul de difuziune al CO₂ este de 10 ori mai mic decat cel al O₂;

CO₂ difuzeaza de 20 de ori mai repede decat O₂ (CO₂ e de 25 de ori mai solubil in lichidele corpului decat O₂)

egalarea presiunilor partiale pentru CO₂ se realizeaza in 0,25 secunde.

3. Transportul O₂ si CO₂ prin sange si lichidele corpului catre si de la celule

a. Transportul O₂

98,5 % O₂ este transportat sub forma de oxihemoglobina, 15 % dizolvat in plasma.

Sangele arterial transporta 20 ml O₂ pe dl sange.

O₂ difuzat in hematii, se combina reversibil cu Fe²⁺, transformand dezoxihemoglobina in oxihemoglobina.

Un gram de hemoglobina se combina cu maxim 1,34 ml O₂ (sunt 12-15 grame hemoglobina pe dl sange).

O molecula de hemoglobina se poate combina cu maxim 4 molecule de O₂ (saturare 100%).

Scaderea pH-ului plasmatic si cresterea temperaturii scad capacitatea hemoglobinei de a lega O₂.

b. Schimbul O₂ la nivel celular

La nivel tisular, presiunea partiala a O₂ este de 40 mm Hg.

O₂ trece din sangele capilar in interstitii si de aici in celule.

Scade rapid presiunea partiala a O₂ plasmatic, determinand disocierea oxihemoglobinei.

Hemoglobina ramane saturata cu O₂ in proportie de 50-70%.

100 ml de sange elibereaza la tesuturi, in repaus, 7 ml de O₂ (este coeficientul de utilizare a O₂).

In efort fizic coeficientul de utilizare a O₂ poate creste de la 7 % la 12 %.

Hemoglobina care a cedat O₂ devine redusa si imprima sangelui venos o culoare violacee caracteristica.

c. Transportul CO₂

CO₂ difuzeaza din celule spre capilare, determinand cresterea presiunii sale partiale in sangele venos cu 5-6 mm Hg fata de sangele arterial.

90 % din CO₂ este transportat sub forma de bicarbonat plasmatic, obtinut prin fenomenul de membrana Hamburger (fenomenul migrarii clorului) care are loc la nivelul eritrocitelor.

5 % CO₂ este transportat dizolvat in plasma si 5 % CO₂ sub forma de carbamino-hemoglobina, rezultata prin combinarea CO₂ cu gruparile aminice NH₂ terminale din lanturile proteice ale hemoglobinei.

4. Reglarea ventilatiei

Se realizeaza de catre centrii nervosi din bulb si punte.

Informatiile sunt culese de chemoreceptorii de la nivelul bulbului si al puntii sau al unor vase de sange.

Notiuni elementare de igiena si patologie

Gripa - infectie respiratorie acuta, contagioasa cu caracter sezonier

- este provocata de virusul gripal; se recomanda vaccinare antigripala;

Fibroza pulmonara - inlocuirea tesutului pulmonar cu tesut fibros

- ex antracnoza - rezulta prin inhalarea, timp indelungat, a prafului de carbune;

Emfizemul pulmonar - "aer in exces" (proces pulmonar complex, obstructiv si distructiv)

- poate fi consecinta fumatului indelungat;

- substantele inhalate irita mucoasele pulmonare, rezultand infectii cronice;

- are loc obturarea cailor aeriene mici, expirul devine foarte dificil, aerul este "prins" in alveole;

- alveolele se supradestind, rezultand distrugerea lor (50-80% din peretii alveolari);

- scade capacitatea de difuzare la nivel pulmonar;

- scade numarul capilarelor, crescand rezistenta in circulatia pulmonara, cu aparitia de hipertensiune pulmonara;

- bolnavul dezvolta hipoxie (scade O₂ din sange) si hipercapnie (peste 4 % CO₂ in sange).

Modificari de ritm respirator

a. normale - polipnee (tahipnee)- in efort fizic creste ritmul respirator;

- bradipnee (rarirea ritmului respirator) si apnee (oprire voluntara);

b. patologice - apar in maladii pulmonare, cardiace sau ale SNC;

- respiratia Cheyne-Stokes - scaderea amplitudinii miscarilor respiratorii urmate de apnee;

apare in leziuni ale SNC, insuficienta ventriculara stanga,

- respiratia Kussmaul - rapida si ampla (inspiratie - pauza - expiratie - pauza);

- apare in diabet, nefrita, intoxicatie salicilica

- respiratia Biot - alternarea respiratiilor cu amplitudine crescuta separate de perioade de apnee; apa in agonii.