A légzés élettana II.

• 2012. 11. 19.
• Előadó: Prof. Hunyady László

A zárt kamrában ülő ember egy csövön keresztül lélegzik, a belélegzett levegő mennyiségét mérjük. Adott helyzetben megállítva a belégzést megkérjük az alanyt, hogy engedje el a légzőizmait. A légzőmozgások szünetében a csőben mérhető nyomás egyenlő az alveoláris nyomással. A pleurális nyomást az oesophagus belnyomásával egyenlőnek vesszük és itt mérjük. A két nyomás különbségéből megkaphatjuk a tüdő nyomás-térfogat diagramját. A mellkasfal nyomás-térfogat diagramját a pleurális és külső nyomás különbsége adja meg. Az alveoláris és külső nyomás különbsége a kettőt együtt adja meg.

A tüdőnek és a mellkasfalnak kb. azonos a compliance-e, körülbelül 0,2l/vízcm. Együtt a kettőnek kisebb, kb. 0,1l/vízcm, a kettő reciprokos összege. A tüdő és a mellkasfal compliance görbéiből látszik, hogy a tüdő compliance görbéje magasabb térfogaton ellaposodik, csökken a compliance; ebből látszik, hogy a belégzést a tüdő limitálja. Hasonlóképpen a mellkasfal limitálja a kilégzést (a tüdő zsugorodhatna tovább is rugalmasan).

Csökkenti az alveoláris felületi feszültséget, ezzel növeli a tágulékonyságot. A II-es típusú alveoláris sejtek termelik.

• A felületi feszültséget nagyságrenddel csökkenti, így a légzési munkát jelentősen csökkenti. W_légzési=p*ΔV A surfactant az alveolusok nyitásához szükséges nyomást (p) körülbelül tizedrészére csökkenti, ezzel a légzési munkát is hasonló mértékben csökkenti. Koraszülött csecsemők haláláért a sokszor a surfactant hiánya felelős. Ilyen esetben glukokortikoidok adásával lehet serkenteni a surfactant termelését, vagy mesterséges lélegeztetéssel lehet segíteni.
• Az alveolusok tágassága. A Laplace-törvény: p=2T/r, ahol T a fal feszülése. Különböző sugarú alveolusok esetén a törvény értelmében a kisebb sugarú alveolusok felfújnák a nagyobbakat. A surfactant a feszülés csökkentésével hozzájárul ahhoz, hogy ez ne így legyen. A surfactant a kisebb sugarú alveolusok falára nehezedő nyomást jobban növeli.
• A tüdőödémától véd. Az alveolusok szívóhatását csökkentve csökkenti a tüdőkapillárisokból kiáramló folyadék mennyiségét.
• A hiszterézis kialakítlása. Összeesett tüdőben a surfactant egy része az alveolusok faláról leválva, micellákban helyezkedik el. Így a tüdő felfújása közben több erőt kell kifejtenünk, mint a leengedés közben, amikor már visszament a surfactant a felszínre.

• A tüdő rögzítettsége a mellkasfalhoz (vizes tárgylemez hasonlat)
• Az alveolusok interdependenciája. Az egyes alveolusok rugalmasságuknál, retrakciós tendenciájuknál fogva egymást húzzák, egymást tartják kifeszítve.
• A surfactant jelenléte biztosítja az alveolusok egyenletes nyitását.

(A funkcionális reziduális kapacitás meghatározása. Kilégzési rezerv + reziduális kapacitás)

Egy ismert térfogatú térben levegőt és héliumot összekeverünk. Ezután a páciens addig lélegez ebből a térből ki-be, amíg a hélium egyenletesen el nem oszlik a tüdőben és a térben. Ezután a C₁*V₁=C₂*(V₁+V₂) V₂=FRC egyenlettel meghatározható az FRC. Fontos, hogy a mérést nyugodt kilégzés állapotában kezdjük.

(más néven intrathoracális térfogat) A pácienst egy légmentesen zárt kabinba ültetjük. Ezután a légzőcső elzárása után megkérjük, hogy végezzen légzőmozgást. A mellkasát tudja tágítani, viszont levegőt nem tud lélegezni. A kamra térfogata annyival csökken, amennyivel a mellkasa tágult, ezt mérni tudjuk egy szervomechanizmussal, ami a doboz nyomását állandó értéken tartja. A légzőcső nyomásváltozásából és a doboz térfogatcsökkenéséből meghatározható a tüdő térfogata: FRC=(P₂*ΔV)/(P₁-P₂)

Fiziológiás állapotban a két mérés azonos értéket ad. Kóros állapotban azonban (pl. tüdőn belüli, légzéstől elzárt gázterek, bullák) különbözhet a két érték, mert a teljestest-pletizmográfia a bullák térfogatváltozását is méri, míg a héliumdilúciós módszer csak a légzésben ténylegesen részt vevő tereket méri.

Mind a kilégzést, mind a belégzést harántcsíkolt izmok végzik. Azonban a normál, nyugalmi légzésnél csak a belégzés jár aktív izommunkával, a rekesz és a külső intercostalis izmok aktiválódnak. A kilégzést ezen izmok elernyedése után a tüdő és a mellkasfal retrakciós tendenciája okozza. Erőltetett légzésben részt vesznek a légzési segédizmok is: belégzésnél a sternocleidomastoideus, kilégzésnél a m. intercostalis internus és a hasizmok. Ezek – mivel harántcsíkolt izmok – szomatikus beidegzéssel rendelkeznek és beidegzésük sérülésekor bénulhatnak, ezért a C4(n.phrenicus kilépése) fölötti gerincsérülés légzésbénulással jár.

Nyomásviszonyok változása

• V ±0,5 l
• P_{intrapulmonalis} ± 1 H₂Ocm
• v_áramlási ± 0,5 l/s
• p_{intrapleurális} -5~-7 H₂Ocm

(Az intrapleurális nyomás nagyban függ attól, hogy hol mérjük; magasabban mérve kisebb értéket kapunk)

• Bronchusok simaizomtónusa.

1. β2 adrenerg receptorok receptorok hatására (szimpatikus inger) relaxál a bronchusok simaizma, ezért ez az ellenállás csökkenését okozza.
2. M1 muszkarinerg ACh-receptorok (paraszimpatikus) bronchokonstrikciót okoznak a simaizomtónus növelésével.
3. Hisztamin Ca²⁺ jel létrehozása útján szintén bronchokonstrikciót okoz (Asthma bronchiale).
4. Ugyanígy szűkítenek a por, füst és hideg levegő.

Elsősorban a nagy légutak ellenállása jelentős az ellenállás kialakításában és szabályozásában. A Hagen-Poiseuoille törvény itt is alkalmazható.

• Tüdővolumen - Kis tüdővolumen mellett a tüdő ellenállása megnő, mert a légutak is zsugorodnak. Nagy tüdővolumen mellett ugyanezen mechanizmus folytán lecsökken az ellenállás. Asthma bronchialében szenvedő beteg mellkasa felpuffad, hogy ilyen módon csökkenthesse a légútjainak ellenállását.
• Belégzett gáz sűrűsége - A levegő nitrogénjét héliummal helyettesítve a légzés könnyebb lesz, mert a levegő viszkozitását csökkentettük.
• A turbulens áramlásra nem igaz a Hagen-Poiseuille törvény, a turbulens áramlás gyorsabb.

Asthma bronchialében szenvedő beteg kilégzése akadályozott. De az emphysema (a tüdő rugalmasságának csökkenése) ugyanígy kilégzési nehézségeket okoz.

V=(p_alveoláris−p_b)/R=(p_retrakciós-p_pleurális)/R

Egészséges emberben erőltetett kilégzéskor a pleurális nyomás kb. +5 vízcm. Ehhez az alveolus további 5 vízcm-t ad hozzá. Az alveolusból kifelé haladva lineárisan csökken a nyomás, mígnem eléri azt a pontot, ahol a belső nyomás kisebb, mint a pleurális nyomás. Ez a pont („Összenyomási pont”) a kilégzés további erőltetésekor befelé tolódik el, de egészséges emberben olyan magasságban van, ahol már porcmerevítése van a légutaknak, fiziológiásan nem okoz gondot a pleurális nyomás növekedése igen erőltetett kilégzéskor sem. Emphysemás betegben viszont az ernyedt, tágult alveolus nem tud elég nagy nyomással hozzájárulni a kilégzéshez, ezért a kilégzési pont befelé tolódik el, így ennek a betegnek erőltetett kilégzéskor összenyomódnak a légutai, mert a kompressziós pont olyan helyre tevődik, ahol már nincs porcmerevítése a légutakanak.