Fizjologia regulacji oddychania Odpowiedź oddechowa na hipoksję

Wielkość: px

Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Fizjologia regulacji oddychania Odpowiedź oddechowa na hipoksję"

Angelika Pietrzak
8 lat temu
Przeglądów:

1 Zakład Fizjopatologii Oddychania im. prof. Antoniego Koziorowskiego Instytut Gruźlicy i Chorób Płuc Fizjologia regulacji oddychania Odpowiedź oddechowa na hipoksję Monika Franczuk Wojskowy Instytut Medyczny Warszawa 2013

2 Oddychanie Utrzymanie prawidłowego składu gazometrycznego krwi: prawidłowego ph, prężności tlenu (PaO 2 ) i prężności dwutlenku węgla (PaCO 2 ) we krwi tętniczej i płynie mózgowo-rdzeniowym Dostosowanie wentylacji i wymiany gazowej do aktualnego zapotrzebowania ustroju układ regulacji oddychania

3 Układ regulacji oddychania OŚRODKI WYŻSZE W MÓZGU Ośrodkowy generator rytmu oddechowego (grupy neuronów w pniu mózgu) Rdzeniowe neurony ruchowe Mechanoreceptory SAR, RAR, proprioreceptory, włókna C Mięśnie ścian klatki piersiowej Płuca Obwodowe, centralne Chemoreceptory ph, O 2, CO 2 WENTYLACJA

4 Ośrodek oddechowy - jądra rdzenia przedłużonego i mostu Integruje i przetwarza bodźce z: receptorów chemowrażliwych, mechanoreceptorów układu oddechowego, kory mózgowej, układu limbicznego generatora rytmu oddechowego Dostosowanie napędu oddechowego stosowanie do aktualnych bodźców dośrodkowych Czynności złożone śpiew, śmiech, mowa Modyfikowanie siłą woli, uczucie duszności (połączenia z korą mózgową) Wpływ emocji układ limbiczny

5 Ośrodek oddechowy - generator rytmu oddechowego Wytwarzanie impulsów bez zewnętrznego pobudzenia aktywność rozrusznika Naprzemienna aktywność neuronów wdechowych i wydechowych Liczne połączenia synaptyczne Lokalizacja: (najprawdopodobniej dogłowowe brzuszno boczne części rdzenia przedłużonego i mostu)

6 Ośrodek oddechowy Grupa pnia mózgu (automatyczna) Ośrodek pneumotaksyczny (nucl. Kolliker-Fuse) Ośrodek apneustyczny Ośrodek rdzeniowy: Neurony grupy grzbietowej (DRG) neurony wdechowe (jądro pasma samotnego) impulsy dośrodkowe z receptorów dróg oddechowych, kłębków szyjnych i aortalnych Neurony grupy brzusznej (VRG) neurony mieszane gł. wydechowe (pasmo w brzusznobocznej części rdzenia przedłużonego - j.dwuznaczne i tylnodwuznaczne), impulsy dośrodkowe z GDO, chemoreceptorów obwodowych i włókien C Grupa kory mózgowej (wolicjonalna) Kontrola aktywności oddechowej w różnych warunkach: śpiew, śmiech, dowolne zatrzymanie oddechu

7 Chemoreceptory centralne (brainstem chemoreceptors) obszary chemowrażliwe na brzuszno-bocznej powierzchni rdzenia przedłużonego (nucl.tractus solitari, locus ceruleus, nucl. retrotrapezoideus) ph, PaCO 2 zwiększenie lokalnego stężenia [H + ] CSF pobudza czynność ośrodka oddechowego Anhydraza węglanowa Stymulacja receptorów zwiększenie częstości i sygnału i tempa przewodzenia sygnałów skutkujące zwiększeniem częstości rytmu oddechowego; Histydyna aminokwas włączony w proces recepcji i przenoszenia bodźca wrażliwości na ph (sensor molecule)

8 Chemoreceptory obwodowe kłębki szyjne (glomus caroticum, carotid body) unerwienie n. zatokowy Heringa (n. językowogardłowy), unaczynienie t. szyjna zewnętrzna (2 L/min/100g!) PaO 2, [H + ], ( PaCO 2?) Wzrost wentylacji gł. zwiększenie VT > f Neuromediator ATP, pobudzenie receptorów P2X 2 i P2X 3 Odnerwienie kłębka szyjnego obustronne - całkowite zniesienie odpowiedzi na izolowany bodziec hipoksyczny kłębki aortalne unerwienie -n. błędny, zmiany ciśnienia tętniczego wrażliwość na zmiany PaO 2 u niemowląt i małych dzieci

9 Metody oceny regulacji oddychania Badanie wzorca oddechowego Pomiar ciśnienia okluzji (P0.1) Testy chemicznej kontroli oddychania odpowiedź oddechowa na narastającą hiperkapnię odpowiedź oddechowa na pogłębiającą się hipoksemię mieszanka hiperoksyczna zastosowanie dodatkowego oporu zewnętrznego w czasie wysiłku fizycznego w czasie snu

10 Test oddychania zwrotnego - narastająca hipoksemia w warunkach izokapni wg Rebucka i Campbella)

11 TEST HIPOKSYCZNY MV [L/min] SaO 2 [%] Odpowiedź wentylacyjna V/ SaO 2 L/min/% (slope) intercept V - SaO 2 80 % Odpowiedź ciśnieniowa P0.1/ SaO 2 cmh 2 O/% (slope) intercept P0.1 - SaO 2 80 %

12 Czynniki modyfikujące kontrolę oddychania Czynniki genetyczne - głównie odpowiedź na hipoksję Czynniki środowiskowe przewlekła hipoksja sinicze wady serca urodzeni na dużych wysokościach aktywność fizyczna czynniki antropometryczne (płeć, wiek, masa ciała) i etniczne hormony (progesteron, hormony tarczycy), lek, substancje czynne biologicznie sen rytm biologiczny stres, ograniczony wpływ woli

13 Obniżona odpowiedź oddechowa na hipoksję Obniżona odpowiedź chemoreceptorów obwodowych wrodzona nabyta (uraz, stan po odnerwieniu zatoki szyjnej) przewlekła hipoksemia urodzeni na dużych wysokościach, wady serca Choroby nerwowo-mięśniowe np. miastenia, poliomyelitis Restrykcja, obturacja, deformacja klatki piersiowej

14 TEST HIPOKSYCZNY

15 Kontrola oddychania w czasie snu Zmniejszenie napięcia mięśni dróg oddechowych Hypowentylacja w czasie snu wolnofalowego ( Vt, f) wzrost PaCO 2 o 2-7 mmhg i spadek PaO 2 o 2-7 mmhg Obniżenie wrażliwości ośrodka oddechowego ze spadkiem odpowiedzi oddechowej o 15-20% (nawet do 30% w fazie REM) Obniżenie odpowiedzi oddechowej na hipoksję o15-25 % Zmienna wentylacja minutowa, możliwy ośrodkowy oddech okresowy w fazie NREM

16 Kontrola oddychania u noworodków Zdecydowanie niższa wrażliwość na obniżenie PaO2 (tym niższa im młodszy wiek urodzeniowy) - adaptacja do warunków płodowych PaO 2 (30 mmhg) Hipoksemia i niedotlenienie OUN prowadzi do zmniejszenia oddechowego i spadku wentylacji. Bodźcem pobudzającym jest hiperkapnia.

17 Kontrola oddychania w wieku podeszłym Wzorzec oddychania: wentylacja minutowa (V ) VT częstość (f) Odpowiedź na hipoksję - o ok. 50% Odpowiedź na hiperkapnię - o ok.60% upośledzenie integrowania bodźców ze struktur receptorowych i generowania odpowiedniej aktywności efektorów; Obniżenie percepcji dodatkowego oporu i skurczu oskrzeli (np. w czasie BHR) upośledzenie mechanizmów obronnych Większa częstość występowania zaburzeń oddychania w czasie snu (44% dla AHI 20 vs 4-9% w populacji wieku średniego)

18 Odpowiedź oddechowa na hipoksję u chorych na astmę oskrzelową odpowiedzi wentylacyjne i napędu oddechowego na bodziec hipoksyczny obniżenie chemowrażliwości i zmniejszone odczuwanie duszności u chorych ze stanami astmatycznymi w wywiadzie (Kikuchi) - wykrywanie predyspozycji do występowania astmy o ciężkim przebiegu? rodzinne występowanie obniżonej odpowiedzi na bodziec hipoksyczny? (Hudgel)

19 Odpowiedzi oddechowe na narastającą hipoksję -astma 6 Odpowiedź wentylacyjna Odpowiedź ciśnieniowa 2,0 5 1,6 MV/SaO 2 [L/min/%] górna granica normy (X+ 1.64SD) P0.1/SaO 2 [cmh 2 O/%] 1,2 0,8 1 0,4 0 A-sa A-nsa K 0,0 Asa Ansa K

20 Pierwotny zespół hipowentylacji pęcherzykowej (klątwa Ondyny) idiopathic congenital central hypoventilation syndrome Choroba genetycznie uwarunkowana (mutację genu homeotycznego PHOX2B, kodujacego białko transkrypcyjne), Stała hipowentylacja podczas snu z adaptacją do skrajnie wysokich wartości PaCO2 ~ 100 mmhg, gł. w NREM, Upośledzona odpowiedź na hiperkapnie i hipoksemię, Nie stwierdza się współistniejącej choroby układu oddechowego, nerwowomięśniowego czy krążenia, Epidemiologia 300 przypadków (Weese-Mayer DE, Berry-Kravis EM. Genetics of congenital central hypoventilation syndrome: lessons from a seemingly orphan disease. Am J Respir Crit Care Med , s , Rozpoznanie (Weese-Mayer DE i wsp. Case/control family study of autonomic nervous system dysfunction in idiopathic congenital central hypoventilation syndrome. Am J Med Genet ): stała hipowentylacja podczas snu (PaCO2 >60 mm Hg); wystąpienie objawów w ciągu pierwszych lat życia; brak współistniejącej choroby płuc lub dysfunkcji nerwowo-mięśniowej, mogącej powodować hipowentylację; brak współistniejącej choroby serca. John Wiliam Waterhause 1872

21 Zastosowanie kliniczne testów regulacji oddychania Pneumonologia Neurologia Anestezjologia Transplantologia Choroby wewnętrzne Farmakologia kliniczna Fizjologia kliniczna i stosowana

22 Zastosowanie klinicznych testów regulacji oddychania Pneumonologia: różnicowanie pomiędzy ośrodkowymi i obwodowymi mechanizmami hipowentylacji, ocena skuteczności tlenoterapii, ale także ocena ryzyka jej zastosowania w kontekście obniżenia napędu oddechowego przy zastosowaniu zbyt wysokich stężeń tlenu. stwierdzenie więc niskiej czy też obniżonej chemowrażliwości, pozwala na objęcie tego typu pacjentów szczególną uwagą jako grupy ryzyka. ocena działania leków czy innych środków farmakologicznych, których działanie może zmieniać aktywność ośrodka oddechowego czyli pobudzających oraz hamujących oddychanie.

23 Regulacja oddychania - kiedy warto badać? Zespół hipowentylacji związanej z otyłością OSA Wrodzony zespół hipowentylacji centralnej Choroby z zajęciem CUN Nadczynność i niedoczynność tarczycy Sporty ekstremalne, nurkowanie, wspinaczka wysokogórska Przygotowanie do lotu samolotem: ciśnienie na poziomie 2438 m, ciśnienie parcjalne tlenu ~15,1% npm, spadek u zdrowych osób PaO2 do wartosci mmhg, SaO %, próba hipoksemiczna hypoxic challange testing

Podobne dokumenty

Ćwiczenie 8. Podstawy fizjologii oddychania

Ćwiczenie 8. Podstawy fizjologii oddychania Ćwiczenie 8 Podstawy fizjologii oddychania Zagadnienia teoretyczne 1. Mięśnie oddechowe i ich unerwienie. 2. Mechanizm wdechu i wydechu. 3. Objętości i pojemności płuc. 4. Anatomiczna i fizjologiczna przestrzeń