Stanovení citlivosti dechového centra k hypoxii a k hyperkapnii © Fyziologický ústav LF MU, Anna Pekařová, 2016 Regulace dýchání https://sleep.sharepoint.com/siteimages/Chapter%203.png • Dýchání je automatický proces, který probíhá mimovolně. Automaticita dýchání vychází z pravidelné (rytmické) aktivity skupin neuronů anatomicky lokalizovaných v prodloužené míše a její blízkosti. Lze je rozdělit na tři hlavní skupiny: • Dorzální respirační skupina - umístěná bilaterálně na dorzální straně prodloužené míchy, pouze neurony inspirační, vysílající axony k motoneuronům nádechových svalů (bránice, zevní mezižeberní svaly; jejich aktivace=nádech, při jejich relaxaci=výdech), podílí se na klidovém i usilovném nádechu • Ventrální respirační skupina - umístěná na ventrolaterální části prodloužené míchy, horní část: neurony jejichž axony aktivují motoneurony hlavních a pomocných nádechových svalů; dolní část: exspirační neurony s inervací výdechových svalů (vnitřní mezižeberní svaly). Neurony této skupiny jsou v činnosti pouze při usilovném nádechu a výdechu • Pontinní respirační skupina (pneumotaxické centrum) – umístěná dorzálně v horní části mostu, podílí se na kontrole frekvence a hloubky dýchání; ovlivňuje činnost respiračních neuronů v prodloužené míše Chemické faktory ovlivňující dechové centrum: Centrální chemoreceptory - na ventrální straně prodloužené míchy Adekvátní podnět: zvýšení pCO2 a koncentrace H+ - centrální chemoreceptor reaguje i na pokles pH z jiných příčin (laktázová acidóza, ketoacidóza) - Náhlá změna pCO2 se neprojeví okamžitě, změna ve ventilaci přes centrální chemoreceptory nastává až po 20-30s Periferní receptory – glomus caroticum, glomus aorticum (Stimulace dýchání probíhá cestou n. vagus a n. glossopharyngeus). Reagují na pokles pH, zvýšení pCO2 a pokles pO2 . Obzvlášť reagují na pokles pO2 pod 10-13 kPa v arteriální krvi. Mechanismus účinku: následkem poklesu tvorby ATP v mitochondriích se depolarizuje membrána receptorů a nastává jejich excitace http://www.medicine.mcgill.ca/physio/resp-web/sect8.htm, Hypoxie, hypoxemie • Hypoxie je souhrnný název pro nedostatek kyslíku v těle nebo v jednotlivých tkáních. • Hypoxemie - nedostatek kyslíku v arteriální krvi. • Anoxie - úplný nedostatek kyslíku Nejčastější typy hypoxií: 1. Hypoxická – fyziologie: při pobytu ve vyšších nadmořských výškách, patologie: hypoventilace při plicních nebo nervosvalových chorobách 2. Transportní (anemická) – snížená transportní kapacita krve pro kyslík (anémie, ztráta krve, otrava CO) 3. Ischemická (stagnační) – omezený průtok krve tkání (srdeční selhání, šokové stavy, uzávěr tepny) 4. Histotoxická – buňky nejsou schopny využít kyslík (otrava kyanidy – poškození dýchacího řetězce) 11-16 kPa Hyperkapnie • Hyperkapnie je vzestup koncentrace oxidu uhličitého v krvi nebo ve tkáních, který je způsoben retencí CO2 v těle • možné příčiny: celková alveolární hypoventilace (snížená ventilace plic nebo prodloužení mrtvého prostoru) • mírná hyperkapnie (5 -7 kPa) vyvolá stimulaci dechového centra (terapeutické využití: pneumoxid = směs kyslík + 2-5% CO2) • hyperkapnie kolem 10 kPa - narkotický účinek CO2 – útlum dechového centra (předchází bolest hlavy, zmatenost, dezorientace, pocit dušnosti) • hyperkapnie nad 12 kPa – výrazný útlum dýchání – kóma až smrt 5,3 - 6,65 kPa Pulzní oxymetrie • Je fotometrická metoda neinvazivního měření saturace hemoglobinu kyslíkem v arteriálním řečišti. • Metoda je založena na hodnocení absorpce světla dvou různých vlnových délek po průchodu tkání (prst, ušní lalůček). Redukovaný hemoglobin absorbuje více světla při vlnové délce 660 nm (červená část spektra), oxygenovaný hemoglobin při 940 nm (infračervená část spektra). • Pulzní oxymetr tedy vysílá paprsky dvou vlnových délek do tkáně a rozdílné absorpční poměry jsou východiskem pro výpočet faktoru, pomocí kterého je získána konečná hodnota saturace hemoglobinu. • Abychom dosáhli cíleného měření hodnoty saturace pouze v arteriální krvi, dochází dále k odečtu naměřených hodnot mezi jednotlivými tepy od hodnot na vrcholu pulzu (pulzové vlny). Takto vypočítaná komponenta se pak rovná absorpci proměnlivé složky, kterou je arteriální krev (zastoupení ostatní tkáně – kůže, nehet, kost - přes kterou paprsek prochází, je stabilní). Patologie <90% SpO2 https://cs.wikipedia.org/wiki/Pulsn%C3%AD_oxymetrie#/media/File:Absorp%C4%8Dn%C3%AD_spektrum_hemoglobinu.png, http://www.mr-diagnostic.cz/nonin-onyx-vantage-9590 I. stanovení citlivosti dechového centra k hypoxii • Cíl: Demonstrace změny ventilace při navození hypoxie a porovnání citlivosti dechového centra k hypoxii různých osob. • Za použití Kroghova respirometru je hypoxie navozena dýcháním vzduchu, ve kterém (při uzavřeném okruhu respirometru) přirozeně klesá koncentrace O2 (aby nedocházelo k vzestupu CO2 z vydechovaném vzduchu je v Kroghově respirometru natronové vápno, které CO2 absorbuje). • Interpretace: Citlivost dechového centra je vyjádřena parametrem Ks, který udává sklon křivky VentilaceV (l/min) SpO2(%) ΔV ΔSpO2 Ks = ΔSpO2 ΔV II. stanovení citlivosti dechového centra na hyperkapnii • Cíl: Demonstrovat změny ventilace vyšetřované osoby při navozené hyperkapnii a porovnat citlivost dechového centra k hyperkapnii u různých osob. • Hyperkapnie je navozena dýcháním již vydechnutého vzduchu (Kroghův respirometr s kyslíkem, bez natronového vápna - přirozeně klesá koncentrace O2 a stoupá CO2 • Interpretace: sklon křivky ukazuje na citlivost dechového centra k hyperkapnii (viz u hypoxie) • Klinická poznámka: citlivost dechového centra na změnu parciálního tlaku CO2 je snížená u pacientů s chronickým onemocněním plic v pokročilém stádiu, stejně tak u pacientů se srdečním selhání. Dále u lidí trénujících zadržení dechu, jako jsou například potápěči bez kyslíkových bomb.