Dýchací systém 2 Plicní ventilace • zajišťuje výměnu vzduchu mezi atmosférou a plicními alveoly. • závisí na průchodnosti dýchacích cest, objemu plic, elasticitě a poddajnosti plic a hrudní stěny, činnosti dýchacího centra, motorické inervaci dýchacích svalů. Lung volumes Spirometrické veličiny • Statické = na čase nezávislé • Dynamické = na čase závislé • Čas může být obsažen v definici veličiny (FEV1), nebo se uplatňovat jako podmínka měření (FEVC) 6 Statické objemy plic • dechový objem (VT) = 0,5 l - objem vzduchu nadechnutý jedním klidným vdechem • inspirační rezervní objem (IRV) = 3 l - objem vzduchu, který lze nadechnout maximálním úsilím po klidném nádechu • exspirační rezervní objem (ERV) = 1,1 l - objem vzduchu, který lze vydechnout maximálním úsilím po klidném výdechu • reziduální objem (RV) = 1,2 l - objem vzduchu, který nelze vydechnout a který zůstává v plicích i po usilovném výdechu • mrtvý prostor = vzduch v dýchacích cestách nebo oblastech plic, které se nezúčastní výměny dýchacích plynů difuzí, nelze měřit přímo klasickou spirometrií – anatomický mrtvý prostor (150-200 ml) – fyziologický, dýchací cesty až po terminální bronchioly – celkový (funkční) mrtvý prostor – anatomický mrtvý prostor + patologicky změněné části plic, které jsou ventilovány, ale ve kterých vázne výměna dýchacích plynů (porucha perfuze nebo difuze přes alveolo-kapilární membránu) FVC - celkový vydechnutý objem • Definice: – Definovaný jako maximální množství vzduchu, které může být vydechnuto usilovně/prudce po maximálním nádechu. FEV1 - usilovný expirační objem za sekundu • Definice: – Objem vydechnutého vzduchu v průběhu jedné sekundy při usilovném výdechu. – může být snížen jakýmkoli procesem, který inhibuje tok při výdechu, snížením TLC nebo chabým úsilím Odstupňované úsilí FEV1/FVC% • Definice: – Usilovný expirační objem za sekundu vyjádřený jako procento celkového vydechovaného objemu. – Pro výpočet používáme nejvyšší validní FEV1 a nejvyšší FVC, i když nejsou ze stejných měření. – Senzitivnější nástroj k měření obstrukce, měření obstrukce dýchacích cest s nebo bez asociace k restrikci plicních objemů. FEF25-75% • Definice: – Střední hodnota expiračního toku při střední polovině FVC • Senzitivnější než FEV1. • Podstatně větší variabilita než u FVC a FEV1. • ATS recommends only be considered after determining presence and clinical severity of impairment and should not be used to diagnosis disease in individual patients Limitace spirometrie • Měří jen objemy vyměňující se při dýchání (ne reziduální objemy) • Měří za nefyziologických podmínek • Vyžaduje spolupráci pacienta (problematické u osob s poruchami vědomí, dětí, osob s vadou sluchu, simulujících) Ventilační poruchy • Reverzibilita: reverzibilní, ireverzibilní, částečně reverzibilní • Přítomnost respirační insuficience hypoxemie, hyper(hypo) kapnie Ventilační poruchy • Obstrukční: dýchací cesty kolabují při exspiraci, vzduch je zachycován v plicích. • Restrikční: potíže při vdechu, zjizvená tkáň plic, infiltrace nebo slabé svaly. Plicní objemy jsou snížené. • Smíšené 15 Obstrukční porucha plicní ventilace • omezení průchodnosti dýchacích cest • zúžení horních dýchacích cest – nádechová dušnost • zúžení dolních dýchacích cest – výdechová dušnost • diagnóza dle spirometrie: VC normální, snížená FEV1 → FEV1% < 80 % • příklady: asthma bronchiale, bronchitis, cizí těleso v dýchacích cestách, částečná obstrukce bronchu nádorem, struma 16 • omezení plicní kapacity • diagnóza dle spirometrie: VC snížená (za patologické je považováno snížení pod 80 % normy), FEV1% často > 80 % příklady: stav po resekci plíce, atelektáza, pneumothorax, hydrothorax, plicní fibróza, deformity hrudníku, porucha dýchacích svalů, jejich inervace nebo funkce nervosvalové ploténky, plicní edém, pneumonie, Restrikční porucha plicní ventilace 17 -dle FEV1 – u obstrukční poruchy snížená primárně - u restrikční poruchy snížená sekundárně (je snížená vitální kapacita) Za patologické je považováno snížení FEV1 pod 80 % normální hodnoty pro daného jedince. FEV1 60-80 % normy = lehká porucha FEV1 40-60 % normy = středně těžká porucha FEV1 < 40 % normy = těžká porucha Určení tíže poruchy Obstrukční porucha plicní ventilace • Lokalizovaná obstrukce – bronchiální obstrukce (cizí těleso, nádor, zánět, uzliny..) • absorpční atelektáza, zkrat • Generalizovaná obstrukce – reverzibilní - asthma bronchiale – ireverzibilní - CHOPN (emfyzém, chronická bronchitida), mukoviscidóza – jiné - infekční bronchitida, bronchiolitida) Asthma bronchiale • Chronická zánětlivá choroba dýchacích cest, charakterizovaná zvýšenou reaktivitou na různé stimuly vedoucí k variabilní bronchiální obstrukci, která je reverzibilní buď spontánně nebo po terapii. • 2,3-3,3 % populace • bez závislosti na pohlaví • vzrůstající výskyt • multifaktoriální onemocnění Astma - klinické příznaky • Dechové obtíže, hvízdavý dech, dráždivý kašel • záchvaty se střídají s obdobím klidu • variabilita – sezónní – diurnální (noční a ranní záchvaty) – zátěžová (námahové astma) Astma - dělení • Atopické (alergické) astma – genetická predispozice + alergen, I.typ přecitl. • Neatopické (nealergické) astma – endogenní a. (bez známé příčiny) – námahové a. (tělesná zátěž) – iritační a. (chem.látky, teplo, chlad) – aspirinové a. (i jiné léky) • profesionální a. aj. Astma - fáze záchvatu • Časná (bezprostřední odpověď) – do 30 min, mediátory žírných buněk – zvýšená sekrece hlenu, otok sliznice – kontrakce hladkých svalů (bronchospazmus) • Pozdní odpověď – po 4-6 hod, mediátory neutrofilů, eozinofilů – zánět, příp. destrukce epitelu 1.typ přecitlivělosti (IgE) Astma - plicní funkce • V klidu – někdy i bez známek obstrukce – bronchoprovokační testy • V záchvatu známky obstrukce – snížené dynamické ventilační parametry – zvýšené statické parametry – zlepšení po podání bronchodilatátorů Léčba astmatu • odstranění nebo omezení provokujících faktorů • protizánětlivá terapie • bronchodilatační terapie • hyposenzibilizace • speleoterapie aj. ALERGEN - definice Alergen je substance, schopná navodit alergickou reakci Kompletní alergeny – jsou biologicky účinné, vyvolávají tvorbu specifických protilátek IgE Nekompletní alergeny – biologicky účinné, pozitivní v kožním testu, ale neindukují syntézu specifických IgE Nerelevantní alergeny – negativní test, pozitivní IgE BŘÍZA Bílkovinný extrakt břízy obsahuje asi 30 alergenů Pouze u sedmi z nich byla prokázána tvorba specifických IgE Pouze na 1 z nich reaguje téměř 100% osob, alergických na břízu PANALERGENY Vývojově staré, „univerzální“ bílkoviny, které se objevily ve fylogenezi velice dávno, mohly přecházet v „zakonzervované“ formě do řady odlišných vývojových větví. NEOČEKÁVANÉ ZKŘÍŽENÉ REAKCE (latex a plísně) Nejznámější panalergeny : Profiliny (termolabilita) – pyly x potraviny Parvalbumin (velmi stabilní) – ryby x obojživelníci Tropomyozin (termostabilní) – bezobratlí Roztoči, švábi, korýši, měkkýši, červi Velmi závažné reakce Alfa-livetin (termolabilní) – syndrom vejce, pták, peří Zkřížená alergie JABLKO BŘÍZA ZKŘÍŽENÁ ALERGIE Klasifikace hypersenzitivních reakcí (Gell, Coombs) Typ I IgE-zprostředkovaná vazba Ag na IgE na povrchu žírných buněk a bazofilů – jejich degranulace anafylaktická a alergická reakce (astma, senná rýma, potravinové alergie) Typ II IgG–zprostředkovaná Ab proti buněčným Ag – aktivace komplementu nebo fagocytů post-transfuzní reakce, fetální erytroblastóza a autoimunitní hemolytická anemie Typ III imunokomplexy komplexy Ag-Ab se ukládají v tkáních, aktivují komplement a vyvolávají zánětlivou odpověď, infiltrace neutrofily – uvolňují látky poškozující okolní tkáň Arthusova reakce, sérová nemoc, vaskulitidy, glomerulonefritida, revmatoidní artritida Typ IV buněčná cytotoxicita přímé buněčné poškození způsobené makrofágy a TC buňkami aktivovanými cytokiny uvolněnými ze senzibilizovaných TDTH kontaktní dermatitida, transplantační reakce Typ V protilátky proti receptorům stimulační příp. blokující Ab, které se vážou na povrchové buněčné receptory Graves-Basedovova choroba, myasthenia gravis I. Typ hypersenzitivní reakce • Alergie, atopie, anafylaxe • “Bezprostřední” hypersenzitivita • Antigen se váže na IgE protilátky na povrchu žírných buněk • Žírné buňky uvolňují mediátory • Konečný výsledek: dilatace cév, kontrakce hladké svaloviny, zánětlivá odpověď Hypersenzitivní reakce typu I • senzibilizace - B buňky - IgE • opsonizace - žírné buňky a bazofily • degranulace - primární a sekundární mediátory Hypersenzitivní reakce typu I • systémová (anafylaktická reakce) - generalizovaná, život ohrožující, šok - anafylaktoidní reakce • lokalizovaná ▪ astma bronchiale ▪ alergická rýma ▪ atopická dermatitida ▪ potravní alergie Dělení alergií podle místa postižení Průběh reakce typu I • časná fáze - degranulace žírných buněk a bazofilů • pozdní fáze - 4-6 hodin po časné fázi, trvá 1-2 dny - infiltrace neutrofily, eozinofily, makrofágy, lymfocyty a bazofily Mediátory reakce typu I • při parazitické infekci spouští proces vedoucí k její eliminaci • jejich tvorba vyvolaná alergeny má škodlivé účinky • primární mediátory - histamin - proteázy - chemotaktické faktor pro eozinofily a neutrofily • sekundární mediátory - faktor aktivující destičky - leukotrieny - bronchokonstrikce, zvyšují cévní permeabilitu a tvorbu hlenu - prostaglandiny – PGD2 - bronchokonstrikce - bradykinin - cytokiny - IL-4 zvyšuje produkci IgE B buňkami - IL-5 aktivuje eozinofily - TNF-a Odkud se berou zánětlivé mediátory? Complement proteins Coagulation factors Factors XII, XI, X, etc. Astma - fáze záchvatu • Časná (bezprostřední odpověď) – do 30 min, mediátory žírných buněk – zvýšená sekrece hlenu, otok sliznice – kontrakce hladkých svalů (bronchospazmus) • Pozdní odpověď – po 4-6 hod, mediátory neutrofilů, eozinofilů – zánět, příp. destrukce epitelu