Fyziologický ústav, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity1
XXI. Stanovení citlivosti dechového centra
na hypoxii a hyperkapnii
Praktické cvičení z fyziologie (podzimní semestr: 10. – 12. týden)
Fyziologický ústav, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity2
Regulace dýchání
Dechové
centrum
Centrální
chemoreceptory,
automatické dýchání
Mozková kůra
Volní dýchání, podmíněné reflexy
Podkorové struktury
Emoce, změny centrální teploty, změny při
reakcích ANS
Přímý vliv
složení prostředí
Hormony
(adrenalin, steroidní
hormony)
baroreceptory
Nespecifické
mechanoreceptory
Receptory kůže,
svalů, šlach a
kloubů
Receptory
dýchacích svalů
Receptory plic a
dýchacích cest
Periferní
chemoreceptory
Fyziologický ústav, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity3
Dechová centra v prodloužené míše
̶ Dýchání je automatický proces, který probíhá mimovolně.
̶ Automaticita dýchání vychází z pravidelné (rytmické) aktivity skupin neuronů
anatomicky lokalizovaných v prodloužené míše a její blízkosti.
̶ Dorzální respirační skupina - 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. Neurony této skupiny jsou v činnosti
pouze při usilovném nádechu a výdechu
̶ Pontinní respirační skupina (pneumotaktické centrum) – podílí se na
kontrole frekvence a hloubky dýchání; ovlivňuje činnost respiračních neuronů v prodloužené míše
Fyziologický ústav, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity4
Centrální chemoreceptory
̶ na ventrální straně prodloužené míchy
̶ CO2 proniká hematoencefalickou bariérou
do cerebrospinální a mezibuněčné tekutiny mozku
CO2+H2O →CHO3
- + H+
̶ ↑Koncentrace H+ v mozkomíšním moku stimuluje
chemoreceptory
→ zvýšení ventilace
̶ 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
Fyziologický ústav, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity5
Periferní chemoreceptory
̶ glomus caroticum, glomus aorticum
(aferentace n. vagus a n. glossopharyngeus)
̶ Reagují na pokles pH, zvýšení CO2 a pokles O2
(rozpuštěného v krvi).
̶ Obzvlášť reagují na pokles O2 pod 10-13 kPa v
arteriální krvi (Stimulace poklesem pO2 a nebo poklesem
průtoku krve)
̶ Mechanismus účinku: následkem poklesu tvorby ATP
v mitochondriích se depolarizuje membrána receptorů
Fyziologický ústav, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity6
Hypoxie, hypoxemie (norm. 11-16 kPa)
̶ Hypoxie je souhrnný název pro nedostatek kyslíku v těle nebo v jednotlivých
tkáních.
̶ Hypoxemie - nedostatek kyslíku v arteriální krvi.
̶ Anoxie - úplný nedostatek kyslíku
̶ Nejčastější rozdělení hypoxií:
̶ Hypoxická – při pobytu ve vyšších nadmořských výškách, hypoventilace při plicních nebo
nervosvalových chorobách, při poraněních hrudníku, útlum dechového centra opiáty,…
̶ Transportní (anemická) – snížená transportní kapacita krve pro kyslík (anémie, ztráta krve,
otrava CO)
̶ Ischemická (stagnační) – omezený průtok krve tkání (srdeční selhání, šokové stavy, uzávěr
tepny)
̶ Histotoxická – buňky nejsou schopny využít kyslík (otrava kyanidy – poškození dýchacího
řetězce)
Fyziologický ústav, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity7
Hyperkapnie (norm. 5,3 - 6,65 kPa)
̶ 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 -7kPa) 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
Fyziologický ústav, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity8
Parciální tlaky plynů (mm Hg)
̶ v různých částech respirační a oběhové soustavy
Fyziologický ústav, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity9
Saturace hemoglobinu kyslíkem (SpO2)
̶ % hemoglobinu nasycené kyslíkem
̶ V arteriální krvi kolem 95 - 98 %
̶ Hypoxie: < 85 %
100%
50%
 teploty
 pH
pCO2
 DPG
 teploty
 pH
 pCO2
 DPG
pO2 [mmHg]
25 50 75 100
Fyziologický ústav, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity10
Pulzní oxymetrie
Absopce světla tkání
Absopce venózní krví
Konst. absopce arteriální krví
Pulsní absorpce arteriální krví
Čas
Absorpcesvětla
660 920
1000800600
Absorpcesvětla
Vlnová délky (nm)
červená infračervená
oxyhemoglobin
deoxyhemoglobin
̶ Je fotometrická metoda neinvazivního měření
saturace hemoglobinu kyslíkem v arteriálním
řečišti.
̶ Metoda je založena na hodnocení absorpce
vysílaného světla dvou různých vlnových délek po
průchodu tkání
̶ Dosažení saturace pouze v arteriální krvi:
odečet se hodnoty mezi jednotlivými tepy od
hodnoty na vrcholu pulzové vlny. Takto vypočítaná
komponenta se pak rovná absorpci proměnlivé
složky, kterou je arteriální krev (zastoupení ostatní
tkáně je stabilní)
Fyziologický ústav, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity11
Stanovení citlivosti dechového centra
na hypoxii
̶ Cíl: Demonstrace změny ventilace při navození hypoxie a porovnání
citlivosti dechového centra k hypoxii u různých osob
̶ Kroghův respirometr: hypoxie navozena dýcháním vzduchu, ve kterém (při
uzavřeném okruhu respirometru) přirozeně klesá koncentrace O2 (CO2 z
vydechovaném vzduchu je zachytáván natronovým vápnem, prevence
hyperkapnie).
̶ Citlivost dechového centra na hypoxii
je vyjádřena sklonem křivky
−
∆𝑉
∆𝑆𝑝𝑂2
𝑙 𝑚𝑖𝑛 ∙ %
SpO2 (%)
ventilace(l/min)
ΔSpO2
Δ V
Fyziologický ústav, Lékařská fakulta Masarykovy univerzity12
Stanovení citlivosti dechového centra
na hyperkapnii
̶ Cíl: Demonstrace změny ventilace při navození hyperkapnie a
porovnání citlivosti dechového centra na hyperkapnii u různých osob
̶ Kroghův respirometr: hyperkapnie navozena opětovným vdechováním
vydechovaného vzduchu, kdy přirozeně stoupá koncentrace CO2 (respirometr
naplněn vzduchem se zvýšenou koncentrací O2 jako prevence hypoxie, bez
natronového vápna)
̶ Citlivost dechového centra na hyperkapnii
je vyjádřena sklonem křivky
∆𝑉
∆𝐶𝑂2
𝑙 𝑚𝑖𝑛 ∙ %
inspCO2 (%)
ventilace(l/min)
ΔCO2
Δ V