TRANSPORTUL OXIGENULUI. n snge O2 este transportat sub2 forme: 1. FORMA DIZOLVAT FIZIC -Legea lui HENRY: cantitatea de O2 dizolvat n snge, per

unitatea de volum este d.p cu presiunea parial a O2 (PO2). 1%din cantitatea de O2 transportat de snge = 0,29 ml/dl in sg. arterial (PO2 = 100mmHg)

-n condiii normale, O2 dizolvat are o importan deosebit deoarece:

parial a O2 din snge, sensul i mrimea difuziunii lui. 2. FORMA COMBINAT CU HEMOGLOBINA 99% din cantitatea de O2 transportat de sngele arterial

Fixarea O2 de Hemoglobin -90% din reziduu uscat al hematiei.

- o grupare prostetic - hemul - lan proteic. Globina - este format din 4 lanuri polipeptidice: 1 pereche lanuri + 1pereche lanuri , , sau . La adult = HbA1 ( 2 2) + HbA2 ( 2 2)

La ft i la nou-nscut - HbF ( 2 2). Hemul-nucleu tetrapirolic ce conine fier legat de atomii de azot prin patru valene. - prin a 5-a valen Fe2+ este legat la molecula proteic - a 6-a rmne disponibil pentru legarea oxigenului Reacia Hb cu O2 are loc rapid(0,01 s) Fiecare din cei 4 atomi de Fe2+ ai gruprilor hem putnd fixa cate o molecul deO2 Reacia

fr intervenia vreunui mecanism enzimatic fr modificarea valenei Fe2+ o oxigenare hem este de 125 ori mai mare fa de primul. n cursul transportului oxigenului au loc urmtoarele reacii: La nivelul plmnilor: Fixarea i eliberarea O2 de pe molecula de Hb, au loc succesiv. -lea

La nivelul esuturilor: ;

Capacitatea de oxigenare a sngelui

= volumul maxim O2 ce poate fi fixat de 1g Hb = 1,34 ml O2 Concentraia medie a Hb n snge = 15 g/dl 15 x 1,34 = 20 ml O2/dl (200 ml/litru) de 70 ori mai mult dect O2 dizolvat fizic. Factorii care influeneaz cap. de oxigenare a sngelui: - asigur PO2 alveolar de 100 mmHg; regleaz concentraia de Hb Fe alim., vit.B12, eritropoietina Saturaia cu O2 a sngelui = 97,5% n sngele arterial = 75% n sngele venos. Diferena arteriovenoas = diferena ntre cantitatea total de O2 (solvit i combinat cu Hb) din sngele arterial i cel venos

= n repaus 5 ml/dl; = n efort 15 ml/dl

Transportul dioxidului de carbon Pe masura ce CO2 difuzeaza din tesuturi si intra in plasma se dizolva repede. In urma reactiei cu apa formeaza acid carbonic (H2CO3), o cale majora de a genera HCO3- . In sange CO2 este transportat in hematii in principal sub forma de bicarbonati (HCO3-), si intr-o masura mai mica in forma dizolvata precum si sub forma de carbamino hemoglobina . In plasma exista in forma de bicarbonati, in forma dizolvata si combinat cu proteinele plasmatice sub forma de compusi carbaminici. formarea bicarbonatilor depinde de prezenta sau absenta anhidrazei carbonice. In plasma in absenta anhidrazei carbonice reactia dintre CO2 si H2O se desfasoara lent. In hematii insa in prezenta anhidrazei reactia se desfasoara rapid si pe masura ce bicarbonatii se formeaza acestea difuzeaza in afara hematiei la schimb cu ionul de clor care patrunde din plasma in hematii, mentinand astfel echilibrul osmotic. Reactia chimica este reversibila si se poate deplasa spre dreapta cu formarea unor cantitati crescute de bicarbonati cand tesuturile genereaza o cantitayte crescuta de CO2 sau se poate deplasa spre stanga cand mai mult CO2 este expirat, rezultand formarea unor cantitati reduse de bicarbonati. Ionii liberi de hidrogen sunt rapid tamponati in interiorul hematiilor prin legarea de Hgb. Tamponarea ioilor de hidrogen este critica pentru mentinerea reactiei in directia producerii de HCO3-; Cantitati crescute de H+ liber (pH redus) va deplasa reactia spre stanga, formandu-se cantitati reduse de bicarbonati.

-

-

REGLAREA VENTILATIEI Proces automat, ritmic, aflat sub controlul

multiplor centrii din SNC. Zona principal generatoare a ritmului

respirator reea neuronal. Componentele sistemului de control

- Senzori: centrali, periferici. - Centrii: din trunchi cerebral, sistem limbic, scoar. - Efectori: muchii respiratori

CENTRII RESPIRATORI BULBARI Grup respirator dorsal- cuprinde neuronii din apropierea nucleului ventro-lateral, tractului solitar, neuroni ce descarca in proportie de 96% in tipmpul respiratiei si care primesc aferentele viscerale ale nervilor glosofaringian si pneumogastric si le integreaza in raspunsul respirator motor ce constituie sursa impulsului ritmic prin tractul bulbo-spinal (50-90% controlateral), monosinaptic spre nucleii motori ai nervului frenic si intercostali externi. Grup respirator ventral Localizare - toat lungimea bulbului Structur: 1.subgrupul cranial- constituit din neuronii nucleului ambiguu, care prin proiectii monosinaptice, inerveaza muschii inspiratori accesori ipsilaterali, prin fibre ale nervilor cranieni IX si X

2. Subgrupul caudal constituit din neuronii nucleului retroambiguu, care genereaza impulsuri ce inerveaza muschii ce participa la expiratia fortata. GRD constituie statia initiala intracraniana pt cele mai multe reflexe viscerale ce implica respiratia. GRV este constituit mai putin din neuroni inspiratori si mai mult din neuroni expiratori, situati in cea mai mare parte in nc. Retroambiguu si care au autoritmicitate.

CENTRII RESPIRATORI PONTINI Sunt asezati in cele 2/3 inf ale subst reticulate pontine, moduleaza activitatea centrilor bulbari, controland uniformitatea, profunzimea si regularitatea ventilatiei, avand rol important in mentinerea echilibrului dintre inspiratie si expiratie. Centrul pneumotaxic -control durat inspir - previne suprainflarea plmnului - regleaz amplitudinea respiraiei - stimul puternic pneumotaxic - durata inspir 0,5 sec - stimul slab pneumotaxic- durata inspir 5 sec - controleaza frecvena respiratorie Centrul apneustic Rol: ntrzie switch- off-ul semnalului inspirator (n ramp); exercit influene stimulatoare, tonice, continue asupra neuronilor inspiratori

- mpreun cu centrul pneumotaxic controleaz durata inspirului Interactiuni intercentrale Centrii bulbo-pontini sunt influentati si influenteaza si alti centri, in cadrul unor interrrelatii complexe. Spre ex: interrrelatiile dintre centrii primari si :centrii vomei (in faza de expulzie se inhiba centrii inspiratori); deglutitiei (in timpul deglutitiei se produce oprirea inspiratiei); cardiovasculari (explica aceelerarea frecventei cardiace in inspir si rarirea ei in expir);

Centrii suprasegmentari Ventilatia este controlata si de alte formatiuni nervoase suprapontine (mezencefal, diencefal, hipotalamus, sistem limbic), care integreaza si adapteaza functia ventilatorie in cadrul diverselor activitati complexe (modificarile respiratorii ce insotesc unele adaptari vegetative, precum cele din febra, effort). Formatiuni ale sist limbic controleaza modificarile resp ce insotesc anumite stari afective. Scoarta cerebrala si centrii subcorticali participa de asemenea la reglarea modificarilor reflex conditionate si a unor activitati umane specific controlate constient (vorbit, citit, cantat, ras)

-

CENTRII RESPIRATORI Mecanisme ale ritmicitii Propr. intrinseci ale membranei neuronale Canale de K+ - curent tranzitoriu de tip A -rspuns ntrziat dup hiperpolarizare i depolarizare -Hiperpolarizarea favorizeaz activarea curenilor de tip A - depolarizarea consecutiv inactiveaz tranzit. curenii de tip A Neurotransmitori glutamat TRH NA serotonin GABA DA SP CRH Endorfine Enkefaline Ach Conexiuni cu ali centrii nervoi

Hipotalamus termoreglare Sistem limbic integrare psihocomportamental Scoar apnee prelungit (copii) Centrul deglutiiei din tr.cerebral Rol: -Moduleaza activitatea centrilor primari bulbari si pontini. -Permit,limitat insa, controlul voluntar al frecventei si profunzimei respiratiei in timpul efortului fizic al vorbirii, rasului, plansului, tusei, stranutului, deglutitiei, cantatului cu instrumente muzicale sau voce etc. ca si adaptarea la schimbarile temperaturii ambiante

CHEMORECEPTORI

Chemoreceptori centrali Raspund la cresterea PCO2 arterial Actioneaza prin intermediul [H+] din LCR .

Chemoreceptori Periferici Respund la reducerea PO2 arterial Respund la cresterea PCO2 arterial Respund la cresterea concentratiei ionilor de H+.

ARIA CHEMORECEPTOARE CENTRAL localizat n bulb determin stimularea respiraiei n cteva sec; chemoreceptorii centrali rspund la [H++ din LCR i lichidul interstiial cerebral *H+] .

REGLAREA VENTILATIEI-RECEPTORI Chemoreceptori periferici Localizare: corpusculii carotidieni (N. IX) corpusculii aortici (N. X)

aparin unor zone reflexogene cardiovasculare: glomusul carotidian i aortic (crosa aortic) ci aferente n. Glosofaringian (n.Hering), n vag nc. tractusului solitar i centrii inspiratori bulbari Stimulul fiziologic al chemoreceptorilor periferici pO2 din sngele arterial

Particulariti morfofuncionale -greutate 2-mg -irigaie 20x greutatea; 40x> creier -extracie O2 - ? -rata metabolic 2-3x >creier Corpusculii carotidieni Irigatie pe unitate de greutate: (2 L/min/100 g) Consum mare de oxigen: (8 ml O2/min/100g) Diferenta a-v O2 mica : celulele receptoare sunt sensibila fata de PO2 arterial. Raspunsul lor la PaO2 (nu continutul in O2 )incepe pentru valori sub 60 mmHg.

Chemoreceptori periferici Corpusculii carotidieni Sensibili la : PaO2, PaCO2, si pH Aferente in nervul glosofaringian.

Corpusculii aortici Sensibili la : PaO2, PaCO2, but not pH Aferente in nervul vag

influenta CO2, O2 si pH asupra ventilatiei (prin receptorii periferici) Chemoreceptorii periferici sensibili la: PO2, PCO2 si pH Receptorii sunt activati de cresterea PCO2 sau scaderea PO2 si pH Trimit potentiale de actiune prin neuronii senzitivi la creier Informatiile senzoriale sunt integrate la nivelul bulbului rahidian Centrii respiratori raspund trimitand semnale eferenta prin neuronii motori somatici la muschii scheletici Ventilatia este intensificata sau redusa

REGLAREA VENTILATIEI-RECEPTORI Structura chemoreceptori Celule tip I

Origine- neuroectodermic. Caracteristici funcionale: inervate senzitiv bidirecional-(IX); prezint canale voltaj-dependente prin depolarizare genereaz PA; elibereaz neurotransmitori: Ach, DA, NA, S P, met-enkefalin comunic prin jonciuni gap; inervaie simpatic preganglionar Celule tip II Celule de susinere (c.gliale).

REGLAREA VENTILATIEI-RECEPTORI Stimuli ai celulelor de tip I Hipoxia Hipercapnia Acidoza Concentraia K+ Gradul extraciei de oxigen

Mecanism de stimulare Receptorul- cel. tip I Stimul:

- hipoxia - hipercapnia pH (acidoza) Efect:

- blocarea canalelor de K+

- depolarizare - PA - deschiderea canalelor de Ca2+ - eliberarea NT -creterea ratei descrcrilor PA

Chemoreceptori centrali Aria chemosenzitiv- neuroni situai n:

zona extern ventrolateral bulbar rafeul bulbar locus ceruleus nc.tract solitar hipotalamus

-variaia sensibilitii fat de C02 -hipercapneea cronic -narcoza CO Mecanism de stimulare Acidoza respiratorie Acidoza metabolic Bariera hemato-encefalic Efectul cronic al PCO 2 Sisteme de tampon din LCR i LEC

Efectele H+(prin chemoreceptorii centrali) pH-ul LCR (cel mai puternic stimul respirator) Acidoza respiratorie (pH < 7.35) e indusa prin insuficienta ventilatiei pulmonare. hipercapnia (PCO2) > 43 mmHg CO2 trece usor prin bariera hemato-encefalica in LCRunde reactioneaza cu apa eliberand in final H+, chemoreceptorii central stimuleaza pintens centrul inspirator Corectat prin hiperventilatie, impinge reactia spre stanga prin cresterea cantitatii de CO2 expirata

CO2 (expired) + H2O H2CO3 HCO3- + H+

Efectele CO2 Indirecte

Directe

Prin intermediul pH

CO2 poate stimula direct chemoreceptorii periferici stimuland ventilatia mai repede decat o fac chemoreceptorii centrali

Daca PCO2 este prea mare, centrii respiratori vor fi inhibati.

REGLAREA VENTILATIEI-RECEPTORI Ali receptori

Stretch receptori: -cu adaptare lent-rfl.Hering-Breuer 1868 -cu adaptare rapid(iritani): serotonin, PG, bradikinin, amoniac, histamin Receptori J:

-resp. superficial i rapid -bronhoconstricie -secreie de mucus Fusuri neuro-musculare

Reflexul Hering-Breuer Succesiunea de fenomene: inspiratie- distensie pulmonara- excitarea receptorilorinhibitia centrilor respiratori, printr-un fenomen de feed-back negativ se numeste reflex Hering- Breuer sau reflexul inhibitor al inspiratiei. Caile aferente ale acestui reflex sunt reprezentate de fibrele vagale. Blocajul inspiratiei prin reflexul Hering- Breuer este tranzitor, deoarece oprirea ventilatiei antreneaza modificari secundare (hipoxie, hipercapnie), care vor actiona asupra centrilor inspiratori si dupa o scurta latenta, mecanismele umorale vor inlatura blocajul, declansand inspiratia. Semnificatia biologica a reflexului consta in ajustarea fortei respiratorii la nivelul cel mai optim economic de functionare si impiedicarea hiperdistensiei plamanilor.