Έλεγχος της Αναπνοής Φώτης Περλικός Πνευμονολόγος - Εντατικολόγος
Αναπνευστικό Σύστημα: 1. ΠΝΕΥΜΟΝΕΣ Πνεύμονες
Αναπνευστικό Σύστημα: 2. ΑΝΑΠΝ. ΑΝΤΛΙΑ Στέλεχος Νωτιαίος μυελός & ΣΣ Ρίζες νεύρων Περιφερικά Νεύρα Νευρομυική σύναψη Θωρακικό τοίχωμα Αναπνευστικοί μύες -διάφραγμα
Σκοπός της Ρύθμισης της Αναπνοής Διατήρηση PO2 / PCO2 / ph αρτηριακού αίματος χωρίς μεταβολή
Ρύθμιση της Αναπνοής
Ρύθμιση της Αναπνοής προσαγωγές οδοί
Ρύθμιση της Αναπνοής Δύο διακριτοί μηχανισμοί νεύρωσης ρυθμίζουν την αναπνοή. Ο ένας είναι υπεύθυνος για τον εκούσιο έλεγχο και ο άλλος για τον αυτόματο Το εκούσιο σύστημα εδράζεται στον εγκεφαλικό φλοιό και αποστέλει ώσεις στους αναπνευστικούς κινητικούς νευρώνες μέσω φλοιονωτιαίων οδών Το αυτόματο σύστημα καθοδηγείται από μια ομάδα βηματοδοτικών κυττάρων του προμήκη. Ώσεις από αυτά τα κύτταρα ενεργοποιούν τους κινητικούς νευρώνες στην αυχενική και θωρακική μοίρα του νωτιαίου μυελού, οι οποίοι νευρώνουν τους εισπνευστικούς μύες. Οι νευρώνες της αυχενικής μοίρας του ΝΜ ενεργοποιούν το διάφραγμα μέσω του φρενικού νεύρου και οι νευρώνες της θωρακικής μοίρας του ΝΜ τους έξω και έσω μεσοπλεύριους (και άλλους εκπνευστικούς μύες) Οι κινητικοί νευρώνες που καταλήγουν στους εκπνευστικούς μύες αναστέλλονται όταν είναι ενεργοί οι νευρώνες που νευρώνουν τους εισπνευστικούς και αντίστροφα.
Αναπνευστικά κέντρα - προμήκης Ραχιαία ομάδα (Dorsal Respiratory Group DRG) Εισπνευστικές κινήσεις Κοιλιακή ομάδα (Ventral Respiratory Group VRG) Εκπνευστικές κινήσεις Σύμπλεγμα pre-brotzinger H αναπνοή ξεκινά από εδώ. Αποτελείται από νευρώνες που εκπολώνονται, προκαλώντας εκπολώσεις κινητικών νευρώνων του φρενικού
Αναπνευστικά κέντρα - γέφυρα Απνευστικό κέντρο η διέγερσή του προκαλεί άπνοια Πνευμοταξικό κέντρο περιορισμός εισπνοής σε βλάβη του ελλατώνεται η αναπνευστική συχνότητα και αυξάνεται ο αναπνευόμενος όγκος
Αναπνευστικά κέντρα Γέφυρα Προμήκης
Τί ενεργοποιεί την εισπνοή Ραχιαία ομάδα (εισπνευστική) Διεγείρεται σε ώσεις Η διέγερση οδηγεί σε σύσπαση των αναπνευστικών μυών - εισπνοή Όταν σταματήσει η διέγερση έχουμε παθητική εκπνοή Γέφυρα Προμήκης Νωτιαίος Μυελός
Τί ενεργοποιεί την ενεργητική εκπνοή στον υπεραερισμό Αυξημένη διέγερση των ινών της ραχιαίας ομάδα οδηγεί στην διέγερση της κοιλιακής ομάδας νευρώνων (εκπνευστική) Εκπνευστικοί μύες Στην ήρεμη αναπνοή η κοιλιακή ομάδα ΔΕΝ ενεργοποιεί τους εκπνευστικούς μύες (παθητική εκπνοή) Ενεργητική εκπνοή
Ο ρυθμός της αναπνοής παράγεται στον προμήκη και τροποποιείται από νευρώνες της γέφυρας πνευμοταξικό κέντρο (PC) Η διέγερσή του τερματίζει την εισπνοή Το PC διεγείρεται όταν ενεργοποιείται η κοιλιακή ομάδα + - Χωρίς το PC, η αναπνοή παρατείνεται με μεγάλες εισπνοές (gasps) και βραχείες εκπνοές - APNEUSIS
The apneustic centre Απνευστικό κέντρο Ώσεις από αυτό το κέντρο ενεργοποιούν τις εισπνευστικές περιοχές του προμήκη ΤΕΛΙΚΑ Ο ρυθμός της αναπνοής παράγεται στον προμήκη Ο ρυθμός της αναπνοής μπορεί να τροποποιηθεί από ερεθίσματα που παράγονται στην γέφυρα
Διατομή Γέφυρα Παράγεται απνευστικό αποτέλεσμα παρατεταμένες βαθιές εισπνοές Ακανόνιστη αλλά ρυθμική αναπνοή Προμήκης Ο προμήκης είναι το κύριο κέντρο παραγωγής του ρυθμού της αναπνοής Σταματάει η αναπνοή αφού δεν μετατίδεται κανένα απαγωγό ερέθισμα αίτιο θανάτου στο κρέμασμα
Άλλες περιοχές που συμβάλλουν στην ρύθμιση της αναπνοής Φλοιός εκούσιος έλεγχος της αναπνοής Μεταιχμιακό σύστημα υποθάλαμος συναισθηματικές καταστάσεις
Pattinson K T S et al. J. Neurosci. 2009;29:8177-8186 Φλοιός -εκούσιος έλεγχος αναπνοής -συναισθήματα + δύσπνοια -αίσθημα δύσπνοιας -συμπεριφορικές πράξεις: κατάποση, ομιλία,τραγούδι, βήχας...
Υποθάλαμος-Παρακοιλιακός πυρήνας Ορμόνες υποθαλάμου που επιδρούν στο κέντρο της αναπνοής και στο νωτιαίο μυελό Περιοχές ευαίσθητες σε αλλαγές PO2 και PCO2 (χημειοϋποδοχείς) Δίαυλοι οξέος ( acid sensing channels) Ρόλος στον έλεγχο ύπνου-αφύπνισης αλληλεπιδρώντας με τον δικτυωτό σχηματισμό του στελέχους Υπερθερμία ταχύπνοια
Απαγωγές οδοί
Απαγωγές οδοί
Αποδέκτες των απαγωγών οδών Διάφραγμα (εισπνευστικός) Έσω μεσοπλεύριοι μύες (εκπνευστικοί) Κοιλιακοί μύες (εκπνευστικοί) Επικουρικοί μύες πχ έξω μεσοπλεύριοι (εισπνευστικοί)
Υποδοχείς Κεντρικοί χημειο-υποδοχείς Περιφερικοί χημειο-υποδοχείς Ενδοπνευμονικοί Άλλοι
Χημειο-υποδοχείς Εξειδικευμένοι υποδοχείς που διεγείρονται από μεταβολές της χημικής σύστασης του πλάσματος ή άλλων βιολογικών υγρών
Κεντρικοί χημειο-υποδοχείς Διεγείρονται από μεταβολές του ph του ΕΝΥ ή του διάμεσου υγρού του εγκεφάλου (το CO2 διαχέεται εύκολα μέσω του αιματο-εγκεφαλικού φραγμού, ενώ τα H+ και τα HCO3- δύσκολα) Το CO2 στον εγκέφαλο και στο ΕΝΥ γίνεται H2CO3 με H20. Αυτό διίσταται σε HCO3- και H+, αυξάνοντας την τοπική συγκέντρωση Η+ Η αύξηση του H+ διεγείρει τους κεντρικούς χημειο-υποδοχείς του προμήκη (εισπνευστική ραχιαία ομάδα DRG) που οδηγεί στην αύξηση του κατά λεπτόν αερισμού
Κεντρικοί χημειο-υποδοχείς
Κεντρικοί χημειο-υποδοχείς
Περιφερικοί χημειο-υποδοχείς Καρωτιδικά σωμάτια Αορτικά σωμάτια Διεγείρονται από μεταβολές: Ελάττωση του αρτηριακού PO2 Αύξηση του αρτηριακού PCO2 Ελλάτωση του αρτηριακοί ph Τα καρωτιδικά εμφανίζουν μεγαλύτερη ευαισθησία από τα αορτικά σωμάτια
Περιφερικοί χημειο-υποδοχείς
Περιφερικοί χημειο-υποδοχείς
Περιφερικοί χημειο-υποδοχείς Κάθε καρωτιδικό και αορτικό σωμάτιο περιέχει νησίδες 2 κυτταρικών τύπων. Κύτταρα τύπου Ι και κύτταρα τύπου ΙΙ, περιβαλλόμενα από τριχοειδή Τα κύτταρα τύπου Ι περιέχουν κοκκία που απευθερώνουν νευροδιαβιβαστές σε συνθήκες υποξίας Τα κύτταρα τύπου ΙΙ περιβάλλουν τα τύπου Ι, και η λειτουργία τους δεν είναι πλήρως διευκρινισμένη
Περιφερικοί χημειο-υποδοχείς Τα κύτταρα τύπου Ι έχουν διαύλους Κ+ με αισθητήρα για το Ο2. Όταν το Ο2 ελαττώνεται, εκπολώνεται το κύτταρο, ασβέστιο εισέρχεται, το οποίο προκαλεί την απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών (κυρίως ντοπαμίνης), που με την σειρά τους διεγείρουν κεντρομόλες προσαγωγές νευρικές απολήξεις (είτε του γλωσσοφαρυγγικού, είτε του πνευμονογαστρικού νεύρου) προς τον προμήκη. Λόγω δυσχερούς ανατομικής θέσης, τα αορτικά σωμάτια δεν έχουν μελετηθεί επαρκώς, όπως τα καρωτιδικά, όμως πιθανολογείται ότι οι απαντήσεις τους είναι παρόμοιες με τα καρωτιδικά.
Ανταπόκριση στις μεταβολές του CO2
Μη-χημικός έλεγχος της αναπνοής ενδοπνευμονικοί υποδοχείς Βρογχικές ίνες τύπου C Διεγερτικοί υποδοχείς Υποδοχείς τάσης Υποδοχείς J
Μη-χημικός έλεγχος της αναπνοής άλλοι υποδοχείς Μύτη, ανώτερο αναπνευστικό Πόνος, θερμοκρασία Αρθρώσεις, μύες
Υποδοχείς τάσης - Stretch receptors Slowly adapting stretch receptors (pulmonary stretch receptors) Υποδοχείς σε λείες μυϊκές ίνες μεγάλων αεραγωγών Εμμύελες ίνες μέσω πνευμονογαστρικού Απάντηση σε διάταση με βραδεία προσαρμογή Αναστολή εισπνοής (Hering-Breuer), βρογχοδιαστολή
Διεγερτικοί υποδοχείς Irritant receptors Rapidly adjusting receptors Υποεπιθηλιακοί υποδοχείς σε ανώτερο αναπνευστικό, τραχεία, βρόγχους, βρογχιόλια Απαγωγός οδός: μικρές εμμύελες ίνες σε πνευμονογαστρικό (κατώτερο αναπνευστικό), τρίδυμο-οσφρητικό (ανώτερο αναπνευστικό) Απάντηση σε stretch και ερεθιστικές ουσίες (καπνός, ισταμίνη) Αντανακλαστικό: βήχας, πταρμός, υπέρπνοια, βρογχόσπασμος
Irritant receptors: Rapidly Adapting Receptors (RAR)
Υποδοχείς J - Juxtacapillary receptors Υποδοχείς σε τριχοειδή και κυψελίδες Αμύελες C ίνες πνευμονογαστρικού Διέγερση : πνευμονικό οίδημα, σπλαγχνικό άλγος, υπερδιάταση Αντανακλαστικό: ταχεία και επιπόλαιη αναπνοή, βρογχόσπασμος, αύξηση εκκρίσεων Σημασία στο αίσθημα δύσπνοιας
Υποδοχείς θωρακικού τοιχώματοςμυών-τενόντων Απάντηση σε κίνηση, τάση, επιμήκυνση Απαγωγός οδός μέσω πρόσθιων κεράτων ΝΜ Ρόλος σε άσκηση Χρονισμός εισπνοής-εκπνοής
Μη-χημικός έλεγχος της αναπνοής Οι υποδοχείς αεραγωγών/πνευμονικού παρεγχύματος νευρώνονται από το πνευμονογαστρικό Υπερδιάταση -> βράχυνση χρόνου εισπνοής, αντανακλαστικό Hering-Breuer (αύξηση χρόνου εκπνοής) Εξωγενή ή ενδογενή ερεθιστικά χημικά συστατικά -> βήχας, πταρμός, βρογχόσπασμος
Μη-χημικός έλεγχος της αναπνοής Ο βήχας αρχίζει με μια βαθιά εισπνοή ακολουθούμενη από βίαιη εκπνοή με κλειστή γλωττίδα. Η γλωττίδα ανοίγει ξαφνικά, παράγοντας εκρηκτική έξοδο του αέρα με ταχύτητα που φτάνει τα 965klm/h O πταρμός είναι μια παρόμοια εκρηκτική προσπάθεια, αλλά με την γλωττίδα διαρκώς ανοιχτή. Ο ρόλος αυτών των αντανακλαστικών είναι να αποβάλλουν τους ερεθιστικούς παράγοντες και έτσι να διαφυλάσσουν καθαρούς τους αεραγωγούς.
Μη-χημικός έλεγχος της αναπνοής Ο λόξυγγας είναι είναι μια σπασμωδική σύσπαση του διαφράγματος και άλλων εισπνευστικών μυών που προκαλεί κλείσιμο της γλωττίδας. Το χασμουρητό είναι μια ιδιόμορφη αναπνευστικοή ενέργεια, της οποίας η φυσιολογική βάση και η σημασία δεν είναι επαρκώς διευκρινισμένες.