12. Pljučna obtočila

• Dokument obravnava pljučno cirkulacijo, izmenjavo plinov in uravnavanje dihanja.

Pljučna Cirkulacija

• Pljučna cirkulacija je mrežje, kjer pride do izmenjave plinov, kjer se kri ponovno oksigenira.
• Za pretok krvi skozi pljuča je potrebna nizka tlačna razlika.
• Pljuča imajo velike rezerve in lahko prevajajo ves minutni volumen krvi.
• Pljučne arterije odvajajo kri iz desnega ventrikla.
• Dihalne poti in pljučne arterije se razcepijo vzporedno, žile pa se razpredejo v pletež kapilar ob alveolih, ki omogoča izmenjavo plinov.
• Premer kapilar je enak premeru eritrocita, kar zagotavlja kratko razdaljo za izmenjavo plinov (1 mikrometer).
• Kapilarna stena pokriva 80-90% stene alveolov.
• Eritrociti prehajajo skozi kapilare v 1 sekundi, pri čemer se hemoglobin oksigenira in odda ogljikov dioksid.
• Kri potuje iz kapilar v pljučne venule, nato v pljučne vene in v levo srce.
• Limfni sistem zbira odvečno tekočino iz kapilar in preprečuje pljučni edem.
• Limfne žile se iztekajo v sistemske vene in skrbijo, da alveoli ostanejo suhi.

Tlak in Pretok Krvi v Pljučni Cirkulaciji

• Krvni tlak v pljučni cirkulaciji je 5-krat nižji kot v sistemski cirkulaciji.
• Pljučna cirkulacija ima veliko komplianco z nizko upornostjo.
• Desni ventrikel ustvarja v mirovanju tlak 25 mm Hg, kar je pljučni sistolni tlak.
• Diastolni tlak pljučne arterije je 10 mm Hg.
• Srednji pljučni arterijski tlak pri odraslem človeku je 15 mm Hg.
• Srednji pljučni tlak se pri naporu poveča.
• Srednji pljučni arterijski tlak 15 mm Hg zadošča za črpanje krvi do vrha pljuč.

Spremembe Tlaka

• Sprememba tlaka se meri s srčnim katetrom iz desnega atrija skozi desni ventrikel mimo pljučne zaklopke v pulmonarno arterijo
• 1 mm Hg = 13.6 mm H2O, 15 x 13.6 = 204 mm H2O.
• Tlak zadošča za dobro prekrvavitev srednjega in spodnjega dela pljuč.

Razmerje Ventilacija-Perfuzija

• Kri se oksigenira v alveolih, če so dobro prezračeni.
• Če pljučni predel ni prezračen, kri, ki odteka od alveolov, ni oksigenirana.
• Neoksigenirana kri se meša z oksigenirano v pljučnih venah, razen če se zaradi hipoksemije zaprejo pljučne žile dovodnice.
• Hipoksemija je nizka raven kisika v krvi.
• Hipoksemija povzroči lokalno konstrikcijo in zmanjšanje pretoka krvi v slabo ventiliranih predelih pljuč.
• Hipoksemija zaradi bivanja na višini povzroči konstrikcijo žil po vseh pljučih in poveča arterijski tlak, kar izboljša perfuzijo kapilar v apeksu.
• Dolgotrajno povečanje pljučnega arterijskega tlaka je škodljivo za pljučne žile in srce.

Aminorex (Menocil)

• Aminorex (Menocil) je bil zdravilo za zmanjševanje apetita, ki je v Švici, Avstriji in Nemčiji povzročilo 10-kratno povečanje pljučne hipertenzije.
• 50% bolnikov je imelo le 10% večjo težo od idealne.
• V Švici je zaradi jemanja zdravila umrlo 31 bolnikov.
• Zdravilo je bilo umaknjeno s trga leta 1972.
• 2% uporabnikov zdravila je zbolelo za pljučno hipertenzijo, kar kaže na genetsko nagnjenje.

Sildenafil

• Sildenafil je učinkovina, ki selektivno zavira delovanje fosfodiesteraze tip 5.
• Sildenafil se uporablja za zdravljenje pljučne hipertenzije (Revatio).
• Prvotno se je razvijal kot zdravilo proti angini pektoris.
• Kasneje je postal zdravilo za erektilno disfunkcijo (Viagra).
• Prožilci sinteze cGMP in vloga fosfodiesteraze (PDE5) pri razgradnji. Ta znotrajcelična signalna pot povzroči relaksacijo gladkih mišic žil, kar povzroči erekcijo (le ob vzdraženju) in vazodilatacijo v pljučih (stalno).
• Učinek prek stimulacije proteinske kinaze G (PKG), odpiranja kalijevih kanalov, in zmanjšanja koncentracije kalcijevih ionov.
• Tarča za sildenafil je PDE5. cGMP – ciklični gvanozin monofosfat; GMP, gvanozin monofosfat; GTP – gvanozin trifosfat; NO dušikov monoksid.

Prilagajanje Prekrvljenosti Prezračenosti Pljuč

• Pretok krvi se usmerja proti dobro prezračenim delom pljuč.
• Širjenje pljučnih žil uravnava lokalno sproščanje dušikovega monoksida (NO).
• Razširjeni alveoli in oksigenacija sprožijo izločanje NO.
• Zmanjšana prezračenost zniža raven NO in cGMP, kar povzroči vazokonstrikcijo (von Euler-Liljestrandov mehanizem).
• Neselektivni vazodilatatorji lahko poslabšajo oksigenacijo krvi, medtem ko sildenafil izboljša oksigenacijo v prezračenih predelih.

Rekrutacija Kapilar in Čas Pretoka Krvi

• Pri naporu se poveča minutni volumen srca in arterijski tlak, kar poveča perfuzijo apikalnega dela pljuč in izboljša izmenjavo plinov.
• Med fizičnim naporom se poveča dotok krvi v pljučih.
• Pri naporu se hitrost pretoka eritrocita približa četrtinki sekunde.

Izmenjava Plinov

• V alveolih se zrak skoraj ustavi in izmenjava plinov temelji na difuziji vzdolž koncentracijskih gradientov.
• Difuzijske razdalje v alveolih so med 100 in 200 µm.

Parcialni Tlaki

• Atmosferski tlak je vsota parcialnih tlakov plinskih sestavin.
• Za kisik je parcialni tlak v zraku atmosferski tlak x 0.21 = 760 mm Hg x 0.21 = 160 mm Hg.
• Vodna para v pljučih ima parcialni tlak 47 mm Hg pri 37 °C, kar je treba upoštevati pri izračunu parcialnega tlaka kisika. Navlažen zrak doseže respiracijsko cono.
• Parcialni tlak kisika v alveolih znaša 104 mm Hg, kar zadostuje za prehajanje kisika v kapilarno kri.
• Difuzijski gradient je sprva 64 mm Hg
• Transport kisika z difuzijo poteka skozi alveolarne in kapilarne stene ter membrano eritrocita do molekul hemoglobina

Transport Kisika s Hemoglobinom

• Vsakih 100 ml krvi dostavi tkivom 5 ml kisika.
• Mladi odrasli potrebujejo 250 ml kisika na minuto, kar zahteva minutni volumen srca 5 l/minuto.
• Minutna ventilacija znaša 7.5 l/minuto.
• V venski krvi je pretok kisika 750 ml/minuto, v tkiva se absorbira 250 ml kisika na minuto.
• Med naporom poraba kisika naraste do 12-krat.
• Prenašanje kisika se izboljša, če se veže na hemoglobin, ker bi sicer moral biti minutni volumen 1000 l/minuto
• Oksihemoglobin nastane, če je parcialni tlak kisika visok
• Oksiformna kapaciteta meri vezavo krvi.
• Procent zasičenosti prikazuje razmerje
• Navadno je kri 97% nasičena s kisikom
• Sledi povečan gradient dostave kisika, volumen kisika se spremeni iz 5% v 16%. Prenašanje se potroji

Dejavniki, ki Pospešijo Prenašanje s Hemoglobinom

• Kisla kri, povečana temperatura in 2,3-bisfosfoglicerat pospešijo oddajanje kisika v tkiva, medtem ko alkalno stanje in zmanjšan parcialni tlak ogljikovega dioksida pospešijo vezavo kisika v alveolih.

Ogljikov Dioksid in Transport

• Ogljikov dioksid se lažje prenaša, ker je dobro topen v lipidih.
• Pri normalnem človeku se v pljučih izdiha 4 volumske odstotke ogljikovega dioksida.
• Prenašanje poteka s hidrogenkarbonatnim ionom (70%), vezavo na hemoglobin (23%) in raztapljanjem v plazmi (7%).
• V eritrocitu ogljikov dioksid reagira z vodo v ogljikovo kislino, ki jo pospeši karbonska anhidraza, nato pa disociira na proton in bikarbonatni anion.
• Del ogljikovega dioksida se veže direktno na hemoglobin, drugi pa se raztaplja v plazmi
• Vsi mehanizmi so reverzibilni

Fetalni in Neonatalni Krvni Obtok

• Pred rojstvom pljuča ne delujejo, fetus pa je prek placente povezan z materjo.
• Kri potuje v desni atrij in prek foramen ovale v levo srce in nato v cirkulacijo ploda
• Po rojstvu se foramen ovale zapre, preusmeri se pretok, pljuča se napnejo, hipoksična konstrikcija se povrne
• Morebitne srčne napake se odpravijo operativno.

Pljučne arterije prinašajo oksigenirano kri v pljuča. Premer kapilar je večji od eritrocitov. Limfne žile absorbirajo tekočino iz kapilar. Hipoksemija povzroči vazokonstrikcijo pljučnih žil.