Solunumun Düzenlenmesi 2024-2025 PDF

SOLUNUMUN DÜZENLENMESİ Bezmialem Vakıf Üniversitesi Tıp Fakültesi Fizyoloji Anabilim Dalı İSTANBUL 1  Öğrenim Hedefleri Solunumun kontrolünde görev alan yapıları söyler Solunumun kontrolünde kemore...

SOLUNUMUN DÜZENLENMESİ Bezmialem Vakıf Üniversitesi Tıp Fakültesi Fizyoloji Anabilim Dalı İSTANBUL 1  Öğrenim Hedefleri Solunumun kontrolünde görev alan yapıları söyler Solunumun kontrolünde kemoreseptör sistemi anlatır İstemli ve otomatik kontrol merkezlerinin yerini söyler Medulla oblongata’daki solunum merkezlerinde bulunan nöronların tiplerini söyler ve görevlerini açıklar İnspirasyon rampa sinyalini anlatır Ponstaki solunum merkezlerini söyler ve görevlerini anlatır Yüksek beyin merkezlerinin solunumdaki görevlerini söyler Nefes tutmada oluşan değişimleri söyler Pulmoner refleksleri söyler ve açıklar Kas ve eklem reflekslerinin respirasyona etkilerini anlatır Öksürme, hapşırma, hıçkırık, esneme ve uykunun etkilerini anlatır 2  Hemen hemen diğer bütün organ sistemlerinden farklı olarak solunum kendiliğinden (spontan) ve istemli olarak kontrol edilebilir Düşünmeden soluk alırız (spontan) ama soluk alma düzenimizi isteğe bağlı değiştirebiliriz (solunumumuzu yavaşlatıp hızlandırabiliriz) Soluk alma düzenimizi konuşma ve şarkı söyleme gibi aktivitelere bağlı olarak da ayarlayabiliriz Spontan solunum; solunum kaslarını innerve eden motor nöronların ritmik boşalımı ile meydana gelir Bu boşalım tümüyle beyinden gelen sinir uyarılarına bağlıdır 3  Beyinden çıkan ve kendiliğinden solunumu meydana getiren ritmik boşalmalar; arteriyel PO2, PCO2 ve H+ konsantrasyonundaki değişmeler ile düzenlenir Solunumun bu kimyasal denetimi, kimyasal olmayan çok sayıda etkiler ile desteklenir Buna göre solunumun kontrolünde;  Reseptörler (Kemoreseptörler, propriyoseptörler, pulmoner mekanoreseptörler)  Kontrol merkezleri (Sinirsel Kontrol)  Efektörler rol oynar 4 Reseptörler  Kemoreseptörler, mekanoreseptörler ve propriyoseptörler uyarılarını kontrol merkezlerine gönderirler Kontrol merkezleri:  Beyinde bulunan solunum kontrol merkezlerindeki nöronlardır. Uyarılarını efektörlere gönderirler Efektörler:  Solunum pompa (inspiratorik ve ekspiratorik) kasları veya solunum yollarındaki düz kaslardır 5 6  SOLUNUM MERKEZLERİNİN LOKALİZASYONU VE KONTROL ÜNİTELERİ Solunumu iki ayrı sinirsel mekanizma kontrol eder. Bunlar: İstemli kontrol mekanizması Otomatik kontrol mekanizması İstemli sistem serebral kortekste lokalize olmuştur ve kortikospinal yollaklar aracılığı ile solunum motor nöronlarına uyarılar gönderir Otomatik sistem ise pons ve medulla oblongatadadır. Bu sistemden respiratuvar motor nöronlara giden eferent çıktılar, omirilikte lateral ve ventral kortikospinal yolaklar arasındaki ak cevherde bulunur 7  Solunum kasları; servikal (C3 ve C7) ve torakal (T1 ve T12) medulladan çıkan sinirler tarafından innerve edilir Omiriliğin servikal bölgesinde bulunanlar; frenik sinirler (nervus phrenicus) aracılığı ile diyaframı, torasik bölgesinde bulunanlar ise (nervi intercostales) eksternal interkostal kasları aktive eder 8  Medulla oblangata ve ponstaki nöronların ritmik boşalımı otomatik solunumu meydana getirir Buradaki solunum nöronları 2 tiptir: Soluk alma sırasında boşalanlar (I nöronları) Soluk verme sırasında boşalanlar (E nöronları) Soluk alma kaslarını besleyen motor nöronlar etkin haldeyken, soluk verme kaslarını besleyen motor nöronlar inhibe edilir Aynı şekilde soluk verme kaslarını besleyen motor nöronlar etkin haldeyken, soluk alma kaslarını besleyen motor nöronlar inhibe edilir (resiprokal innervasyon) 9 Medulla Oblangata  Solunum aktivitesinden sorumlu başlıca merkezler medulla oblangatada lokalize olmuştur. Bu nöronların hasar görmesi spontan solunum aktivitesini ortadan kaldırır  Medulladaki solunum nöronları anatomik yönden farklı iki grup altında toplanabilir Dorsal solunum grubu nöronlar Ventral solunum grubu nöronlar 10 Dorsal Solunum Grubu: Medullanın dorsomedialinde, nukleus traktus solitariusa ve vagusun dorsal motor nükleusuna yakın olan nöronların oluşturduğu gruptur Dorsal solunum grubu; temel olarak I nöronlarından kuruludur İnspirasyon sırasında deşarj olurlar ve inspirasyon kaslarının (diyafram, eksternal interkostal kaslar ve skalen) kontraksiyonuna neden olurlar Sakin solunumda, inspirasyon için rampa sinyallerini üreten merkez dorsal solunum grubu nöronlardır 11 Uyarı sinyali önce zayıf başlar, 2 sn kadar giderek yükselir (rampa) ve bunu izleyen 3 sn için kesilir 3 sn 2 sn 3 sn 2 sn 3 sn 2 sn 12 Ventral Solunum Grubu: Ventrolateral medullada, ambiguus ve retroambiguus çekirdekleri boyunca uzanan uzun bir nöronal sütundur Nukleus ambiguus inspirasyon nöronlarını içerir. Nukleus retroambiguus inspirasyon ve ekspirasyon nöronlarını içerir. Bu nöronlar normal sakin solunum sırasında inaktif durumdadırlar VRGler (ventilasyonun arttığı durumlarda) ekspirasyon sırasında deşarj olarak ekspirasyon kaslarının (abdominal ve internal interkostal) kasılmasına neden olurlar Rostral uçta bulunan E nöronları, ekspirasyon sırasında I nöronlarını inhibe eder 13 Bötzinger Kompleksi: Eksiparuvar aktivite ile ilgilidir, NTS’den gelen uyarılar ile aktive olur. DRG ve VRG inspiratuvar nöronlarını inhibe ederek inspirasyonu sonlandırır. Pre Bötzinger Kompleksi: Buradaki nöronlar ritmik deşarj yapar, pace-maker özellikleri vardır. 14 Pons Ponsta bulunan merkezler; medullada bulunan solunum merkezlerinin aktivitesini modüle ederler Bu şekilde pons ve medulla, regüler solunum ritminin oluşumunu sağlar Apnöstik merkez : Ponsun alt (kaudal) kısmında bulunur. Dorsal solunum nöronlarını (soluk alma merkezi) sürekli olarak uyarır. İstirahatteki solunumda, apnöstik merkezin uyarılması 2 saniye süreyle soluk alma şiddetini artırmaya yardım eder. Normal şartlarda, 2 saniyenin sonunda pnömotaksik merkezden gelen impulslar apnöstik merkezi susturur. 15 Pnömotaksik Merkez (Pontin Solunum Grubu): Ponsta lokalize olmuştur ve inspirasyon aktivitesini inhibe eder -Nukleus parabrakiyalis medialis (NPBH) -Nuklues parabrakiyalis lateralis (NPBL) -Kolliker-Fuse Bu merkezin elektriksel olarak uyarılması, inspirasyonun erken sona ermesine ve tidal volümde azalmaya neden olur Tam tersine, bu merkezin hasar görmesi ise inspirasyonu uzatır ve tidal volümü artırır. Pnömotaksik merkezin uyarılması; inspirasyonu kısıtlarken, aynı zamanda ekspirasyonu ve tüm solunum periyodunu da kısıtlamak süretiyle, solunum frekansını (sayısını) artırır. Güçlü bir pnömotaksik uyarım; solunum sayısını dakikada 30-40’a yükseltebilir 16  Soluk alma sırasında; akciğerlerin gerilmesi, afferent pulmoner vagal liflerde uyarıları başlatır (pulmoner gerilme reseptörleri yoluyla) Vagus siniri yoluyla iletilen bu uyarılar, solunum kontrol merkezinde inspirasyonu baskılar Pnömotaksik merkezi hasarlı ve anestezi edilmiş hayvanlarda bilateral vagotomi; inspirasyonun daha derin ve uzun süreli oluşmasını sağlar (solunumun bu şekline apnözis adı verilir) 17  Yüksek Beyin Merkezleri Bu merkezler; çoğunlukla pons ve medulladaki kontrol merkezlerin aktivitelerini modüle ederler Yüksek beyin merkezleri; solunumun sayı ve derinliğinin isteğe bağlı olarak kontrol edilmesinden sorumludurlar Solunumun şekli genel olarak konuşma, gülme, ağlama, yemek yeme, defekasyon, öksürük ve hapşırık gibi birçok normal olaylar tarafından değiştirilir Solunumun istemli ve otomatik denetimi birbirinden ayrı olması nedeniyle, bazen istemli denetim kaybı olmaksızın otomatik denetim bozulur. Bu duruma Ondin’in laneti adı verilir (Congenital Central Hypoventilation Syndrome). 18  SOLUNUMUN KİMYASAL KONTROLÜ Arteryel PCO2, PO2, ve H+ karşı duyarlı reseptörlerdir. İki kısımdan oluşur;  Periferal kemoreseptörler (az bir kısmı aort kemerinde, büyük bir kısmı ise sinüs karotikusta) lokalize olmuştur  Santral kemoreseptörler (serebrospinal sıvı ve solunum nöronlarına yakın yerlerde) bulunur Kemoreseptörler; kimyasal duyarlılığı olan almaçlardır. Özellikle Arteryel O2, CO2 ve H+ iyonu değişmelerine karşı tepki gösterirler ve solunumun düzenlenmesinde rol oynarlar Daha çok hipoksi (↓ O2), hiperkapni (↑ CO2) ve asidozda (↑ H+) etkili ayarlayıcı rol oynar 19  Bu düzenleyiciler arasında en önemlisi arteryel CO2’dir Soluk almanın hızı ve derinliği; PaCO2 40 mm-Hg civarında olacak şekilde ayarlanır Aktivite, dinlenme yada uyku gibi durumlarda PaCO2 değişimi 2-3 mm-Hg içinde tutulur PaO2 60 mm-Hg’nin altına düşmeden ventilasyonda uyarım oluşmaz. Ancak bu seviyenin altında ventilasyonda güçlü bir uyarım oluşur Eğer PaCO2 küçük bir miktar (5 mm-Hg) yükselirse, PaO2 düzeyi artmış bile olsa ventilasyon artar 20 Glomus Cisimciği  Glomus Cisimciği Karotikum ve aortikumdaki cisimciklerde sinir uçları ile direkt veya indirekt olarak sinaps yapan ve glomus hücreleri adı verilen karakteristik hücreler bulunur. Tip 1 glomus hücreleri: Astelikolin, dopamin, norepinefrin gibi nörotransmitterleri içeren sinaptik veziküller bulunur. PO2 60 mmHg ve altına düştüğü zaman uyarılırlar. Bu nedenle hipoksiye yanıt periferik kemoreseptörlerle sağlanır. Tip 2 glomus hücreleri: Destek hücreleri. 22  Santral ve periferik kemoreseptörler PaCO2’deki değişiklikleri saptayarak bu bilgileri medullar solunum merkezlerine gönderir Solunum kontrol merkezi kendisine gelen bilgilere göre ventilasyonu ayarlayarak, PCO2’nin normal seviyede kalmasını sağlar PCO2 yükseldikçe ventilasyon artar 24  Serebrospinal sıvıda artan PCO2; santral kemoreseptörleri, arteryel kanda artan PCO2 ise periferal kemoreseptörleri uyarır. Solunum merkezlerine uyarılar göndererek ventilasyonu artırırlar Solunum merkezinin karbondioksit ile uyarılması ilk birkaç saatte yüksektir. Sonra ise gittikçe azalarak bir-iki gün içerisinde başlangıçtaki etkisinin beşte birine kadar düşer 25  Bunun nedeni; başlangıçta karbondioksit artışına bağlı olarak hidrojen iyon konsantrasyonunun da kanda ve serebrospinal sıvıda artmasıdır Daha sonra ise böbrekler yoluyla kanda bikarbonat seviyesi artırılarak, hidrojen iyonu ile birleşmesine ve kan ve serebrospinal sıvıda hidrojen iyon konsantrasyonunun azalmasına neden olur. Bu ise ventilasyonu azaltır Bu nedenle kan karbondioksit seviyesindeki bir değişiklik; solunumun kontrolü üzerine kuvvetli bir akut etkiye, zayıf bir kronik etkiye sahiptir 26  PaO2 azalışına sadece periferal (karotit) kemoreseptörler duyarlıdır ve oluşturulan uyarılar solunum merkezlerini uyararak ventilasyonda artış oluşturur. Hipoksi santral kemoreseptörleri uyarmaz Periferal ve santral kemoreseptörler; [H+]’nundaki değişikliklerden de etkilenirler [H+]’nundaki artış, periferal (karotit) ve santral kemoreseptörleri uyararak ventilasyonu artırır 27  Kan-beyin bariyeri hidrojen iyonlarına karşı hemen hemen hiç geçirgen değildir Karbondioksit ise bu bariyeri, sanki hiç bariyer yokmuş gibi kolaylıkla geçebilir Bu nedenle kanın PCO2’sinin artması, serebrospinal sıvıda da PCO2’ de bir artışa neden olur Bu ise serebrospinal sıvıda hidrojen iyon konsantrasyonunun artışına neden olur 28 29 30  Morfin, barbituratlar ve anestezik maddeler solunum merkezini baskılar ve CO2 ve O2’ye olan solunumsal yanıtları azaltır Bu durumda uyarı solunum kaslarını innerve eden motor nöronları harekete geçiremez Hipoventilasyon; PCO2’de artışa, PO2’de ise azalmaya neden olur 31 Nefes Tutma  Solunum istemli olarak bir süre inhibe edilebilir, fakat en sonunda istemli denetim ortadan kalkar  Solunumun istemli olarak artık inhibe edilemediği noktaya ‘kırılma noktası’ adı verilir  Kırılma; PaCO2’deki yükselme ve PaO2’deki düşmeye bağlı olarak oluşur 32  Soluk tutulmadan önce % 100 O2 solunması, alveoler PO2’yi başlangıçta yükselttiği için, kırılma noktasını geciktirir  Refleks ve mekanik faktörler kırılma noktasını etkiler  Psikolojik etmenlerde nefes tutma süresi üzerine etki eder  Nefeslerini uzun süre tutabileceğini söyleyen kimseler, bunu söylemedikleri zamana göre nefeslerini daha uzun süre tutabilirler  Bir kişi solunumunu 1 dk durdurursa, PaCO2 sadece 6-10 mmHg artarken, PaO2 40-50 mmHg azalır 33 34 Pulmoner Refleksler  Akciğer ve trakeo-bronşiyal dallardaki reseptörlerden köken alan reflekslerin iki önemli fonksiyonu vardır. Bunlar;  Solunumun normal ritminin oluşumuna etki etmek  Solunum sistemini zararlı yabancı maddelerden korumaktır  Hava yollarındaki ve akciğerlerdeki reseptörler miyelinli ve miyelinsiz vagal lifler ile innerve edilir 35  Miyelinli lifler tarafından innerve edilen reseptörler;  yavaş uyum sağlayan reseptörler (SAR)  hızlı uyum sağlayan reseptörler (RAR) olarak iki kısma ayrılır  Diğer reseptör grupları;  J (Jukstakapiller) reseptörler 36 Yavaş adapte olan reseptörler (SAR) Trake ve alt hava yollarındaki düz kaslara yerleşiktirler. Miyelinli ve ileti hızı yüksek duysal sinyallerini vagal liflerle merkeze iletirler. İnspirasyonda akciğerlerin gerilmesi ile uyarılırlar. 37 Hering-Breuer Refleksi Akciğerler aşırı gerildiği zaman sinyalleri vagus sinirleri içinde dorsal solunum grubu nöronlara gönderen gerim reseptörleridir. Bu sinyaller inspirasyonu, pnömotaksik merkezden gelen sinyallerle aynı yönde etkiler. Şöyle ki; akciğerler aşırı derecede genişlediği zaman, gerim reseptörleri, inspirasyon rampasını ‘kapatan’ve böylece daha ileri bir inspirasyonu durduran uygun bir geri bildirim mekanizmasını harekete geçirir. 38 Hızlı Adapte Olan Reseptörler (İritan Reseptörler)  İrritan reseptörler; solunum yollarının epitelleri boyunca yerleşmiştir  Solunan havadaki sigara dumanı, toz ve zararlı gazlara karşı duyarlıdırlar 39  İrritan reseptörler uyarıldığı zaman, uyarılarını miyelinli vagal aferent lifler yoluyla iletirler  Trake’deki irritan reseptörlerin uyarılması; öksürük, bronkokonstriksiyon ve mukus salgılamasına neden olur  Böylece zararlı maddelerin alveollere kadar ulaşması engellenmiş olur 40 Öksürme  Öksürük refleksinin reseptörleri larinks, trakea, bronşlar ve trakenin bronşlara ayrıldığı nokta olan karina bölgesinde yerleşiktir.  İnflamatuvar, termal, mekanik ve kimyasal uyarılar ile uyarılması sonucu gelişen, santral havayollarını yabancı materyallerden ve aşırı sekresyondan temizleyen kuvvetli defansif vagal refleks. Hapşırma  Glottis sürekli açık iken yapılan benzer bir soluk çıkarma gayretidir  Bu refleksler; irritan maddelerin atılmasına ve hava yollarının temiz tutulmasına yardım eder 41  Jukstakapiller reseptörler (J reseptörleri);  Akciğer parankiminde bulunurlar (kan damarlarına yakın) ve akciğerlerin ara dokusundaki kimyasal ve mekanik uyarılara yanıt verirler  Aferent bilgileri miyelinsiz vagal C-lifleri aracılığı ile iletirler  Anestetik gazlara ve histamin gibi bazı medyatör maddelere karşı duyarlıdırlar  Bu reseptörler; özellikle pulmoner kapillerler kanla genişlediği zaman veya konjestif kalp yetmezliği durumunda oluşan ödeme bağlı olarak uyarılırlar ve hızlı ve yüzeysel solunuma neden olurlar 42 Kas ve Eklem Refleksleri  Kas, eklem ve tendonlarda propriyoseptörlerde oluşturulan impulslar, aferent yollarla respirasyonu etkilerler  Solunumu doğrudan kontrol etmeseler de, eklem ve kasların etkin hareketlerinin solunumu uyardığı tespit edilmiştir  Bu durum özellikle de egzersiz durumunda ventilasyonun artışına neden olur 43 44 Hıçkırık  Glottisin aniden kapanması esnasında; diyafram ve diğer soluk alma kaslarının spazmodik olarak kasılması sonucu oluşur  Hıçkırık ataklarının çoğu kısa sürelidir ve PaCO2’yi artıran nefes tutma gibi önlemlere sıklıkla yanıt verir 45 Obstrüktif Uyku Apnesi - Obstrüktif uyku apnesinin başlıca nedeni, inspirasyon esnasında üst solunum yollarının daralmasına veya kapanmasına neden olacak şekilde farinks kaslarının hava yolunu tam olarak açamamasıdır. 46 Santral Uyku Apnesi - Solunum merkezinden solunum kaslarına giden uyarının azalması veya geçici olarak kesilmesi sonucu oluşur. 47