Solunum Sistemi Fizyolojisi PDF

SOLUNUM SİSTEMİ FİZYOLOJİSİ Dr. Öğr. Üyesi Aysu KILIÇ Bezmialem Vakıf Üniversitesi Tıp Fakültesi Fizyoloji Anabilim Dalı İSTANBUL 1  Öğrenim Hedefleri Solunumu tarif eder Solunum sisteminin fonksiyonlarını...

SOLUNUM SİSTEMİ FİZYOLOJİSİ Dr. Öğr. Üyesi Aysu KILIÇ Bezmialem Vakıf Üniversitesi Tıp Fakültesi Fizyoloji Anabilim Dalı İSTANBUL 1  Öğrenim Hedefleri Solunumu tarif eder Solunum sisteminin fonksiyonlarını maddeler halinde sayar ve her birini açıklar Solunumun amacını açıklar Solunuma katılan yapıları söyler Solunumun basamaklarını sayar Ventilasyon ve perfüzyonu tanımlar Parsiyel basıncı tanımlar ve solunum gazlarının atmosfer havasındaki parsiyel basınçlarını söyler Hava yollarının fonksiyonlarını anlatır Bronşial ağacın sinirsel ve lokal kontrolünü ayrıntılarıyla anlatır Hava-Kan Bariyerinin (Solunum Membranı) tabakalarını sayar Pulmoner dolaşımın özelliklerini söyler 2 Solunum Sisteminin Fonksiyonları − Vücuda oksijen temin etmek − Vücuttan karbondioksit atmak − Kanın hidrojen iyon konsantrasyonunu (pH’sını) düzenlemek (CO2’yi vücuttan uzaklaştırarak) − Ses çıkartma (Fonasyon) 3 − Mikroplara karşı vücudu savunmak (silya, mukus ve makrofajlarla) Alveoler Makrofaj − Fagositoz yapma özelliğine sahiptir − Kalp yetmezliğinde akciğer dokusunda biriken kanı fagosite etmek için sayısında artış meydana gelir − Kalp yetmezliği hücresi veya siderofaj olarak da isimlendirilir 4 − Kan pıhtısını tutmak ve eritmek - Fibrinolysis’ ten sorumlu enzimleri taşırlar ve intravasküler tromboz şekillendiğinde trombozu eritme görevi üstlenirler − Mast hücreleri akciğer kapillerlerini çevreleyen dokuda bol miktarda bulunur. Yavaş akan kanda oluşan pek çok embolik pıhtılar akciğere ulaşır. − Mast hücrelerinden salınan bol miktarda heparin ve histamin pıhtıların daha fazla büyümesini önler. Eğer embolik pıhtılar bu yolla eritilmezse pulmoner arter embolizm’i şekillenebilir 5 − Biyoaktif maddelerin üretimi, metabolizması ve düzenlenmesinde görev almak − Sürfaktan sentezler ve kullanır − Prostaglandin E1, E2 ve F2 sentezler, depolar ve kana verir − Histamin ve kallikrein sentezler ve kana verir − Kendi sentezlediği PGE ve PGF’leri ve bradikinin, serotonin, norepinefrin ve asetilkolini gerektiğinde etkisiz hale getirir − Kanda inaktif olan angiotensin I’i, angiotensin II’ye çevirir (anjiyotensin çevirici enzim - ACE yolu ile) − Dolaşımdan bazı maddelerin (serotonin) temizlenmesini sağlarlar. 6 − Solunum terimi daha çok dış ve iç solunumun karşılığı olarak kullanılır. Bunun dört basamağı vardır Dış (Eksternal) Solunum – Akciğer Ventilasyonu − Dış çevre ile kan arasındaki gaz alış verişidir. Yani O2’nin dış çevreden kana, CO2’nin ise kandan dış ortama geçmesi olayıdır Solunum Zarlarından Gaz Difüzyonu − Alveol kılcalları ile alveol havası arasındaki geçişlerin olduğu basamaktır 7 Kanda Oksijen ve Karbondioksitin Taşınması −Alveol kılcalları ile diğer dokuların kılcal damar yatakları arasında meydana gelen olaylardır Kapiller Zarlardan Gaz Difüzyonu −Kan ile dokular arasındaki gaz alış verişidir. Yani O2’nin kandan dokulara, dokularda metabolizma sonucu oluşan CO2’nin ise dokulardan kana geçmesi olayıdır. 8 Havadaki O2; solunum hareketleriyle akciğer alveolleri içerisine alınır (ventilasyon) ve buradan kana diffüze olurlar O2 kan yoluyla dokulara taşınır (perfüzyon) ve dokulara geçtikten sonra hücre içerisinde mitokondrilere diffüze olur CO2 ise hücrelerden kan dolaşımına geçer Bu şekilde solunum gazları ventilasyon ve perfüzyon ile uzun mesafelere taşınır 9 − Solunum sistemi; gaz değişimini sağlayan organ olan akciğerler ile akciğerlerin ventilasyonunu sağlayan pompadan meydana gelmiştir Pompa: Göğüs duvarı; torasik boşluğu daraltan ya da genişleten solunum kasları, Kasları kontrol eden ve beyinde bulunan alanlar, Beyin ile kaslar arasındaki iletişimi sağlayan sinirlerden oluşmuştur 10 Solunum Sistemi Anatomisi Solunum organları; Burun ve Burun Boşluğu Farenks (yutak) Larenks (gırtlak) Trake Bronşlar Bronşiyoller Alveollerden oluşmuştur Solunan hava nazal boşluk ve farenks’ten geçerek (ısıtılır ve su buharı alır), trake, bronş, bronşiyol ve alveollere kadar ulaştırılır. Buradan kana diffüze olur 11 Üst solunum sistemi; ağız, nazal boşluk, farenks ve larenks’ten oluşur Alt solunum sistemi; Trake, bronşlar ve alveollerden oluşur 12 Trake ve alveol keseleri arasında solunum yolları 23 kez dallanır Bu yollardan ilk 16 tanesi (bronş, bronşiyol ve terminal bronşiyoller) iletim bölgesi (conducting zone) adını alır ve dışarıdan gelen havayı taşımakla görevlidir. Burada gaz değişimi olmaz. Geriye kalan 7 bölüm (solunum bronşiyolleri, alveol kanalları ve alveoller) solunum bölgesi (respiratory veya exchange zone) adını alır. Gaz değişiminin olduğu bölgedir. Bu bölünmeler sayesinde hava yollarının yüzey alanı oldukça artar (trakede 2.5 cm2, alveollerde ise 11.800 cm2’dir). Hava akım hızı küçük yollarda oldukça azalır (yüzey alanıyla ters orantılı). 13 İletim bölgesi (conducting zone): Trake, bronş, bronşiyol ve terminal (uç) bronşiyollerden oluşur. Burada gaz değişimi olmaz Solunum bölgesi (respiratory veya exchange zone): Respiratuvar bronşiyoller, duktus alveoleris ve alveollerden oluşur. Gaz değişimi bu bölgede olur 14 Burun (Nasus) ve Burun Boşluğu (Cavitas nasi) −İnspire edilen havanın geçtiği solunumsal pasajdır Görevleri −Isıtma: Mukozanın gelişmiş vaskularitesinden kaynaklanmaktadır. Burada vaskularite fazla olduğundan, burun kanamalarında (epistaksis) kan kaybı fazla olabilir −Filtrasyon ve temizleme: Nares’de (burun delikleri) bulunan tüyler büyük partikülleri yakalar. Toz ve bakteri gibi daha küçük partiküller ise mukus tabakasına yapışırlar −Nemlendirme: Hava nemli mukozada ilerlerken su buharına doyar 15 16 Farinks (Yutak) −Hem solunum ve hem de sindirim sisteminde görev alan bir organdır Görevleri −Havanın ısıtılması ve nemlendirilmesi: Burundakine benzer yolla −Tat algılama: Farinksin oral ve faringeal kısımlarına ait epitel, tat tomurcukları içerir −Savunma: Faringeal ve laringeal tonsillerdeki lenfoid doku antijenlere karşı antikor üretir. Çocuklarda büyük olup, erişkinlerde atrofiye olma eğilimindedir −Konuşma: Larinksten yükselen sesler için rezonans haznesi gibi görev yaparak konuşmada görev alır 17 Larinks (Gırtlak) Görevleri Sesin oluşumu: Vokal kordlar (ses teli) sağ ve sol olmak üzere iki adettir Vokal kordlarca oluşturulan ses (fonasyon); dil, yumuşak damak, yanak ve dudakların devreye girmesi ile (artikülasyon-hecelerin birleştirilmesi ve rezonans) konuşma şekline dönüştürülür Savunma: Yutma sırasında epiglottis, larinksin üzerini kapatarak gıdaların trake içerisine geçmesine engel olur Nemlendirme filtrasyon ve ısıtma: Daha önceki kısımlara benzer şekilde 18 Hava, akciğerlere ve trakea’ya giriş-çıkışı sırasında glottis açıklığından geçer Fonasyon, ses tellerinin ekspirasyon havasıyla titreşmesidir Her iki ses teli açıldığında (abdükte) vokal kordların titreşmesiyle oluşan sesin perdesi düşüktür Vokal kordları kontrol eden kaslar kasılır ve kapalı duruma geçer (addükte). Bu pozisyonda vokal kordların titreşmesiyle oluşan sesin perdesi yüksektir. Dolayısıyla sesin perdesini belirleyen faktör, ses tellerinin gerilimidir 19 Trake (Soluk Borusu) Görevleri Hava geçişini sağlamak: Trekeal kıkırdaklar, trake’nin sürekli açık kalmasını sağlarken, kıkırdaklar arasındaki yumuşak doku trake’ye fleksibilite sağlar Kıkırdak halkalarının arka ucunda bulunan trakeal kasın sinirsel uyarıları ise, trake’nin kontraksiyon veya dilatasyonuna neden olur Yutma eylemi sırasında özofagus’un yeterince genişleyebilmesi için yer açılmış olur 20 Savunma: Mukus ile yakalanmış olan partiküller, siliyaların hareketi ile yutulmak yada öksürük ile dışarı atılmak üzere larinkse doğru taşınır Larinks, trake ve broşlardaki sinir sonlanmaları irritasyona duyarlıdırlar. Bunların uyarılması sonucu oluşan uyarılar vagal sinirler ile beyin sapındaki solunum merkezine ulaştırılır Ardından gerçekleşen refleks motor yanıt ile abdominal ve solunum kasları kasılarak havayı ani bir basınçla serbest bırakır, mukus ve yabancı maddeleri ağızdan dışarı atar Isıtma ve nemlendirme: Çoğunlukla hava trake’ye ulaşana kadar satüre edilmiş ve ısıtılmış olur. Ancak bu işlemler burada da devam edebilir 21 Trake ve bronşların duvarı kıkırdak ve az miktarda düz kas tabakası içerir Etrafları seröz ve müköz bezler içeren siliyalı (kirpikli) epitellerle çevrilidir Bronşiyollerin epitelleri ise bez içermez. Siliya ise burundan başlayarak solunum bronşiyollerine kadar devam eder. Duvarlarında kıkırdak bulunmaz. Ancak daha fazla miktarda düz kas tabakası içerir 22 Duvar kalınlığına göre en fazla düz kas tabakası terminal bronşiyollerde bulunur Obstrüktif akciğer hastalıklarında bu düz kasların kasılmasıyla bronşiyoller daralır Astımda kasılma derecesi fazla olduğundan, özellikle ekspirasyonda yeterli bir hava akımı için yirmi kat fazla basınç gerekir 23 Alveoller −Pulmoner kılcal damarlar ile çevrilidir −O2 ve CO2 pulmoner kılcal damarlar ile alveoller arasında diffüze olurlar −Bir insanda yaklaşık olarak 300 milyon alveol bulunur −Akciğerlerde; kılcal damarlar ile temas halinde bulunan alveol duvarının alanı yaklaşık olarak 70-85 m2’dir −Bu geniş alanın varlığı; oksijenin alveol havasından kana, karbondioksitin de kandan alveol havasına difüzyonla geçişini sağlar 24 Dakikada; 300 ml O2 akciğerlerden perifere iletilir (O2 tüketimi) 250 ml CO2 periferden akciğerlere taşınır İki alveol arasında geçişi sağlayan alveolar porlar vardır. Buralarda da gaz alış- verişi yapılabilir 25 26 − Alveollerin duvarında iki tip epitel hücre bulunur Tip I hücreler (Birincil Örtü Hücreleri) − Alveol duvarında bulunan başlıca epitel hücredir (alveolün %90-95’ini kaplarlar) − Bu hücreler yassı görünüştedir ve sitoplazmaları geniştir − Gaz değişiminden sorumlu hücrelerdir − Birbirleriyle ve Tip II hücrelerle sıkı bağlantılar (tight junction) yaparlar 27 Tip II hücreler (Granüler Pneumositler, Büyük Alveoler Hücre, Septal Hücre) Tip I hücrelere göre daha kalındırlar. Parankim’in %5-10’unu oluştururlar Bu hücreler sürfaktan (dipalmitol-fosfatidilkolin, diğer bazı yağ ve protein karışımı madde) salgılayarak alveollerin yüzey gerilimini azaltırlar. Böylece ekspirasyon sırasında alveollerde kollaps (sönme) oluşumu engellenmiş olur Hasarlanmadan sonra alveol yapısının yenilenmesinden sorumludurlar. Hasarlanma sonrası bu hücreler çoğalır ve Tip I hücrelere farklılaşırlar 28 Hava-kan bariyerine katılmazlar Sürfaktan salgısı yeterli olmazsa yenidoğanın solunum sıkıntısı sendromu (RDS, Hiyalen Membran Hastalığı) şekillenir Akciğerler ayrıca başka tip özel epitel hücreleri de içerebileceği gibi; (Tip III hücre; akciğerin her yerinde bulunur, alveole özgü değildir), pulmoner alveoler makrofajlar (PAM), lenfositler, plazma hücreleri ve mast hücreleri de içerir 29 Hava-Kan Bariyerinin (Solunum Membranı) Tabakaları −Sürfaktan −Alveol epitel hücreleri (Tip I hücreler) −Alveol epiteli bazal membranı −İnterstisyel aralık −Pulmoner kapiller bazal membranı −Pulmoner kapiller endoteli −Plazma −Eritrosit membranı 30  AKCİĞERLER Viseral plevra; sağ ve sol akciğerlerin konveks yüzünü ve fissürlerin içini örterken, Pariyetal plevra; toraks iç duvarını, mediasteni, ve diyaframı örter. -Viseral ve pariyetal plevra arasında bulunan plevra boşluğunda, solunum sırasında sürtünmeyi önleyen az miktarda sıvı bulunur. -Plevranın mikrovasküler yatağı yüksek hidrostatik basınca (30cmH2O), plevra boşluğu ise düşük hidrostatik basınca (-5 cmH2O) sahiptir. Plevral efüzyon: Plevral sıvının üretimi, geri emilimini aştığı zaman plevral sıvının hacmi artar. 31 Pulmoner Dolaşım Düşük basınç ve direnç sistemini oluşturur Pulmoner damarlar, sistemik damarlara benzer Ancak pulmoner arterler ve bunların geniş dallarının duvar kalınlığı aortun duvar kalınlığının ancak % 30’u kadardır Küçük damarlar ise, sistemik arteriyollerin aksine az miktarda düz kas içerir ve endotel hücrelerle kaplıdır 32 Pulmoner kapillerler geniştir, birçok sayıda anastomoz oluşturarak alveollerin etrafını iyice sarar Lenfatik kanallar akciğerlerde diğer tüm organlardan daha fazladır. Bu nedenle lenfoid organ olarak da kabul edilirler 33  Bronşiyal Dolaşım Sol ventrikülden çıkan kanın çok küçük bir kısmını oluşturur. Doğrudan aortadan veya interkostal arterlerden oluşan bronşiyal arterler, trakeobronşiyal ağacın bir kısmını sistemik arter kanıyla besleyerek ve akciğer parankimine besin maddelerini taşıyarak akciğerlerin metabolizmasında önemli bir görev alır. Sağlıklı bireylerde, kanın üçte biri, bronşiyal venlerle sağ atriyuma dönerken geri kalan pulmoner vendeki oksijenden zengin kan ile karışarak, alveoler-arteriyel oksijen farkının azalmasına ve fizyolojik şant oluşumuna neden olur. 34  Hava Yollarının İnnervasyonu Akciğerler otonom sinir sistemi ile innerve edilir. Solunum yolları düz kas tonusu, tonik kolinerjik sinir sistemi aktivitesi altındadır. Ayrıca adrenerjik ve nonadrenerjik-nonkolinerjik sinir sistemleri ile de kompleks bir şekilde düzenlenmektedir. 35 Hava Yollarının Parasempatik-Kolinerjik İnnervasyonu Kolinerjik stimülasyon; muskarinik reseptör yoluyla, -M1 reseptörleri: alveoler duvarda, submukozal bezlerde lokalize. -M2 reseptörleri: Havayollarında postgangliyonik parasempatik liflerin presinaptik terminallerinde lokalize, otoreseptör. -M3 reseptörleri: Büyük havayollarının düz kasında, submukozal bezlerde ve kan damarlarında. 36 Bronkokonstriksiyon (M2- Gi; beta adrenerjik gevşemeyi bloke eder, atropin bronşiyolleri gevşetir) Bronş salgısında artış (M1) Vazodilatasyon (M3-Gq yoluyla) 37  Hava Yollarının Sempatik- Adrenerjik İnnervasyonu b2-adrenerjik reseptörler yolu ile bronkodilatasyon, vazodilatasyon ve bronş salgısında artış a1-adrenerjik reseptörler yoluyla bronş salgısını azalma ve vazokonstriksiyon Akciğerin merkezi kısımlarına sadece birkaç sempatik sinir lifi ulaşır. Bu nedenle bronşiyal sistem daha çok adrenal medulladan salınan norepinefrin ve epinefrinle uyarılır 38  Nonadrenerjik-Nonkolinerjik (NANK) Sistem Otonom sinir sisteminden ko-transmitter olarak serbestlenen çeşitli nöropeptitlerin oluşturduğu nöral modülatör mekanizma. İnhibitör NANK sistem: Havayollarında fonksiyonel sempatik innervasyon olmadığı için havayolu düz kasının gevşemesini sağlayan yol. Adrenerjik antagonistlerle bloke edilmez. Nitrik oksit (NO), Vazoaktif intestinal peptid (VIP), metionin (PHM), valin (PHV) VIP (vazoaktif intestinal peptit) = bronkodilatasyon. 39  Nonadrenerjik-Nonkolinerjik (NANK) Sistem Eksitatör NANK sistem: Bu sistem, atropinle bloke edilmeyen bronkonstriktör etkiler oluşturur. -e-NANK yanıt, havayolu duysal sinirlerinden retrograd olarak taşikininlerin salınmasıyla oluşur Hava yolu hastalıklarında ve sigara içiminde nöral mekanizmalardaki bozukluğa bağlı olarak ortaya çıkar. Vagal C liflerin aktivasyonu ile akson refleksi oluşur ve P maddesi, nörokinin A, kalsitonin geni ilişkili peptid (CGRP), galanin, nöropeptid Y (NPY) gibi taşikininlerin salınmasına neden olur. 40 Hava yollarındaki duyu almaçlarının yabancı maddeler ve kükürt dioksit gibi kimyasal maddelerle uyarılması, kolinerjik yolaklar üzeriden giden refleks bronkokonstriksiyon yapar Soğuk hava bronkokonstriksiyona neden olur Adenozin (A1 reseptörüne bağlanarak) bronkokonstriksiyon yapar Birçok sitokin ve inflamatuar modülatörler bronkokonstriksiyon yapar. Bunların astım ile ilişkisi vardır Lökotrinler; LTC4, LTD4 ve LTE4 (özellikle inhalasyon yoluyla) = bronkokonstriksiyon 41