Тыныс алуды реттеу механизмдері

Кіріспе

Тыныс алуды басқару
Желдетуді басқару – тыныс алуды реттеуге қатысатын физиологиялық механизмдер, яғни өкпеге ауаның кіруі мен шығуы. Желдету тыныс алу процесін жеңілдетеді. Тыныс алу – бүкіл организмде немесе жасушалық тыныс алу кезінде жеке жасушаларда оттегіні пайдалану және көмірқышқыл газының мөлшерін теңгеру. Тыныс алудың ең маңызды қызметі – организмге оттегі жеткізу және көмірқышқыл газының деңгейін қалыпқа келтіру. Көп жағдайда, көмірқышқыл газының (PCO2) жартылай қысымы немесе концентрациясы тыныс алу жиілігін анықтайды. Оттегі мен көмірқышқыл газы деңгейінің өзгеруін сезетін шеткі химиорецепторлар артериялық аорталық денелерде және каротид денелерде орналасқан. Шеткі химиорецепторлардан түсетін ақпарат нерв жүйесі арқылы тыныс алу орталығының тыныс алу топтарына жіберіледі. Тыныс алу орталығында төрт топ бар: екеуі мидың жоғарғы бөлігінде (medulla), екеуі мидың аралық бөлігінде (pons). Мидың аралық бөлігіндегі екі топ – понтивтік тыныс алу тобы деп аталады. Дорсальдық тыныс алу тобы – мидың жоғарғы бөлігінде
Вентральдық тыныс алу тобы – мидың жоғарғы бөлігінде
Пневмотаксикалық орталық – мидың аралық бөлігінің әртүрлі ядролары
Апнеустикалық орталық – мидың аралық бөлігінің ядросы

Тыныс алу орталығынан тыныс алуға қатысатын бұлшықеттер, әсіресе диафрагма, белсендіріліп, ауаның өкпеге кіруіне және одан шығуына себеп болады.

Желдету жүйесін бақылау

Желдету әдетте ең жақсы және автоматты түрде жүзеге асырылады, бірақ саналы түрде басқаша үлгілермен өзгертілуі мүмкін. Желдету үлгісі сондай-ақ, жұтыну, қиналу, кеуектің шығуы, жөтел және құсу сияқты күрделі рефлекстермен уақытша өзгертіледі.

Желдету жылдамдығын анықтайтын факторлар

Желдету жылдамдығы (тыныс алудың минуттық көлемі) қатаң бақыланады және негізінен метаболизм жылдамдығымен анықталатын, қандағы көмірқышқыл газы деңгейімен реттеледі. Гипоксия жағдайында қандағы оттегі деңгейі маңызды болады. Бұл деңгейлер мидың ұзыншақ жасушасының бетіндегі орталық химиорецепторлармен (цереброспиналдық сұйықтықтағы көмірқышқыл газының артуынан тікелей емес) және артериялық қандағы перифериялық химиорецепторлармен сезіледі, олар қышқылтегі мен көмірқышқыл газының төмендеуіне жауап береді. Перифериялық химиорецепторлардан афферентті нейрондар глософарингеялық (CN IX) және блуждающий (CN X) жүйкелер арқылы жүзеге асады. Көмірқышқыл газының (CO2) концентрациясы қанда метаболизмде оттегінің (O2) пайдаланылуы және, мысалы, жаттығу кезінде CO2 өндірісінің артуы кезінде көтеріледі. Қандағы CO2 негізінен бикарбонат (HCO3−) иондары түрінде тасымалданады, алдымен көмірқышқыл ангидраза ферменті арқылы көмір қышқылына (H2CO3) айналдырылып, содан кейін бұл қышқылдың H+ және HCO3− иондарына диссоциациялануы арқылы. CO2 жиналуы диссоциацияланған сутегі иондарының жиналуына әкеледі, бұл қанның pH-ын төмендетеді. Ми сабағындағы pH сенсорлары pH-тың төмендеуіне дереу жауап береді, тыныс алу орталығының тыныс алу жылдамдығы мен тереңдігін арттырады. Нәтижесінде, CO (PCO2) жартылай қысымы демалыстан жаттығуға өту кезінде өзгермейді. Өте қысқа мерзімді, қарқынды жаттығулар кезінде жаттығушы бұлшық еттердің қанға лактик қышқылын бөліп шығаруы PCO2 деңгейінің өсуіне қарамастан, қан плазмасының pH-ын төмендетеді, бұл өкпе желдетуін қан pH-ын тұрақты ұстау үшін, PCO2 деңгейінің төмендеуі есебінен стимуляциялайды. Өкпенің механикалық стимуляциясы жануарлар зерттеулерінде анықталғандай, белгілі бір рефлекстерді тудыруы мүмкін. Адамдарда бұл жаңа туған нәрестелерде және жасанды тыныс алудағы пациенттерде маңыздырақ көрінеді, бірақ денсаулық сақтауда маңыздылығы шамалы. Тыныс алу бұлшық еттерінің тонусы ми миы арқылы рефлекстік доға арқылы бұлшық еттердің орамдарымен реттеледі деп есептеледі. Дәрі-дәрмектер тыныс алу жылдамдығына күшті әсер етеді. Опиоидтар мен анестетиктер артериялық қандағы көмірқышқыл газының деңгейіне қалыпты жауапты төмендету арқылы тыныс алуды басады. Амфетамин сияқты стимуляторлар гипервентиляцияға әкелуі мүмкін. Жүктілік желдетуді күшейтеді (плазмадағы көмірқышқыл газының қысымын қалыпты деңгейден төмендетеді). Бұл прогестерон деңгейінің жоғарылауына байланысты және плацентада газ алмасудың жақсаруына әкеледі.

Ventilatory rate (respiratory minute volume) is tightly controlled and determined primarily by blood levels of carbon dioxide as determined by metabolic rate. Blood levels of oxygen become important in hypoxia. These levels are sensed by central chemoreceptors on the surface of the medulla oblongata for decreased pH (indirectly from the increase of carbon dioxide in cerebrospinal fluid), and the peripheral chemoreceptors in the arterial blood for oxygen and carbon dioxide. Afferent neurons from the peripheral chemoreceptors are via the glossopharyngeal nerve (CN IX) and the vagus nerve (CN X). The concentration of carbon dioxide (CO2) rises in the blood when the metabolic use of oxygen (O2), and the production of CO2 is increased during, for example, exercise. The CO2 in the blood is transported largely as bicarbonate (HCO3−) ions, by conversion first to carbonic acid (H2CO3), by the enzyme carbonic anhydrase, and then by disassociation of this acid to H+ and HCO3−. Build up of CO2 therefore causes an equivalent build up of the disassociated hydrogen ions, which, by definition, decreases the pH of the blood. The pH sensors on the brain stem immediately respond to this fall in pH, causing the respiratory center to increase the rate and depth of breathing. The consequence is that the partial pressure of CO (PCO2) does not change from rest going into exercise. During very short term bouts of intense exercise the release of lactic acid into the blood by the exercising muscles causes a fall in the blood plasma pH, independently of the rise in the PCO2, and this will stimulate pulmonary ventilation sufficiently to keep the blood pH constant at the expense of a lowered PCO2. Mechanical stimulation of the lungs can trigger certain reflexes as discovered in animal studies. In humans, these seem to be more important in neonates and ventilated patients, but of little relevance in health. The tone of respiratory muscle is believed to be modulated by muscle spindles via a reflex arc involving the spinal cord. Drugs can greatly influence the rate of respiration. Opioids and anesthetics tend to depress ventilation, by decreasing the normal response to raised carbon dioxide levels in the arterial blood. Stimulants such as amphetamines can cause hyperventilation. Pregnancy tends to increase ventilation (lowering plasma carbon dioxide tension below normal values). This is due to increased progesterone levels and results in enhanced gas exchange in the placenta.

Қайталаманы бақылау

Рецепторлар тыныс алуды реттеуде маңызды рөл атқарады және орталық және перифериялық химиорецепторларды, сондай-ақ механорецепторлардың бір түрі – өкпелік созылу рецепторларын қамтиды. Орталық нерв жүйесінің орталық химиорецепторлары, ventrolateral медулла бетіне орналасқан, олардың қоршаған ортасының pH-ына сезімтал. Перифериялық химиорецепторлар артериялық қандағы PO2 өзгерісін анықтаумен қатар, артериялық PCO2 және pH-ты анықтауда маңызды рөл атқарады. Механорецепторлар тыныс жолдарында және паренхимада орналасқан және түрлі рефлекстік жауаптарға жауапты. Оларға: өкпенің шамадан тыс қабынуын болдырмау үшін демді тоқтататын Геринг-Брюер рефлексі, жөтел, тыныс жолдарының тарылуы және гипервентиляция рефлексі жатады. Жоғарғы тыныс жолдарының рецепторлары тынығу, құсу, глоттистің жабылуы және ішек қисылу сияқты рефлекстік жауаптарға жауапты. Омыртқа миының рефлекстік жауаптарына қосымша тыныс алу бұлшықеттерінің компенсаторлық белсенділігі, демді ұстау реакциясы, гиповентиляция және тыныс алу жиілігі мен көлемінің артуы жатады. Назопульмонарлық және назоторакальдық рефлекстер терең дем алу арқылы тыныс алу механизмін реттейді. Ауа ағыны, мұрындағы ауа қысымы және ауа сапасынан туындаған импульстер мұрын шырышты қабығынан үштік нерв арқылы ми сабасындағы тыныс алу орталығына жіберіледі, ал пайда болған жауап бронхтарға, қабырғааралық бұлшықтарға және диафрагмаға беріледі. Бастың парадоксалды рефлексі, өкпенің кенеттен қабынуы тыныс алудың уақытша күшін немесе демді ұстауды тудырады.