Регуляция дыхания
advertisement
Газовый гомеостаз Кафедра нормальной физиологии ОрГМА Система дыхания атмосфера Вдыхаемыйвоздух Выдыхаемыйвоздух Воздухоносные пути I Альвеолярный воздух СО2 Альвеолы Поток Поток крови крови СО2 О2 О2 II Поток Поток крови крови Малый Малый круг круг кровообращения кровообращения (легкие). (легкие). Левое сердце Правое сердце III Большой круг кровообращения (легкие). Поток Поток крови крови СО2 СО2 Клетки О2 Поток Поток крови крови IV О2 V «Каскады» парциальных давлений (напряжений) кислорода и углекислого газа в звеньях газотранспортной системы, организма а — атмосфера, б — воздухоносные пути, в — легочные альвеолы, г — аэрогематический барьер, д — артерии, е — тканевые капилляры, ж — гематопаренхиматозный барьер, з — тканевая жидкость — клетки — митохондрии, и. — вены, к — легочные капилляры, л — артерии; сплошными линиями показан конвективный перенос газов, пунктирными — диффузионный. Гуморальная регуляция Нервная регуляция Нервный центр Транспорт газов •Система внешнего дыхания •Система крови •Система кровообращения рО2, рСО2 в крови Клеточное дыхание (внутреннее) Рецептор результата Обратная афферентация Регуляция вентиляции легких Легочная вентиляция хеморецепторы О2 Потребление О2 О2 в кровь Легочная вентиляция хеморецепторы О2 Потребление О2 О2 в кровь Легочная вентиляция хеморецепторы О2 Потребление О2 О2 в кровь Продукция СО2 хеморецепторы CО2 CО2 в кровь Легочная вентиляция Продукция СО2 хеморецепторы CО2 CО2 в кровь Легочная вентиляция Продукция СО2 хеморецепторы CО2 CО2 в кровь Легочная вентиляция Дыхательные мышцы Произвольный контроль (КБП) Глотание, рвота, чихание, кашель (продолговатый мозг) Эмоции (лимбическая система) Поза (мозжечок) Ретикулярная формация Генератор дыхательного ритма (продолговатый мозг) Сенсорная информация вентиляция Диафрагмальная мышца диафрагмальные мотонейроны (спинной мозг) Дыхательный центр – нейронная сеть, обеспечивающая совершение дыхательных движений, способных поддерживать вентиляцию альвеолярного пространства на уровне, необходимом для сохранения постоянства газового состава крови длительное время. Респираторные области ствола мозга Локализация генератора дыхательного ритма Средний мозг Верхний мост Нижний мост Апнейзисы Эйпноэ Продолговатый мозг вентиляция Спинной мозг Диафрагмальная мышца Локализация генератора Эйпноэ Средний дыхательного ритма мозг Верхний мост Апнейзисы Нижний мост Продолговатый мозг Атактическое (эйпноэподобное) Апноэ вентиляция Спинной мозг Диафрагмальная мышца Фазы дыхательного цикла Вдох Выдох Спирограмма Электрическая активность диафрагмы Инспираторный механизм Экспираторный механизм Постинспираторный механизм Типы дыхательных нейронов По времени проявления электрической активности нейрона относительно фаз дыхательного цикла Инспираторные (И) Экспираторные (Э) Ранние И или Э Поздние И или Э Типы дыхательных нейронов Типы дыхательных нейронов По характеру электрической активности нейрона С постоянной частотой генерации ПД С убывающей частотой генерации ПД С нарастающей частотой генерации ПД Типы дыхательных нейронов Типы дыхательных нейронов По характеру межнейронных связей Проприобульбарные Бульбо-спинальные Типы дыхательных нейронов Локализация респираторных нейронов в стволе мозга Obex PRG n XII Obex n VII pFRG n TS Pre-BC DRG RVLM BC n XII Rostral VRG VRG n Am Caudal VRG C4 n Am Бульбоспинальный препарат мозга новорожденной крысы Электрическая активность С3 Автоматия дыхательного центра Тоническая афферентация Дыхательный центр Фазическая эфферентация I E I E I E I E механоцептивный контур X Рецепторы воздухоносных путей и лёгких Дыхательный центр Генератор дыхательного ритма (продолговатый мозг) Генератор инспираторного паттерна вентиляция диафрагмальные мотонейроны Диафрагмальная мышца (спинной мозг) Механорецепторы Рецепторы растяжения легких локализованы в гладкомышечном слое стенок трахеобронхиального дерева Механорецепторы Рецепторы растяжения легких чувствительны к изменению трансмурального давления (к разности давлений внутри и снаружи просвета воздухоносных путей), т.е. растяжению дыхательных путей Механорецепторы Рецепторы растяжения легких афферентные волокна идут в составе блуждающего нерва до области дорсальной дыхательной группы Механорецепторы Рецепторы растяжения легких возбуждение рецепторов растяжения легких нарастает в ходе вдоха и вызывает торможение активности инспираторных нейронов, способствуя прерыванию вдоха и смене его выдохом (рефлексы Геринга—Брейера) Механорецепторы Рецепторы растяжения легких при их выключении вдохи становятся углубленными, затянутыми Механорецепторы Ирритантные рецепторы расположены в эпителиальном и субэпителиальном слоях стенок воздухоносных путей Механорецепторы Ирритантные рецепторы реагируют на резкие изменения объема легких, в частности на их спадение действие поступающих при вдохе раздражающих ткани едких газов (например, аммиака), табачного дыма, пыли, холодного воздуха, а также на наличие в стенке воздухоносных путей гистамина (освобождается из тучных клеток при аллергических реакциях), Пг и брадикининов Механорецепторы Ирритантные рецепторы афферентные волокна идут в стволе блуждающего нерва Механорецепторы Ирритантные рецепторы вызывает рост инспираторной активности, прерывая таким путем выдох Механорецепторы Юкстаальвеолярные (юкстакапиллярные), или J—рецепторы локализованы в интерстиции легких вблизи капилляров альвеол Механорецепторы Юкстаальвеолярные (юкстакапиллярные), или J—рецепторы увствительны к ряду биологически активных веществ (никотину, гистамину, простагландинам и др.), проникающим либо из воздухоносных путей, либо с кровью малого круга Механорецепторы Юкстаальвеолярные (юкстакапиллярные), или J—рецепторы афферентные волокна образованы немиелинизированным С—волокнам, проходящим в составе блуждающего нерва Механорецепторы Юкстаальвеолярные (юкстакапиллярные), или J—рецепторы стимуляция рецепторов проявляется в частом, поверхностном дыхании (тахипноэ). Механорецепторы Рецепторы верхних дыхательных путей Рецепторы лица и носовой полости. Их стимуляция при погружении в воду рефлекторно вызывает остановку дыхания, чихание, запускают особые дыхательные движения в форме принюхивания, которые возникают под влиянием специфических пахучих веществ, в том числе феромонов. Механорецепторы Рецепторы верхних дыхательных путей Рецепторы носоглотки и глотки. При их возбуждении развивается сильное инспираторное усилие («шмыгание»), перемещающее посторонний материал из носоглотки в глотку. Вызывают рефлекторное закрытие голосовой щели и торможение дыхательной активности диафрагмы при глотание. Механорецепторы Рецепторы верхних дыхательных путей Рецепторы гортани. Их раздражение рефлекторно вызывает остановку дыхания (апноэ), кашель и сильные экспираторные движения, необходимые для предупреждения попадания постороннего материала в дыхательные пути (аспирация). механоцептивный контур X Рецепторы воздухоносных путей и лёгких Дыхательный центр Генератор дыхательного ритма (продолговатый мозг) Генератор инспираторного паттерна Проприорецепторы мышц вентиляция диафрагмальные мотонейроны Диафрагмальная мышца (спинной мозг) Механорецепторы Проприоцепторы дыхательных мышц основным источником афферентации являются мышечные веретена межреберной и брюшной мускулатуры (диафрагма — бедна мышечными веретенами) Механорецепторы Проприоцепторы дыхательных мышц рецепторы контролируют соответствие сокращений «заданию», поступающему по эфферентным путям от дыхательного центра дыхательного Механорецепторы Проприоцепторы дыхательных мышц достигается соответствие механических параметров дыхания сопротивлению дыхательной системы. При укорочении мышц меньше заданного (например, вследствие повышенного сопротивления дыханию), сокращение мышцы усиливается, что способствует преодолению возникшего препятствия. механоцептивный контур X Рецепторы воздухоносных путей и лёгких Дыхательный центр Генератор дыхательного ритма (продолговатый мозг) хемоцептивный контур Центральные хеморецепторы рО2 Генератор инспираторного паттерна Проприорецепторы мышц рСО2 IX Периферические хеморецепторы вентиляция диафрагмальные мотонейроны Диафрагмальная мышца (спинной мозг) Классификация хеморецепторов Центральные расположены в: • • • • таламусе гипоталамусе мосте продолговатом мозге Периферические расположены в: • каротидном тельце • аортальных тельцах Гипоталамус Мост Мост Продолговатый мозг Таламус Механизм центральной хеморецепции Центр хеморецепции Н2О + СО2 СО2 Н2СО3 НСО-3 Н+ + НСО 3 Н+ Спинно-мозговая жидкость Гематоэнцефалический барьер Периферические хеморецепторы Каротидные тельца Аортальные тельца внутренняя сонная артерия Каротидное тельце Синусный нерв (Геринга) -ветвь языкоглоточного нерва IX наружная сонная артерия Верхний шейный узел общая сонная артерия Строение клубочка каротидного тельца Глоточная ветвь языкоглоточного нерва IX Клетка II типа Гломусные клетки (I типа) Частично ветвь блуждающего нерва X Нейротрансмиттеры гломусных клеток Биогенные амины Нейропептиды Ацетилхолин Энкефалин Дофамин Субстанция Р Норадреналин 5-гидрокситриптамин Атриальный натрийуретический пептид Эндотелин Комплекс газ+фермент Гем-оксигеназа-2 НАДФН-цитохром с редуктаза ↓рО2 Деполяризация гломусной клетки Са2+ Са2+ Са2+ Са2+ Са2+ +30 0 -90 К+ канал Понижение напряжения О2 в крови Закрытие К+ каналов Са2+ Открытие потенциал зависимых Са2+каналов Повышение концентрации внутриклеточного Са2+ Экзоцитоз нейротрансмиттера и присоединение его к рецепторам на постсинаптической мембране Повышение генерации ПД Спасибо за внимание! Центральные хеморецепторы НСО3- Н+
