Sinh lý hô hấp

Sinh lý hô hấpI. ý nghĩa và quá trình phát triển	1. ý nghĩa của quá trình hô hấp Hô hấp là quá trình trao đổi khí liên tục giữa môi trường và cơ thể. Trong cơ thể: chất dinh dưỡng + O2  CO2 + H2O + QSinh vật hiếu khí, kị khí (tỉ lệ rất ít)  vai trò hô hấp.Oxy dự trữ ít (oxyhemoglobin của máu, oxymioglobin của cơ)Phần lớn tế bào, đặc biệt là tế bào não đói oxy 4-5 phút  sẽ bị phá huỷ. 2. Quá trình phát triểnTrao đổi khí qua bề mặt cơ thể: động vật đơn bào, một số động vật đa bào như ruột khoang, giun tròn, giun dẹp, giun đốtĐa số động vật đa bào, quá trình hô hấp do cơ quan hô hấp đảm nhiệm. Cơ quan này phát triển phụ thuộc nhiều vào môi trường sốngTrao đổi khí qua mang là các động vật sống ở nước như cá, tôm, cuaTrao đổi khí qua hệ thống ống khí: ở sâu bọ, hệ thống ống khí thông ra bên ngoài qua lỗ thở. Trao đổi khí qua phổi: chim và thú. ở chim còn có hệ thống ống khí nằm trong phổi với hệ thống mao mạch bao quanh.Một số động vật có sự kết hợp hô hấp qua da và phổi: ếch nhái. Tuy nhiên đối với động vật này sự hô hấp qua da đóng vai trò chủ yếuII. Hệ thống cơ quan hô hấp ở ngườiKhoang mũi: phía trên là khoang hô hấp, có nhiều tế bào tiết dịch nhầy, dưới lớp màng nhầy là mạng mạch máu dày có tác dụng sưởi ấm không khí trước khi đi vào đường hô hấp bên trong.Thanh quản gồm các sụn (giáp, nhẫn, phễu, thanh-thiệt) nối với nhau bằng cơ. Niêm mạc thanh quản rất nhạy cảm, khi có vật lạ tiếp xúc sẽ gây ra phản xạ ho đẩy vật lạ ra ngoài.Khí quản: nằm trước thực quản, gồm khoảng 16-20 vòng sụn hở phía sau. ý nghĩa: thực quản giãn ra khi có thức ăn, không cản trở sự nuốt thức ăn.Phế quản: khí quản xuống đến đốt ngực IV- V thì chia đôi tạo thành thành phế quản phải và trái. Phổi là tập hợp khoảng 700 triệu phế nang, với tổng diện tích bề mặt hơn 100m2. Lá phổi trái nhỏ hơn phổi phải (tỉ lệ 10/11). Mỗi lá phổi được bọc kín bởi màng phổi (lá thành, lá tạng).Cấu tạo vòng sụn hở của khí quảnHình ảnh cơ quan hô hấp ở ngườiCấu tạo phổi ở ngườiIII. Chức năng hô hấp của phổi1. Các điều kiện thuận lợi cho quá trình hô hấp ở phổiMỗi phế nang có đường kính 100-300 micromet, số lượng phế nang nhiều (700triệu)  tổng diện tích lớnMàng phế nang mỏng, mạng lưới mao mạch ở phế nang dày đặc với đường kính khoảng 5micromet làm hồng cầu đi qua rất chậm, tạo điều kiện thuận lợi cho việc trao đổi khí.Lá phổi xốp và đàn hồi nên thuận lợi cho các cử động hô hấp.Giữa lá thành và lá tạng là khoang gian màng, chứa dịch làm trơn giúp giảm ma sát khi 2 lá màng trượt lên nhau trong các cử động hô hấpCấu tạo phế nang2. áp lực âmTại sao có áp lực âm trong khoang màng phổi?Giai đoạn bào thai, hai lá thành và tạng dính sát nhau, toàn bộ phổi không có không khí (chưa có hoạt động hô hấp).Tiếng khóc chào đời là lúc phổi bắt đầu hoạt động, lồng ngực giãn nở mạnh, phổi cũng nở to dần. Tốc độ giãn nở của lồng ngực nhanh hơn phổi. Phổi có tính đàn hồi cao nên sau khi giãn ra, nó có xu hướng kéo lại. Kết quả làm khoang màng phổi được nới rộng ra. Vì thể tích và áp lực tỉ lệ nghịch với nhau nên áp lực không khí trong khoang màng phổi luôn nhỏ hơn áp lực khí quyển, nó được gọi là áp lực âm.Giá trị áp lực âm thay đổi như thế nào?Lúc bình thường: -2 đến -4 mmHg.Lúc hít vào -8 mmHg, hít vào cố sức -15 đến -30 mmHgKhi thở ra cố sức: -1 đến 0 mmHg. Vai trò của áp lực âm trong khoang màng phổi?Giá trị áp lực âm tồn tại, chứng tỏ phổi là một khoang kín  do đó phổi có thể hoạt động một cách thụ động theo sự tăng giảm của thể tích lồng ngực.Trường hợp mất áp lực âm: lúc bị thương, thủng khoang màng phổi, hoặc khi trong khoang có nước (bệnh tràn dịch màng phổi, khí hung, khí thũng), phổi không hoạt động được (thậm chí bị xẹp lại), dẫn đến tình trạng ngạt thở, có thể gây tử vong.Khi áp lực âm tăng lên (lúc hít vào) tạo nên sức hút một chiều làm cho máu từ các tĩnh mạch lớn chảy về tim.Phổi bị xẹp lại khi mất áp lực âmGiá đỡCanuynNútChuông thuỷ tinháp kếPhổiMàng cao su đáy (cơ hoành) Màng cao su ở thành bênống thuỷ tinh có khóaMô hình hô hấp kế Funke-Donkers	Tiến hành thí nghiệmĐẩy màng bịt đáy lên cao (tương tự khi thở ra, cơ hoành nâng lên) và đóng khoá ở ống thuỷ tinh  thể tích trong bình giảm, hai phổi ếch xẹp lại. Màng cao su phồng ra, áp lực tăng đẩy cột nước (cột thuỷ ngân) ở nhánh ngoài cao hơn nhánh trong.Kéo màng bịt đáy xuống (hít vào), đóng khoá ở ống thuỷ tinh  thể tích bình tăng, hai phổi ếch phồng lên, màng cao su ở thành bên lõm vào, áp lực giảm làm cột nước ở nhánh trong cao hơn nhánh ngoài.Mở khóa ở ống thuỷ tinh để không khí trong và ngoài bình thông nhau  không có hiện tượng gì Kết luận:Phổi hoạt động thụ động theo sự tăng giảm thể tích lồng ngựcKhoang màng phổi phải là một khoang kín.3. Sự thay đổi thể tích lồng ngực trong các cử động hô hấpKhi hít vào: thể tích lồng ngực tăng theo 3 chiềuTrên – dưới: cơ hoành co. Diện tích cơ hoành 250 cm2, nếu cơ hoành hạ thấp 1cm thể tích lồng ngực tăng 250 cm3.Trước – sau và trái – phải: do cơ liên sườn ngoài co vừa nâng xương sườn ra phía trước vừa giãn rộng ra hai bên.Khi thở ra: thể tích lồng ngực giảmNhịp thở: nam 16 ± 3, nữ 17 ± 3 nhịp/phút (VNam). Nhịp thở thay đổi theo trạng thái hoạt động, sinh lý (xúc cảm, nhiệt độ tăng làm tăng nhịp thở)4. Các thể tích hô hấp Khí lưu thông (Tidal Volume = TV): 0.5 litDự trữ thở ra (ERV): 1.5 lítDự trữ hít vào (khí phụ) (IRV): 1.5-2.5 lítKhí cặn (RV): 1 lítDung tích sống (sinh lượng phổi) 	VC = TV + ERV + IRV Dung lượng phổi TCL = VC + RVCác thể tích hô hấp phụ thuộc vào tuổi, chiều cao, giới tính5. Giải thíchTại sao trẻ sinh ra lại khóc?Việc cung cấp dưỡng khí cho thai hoàn toàn do máu mẹ (qua nhau thai). Khóc là nhịp hô hấp đầu tiên của trẻThuyết cơ giới: sau khi đẻ do ảnh hưởng về thay đổi áp lực, nhiệt độ, va chạm vào da (đỡ đẻ) sẽ kích thích phản xạ thở xuất hiện nhanh Thuyết sinh hoá: sau khi kẹp, cắt cuống rau, hàm lượng O2 trong máu trẻ giảm, CO2 tăng làm thay đổi pH máu  kích thích trung tâm hô hấp làm trẻ thở.	Tại sao trẻ em dễ mắc các bệnh đường hô hấp? Khoang mũi nhỏ và ngắn nên không khí vào mũi không được lọc sạch và sưởi ấm một cách đầy đủ. Khả năng bảo vệ của lớp niêm mạc mũi yếu nên các kích thích tác động vào niêm mac dễ gây rối loạn nhịp thở.Thanh quản, khí quản, phế quản có vòng sụn mềm, dễ biến dạng, niêm mạc có nhiều mạch máu, do đó khi bị viêm nhiễm  dễ dẫn đến khó thở, giãn phế quản.Tổ chức phổi ít đàn hồi nên dễ bị xẹp phổi, giãn phế quản. Màng phổi mỏng dễ bị giãn khi hít vào sâu hoặc khi bị tràn khí, tràn dịch màng phổi.Khả năng miễn dịch của trẻ còn kém 	Phòng chống bệnh về đường hô hấp cho trẻ như thế nào?IV. Sự trao đổi khí ở phổi và ở mô1. Nguyên tắc chungKhuếch tánChiều khuếch tán phụ thuộc vào nồng độ hay áp suất riêng phần của từng loại khí, chúng đi từ nơi có áp suất cao đến nơi có áp suất thấp hơn.2. Sự trao đổi khí ở phổiO2: pO2 trong phế nang là 104 mmHg, trong máu đến phổi là 40 mmHg  oxy khuếch tán từ phế nang vào máu đến phổi.CO2: pCO2 trong phế nang là 40 mmHg, trong máu đến phổi là 46 mmHg  CO2 khuếch tán từ máu vào phế nang.3. Sự trao đổi khí ở môO2: pO2 trong máu động mạch đến mô là 102 mmHg, tại mô là 40 mmHg  oxy khuếch tán từ máu mao mạch vào mô.CO2: pCO2 trong máu động mạch đến mô là 40mmHg, tại mô là 46mmHg  CO2 khuếch tán từ mô vào máu động mạch rời mô.4. Nhận xétHiệu số chênh lệch áp suất riêng phần của khí O2 (khoảng 60mmHg) luôn cao hơn áp suất riêng phần của khí CO2 (khoảng 6mmHg). Tuy nhiên khả năng khuếch tán của CO2 cao hơn O2 tới 25 lần nên đáp ứng đủ yêu cầu cung cấp oxi và đào thải khí cacbonic cho cơ thể.Đối với O2 chênh lệch 35mmHg sẽ có 6,7ml O2 khuếch tán qua mỗi cm2 màng phế nang trong 1 phút, tương ứng là 6000ml O2 thấm vào máu trên toàn bộ 2 lá phổi. Đối với CO2 chỉ cần chênh lệch 0,03mmHg cũng làm khuếch tán 256ml CO2 trong một phút.4. Sự vận chuyển khí O2 và CO2 của máu4.1. Sự vận chuyển O2Dạng hoà tanKhả năng hoà tan của chất khí phụ thuộc vào áp suất riêng phần và nhiệt độ.ở nhiệt độ cơ thể, pO2 khoảng 104mmHg  oxy hoà tan trong máu là 0,3ml/100ml máu; khi pO2 còn 40mmHg  oxy chỉ còn hoà tan 0,12ml/100ml máu. Như vậy cứ 100ml máu vận chuyển đến mô thì chỉ có 0,3 – 0,12 = 0,18 ml O2 cung cấp cho mô.Lượng oxy cung cấp cho mô chỉ chiếm khoảng 2-3%, còn lại 97-98% được cung cấp ở dạng kết hợp.Dạng kết hợpLà kết quả của một loạt phản ứng thuận nghịch giữa oxy và hemoglobin O2 + Hb HbO2Sự kết hợp giữa O2 và Hb tỷ lệ thuận với pO2 trong máu. Khi pO2 tăng dần từ 0-100 mmHg  tỉ lệ % bão hoà HbO2 cũng tăng dần đến 97%. Ngược lại, khi pO2 giảm dần từ 100-0 mmHg  tỉ lệ % bão hoà của HbO2 cũng giảm dần (Đồ thị A)4.1. Sự vận chuyển O2 (tiếp)Sự kết hợp giữa O2 và Hb còn phụ thuộc vào nhiệt độ và giá trị pH.Nhiệt độ tăng thì sự kết hợp giảm (Đồ thị C)pH tăng thì sự kết hợp tăng (Đồ thị B)4.2. Sự vận chuyển CO2Dạng hoà tan: trong 100ml máu có khoảng 0,2ml khí CO2, chiếm khoảng 4% toàn bộ lượng CO2 vận chuyển về phổi.Dạng kết hợpCO2 kết hợp với H2O của huyết tương (được vận chuyển ở dạng ion cacbonat), chiếm khoảng 3-4% tổng lượng CO2	CO2 + H2O  H2CO3  H+ + HCO3- CO2 kết hợp với H2O trong HC, chiếm khoảng 70% tổng số CO2CO2 kết hợp với Hb trong hồng cầu: CO2+ Hb  HbCO2 dạng này chiếm khoảng 23% tổng số lượng CO2 phải vận chuyển.V. Sự điều hoà hô hấp1. Điều hoà theo cơ chế thần kinhCác trung khu ở hành tuỷ và cầu nãoTrung khu pneumotaxic (trung khu điều chỉnh hô hấp): có tác dụng kìm hãm trung khu hít vào ở hành tuỷTrung khu hít vào nằm ở hành tuỷ, có các neuron phát nhịp tự độngTrung khu thở ra nằm gần trung khu hít vàoPhản xạ hô hấpCác neuron của trung khu hít vào hưng phấn một cách tự động  gây ra động tác hít vào (hít vào được coi là động tác chủ động)Xung từ trung khu hít vào còn được gửi đến trung khu thở ra và trung khu pneumotaxic  trung khu thở ra hưng phấn, gây ra động tác thở ra (thở ra được coi là thụ động, là kết quả của sự hít vào).Đồng thời khi trung khu thở ra hưng phấn nó lại gửi xung sang trung khu hít vào để ức chế trung khu này.Khi động tác thở ra kết thúc, trung khu thở ra ngừng hưng phấn  trung khu hít vào không còn bị ức chế.Trung khu hít vào lại tự động hưng phấn để bắt đầu một chu kỳ mới.Lưu ý: vỏ não có tác dụng gây ra phản xạ hô hấp ‘’tuỳ ý’’ trong một giới hạn nhất định. Vì vậy hô hấp là phản xạ ‘’nửa tuỳ ý’’2. Điều hoà theo cơ chế thể dịchKhi pO2 trong máu giảm hoặc pCO2 trong máu tăng (làm thay đổi nồng độ H+)  làm tăng cường hô hấp.Sự thiếu oxi làm cho hô hấp tăng tối đa 65%, nhưng nếu thừa CO2 có thể làm tăng hô hấp lên 800% so với lúc bình thường.Thí nghiệm ‘’tuần hoàn chéo’’