Ivo Volf [2. 4. 2008] =Atmung= ==Luftwege WH== Veraestelung - gute Durchblutung in Alveolen Totraumvolumen (anatomisch, funktionell) ===Diffusion: Ficksches Diffusionsgesetz=== Delta-V/Delta-t = Dl * Delta-p D_L = D * alpha * A / x ;D: Diffusionskoeff. (Materialabh.) ;alpha: Loeslichkeit (gasabh.) ;A: Flaeche ;x: Schichtdicke ;D * alpha: Krogh'scher Diffusionskoeff. (Gas- und materialabh.) alpha[CO2] == 20 * alpha [O2] ===Henry'sches Gesetz=== (phys. Loeslichkeit d. Atemgase) proportional zu Partialdruck Cx = alpha_x P_x [ml Gas/100 ml Blut] ;alpha: Bunsen-Loeslichkeitskoeff. ;p: Partialdruck ===Bunsen-Loeslichkeitskoeff.=== * temperaturabh., (warme Fluessigkeiten loesen weniger Gas als kalte) * gasabh. ml Gas/ml Fluessigkeit, Normaldruck: * CO_2: 0.51 ml/ml (Mineralwasser) * O_2: 0.024 ml/ml ==Sauerstoffloeslichkeit/-bindung== 1 g Plasma: 0.003 ml O_2 (nicht rein waessrig) Farbpigmente mit Sauerstoffbindungskapazitaet: 1 Mol Hb bindet 4 Mol O_2 64500 g/mol binden 4 * 32 = 128 g O_2 == 4 * 22.4 l O_2 1.39 ml H_2O/g Hb = Huefnersche Zahl (theoretisch) praktisch: 1.34 ml O2/g Hb (immer Anteil von Sulf-, Met-, CO-Hb) ==O2-Versorgung d. Peripherie== * Blutfluss (p[art], Gefaessdurchmesser (dil./konstr.) * O_2-Transportkapazitaet (Erys, Hb-Gehalt) * O_2-Affinitaet d. Haems wuenschenswert: Lunge: hohe O_2-Affinitaet, Peripherie: geringe O_2-Affinitaet Sauerstoffkapazitaet = 1.34 * Hb-Konzentration * normal: 160 g Hb/L -> 210 ml O2/l * (Anaemie -> Leistungsverringerung) ==Sauerstoffsaettigung== O_2-Saettigung d. Hb = [O_2 an Hb (ml O_2/l)]/[O_2-Kapazitaet (ml O_2/l)] * Pulmonalvene: fast 100 % (> 97 %) * venoes: in Ruhe ~ 75 % (1/4 d. O_2-Plaetze unbesetzt) Sport: * mehr Atemzeitvolumen * Saettigung ~ 25 % (3/4 Ausnutzung) (== ven. Mischblut - direkt hinter Muskel: fast 0 %) ==Haemoglobin== Haem: aehnlich Chlorophyll (Mg++ statt Fe++ - Farbe!) Fe++ bleibt zweiwertig niedere Tiere: Kupfer (-> gruenes Blut) * Deoxyhaemoglobin (T-Konfiguration == tense: reduzierte O_2-Affinitaet) * nach O_2-Bindung: (R-konfiguration == relaxed: 500-fache Affinitaet) -> sigmoidale Kurve Tetramer Haem in Hb Testosteron -> EPO: Haem[m] > Haem[f] hoechste Haem-Konzentrationen bei Neugeborenen (Sauerstoffmangelbedingungen im Uterus) * Haem2: ** HbA1: alpha_2 beta_2, 98 % (adult) ** HbA2: alpha_2 delta_2, 2 % ** HbF: alpha_2 gamma_2 (fetal) * inaktive Formen: ** Hemiglobin aka Met-Haemoglobin (Fe+++): Reductasemangel ** Carboxyhaemoglobin (CO: Affinitaet 240 * - Linksverlagerung, RaucherInnen bis 20 %; ab 50 % Todesgefahr) - sehr rot (himbeerrosa Zunge); Sushi-Tricks: Thunfisch mit CO2 faerben ==Erythrozyten== * O_2-Transport * CO_2-Transport ** frei gel. ** Carbohaemoglobin (30 %) ** HCO_3- (60 % - ueber Carboanhydrase!) HCO_3- <-> Cl- Austausch ===Bohr-Effekt=== H+ kann an oxygeniertes Hb binden (HbO2) - Bohr-Effekt: erleichterte Abgabe von O2 bei CO2-Praesenz! ===Haldane-Effekt=== bei O_2-Saettigung -> Abgabe von CO_2 ==Hb-O_2-Bindungskurve== steilster Teil 20 - 80 % (20 - 50 mm Hg) Links- (Aff.zun.), Rechtsverschiebung (Aff.abn.) wuenschenswert: Aff. in Lunge hoch, in Peripherie niedrig -> Steuerung ueber CO_2 s. u. z. B. Sport * Muskel: bis 42 o C/Hitzestau * O_2-Bedarf * Milchsaeureproduktion (Uebersaeuerung, auch CO_2) warm, CO_2-Freisetzung, Saeureproduktion -> Einfluesse auf O_2-Affinitaet! * T -> Erhoehung - Rechtsverschiebung (Lunge: kuehler -> Linksversch.) * 2,3 BPG Erhoehung -> Rechtsverschiebung (nur HbA!) * pH: Erniedrigung: Rechtsverschiebung * P CO_2: Erhoehung -> Rechtsverschiebung 2,3-BPG 2,3-bisphosphoglycerat (Glycerinsaeure-2,3-Bisphosphat) -> Aff.-Abnahme Problem: Erythrozytentransfusion (Beutel) akut nicht O_2-affin (2,3-BPG) HbF (2 gamma): 2,3-BPG-unabhaengig -> hoehere O_2-Affinitaet nur in dessen Beisein! [3. 4. 2008] -> Vorbedingung fuer Saeure-Base-Haushalt! ==Atemregulation== * basaler Atemrhythmus * Chemorez. CO_2, H+, O_2 * andere Rez. Zentren: * med. obl. * apneutisches Zentrum * pneumotakt. Z. * cer. Cortex: will. Kontrolle Chemorez. CO_2, H+, O_2 * zentr. Chemor. in med. * periph. Chemorez. in Glomera carotica, Glomera aortica andere rez * Lungendehnung * Irritationsendigungen * juxtakapillaere Rezeptoren (J-Rezeptoren) * Muskelrezeptoren ===Chemorezeptoren CO_2, H+, O_2=== * zentr. in Medulla: pH Cerebralfl. CO2, Absinken bewirkt Hyperventilation und v.v * periph. Chemor. in aort./carot. ** - art. p[O2] (< 60 mm Hg) stimuliert Rez., erhoeht Atemfrequ. ** + art. p[CO3-] stimuliert Rez., erh. Atemfrequenz (weniger wichtig als zentr. Chemorez. f. CO2) ** + art. H+ stimuliert Chemorez. in gl. car. direkt (unabh, p[CO2]) Folge: * H+ -> Hyperventilation ===Chem, Atemreize=== * CO_2 Antwortkurve * O_2 Antwortkurve * pH Antwortkurve Ruhe: ~ 7 l/min (14 * 0.5 l) Hauptstimulus: CO_2-Angebot (O_2-Mangel bewirkt nur geringe Steigerung d. Minutenvolumens) Atemnot: CO_2, Ohnmacht: O_2 Hyperventilation (z. B. vor Tauchen): O_2-Saettigung weitgehend konstant, aber Absenkung d. CO_2-Spiegels -> spaetere subjektive Reizung d. pH-Antwortkurve: geringere Antwort als O_2/CO_2 s. auch Praktikumseinfuehrung