REFERAT MEDICINA MEDIUL INTERN. SANGELE

Incarcat la data: 10 Aprilie 2008

Autor: luminita carol

Pret: 50 credite

5 (1 review)
1 1.MEDIUL INTERN. SaNGELE 1.1.Homeostazia celulara si a mediului intern...........................................................................................................5 1.1.1.Homeostazia celulara................................................................................................................................5 1.1.1.1. Membrana celulara.......................................................................................................................6 1.1.1.1.1.Canalele membranare....................................................................................................7 1.1.1.1.2.Proteinele transportoare...............................................................................................8 1.1.1.1.3.Receptorii membranari..................................................................................................9 1.1.1.1.4.Enzimele efectoare........................................................................................................10 1.1.1.1.5.Permeabilitatea membranei.......................................................................................10 1.1.1.1.6.Potentialele de membrana.........................................................................................10 1.1.1.1.7.Transportul prin membrana celulara......................................................................12 1.1.1.1.7.1.Difuziunea simpla.................................................................................................12 1.1.1.1.7.2.Difuziunea facilitata.............................................................................................12 1.1.1.1.7.3.Difuziunea prin proteine canal........................................................................12 1.1.1.1.7.4.Transportul activ...................................................................................................13 1.1.2.Comunicarea intercelulara.....................................................................................................................13 1.2.Volumul si compozitia lichidelor organismului..................................................................................................14 1.2.1.Compartimentele lichidiene...................................................................................................................14 1.2.2.Fortele care guverneaza distributia apei............................................................................................15 1.2.3.Schimburile dintre fluidul extra si intracelular.................................................................................16 1.2.4.Schimburile dintre plasma si fluidul interstitial...............................................................................16 1.2.5.Aportul si eliminarea apei........................................................................................................................17 1.3.Sangele............................................................................................................................................................................18 1.3.1.Functiile sangelui.......................................................................................................................................18 1.3.2.Proprietatile sangelui...............................................................................................................................18 1.3.3.Rolul sangelui in mentinerea echilibrului acido-bazic..................................................................18 1.3.4.Volemia..........................................................................................................................................................20 1.3.4.1.Hematocritul...................................................................................................................................21 1.3.4.2.Variatiile volemiei..........................................................................................................................21 1.3.4.3.Reglarea volemiei..........................................................................................................................22 1.3.5.Compozitia plasmei sanguine................................................................................................................23 1.3.5.1.Substantele anorganice...............................................................................................................23 1.3.5.2.Substantele organice....................................................................................................................25 1.3.5.2.1.Proteinele plasmatice...................................................................................................25 1.3.5.2.2.Substantele azotate neproteice................................................................................27 1.3.5.2.3.Substantele organice neazotate...............................................................................27 1.3.5.2.3.1.Glucidele..................................................................................................................27 1.3.5.2.3.2.Lipidele.....................................................................................................................28 1.3.6.Elementele figurate ale sangelui...........................................................................................................29 1.3.6.1.Eritrocitele........................................................................................................................................30 1.3.6.1.1.Eritropoieza si reglarea ei............................................................................................30 1.3.6.1.2.Factorii adjuvanti ai eritropoiezei.............................................................................32 1.3.6.1.3.Caracteristicile morfofunctionale ale eritrocitelor.............................................33 1.3.6.1.4.Hemoliza si aglutinarea. Grupele sanguine..........................................................35 1.3.6.1.5.Stabilitatea sangelui in suspensie............................................................................36 1.3.6.1.6.Hemoglobina...................................................................................................................36 1.3.6.1.6.1.Structura. Biosinteza. Metabolism..................................................................36 1.3.6.1.6.2.Compusii hemoglobinei.....................................................................................37 1.3.6.1.6.3.Curba de disociere a oxihemoglobinei.........................................................38 1.3.6.1.7.Transportul gazelor in sange. Functia respiratorie a sangelui.......................39 1.3.6.1.7.1.Transportul O2 .......................................................................................................39 1.3.6.1.7.2.Transportul CO2 ....................................................................................................40 1.3.6.1.7.3.Schimbul de gaze la tesuturi............................................................................40 CUPRINS 2 1.3.6.2.Leucocitele......................................................................................................................................42 1.3.6.2.1.Clasificarea leucocitelor. Leucopoieza....................................................................42 1.3.6.2.2.Granulocitele polimorfonucleare.............................................................................44 1.3.6.2.3.Monocitele.......................................................................................................................45 1.3.6.2.4.Limfocitele.......................................................................................................................45 1.3.6.2.5.Rolul leucocitelor in procesele de aparare............................................................47 1.3.6.2.5.1.Mijloacele de aparare nespecifice...................................................................47 1.3.6.2.5.1.1.Fagocitoza.................................................................................................47 1.3.6.2.5.1.2.Inflamatia...................................................................................................47 1.3.6.2.5.2.Mijloacele de aparare specifice........................................................................48 1.3.6.2.5.2.1.Imunitatea.................................................................................................48 1.3.6.2.5.2.2.Antigenele.................................................................................................49 1.3.6.2.5.2.3.Anticorpii...................................................................................................49 1.3.6.2.5.2.4.Raspunsurile imunologice mediate pe cale umorala................50 1.3.6.2.5.2.5.Raspunsurile imunologice mediate pe cale celulara.................51 1.3.6.3.Trombocitele...................................................................................................................................52 1.3.6.3.1. Caracteristicile morfofunctionale ale trombocitelor........................................52 1.3.6.3.1. Rolul trombocitelor in hemostaza...........................................................................54 1.3.7.Hemostaza. Coagularea. Fibrinoliza.....................................................................................................56 1.3.7.1. Hemostaza......................................................................................................................................56 1.3.7.2. Coagularea.....................................................................................................................................57 1.3.7.2.1. Factorii coagulanti........................................................................................................57 1.3.7.2.2. Mecanismul coagularii................................................................................................57 1.3.7.2.3. Factorii anticoagulanti.................................................................................................58 1.3.7.3. Fibrinoliza.......................................................................................................................................59 2.RESPIRATIA 2.1. Aspecte morfofunctionale ale plamanilor..........................................................................................................63 2.1.1. Caile aeriene...............................................................................................................................................63 2.1.2. Alveolele pulmonare...............................................................................................................................64 2.1.3. Dezvoltarea plamanilor. Modificarile postnatale...........................................................................66 2.2. Respiratia pulmonara.................................................................................................................................................67 2.2.1. Ventilatia pulmonara...............................................................................................................................68 2.2.1.1. Miscarile ventilatorii....................................................................................................................68 2.2.1.2. Dinamica ventilatorie..................................................................................................................69 2.2.1.2.1. Rezistentele pulmonare..............................................................................................69 2.2.1.2.2. Variatiile presiunilor in sistemul toraco-pulmonar............................................71 2.2.1.2.3. Lucrul mecanic ventilator...........................................................................................72 2.2.1.3. Volumele pulmonare statice.....................................................................................................73 2.2.1.4. Debitele ventilatorii....................................................................................................................74 2.3. Circulatia pulmonara..................................................................................................................................................77 2.3.1. Presiunile intravasculare pulmonare..................................................................................................78 2.3.2. Rezistenta vasculara pulmonara..........................................................................................................79 2.3.3. Fluxul sanguin pulmonar.......................................................................................................................79 2.3.4. Reglarea circulatiei pulmonare.............................................................................................................81 2.4. Difuziunea alveolo-capilara.....................................................................................................................................81 2.5. Reglarea respiratiei si adaptarea ei in diferite conditii....................................................................................83 2.5.1. Centrii respiratori......................................................................................................................................84 2.5.1.1. Centrii bulbo-pontini...................................................................................................................84 2.5.1.2. Centrii nervosi superiori.............................................................................................................86 2.5.2. Reflexele implicate in reglarea respiratiei.........................................................................................86 2.5.2.1. Reflexele Hering-Breuer..............................................................................................................86 2.5.2.2. Reflexul paradoxal Head.............................................................................................................87 2.5.2.3. Reflexele proprioceptive............................................................................................................87 2.5.2.4. Reflexele chemoreceptoare......................................................................................................87 2.5.2.5. Reflexele respiratorii care actioneaza tranzitor..................................................................88 2.5.3. Modificarile respiratorii in efortul fizic...............................................................................................90 2.5.4. Respiratia in hipobarism........................................................................................................................91 2.5.5. Respiratia in hiperbarism.......................................................................................................................93 2.5.6. Respiratia periodica.................................................................................................................................95 2.5.7. Asfixia............................................................................................................................................................95 2.5.8. Resuscitarea respiratorie........................................................................................................................96 3 MEDIUL INTERN SI SaNGELE 4 5 1.1.Homeostazia celulara si a mediului intern Mediul intern constituie spatiul inconjurator al celulelor din organism format din apa in care sunt dizolvate diferite substante organice si anorganice. El ocupa cam 12-15% din volumul lichidian al organismului. Prin intermediul sau se realizeaza schimburile de substante dintre sange si celule Homeostazia consta in mentinerea constanta a proprietatilor mediului intern pentru a permite activitatea normala a celulelor. Cronomul defineste structura temporala a sistemelor biologice care este variabila Membrana celulara are o structura complexa lipido-proteica cu o permeabilitate selectiva si cu importante functii in transportul substantelor, receptia unor semnale sau activitatea enzimatica. Canalele membanare sunt structuri proteice care ajuta la transferul substantelor prin membrana Activitatea lor este dependenta de incarcarea electrica a membranei, de prezenta unui ligand sau de distensia mecanica. O serie de substante pot bloca functionarea unui canal. Pompa de Na+-K+ este o proteina membranara transportoare pentru schimbul impotriva gradientelor de concentratie a 3 Na+ contra 2 K+ cu consum energetic oferit de ATP. Ea poate fi inhibata de glicozizii digitalici favorizand acumularea de Ca2+ in celula miocardica a carei forta de contractie creste. Receptorii membranari sunt proteine care reactioneaza cu molecule de semnalizare transmitand informatii celulelor Cei mai cunoscuti receptori sunt cei adrenergici (? si ) activati de catecolamine (noradrenalina, adrenalina) si cei colinergici (muscarinici si nicotinici) activati de acetilcolina. Semnalele transmise celulelor initiaza eliberarea in interiorul acestora a unui al 2-lea mesager care va influenta activitatea enzimelor, a canalelor ionice, citoscheletul sau expresia genelor Ca al 2-lea mesager actioneaza cAMP, cGMP, Ca2+, inozitol-trifosfatul, diacyl glicerolul. Enzimele efectoare sunt proteine membranare situate la interiorul celulelor care au rolul de a influenta sinteza proteica Astfel de enzime sunt adenilat ciclaza, guanilatciclaza, fosfolipaza C, protein kinazele A si C. Comunicarea celulara se realizeaza prin mai multe mecanisme: -comunicarea neurala prin neurotransmitatori -comunicarea endocrina prin hormoni -comunicarea paracrina prin substante care actioneaza asupra celulelor invecinate -comunicarea autocrina prin substantele eliberate care actioneaza asupra aceleiasi celule Potentialele electrice celulare se datoresc repartizarii ionilor de o parte si de alta a membranei si miscarilor acestora prin canale. Potentialul de repaus cu o valoare in jur de 90 mV se datoreste in special K+ pentru care membrana este mai permeabila, iar cel de actiune se datoreste Na+ care dupa excitarea celulei patrunde masiv in interiorul acesteia producand depolarizarea. Refacerea electrica (repolarizarea) are loc prin activitatea pompei de Na+-K+. Transportul prin membrana poate fi pasiv in sensul gradientelor electrochimice (difuziunea simpla si facilitata sau prin proteine canal) sau activ impotriva acestor gradiente si care este posibil numai prin mecanisme consumatoare de energie. 1.1.1.Homeostazia celulara. Celula este unitatea functionala a organismului, fiecare tesut fiind format dintr-un mare numar de celule cu aceleasi tipuri de functii precis delimitate. Studiile cu ajutorul microscopului electronic ca si metodele de histochimie sau radioiziotopice au dezvaluit imensa complexitate structurala si functionala a celulelor. Celulele sunt elemente semiautonome ale unui tesut, ele pot trai in afara organismului numai daca li se asigura un mediu inconjurator corespunzator, asemanator cu mediul lor natural. Mediul inconjurator al celulelor din organim, denumit de catre Claude Bernard mediu intern, este format in cea mai mare parte din apa in care sunt dizolvate o multime de substante a caror concentratie este remarcabil de constanta. Compozitia mediului intern este mentinuta prin variate procese fiziologice prin functia denumita de Walter Cannon homeostazie. Conceptul de homeostazie a mediului intern a capatat azi un sens nou data fiind 6 recunoasterea unor limite mai largi ale normalitatii in cadrul existentei cronomilor care definesc structura temporala a variabilelor sau sistemelor biologice. Acestia sunt codificati genetic si sunt sincronizati de ciclurile socio-ecologice putand fi modificati de numeroase procese endo sau exogene. Semnificatia biologica ca si proprietatile algoritmice previzibile ale cronomilor sunt studiate de cronobiologie, stiinta care cuantifica si investigheaza mecanismele biologice ale structurilor temporale, inclusiv manifestarile ritmice ale vietii. Intre celule si mediul intern, reprezentat de lichidul extracelular, exista un permanent schimb de substante ce are loc prin intermediul membranelor celulare. 1.1.1.1.Membrana celulara are o grosime de 7-10 nm si o structura complexa lipido-proteica avand o functie aparent contradictorie, aceea de a separa si de a uni in acelasi timp celulele intre ele. Componentele principale ale membranei sunt lipidele si proteinele a caror proportie si dispozitie sunt variabile. Conform modelului mozaicului fluid, descris in anii 70 de catre Singer si Nicholson, proteinele membranare se insera si plutesc in stratul dublu lipidic de care sunt legate prin legaturi covalente. Suprafata externa a membranei este invelita de mucopolizaharide ce formeaza glicocalixul cu proprietati electrice negative. Stratul lipidic este reprezentat de fosfolipide, glicolipide si colesterol, moleculele putandu-si schimba locul doar cu moleculele invecinate lateral, nu si in sus si in jos. Moleculele lipidice sunt amfipatice avand o regiune polara hidrofilica spre partea ce se invecineaza cu interiorul si exteriorul celulei si o regiune hidrofobica orientata spre interiorul membranei. Stratul lipidic este foarte stabil si daca este intrerupt are tendinta rapida de a se reface. Stratul lipidic dublu se poate inchide el insusi formand o vezicula sferica denumita lipozom. In interiorul celulelor exista o retea tridimensionala de proteine ce formeaza citoscheletul si care se ataseaza de proteinele membranare contribuind la stabilitatea mecanica a celulei. Citoscheletul este alcatuit din 3 retele independente: microtubulii, filamentele de actina si cele intermediare. El participa la mentinerea formei celulelor, la transportul intracelular, la miscarea celulara si la dispunerea organitelor celulare. Membrana celulara nu este o structura rigida ea avand o fluiditate deosebita ce poate varia in functie de starile fiziologice, regimul alimentar, administrarea unor medicamente, factori fizici si chiar in functie de diferitele zone ale membranei. Modificarile fluiditatii pot influenta activitatea celulara prin afectarea functiei unor componente membranare (enzime, canale, receptori). Din punct de vedere functional membrana celulara este o structura foarte dinamica datorita mai ales componentelor sale proteice. Unele proteine, in majoritatea cazurilor glicoproteine, sunt denumite proteine transmembranare sau integrale deoarece au portiuni active la ambele extremitati externa si interna. Aceste proteine formeaza transportori care conduc diferite substante prin membrana sau canale ionice prin care pot trece anumiti ioni. Alte proteine au numai cate o singura parte activa situata fie spre exterior, fie spre interior constituind receptorii pentru diferiti mesageri (anticorpi, hormoni, neurotransmitatori, agenti farmacologici), respectiv enzimele care activeaza sau inactiveaza intermediarii metabolici (FIG 1.1). Datorita receptorilor sai membrana celulara constituie un sistem de receptie-transductie a unor semnale sau mesaje ce ajung la nivel celular. In acest proces un rol important il au proteinele G situate in zona interna a membranei si denumite asa din cauza ca se leaga de guanin nucleotizi. Celulele pot influenta caracteristicile homeostatice ale organismului prin intermediul unor mecanisme legate de permeabilitatea membranei, continutul intracelular sau transportul ionic care prezinta importante variatii chiar in conditii fiziologice. Membrana celulara are o permeabilitate selectiva si pentru a o traversa substantele trebuie sa foloseasca diferite sisteme de transport formate de proteinele membranare. 1.1.1.1.1.Canalele membranare sunt structuri proteice care au un centru apos ce permite trecerea substantelor fara a reactiona cu acestea. Specificitatea transportului se realizeaza prin marimea si incarcatura substantei, iar fluxul poate fi reglat prin inchiderea sau deschiderea 7 caii de trecere. Unele canale sunt deschise permanent in timp ce altele prezinta niste "porti" care se deschid sau se inchid in functie de potentialul de membrana fiind deci "voltaj dependente" sau prin fixarea unui ligand extern (hormon, neurotransmitator) sau intern (Ca2+, cAMP). Exista si canale care se deschid in urma distensiei membranei denumite canale "mecano-sensibile" operationale mai ales la nivelul celulelor miocardice sau ale vaselor. Au fost descrise si caracterizate din punct de vedere chimic o serie de canale ionice cum ar fi cele pentru Na+, Ca2+, K+, H+, Cl- etc. Un exemplu de canal ionic dependent de voltaj este canalul de Na+ a carui structura este acum cunoscuta. El este format din proteine glicozilate compuse din mai multe peptide. Fiecare peptid este format la randul sau din 4 subunitati similare care inconjoara porul apos ce strabate stratul fosfolipidic (FIG 1.2). Modelul de functionare al acestui canal implica prezenta "portilor" a caror deschidere si inchidere este influentata de nivelul potentialului electric al membranei si realizeaza activarea sau inactivarea canalului (FIG 1.3.). Studiul functionarii canalelor s-a realizat incepand cu anii 80 folosind metoda de "patch clamp voltage" prin care o portiune a membranei celulare ce contine canalul este izolata cu ajutorul unei micropipete la care se aplica o usoara suctiune. Deschiderea si inchiderea canalului este realizata prin modificarea potentialului electric al membranei (FIG 1.4.). Exista substante care pot bloca functionarea unui canal. Astfel, tetrodotoxina blocheaza canalele de Na+, nifedipina, verapamilul si diltiazemul blocheaza canalele de Ca2+. Blocantele canalelor de Ca2- sunt frecvent folosite in practica medicala in FIG. 1.1. Structura schematica a membranei celulare. in stratul dublu lipidic se insera molecule proteice care formeaza canale, transportori, receptori sau enzime FIG 1.2. Canalul de Na+ e constituit dintr-un lant polipeptidic care are 4 componente omoloage (I-IV) compuse la randul lor din cate 6 elemente care traverseaza membrana. Activitatea canalului poate fi influentata de fosforilarea proteinelor. 8 tratamentul unor afectiuni cardiovasculare. In contrast cu canalele, porii membranari prezenti mai ales la nivelul jonctiunilor stranse dintre celule sunt mai mari si se suprapun permitand comunicarea directa dintre acestea. Proteinele ce alcatuiesc acesti pori se numesc conexine. 1.1.1.1.2.Proteinele transportoare leaga ionii sau alte molecule si isi modifica configuratia pentru a le transporta prin membrana. Miscarea are loc pasiv in sensul gradientului electrochimic (cum este cazul difuziunii facilitate a glucozei) sau activ (ca o pompa) impotriva gradientului si cu consum energetic realizat prin hidroliza ATP. Moleculele transportorului au in acest caz rolul unei enzime care catalizeaza hidroliza ATP, asa cum este cazul ATPazei activata de Na+ si K+ cunoscuta si ca pompa de sodiu-potasiu sau mai simplu pompa de sodiu. Pompa de sodiu este formata din 2 subunitati ? ce contin locuri de fixare pentru ATP, metale alcaline sau glicozizii digitalici si 2 subunitati , ambele alcatuite din glicoproteine. Subunitatile ? constituie elementele catalitice responsabile de hidroliza ATP si transportul Na+ si K+ (FIG 1.5.). Inhibarea pompei de catre glicozizii digitalici este folosita in terapeutica pentru efectele inotrop pozitive asupra miocardului produse prin cresterea influxului de Ca2+ si scaderea efluxului sau, ca si prin schimbul Na+-Ca2+, ceea ce asigura marirea concentratiei sale intracelulare. Pompa de sodiu se gaseste in toate celulele si are efect electrogenic sau reogenic pentru ca schimband 3Na+ contra 2K+ mentine diferenta de potential intre exteriorul si interiorul celulei. Transportul activ la nivel celular este unul dintre principalele consumatoare de energie din organism. Canalele ionice dependente de un ligand functioneaza prin legarea reversibila a unei substante (ligand) care le deschide sau le inchide. Aceste canale au de fapt un rol de receptor si se descriu canale dependente de ATP, Ca2+, nucleotizi ciclici sau proteinele G. In cazul miscarilor pasive sau facilitate realizate numai in sensul gradientului electro-chimic transportorul sufera si el modificari conformationale reversibile prin legarea de substanta de FIG. 1.4. Metoda "patch clamp voltage". Micropipeta izoleaza o portiune a membranei ce contine un canal ionic a carui activitate este urmarita prin inregistrarea curentilor ionici in urma inchiderii sau deschiderii canalului FIG. 1.3. Modelul unui canal ionic cu portile de activare (A sau m) si de inactivare (I sau h). Canalul se poate afla in mai multe stari in functie de starea portilor: repaus cu portile A inchise si I deschise, activitate cu ambele porti deschise (portile A se deschid rapid iar portile I se inchid lent), refacere in care portile A se inchid rapid iar portile I se deschid lent 9 transportat. Viteza de transport cu ajutorul proteinelor transportoare este mai mica decat cea realizata prin canalele ionice. Apa se poate misca liber prin membrana celulelor dar exista si canale speciale pentru transportul apei denumite aquaporine mai ales in anumite celule (eritrocite, endoteliul vascular, celulele alveolare pulmonare, tubii colectori renali). Miscarea apei este guvernata de fortele osmotice. 1.1.1.1.3.Receptorii membranari sunt tot de natura proteica si reactioneaza cu diferiti liganzi cu rol de molecule de semnalizare modificandu-si conformatia si transmitand astfel informatii celulelor. Se cunosc si receptori situati in interiorul celulelor care reactioneaza cu anumite substante cum sunt cei pentru hormonii steroizi sau tiroidieni. Unele molecule cu rol semnalizator pot trece cu usurinta prin membrana actionand apoi asupra unor enzime specifice asa cum este NO care prin guanilat ciclaza induce formarea de cGMP. Liganzii sau moleculele de semnalizare care se leaga specific de un anumit receptor favorizandu-I activitatea se numesc agonisti. Ei pot fi produsi in organism sau in afara lui, acestia din urma mimand mai mult sau mai putin efectele primilor. Exista si liganzi care blocheaza activitatea receptorilor numiti antagonisti care in marea lor majoritate sunt produsi in afara organismului. Atat agonistii cat si antagonistii se dovedesc foarte utili in practica terapeutica. Se descriu numerosi receptori ce pot fi caracterizati prin proprietatile si efectele stimularii lor. Cei mai cunoscuti receptori sunt cei adrenergici clasificati in 2 mari tipuri (? si ) asupra lor actionand ca mediatori adrenalina si noradrenalina si receptorii colinergici (muscarinici si nicotinici) avand ca mediator acetilcolina. Efectele activarii lor sunt multiple asupra inimii si vaselor, ca si asupra proceselor metabolice. Numarul receptorilor la nivelul unei celule nu este constant el putand scadea in anumite conditii, cum ar fi excesul de molecule ale mesagerului (down regulation) sau putand creste (up regulation) cand mesagerul este in cantitati mici. Aceste fenomene pot explica de ex. toleranta fata de unele substante cum ar fi morfina sau scaderea sensibilitatii la insulina in diabetul zaharat. Substantele care joaca rolul de ligand au fost denumite cu termenul general de "primul mesager" si ele induc dupa legarea cu receptorul eliberarea unui mediator intracelular denumit "al 2-lea mesager" care va modifica activitatea celulara prin influentarea activitatii enzimatice, a canalelor ionice, a citoscheletului sau a expresiei genelor. Dintre substantele care au acest rol amintim : cAMP, cGMP, Ca2+, inozitol trifosfatul (IP3), diacylglicerolul (DAG) etc. 1.1.1.1.4.Enzimele efectoare localizate in interiorul celulei pe suprafata interna a membranei au un rol important in declansarea raspunsului celular caracterizat in general prin modificarea sintezei proteice. Principalele enzime sunt adenilat ciclaza, guanilat ciclaza, fosfolipaza C, protein kinazele A si C. 1.1.1.1.5.Permeabilitatea membranei celulare. Prin structura ei membrana celulara constituie o bariera in calea trecerii libere a diferitelor substante spre sau dinspre celula. Stratul lipidic este usor permeabil pentru apa, permeabilitatea pentru alte substante depinzand de marimea, solubilitatea si incarcarea lor electrica. Moleculele de N2 sau O2 care FIG. 1.5. Pompa de Na+ si K+ este formata din 2 perechi de subunitati ? si . Prin schimbul activ sustinut prin hidroliza ATP se scot din celula 3 Na+ si se introduc 2 K+ realizandu-se o actiune electrogenica ce readuce potentialul la valoarea de repaus. 10 sunt nonpolare, hidrofobe se dizolva in stratul lipidic si strabat cu usurinta membrana. Moleculele mici polare neincarcate, hidrofilice (CO2, uree) pot de asemenea difuza rapid prin stratul lipidic, in timp ce moleculele mari polare neincarcate (glucoza) trec mult mai lent. Particulele incarcate electric au o difuziune foarte lenta, membrana fiind practic impermeabila pentru anionii organici sau proteine. Membrana celulara se comporta deci ca o membrana semipermeabila care lasa sa treaca substantele dintr-o parte in alta in mod selectiv si numai in anumite conditii. Aceasta selectivitate sta la baza repartizarii inegale a unor ioni in interiorul si exteriorul celulei si implicit a sarcinilor electrice. 1.1.1.1.6.Potentialele de membrana. Datorita repartizarii inegale a unor ioni de o parte si de alta a membranei celulare (in exterior predomina Na+ iar in interior K+) (FIG 1.6.) ia nastere o diferenta de potential de 70-90 mV ce constituie potentialul de membrana sau de repaus. Acest potential se mentine constant atata vreme cat celula nu este excitata. El a putut fi masurat cu ajutorul microelectrozilor formati din pipete de sticla umplute cu o solutie de KCl cu un varf cu diametrul de 1 m ceea ce le permite strapungerea membranei fara a distruge celulele. Pornind de la potentialul de repaus atunci cand celula este excitata apare o variatie de potential ce constituie potentialul de actiune. Dependenta potentialului de repaus de repartitia ionica inegala de cele 2 parti ale membranei celulare si a celui de actiune de miscarile ionice prin canalele membranare a putut fi demonstrata utilizand ioni radioactivi si tehnica de mentinere a potentialului de membrana la un nivel fix pentru o perioada de timp, asa numita metoda de "clamp voltage". Fiind formata dintr-un strat dublu lipidic membrana celulara poseda o anumita capacitanta si rezistenta. Prezenta canalelor ionice care o strabat face posibila modificarea rezistentei si conductantei membranare. Conductanta este dependenta de diferenta de potential dintre exteriorul si interiorul celulei care controleaza functionarea canalelor dependente de voltaj. Orice modificare a sarcinilor electrice de la suprafata membranei (excitare electrica, medicamente, modificari de pH) va influenta permeabilitatea membranei si implicit curentii ionici rezultati in urma miscarii ionilor purtatori de incarcatura electrica. In repaus membrana este mai permeabila pentru K+ care tinde sa paraseasca celula conform gradientului sau electrochimic participand astfel la mentinerea potentialului de repaus. Daca membrana este depolarizata prin aducerea de sarcini negative la suprafata celulei, diferenta de potential transmembranar se reduce si atunci cand acesta atinge un anumit nivel, asa numitul prag critic de depolarizare, se declanseaza potentialul de actiune. El este initiat de patrunderea masiva a Na+ in celula prin canalele de Na+ a caror deschidere creste permeabilitatea membranei pentru acest ion (FIG 1.7.). Patrunderea Na+ in celula duce la inversarea polarizarii de repaus astfel incat membrana devine negativa la exterior si pozitiva la interior. Potentialul variaza brusc de la 90 mV la +30 mV cu o panta de aprox. 1000 V.s-1. Urmeaza o reducere a curentului de Na+ prin scaderea conductantei pentru acest ion concomitent cu o crestere lenta a conductantei pentru K+ si aparitia unui curent rectificator. Ca urmare K+ va iesi din celula in timp ce patrunderea Na+ se FIG. 1.6. Repartizarea ionica inegala a ionilor in interiorul si exteriorul celulei si miscarile acestora in functie de gradientele electro-chimice sau activitatea pompelor ionice. 11 reduce tot mai mult. Aceasta contribuie la readucerea potentialului de membrana la nivelul initial realizand repolarizarea. In afara de Na+ si K+ in producerea potentialului de actiune mai participa si alti ioni mai ales Ca2+ care poseda canale proprii cu o cinetica mai lenta. Canalele de Ca2+ au o mare importanta la celulele miocardice, in special la cele apartinand sistemului nodal. Legarea Ca2+ de portiunea externa a canalelor de Na+ este urmata de cresterea nivelului FIG. 1.7. Aspectul potentialului de actiune (PA) al celulei nervoase concomitent cu variatia conductantei membranare (g) pentru Na+ si K+ in functie de care au loc miscarile ionice prin activarea canalelor voltajului necesar pentru activarea acestora. Un deficit de Ca2+ in mediul extracelular va creste permeabilitatea canalelor de Na+ ce se insoteste de hiperexcitabilitate neuromusculara cu aparitia crizelor de tetanie. Prin canale proprii cantitati mici de Cl- parasesc celulele, la fel ca si in cazul K+, dar permeabilitatea pentru Cl- nu se modifica semnificativ in conditii fiziologice. Alcoolul si barbituricele pot influenta canalele de K+ activate de GABA la nivelul celulelor nervoase explicand efectele negative ale acestor substante asupra SNC, mai ales cand ele sunt consumate impreuna, cu atat mai mult cu cat alcoolul inhiba si metabolizarea barbituricelor. Pentru readucerea celulei la situatia electrica initiala este necesara scoaterea Na+ patruns in celula si reintroducerea K+ care o parasise, procese realizate impotriva gradientelor electrochimice prin interventia pompei de Na+-K+ cu consum energetic. 1.1.1.1.7.Transportul substantelor prin membrana celulara. Prin functia sa de transport membrana celulara permite patrunderea substantelor necesare activitatii celulare si iesirea produsilor de metabolism sau a substantelor care reprezinta mesageri pentru alte celule. Studiile privind transportul prin membrana s-au realizat utilizand metode radioizotopice, diferite tipuri de lipozomi sau modele membranare. Determinarea precisa a concentratiei substantelor intracelulare este ingreunata insa de faptul ca acestea, inclusiv apa, pot exista in stare legata sau inactiva. Se descriu 2 mari tipuri de transport : -pasiv in sensul gradientelor electrochimice care nu necesita consum energetic -difuziunea simpla -difuziunea facilitata -difuziunea prin proteine canal -activ care necesita consum energetic -transport activ primar -transport activ secundar Din punct de vedere al marimii particulelor transportate se poate vorbi de un micro si de un macrotransfer. Fluxul reprezinta miscarea unei substante spre interiorul sau exteriorul celulei si el depinde 12 de gradientul electrochimic sau energia metabolica utilizata pentru transport. 1.1.1.1.7.1.Difuziunea simpla se realizeaza pentru unele substante usor solubile in stratul lipidic care pot strabate direct membrana (O2, CO2, alcool). Difuziunea apei si a substantelor hidrosolubile se realizeaza prin porii existenti in interiorul proteinelor transmembranare care constituie canalele pentru apa denumite aquaporine a caror structura a fost identificata recent. Existenta unor gradiente de presiune hidrostatica sau osmotica la nivel membranar face ca apa sa se miste intr-o cantitate mai mare decat prin difuziune simpla, fenomen cunoscut ca "bulk flow". 1.1.1.1.7.2. Difuziunea facilitata. Unele substante (glucoza, aminoacizii), desi nu sunt solubile in lipide, pot trece prin membrana conform gradientului de concentratie dar numai cu ajutorul unui transportor de natura proteica. Moleculele acestor substante se leaga de proteina transportoare de o parte a membranei si dupa traversare se desfac de aceasta. Rata difuziunii este cu atat mai mare cu cat gradientul este mai mare, dar numai pana la ocuparea intregii capacitati a transportorului, fenomen cunoscut sub denumirea de saturatie. 1.1.1.1.7.3. Difuziunea prin proteine canal. Canalele membranare sunt selective in sensul ca permit trecerea numai anumitor substante, deschiderea si inchiderea lor depinzand de incarcarea electrica a membranei sau de prezenta unui ligand. In cazul in care proteina canal transporta o singura substanta vorbim de uniport asa cum este cazul canalelor de Na+ sau K+. Daca se transporta 2 substante vorbim de un transport cuplat care se poate realiza in aceeasi directie (cotransport sau simport) sau in directii opuse (contratransport sau antiport). Schimburile Cl--HCO3- sau Na+-H+ joaca un rol important in mentinerea pH. 1.1.1.1.1.7.4.Transportul activ are loc impotriva gradientelor electrochimice necesitand consum energetic realizat prin hidroliza ATP si prezenta unui transportor reprezentat de o proteina membranara. El se caracterizeaza prin specificitate, saturatie (in functie de numarul de molecule de transportor), inhibitie competitiva sau necompetitiva realizata de substantele care se pot lega si ele de transportor. Un exemplu de transport activ este transportul Na+si K+ pentru restabilirea echilibrului fortelor electrice si a potentialului de repaus dupa activarea celulara. Energia necesara transportului este obtinuta prin hidroliza ATP sub actiunea ATPazei Na+-K+ dependenta. Acest transport activ este denumit primar si se mai intalneste si in cazul transportului Ca2+ si H+. ATPaza afecteaza indirect si transportul Ca2+, un antiport existent la nivelul celulelor miocardice schimba Ca2+ din interior cu Na+ din exterior intr-un raport 1:2. In unele cazuri transportul activ al Na+ este cuplat cu transportul altor substante (glucoza, aminoacizi) constituind asa numitul transport activ secundar pentru ca foloseste energia stocata de gradientul de concentratie al Na+. In cazul Ca2+ acesta poate fi transportat impotriva gradientului sau tot printr-un transport activ secundar (3 Na+ sunt introdusi in celula pentru fiecare Ca2+ scos). Schimbul Na+-Ca2+ este important pentru determinarea fortei de contractie a miocardului care este dependenta de cantitatea de Ca2+ intracelular. Pompa de Na+-K+ are rol si in mentinerea volumului celular, in absenta activitatii acesteia Na+ si Cl- vor patrunde in celule antrenand si patrunderea apei prin osmoza ceea ce duce la umflarea lor. Translocatia de grup constituie un tip de transport activ in care molecula transportorului se leaga de cea a moleculei de transportat cu care formeaza un nou compus dupa transport. Conform efectului Donnan distributia ionilor difuzibili de o parte si de alta a membanei este influentata si de prezenta ionilor nedifuzibili (proteine, fosfati organici) care nu pot traversa membrana. Macrotransferul se refera la transportul unor molecule sau particule mari. El se poate realiza spre interiorul celulei sub forma endocitozei (fagocitoza pentru particule solide si pinocitoza pentru picaturile lichide), spre exteriorul celulei sub forma exocitozei (eliberarea unor produsi celulari cum ar fi hormonii si neurotransmitatorii) sau traversand celula sub forma 13 transcitozei. 1.1.2.Comunicarea intercelulara se realizeaza in general cu ajutorul mesagerilor chimici prin 3 mecanisme principale: -comunicarea neurala in care actioneaza neurotronsmitatorii eliberati la nivelul sinapselor -comunicarea endocrina in care actioneaza hormonii secretati de glandele endocrine ajunsi la celule pe cale sanguina -comunicarea paracrina in care produsii celulari difuzeaza in lichidul extracelular influentand celulele invecinate situate la o distanta nu prea mare. In unele situatii celulele secreta mesageri chimici care se fixeaza de receptorii aceleiasi celule realizand o comunicare autocrina. In diferitele parti ale organismului un mesager chimic poate actiona ca un neurotransmitator, ca un mediator paracrin, sau ca un hormon eliberat in sange de la nivel neuronal sau al celulelor glandulare. Mesagerii chimici pot fi peptide, proteine, aminoacizi, amine sau steroizi. 1.2.Volumul si compozitia lichidelor organismului. Corpul unui adult contine cam 60% apa din care 40% in compartimentul intracelular si 20% in cel extracelular Presiunea osmotica defineste excesul de presiune care trebuie aplicata unei solutii separata de solventul sau printr-o membrana semipermeabila pentru a impiedica trecerea solventului in solutie. Ea guverneaza distributia apei in celule si spatiul interstitial. Are o valoare de 7.6 atm la temperatura corpului (5500 mmHg) ce corespunde cam la 300 mOsm. Osmolul se defineste drept cantitatea de substanta in grame care dizolvata in 1 L apa dezvolta o presiune de 1 atm. O solutie izotonica sau fiziologica dezvolta aceeasi presiune osmotica cu a lichidelor din organism si poate fi obtinuta prin dizolvarea a 9 g CLNa in 1 L apa. Presiunea coloidosmotica sau oncotica este presiunea realizata de proteinele plasmatice, in special albumine, care formeaza solutii coloidale. Are o valoare in jur de 25 mmHg. Edemul consta in acumularea de lichid in spatiul interstitial si se poate datora: -cresterii presiunii hidrostatice in capilare -scaderii presiunii coloidosmotice a plasmei -cresterii permeabilitatii capilare -obstructiei sau distrugerii limfaticelor. Necesarul de apa al unui adult este de 30-40 ml/kg in 24 ore. Setea este senzatia subiectiva care impune consumul de apa. In producerea ei sunt implicati centri setei situati in hipotalamus care primesc informatii de la diferiti receptori privind starea de hidratare a organismului. Echilibrul hidroelectrolitic este mentinut prin interventia a numerosi hormoni (antidiuretic, natriuretic, sistemul renina-angiotensina-aldosteron). Apa este principala componenta a materiei vii, atat cantitativ cat si prin proprietatile sale. Ca solvent apa are un rol fundamental in reactiile biochimice, un mare numar de substante fiind solubile in apa direct, prin emulsificare sau prin combinarea cu substante hidrofilice. Avand o caldura specifica si latenta mari apa poate acumula o insemnata cantitate de caldura care se poate pierde apoi prin evaporare contribuind la mentinerea temperaturii corporale. Corpul unui barbat adult contine cam 60% apa, la femei continutul fiind de doar 50% din cauza existentei unei cantitati mai mari de grasime saraca in apa. La nou nascut continutul de apa poate atinge 80-85%. Exista deci variatii importante legate de varsta si sex (Tabel I). 14 TABEL I. Apa totala in % din greutatea corporala in functie de varsta si sex Continutul in apa al diferitelor organe este variabil, cel mai ridicat procentaj avandu-l tesuturile active (muschi, plamani, creier) iar cel mai sarac tesuturile osos si grasos. Daca consideram "masa slaba" adica greutatea corporala fara grasime, continutul in apa atinge 73%. 1.2.1.Compartimentele lichidiene. Cantitatea de 60% apa este distribuita in organism in 2 compartimente principale: -intracelular (40%) -extracelular(20%) Compartimentul extracelular formeaza mediul intern si este format din plasma (5%), limfa, lichid interstitial (12-15%), lichid transcelular (1-3%) (FIG 1.8.). Lichidul interstitial aflat in afara celulelor este un ultrafiltrat plasmatic sarac in proteine organizat sub forma unui gel in interiorul acestuia existand fibre de colagen, filamente de proteoglicani si vezicule ce contin lichid liber. in cursul edemului proportia acestor vezicule pline cu lichid creste semnificativ. intre gel si vezicule are loc un permanent schimb de substante (apa, electroliti, nutrimente, O2, CO2) prin mecanisme de difuziune. Presiunea subatmosferica a lichidului interstitial contribuie la mentinerea coeziunii unor tesuturi. Organizarea complexa a lichidului interstitial este importanta deoarece nu permite deplasarea lichidelor spre partile declive ale corpului. Lichidul transcelular, aflat in cantitati mai mari sau mai mici, este continut in tubii renali, intestin, lichidul cefalo-rahidian, lichidul intraocular, cavitatile pleurala si peritoneala. Acumularea de cantitati semnificative de lichid in unele din aceste teritorii este posibila in situatii patologice (peritonite, pleurezii). Aprecierea volumului total al apei, ca si al celui din diferitele compartimente se poate face prin metode de dilutie folosind substante ca apa grea, oxidul de tritiu pentru apa totala, inulina, manitol pentru volumul extracelular, coloranti, izotopi radioactivi pentru volumul plasmatic. 1.2.2.Fortele care guverneaza distributia apei. Apa se poate misca liber intre diferitele compartimente lichidiene care sunt separate prin membrane semipermeabile. Fortele implicate in miscarea apei sunt reprezentate de presiunea hidrostatica (ce actioneaza mai ales la nivelul vaselor) si cea osmotica. Presiunea osmotica este definita ca excesul de presiune ce trebuie aplicat unei solutii separata de solventul sau printr-o membrana semipermeabila pentru a impiedica trecerea acesteia in solutie (FIG 1.9.). Deoarece presiunea osmotica depinde de numarul de particule existente in solutie substantele ionizabile care au un numar de particule mai mare decat numarul de mole-cule dezvolta la concentratii egale o presiune osmotica mai mare decat cele neionizabile. Presiunea osmotica a unei solutii ce contine 1 mol de substanta neionizabila in 1 L apa este de 22.4 atm la 0o C si 25.5 atm la temperatura corpului (38oC). Se numeste osmol (Osm) cantitatea de substanta in grame care la 0oC produce o presiune de 22.4 atm. Avand in vedere ca in organism concentratiile substantelor se exprima in mmol folosim pentru presiunea osmotica mOsm. De mentionat ca se folosesc 2 termeni pentru a exprima cam acelasi lucru: osmolaritatea care se refera la numarul de particule osmotic active la L de solutie si osmolalitatea care se refera la numarul de particule la L de solvent. Lichidele din organism nu formeaza solutii ideale deoarece numarul de particule libere care exercita efecte osmotice este mai mic din cauza existentei interactiunii dintre ioni si a formelor legate care nu formeaza solutii. 15 1.2.3. Schimburile dintre fluidul extra si intracelular. Aceste schimburi au loc prin membranele celulare semipermeabile. Cu toata compozitia ionica diferita a fluidelor intra si extracelular presiunea lor osmotica nu difera prea mult. Se numeste solutie fiziologica sau izotonica o solutie care are aceeasi presiune osmotica cu a lichidelor din organism, in jur de 300 mOsm/L. corespunzand unui punct crioscopic de 0o.56 C. La temperatura corpului se realizeaza o presiune osmotica aprox de 5500 mmHg sau 7.6 atm. Deoarece in organism principalul ion cu actiune osmotica este Na+ putem realiza solutii izotonice folosind 9 g ClNa/L. O solutie cu o presiune osmotica mai mare se numeste hipertona, iar o solutie cu o presiune mai mica-hipotona. Suspendate in solutii hipertone celulele vor pierde apa, in timp ce in solutii hipotone vor castiga apa, starea de hidratare a acestora depinzand deci de variatiile presiunii osmotice. Presiunea osmotica ce guverneaza repartizarea apei in organism nu reprezinta o forta prin care moleculele de apa tind sa scape din interiorul corpului, ele fiind de fapt atrase unele de altele anihiland forta de scapare. Astfel, desi de o parte si de alta actioneaza forte uriase de cateva atmosfere, diferenta dintre ele este mica aceasta fiind cauza difuziunii nete a moleculelor de apa intr-o anumita directie. 1.2.4.Schimburile dintre plasma si fluidul interstitial au loc prin intermediul peretilor vaselor capilare alcatuiti dintr-o membrana care spre deosebire de cea celulara este mai permeabila pentru majoritatea ionilor si a moleculelor mici, dar relativ impermeabila pentru proteine. Datorita acestui fapt in comparatie cu presiunea hidrostatica, cea osmotica are o importanta relativ redusa in aceste schimburi, exceptand presiunea osmotica realizata de proteinele plasmatice numita presiune coloidosmotica sau oncotica. Starling in 1896 interpreteaza schimburile de lichide dintre plasma si fluidul interstitial ca o interrelatie intre presiunile hidrostatica si oncotica la capetele arterial si venos ale capilarelor (FIG 1.10). Exista insa o mare variabilitate a acestor presiuni in capilarele din unele regiuni sau chiar la acelasi vas in diferite conditii. Proteinele care scapa prin peretele capilar ar putea duce la modificarea presiunii coloidosmotice tisulare daca nu ar fi reintroduse in circuitul sanguin prin intermediul limfaticelor. FIG. 1.9. Presiunea osmotica este data de numarul particulelor aflate aflate intr-o solutie separata de solvent printr-o membrana semipermeabila care nu permite particulelor sa treaca in compartimentul solventului 16 Tulburarile locale ale acestor mecanisme de schimb pot duce la acumularea de lichid in spatiul interstitial respectiv cu aparitia edemului. Astfel de tulburari sunt cauzate de: -cresterea presiunii hidrostatice -scaderea presiunii coloidosmotice -cresterea permeabilitatii capilare -obstructia sau distrugerea limfaticelor Edemele pot avea drept cauza si tulburari generale in eliminarea apei si electro-litilor sau in tulburarile hemodinamice ce insotesc afectiunile renale sau cardiace. O mentiune speciala trebuie facuta pentru edemul pulmonar cauzat de cresterea presiunii hidrostatice din capilarele pulmonare cu trecerea de lichid in spatiul alveolar ceea ce afecteaza serios oxigenarea sangelui punand in pericol viata. Cresterea presiunii trebuie sa fie insa importanta pentru a o depasi pe cea coloidosmotica (25 mmHg), presiunea hidrostatica normala in capilarele pulmonare fiind de doar 7 mmHg fata de cei 30 mmHg din celelalte capilare. 1.2.5.Aportul si eliminarea apei. In mod normal organismul elimina mari cantitati de apa in functie de activitatea depusa, alimentatie sau factori climatici, echilibrul fiind mentinut doar in cazul unui aport corespunzator. Necesarul de apa al unui adult este de aprox 30-40 ml/kg in 24 de ore, in timp ce la copii el este de 3-4 ori mai mare. Pierderea unei cantitati de apa ce depaseste 15% din greutatea corporala poate produce moartea, pericolul deshidratarii fiind mai mare la copii si batrani care nu-si pot lua singuri apa necesara (TABEL II). Senzatia subiectiva care activeaza dorinta de a ingera apa este setea. Mecanismul producerii acesteia este complex la aparitia sa contribuind uscarea mucoaselor cavitatii bucale si a faringelui, cresterea concentratiei electrolitilor din lichidul extracelular, deshidratarea celulara. Senzatia de sete apare astfel in urma unui aport redus de apa, a administrarii de solutii hipertonice, ingerarea de alcool, in hemoragii. La om aportul de lichide nu este legat numai de senzatia de sete, ci si de o serie dee factori emotionali, de mediu, sociali sau culturali. In general omul care are la dispozitie apa din belsug bea mai mult decat ar avea nevoie pentru mentinerea echilibrului sau hidric. Ingerarea de apa sau distensia gastrica reduce imediat senzatia de sete desi echilibrul nu s-a restabilit. Faptul este explicat prin necesitatea opririi ingerarii unei cantitati prea mari de apa odata. Reglarea aportului si a eliminarii de apa se realizeaza prin mecanisme neuro-umorale in care intervin osmoreceptorii periferici sau centrali alaturi de receptorii de distensie cardio-vasculari. Informatiile sunt prelucrate de catre centri nervosi ai setei situati in hipotalamusul antero-lateral. Numerosi hormoni (antidiuretic, atrial natriuretic, sistemul renina-angiotensina-aldosteron) care au mecanisme proprii de control intervin de asemenea in reglarea echilibrului hidroelectrolitic. Substantele colinergice, dopamina sau PGE induc senzatia de sete. 1.3.Sangele FIG. 1.10. Schimbul de lichide la nivelul capilarelor conform ipotezei lui Starling. Apa trece in spatiul interstitial la capatul arterial al capilarului si se reintoarce la capatul venos ca urmare a interrelatiei dintre presiunile hidrostatica si coloidosmotica Lichidul care nu este reabsorbit la capatul venos al capilarului este reintrodus in circulatie prin intermediul vaselor limfatice 17 Sangele are mai multe functii: respiratorie, nutritiva, excretorie, mentinerea echilibrului hidroelectrolitic si acido-bazic, conexiunea organelor pe cale umorala, apararea organismului avand rol si in termoreglare si hemostaza. pH sangelui este alcalin (7.38) se mentine prin functiile respiratorie, renala, hepatica, digestiva sangele intervenind prin sistemele tampon. Principalele sisteme tampon ale sangelui HCO3Na/HCO3, HPO4Na2/H2PO4Na, sistemele proteice plasmatice si eritrocitar (hemoglobina). Cel mai important sistem tampon este sistemul HCO3Na/HCO3H (bicarbonat standard) ce totalizeaza 22-27 mEq/L Acidozele si alcalozele sunt devieri de la echilibrul acido-bazic ce pot fi produse prin tulburari respiratorii sau metabolice. 1.3.1.Functiile sangelui. Sangele este considerat un tesut lichid care asigura celulelor organismului materialele necesare activitatii lor normale, concomitent cu eliminarea produsilor de metabolism proveniti din aceasta activitate. Sangele participa la realizarea mai multor functii: -functia respiratorie (transportul O2 si CO2) -functia nutritiva (transportul glucidelor, aminoacizilor, grasimilor) -functia excretorie (transportul produsilor de catabolism) -mentinerea echilibrului hidroelectrolitic si al pH -conexiunea pe cale umorala a diferitelor tesuturi si organe -functia de aparare prin anticorpi si mecanismele imunologice celulare -functia hemostatica -participa la termoreglare 1.3.2.Proprietatile sangelui. Culoarea rosie a sangelui se datoreste hemoglobinei din hematii. Sangele oxigenat are o culoare rosie vie data de oxihemglobina, in timp ce sangele venos ce contine hemoglobina redusa are o culoare rosie violacee. Densitatea in jur de 1055 si vascozitatea in jur de 4.5 sunt ceva mai mari la barbati din cauza unui numar mai mare de eritrocite. O vascozitate normala este un element important pentru circulatia sangelui, inima functionand optimal numai cand vascozitatea este mentinuta in limite normale. 1.3.3.Rolul sangelui in mentinerea echilibrului acido-bazic. Notiunea de pH introdusa in 1909 de Sorensen defineste potentialul ionilor de hidrogen ca logaritmul cu semn schimbat al concentratiei acestora. O solutie neutra are pH de 7 avand in vedere ca un litru de apa contine 10-7 ioni grame de hidrogen si tot atatia ioni grame de OH. pH sangelui este usor alcalin 7.38 (7.35-7.40) ceea ce corespunde la o concentratie de 41.7 nmol/L H+. Sangele arterial este mai alcalin in timp ce sangele venos este mai acid din cauza metabolitilor acizi, limitele compatibile cu viata fiind 7.8-6.8. Fata de aceste valori pH altor lichide biologice variaza destul de mult: sucul gastric 1.5-3.0, sucul pancreatic 7.8-8.0, saliva 6.4-7.0, urina 5.0-8.0, in timp ce pH din interiorul celulelor este in jur de 7.0. Exista variatii fiziologice ale pH legate de varsta (mai alcalin la copii, mai acid la batrani), TABEL II. Aportul si pierderile de apa din organism (ml) 18 ritmul nictemeral (mai acid noaptea datorita incetinirii respiratiei), perioadele digestive, efortul muscular care se insoteste de acumulare de metaboliti acizi. Mentinerea constanta a pH se realizeaza in organism prin mecanisme complexe la care participa plamanii prin eliminarea CO2, rinichii prin eliminarea metabolitilor nevolatili, ficatul prin neutralizarea unor substante acide sau bazice, pielea prin eliminarea substantelor acide prin transpiratie, tubul digestiv prin eliminarea secretiilor acide sau alcaline, sistemul circulator care uniformizeaza concentratia substantelor si le transporta spre diferite organe pentru a fi eliminate sau neutralizate. Sangele participa la mentinerea echilibrului acido-bazic prin interventia sistemelor tampon. Un sistem tampon ideal este constituit dintr-un amestec de solutii acide si bazice in cantitati egale care sa poata reactiona in cazul adaugarii unui acid sau a unei baze fara ca pH sa se modifice. Principalele sisteme tampon din sange sunt : HCO3Na/H2CO3, HPO4Na2/H2PO4Na si sistemele proteice amfotere din plasma si hematii (hemoglobina). Actiunea sistemelor tampon din sange este completata de cea a sistemelor tampon tisulare. Principalul sistem tampon este reprezentat de HCO3Na/H2CO3 nu numai din cauza ca este in cantitatea cea mai mare, ci si din cauza rapiditatii cu care acidul carbonic genereaza CO2 care se elimina cu usurinta prin plamani. Concentratia bicarbonatului din plasma total oxigenata la pCO2 de 40 mmHg si la temperatura corpului este de 22-26 mEq/L si reprezinta bicarbonatul standard. Modificarile acestuia indica modificarile componentei metabolice deoarece contributia componentei respiratorii a fost eliminata prin mentinerea fixa a pCO2 la 40 mmHg. Valoarea tampon totala a bazelor cuprinde si alti componenti avand valoarea de 48 mEq/L la un pH de 7.4. Excesul de baze este definit drept cantitatea de acid sau baza care readuce 1 L de sange la un echilibru acido-bazic normal la pCO2 de 40 mmHg si constituie tot un indicator al componentei metabolice a sistemelor tampon. Masurarea starii echilibrului acido-bazic sanguin se poate face prin tehnica descrisa de Astrup (1960) care se bazeaza pe observatia ca valorile de echilibru ale CO2 in sange variaza liniar cu pH. (FIG 1.11) Devierile patologice ale echilibrului acido-bazic au fost definite acidoze si alcaloze ele fiind cauzate de prezenta unor afectiuni pulmonare, renale, gastro-intestinale sau metabolice (diabet zaharat). Acidozele si alcalozele pot avea mecanisme de producere respiratorii care implica eliminarea CO2 sau metabolice care implica eliminarea substantelor nevolatile. Compensarea devierilor poate fi totala cand modificarile compensatorii sunt suficiente pentru a readuce pH la valorile normale sau partiala cand aceste modificari nu reusesc sa readuca pH la normal. Epuizarea componentelor compensatorii caracterizeaza starile decompensate. Acidoza respiratorie are drept cauza hipoventilatia alveolara din cauza unor afectiuni care impiedica functia ventilatorie (bronsite, emfizem, fibroze pulmonare, paralizii respiratorii) si se caracterizeaza prin cresterea pCO2 alveolar si arterial concomitent cu cresterea acidului carbonic si a bicarbonatului plasmatic. Alcaloza respiratorie se datoreste unei hiperventilatii alveolare voluntare sau datorita unei stimulari crescute a centrilor respiratori (boli ale sistemului nervos, intoxicatii cu salicilati) si se caracterizeaza prin scaderea pCO2 alveolar si arterial insotita de scaderea bicarbonatului plasmatic. Acidoza metabolica se caracterizeaza printr-un exces de metaboliti acizi nevolatili ce pot apare in diabet (acumulare de corpi cetonici), hipoxia severa (acumulare de acid lactic), inanitie, afectiuni renale sau pierderea de bicarbonati ca in diaree, fistule intestinale, biliare. Alcaloza metabolica poate rezulta fie in urma ingestiei crescute de bicarbonat de Na sau a altor saruri de Na (citrat, lactat), fie in urma pierderii de ioni de H ca in vomismentele repetate si se caracterizeaza prin cresterea bicarbonatului plasmatic (TABEL III). Aceste devieri pot fi simple sau mixte cand intervin mai multe cauze ceea ce ingreuneaza interpretarea lor. Astfel o acidoza respiratorie produsa de emfizemul pulmonar se poate asocia cu o acidoza metabolica datorita diabetului sau cu o alcaloza metabolica aparuta in urma 19 administrarii unor doze mari de corticoizi pentru tratamentul unei crize astmatice Compensarea initiala cu ajutorul sistemelor tampon este continuata mai ales prin interventia rinichilor care au posibilitatea de elimina sau retine H+ si HCO3- si mai putin prin eliminarea CO2 la nivelul plamanilor. 1.3.4.Volemia Volemia sau volumul sanguin total are o valoare de 5-6 L ce reprezinta cam 7.7% din greutatea corpului (76 ml/kg sau 2.6 L/m2 suprafata corporala). Prezinta variatii cu sexul, marimea corporala, antrenamentul fizic, altitudinea) Hematocritul reprezinta procentul ocupat de elementele celulare din sange si are o valoare in jur de 45. Reglarea volemiei se face prin interventia sistemului cardio-vascular si renal care sunt implicate in mentinerea circulatiei si a echilibrului hidroelectrolitic. Mecanismele reflexe sunt completate de interventia hormonilor antidiuretic, natriuretic si a sistemului renina-angiotensina-aldosteron. Mentinerea volumului total al sangelui sau a volemiei in limite constante este o conditie esentiala pentru buna functionare a sistemului cardiocirculator. Acest volum se distribuie in mod inegal in diferitele teritorii vasculare, mai mult de jumatate fiind cuprins in sectorul venos care are un adevarat rol de rezervor (FIG 1.12.). Fata de volumul circulant total din care o parte stagneaza exista un volum circulant efectiv care participa la circulatie intr-un anumit moment. Din acesta o importanta deosebita il are volumul sanguin central cuprins in vasele mari si inima unde se afla numerosi receptori implicati FIG 1.11. Interrelatia liniara dintre pCO2 si pH construita pe baza a 2 probe de sange echilibrate la pCO2 de 70 mmHg (A), respectiv 30 mmHg (B). Proba a 3-a avand un pH masurat de 7.18 corespunde unei valori a pCO2 de 20 mmHg (C). Peste aceasta linie de interrelatie se pot suprapune curbele corespunzand valorii tampon a bazelor si a celei a excesului de baze. Punctul de intersectie E arata o valoare tampon de 26 mEq/L, iar punctul D arata un deficit de baze de 20 mEq/L ( exces de baze de 20 mEq/L ceea ce corespunde unei valori de tamponare de 46 mEq/L. Acestei valori ii corespunde o cantitate de hemoglobina de 10 g/100 ml. Conform graficului la pCO2 de 40 mmHg, pH are o valoare de 7.03 iar bicarbonatul in mecanismele adaptative cardiocirculatorii declansate de variatiile volemiei. Sangele este o suspensie de elemente celulare (eritrocite, leucocite si trombocite) intr-o solutie apoasa ce contine numeroase substante organice si anorganice numita plasma. Separarea acestor componente se poate face prin centrifugare dupa tratarea sangelui cu un anticoagulant. 20 1.3.4.1.Hematocritul. Procentul elementelor figurate constituie hematocritul care are o valoare de aproximativ 45. Deoarece acesta depinde in mare masura de viteza si timpul de centrifugare se utilizeaza centrifuge special construite in acest scop care realizeaza acceleratii standard. Chiar in aceste conditii o parte din plasma ramane intre hematii care neavand o forma geometrica perfecta nu se pot aseza unele peste altele ca niste caramizi. Cantitatea de plasma care ramane intre hematii in conditii standard de centrifugare s-a masurat a fi de 4% si este denumita "trapped plasma", factorul de corectie fiind deci 0.96. Hematocritul difera in functie de teritoriile vasculare deoarece o parte din apa paraseste interiorul vaselor trecand in tesuturi sau limfatice. Hematocritul organismului (Ho) este deci diferit de hematocritul venos (Hv) teritoriul de unde noi recoltam deobicei sangele. Raportul dintre Ho si Hv se numeste factor celular si are o valoare normala de 0.91 ce poate varia insa in unele conditii fiziologice (varsta, graviditate) sau patologice (insuficienta cardiaca). In realitate in organism hematocritul poate fi definit ca proportia eritrocitelor intr-un volum de sange circulant care trece printr-un anumit punct al unui vas in unitatea de timp. In cazul utilizarii sangelui venos pentru a obtine o valoare corecta a hematocritului intregului organism (Ho) trebuie sa avem in vedere factorii de corectie amintiti: Ho = Hv x 0.96 x 0.91 TABEL III. Modificarile plasmatice in devierile echilibrului acido-bazic Masurarea volemiei se poate face prin metode de dilutie folosind indicatori sau trasori care pot fi coloranti ce se amesteca cu plasma sau substante radioactive Fe59, Cr51, P32, I131 care se fixeaza mai ales pe eritrocite. Obtinem astfel date fie despre volumul plasmatic, fie despre volumul celular pentru calcularea volemiei fiind necesara utilizarea hematocritului. 1.3.4.2. Variatiile volemiei. La un individ normal volumul sanguin total este de 5-6 L si reprezinta in jur de 7.7% din greutatea corporala. Aceasta corespunde la 76 ml/kg sau 2.6 L/m2 suprafata corporala. Volumul plasmatic totalizeaza 55% din volumul sanguin sau 5% din greutate iar volumul celular 45% sau 2.7%. Variatiile fiziologice sunt legate de sex (femeile au volumul sanguin mai mic cu 10%), varsta (copii au valori mai mari), gabarit, antrenamentul fizic, altitudine (valori crescute la cei care traiesc la altitudini mari din cauza cresterii numarului de eritrocite datorita hipoxiei), temperatura (valori crescute la temperaturi ridicate prin trecerea apei din tesuturi in sange), graviditate (valori mai mari prin retentia apei). Scaderea volemiei se produce la frig sau la cei care au stat mult in ortostatism datorita trecerii apei in tesuturi, in cazul unui aport lichidian redus sau in urma unor transpiratii abundente. In majoritatea cazurilor variatiile volemiei sunt produse prin modificarea volumului plasmatic si doar rareori prin a celui celular (asa cum este cazul la cei care traiesc la altitudine). Variatiile patologice apar in diferite boli cum ar fi insuficienta cardiaca congestiva, afectiuni pulmonare cronice sau cardiovasculare congenitale, in anemii, arsuri, deshidratari, policitemii. Modificarile pot interesa volumul sanguin total sau numai una din componentele acestuia. Pierderea de sange poate fi compensata rapid prin reajustarea capacitatii patului vascular si redistributia sangelui spre organele vitale in dauna altor teritorii cum ar fi pielea, mucoasele, teritoriul splanchnic. Presiunea arteriala scade iar lichidele trec din lichidul interstitial in vase. 21 In continuare intervin mecanisme mai lente care cuprind refacerea lichidului plasmatic, a concentratiei sale proteice si in ultimul rand refacerea numarului de eritrocite. Pierderea rapida a peste 30% din volumul sanguin total nu poate fi compensata si se produce moartea. Daca pierderea este lenta ea poate fi compensata, toleranta la sangerare putand atinge 50% din volumul sanguin total. 1.3.4.3.Reglarea volemiei este un proces complex in care intervin mai multi factori: aportul si eliminarea de lichide si electroliti, debitul cardiac, presiunea arteriala, eritropoieza, sinteza proteinelor plasmatice fiecare dintre acestia avand mecanisme proprii de reglare. In eliminarea apei si electrolitilor de care depinde volumul de lichide din organism si implicit volemia rolul cel mai important il are rinichiul. Modificarile volemiei la randul lor influenteaza debitul cardiac si presiunea arteriala. Astfel, odata cu cresterea volemiei cresc debitul cardiac si presiunea ateriala ceea ce are drept urmare vasodilatatia reflexa a arteriolelor datorita reducerii stimularii simpatice. Creste presiunea hidrostatica in capilare si este favorizata trecerea apei in spatiul interstitial. Schimburile lichidiene intre plasma si tesuturi prin intermediul lichidului interstitial constituie baza mecanismelor rapide de compensare prin care se asigura transferul lichidian intre compartimente in functie de necesitati Cresterea afluxului sanguin spre arteriolele aferente ale glomerulului renal creste presiunea de filtrare si deci cantitatea apei eliminata prin urina Distensia peretilor marilor vene si ai atriilor excita receptorii de intindere aflati aici urmata de secretia factorului atrial natriuretic care duce la cresterea eliminarii renale de sodiu insotita de cresterea diurezei. In plus, excitarea prin distensie a receptorilor din zonele aortica si carotidiana reduce secretia hormonilor antidiuretic si aldosteron favorizand diureza prin reducerea reabsorbtiei tubulare a apei si a sodiului (FIG 1.13.). Fenomenele se petrec invers in cazurile de hipovolemie. In adaptarea volemiei la necesitatile organismului un rol deosebit il are arborele vascular care se acomodeaza continuu pe cale reflexa la variatiile continutului reprezentat de cantitatea de sange circulant, interrelatia continut-continator constituind o conditie pentru buna functionare a inimii si vaselor. 1.3.5.Compozitia plasmei sanguine Plasma este o solutie apoasa ce contine in jur de 10% substante solide. Principalele substante anorganice din plasma (ionograma) sunt reprezentate de Na+, K+, Ca2+, Cl-, HCO3-. Totalul anionilor si cationilor aflati in cantitati egale este in jur de 300 mEq/L din care: Na+143, K+5, Ca2+5, Cl-103, HCO3- 27. Substantele organice sunt reprezentate de proteinele plasmatice si substantele neproteice. Proteinele totale sunt intr-o concentratie de 6-8 g/100 ml Sunt reprezentate de albumine si globuline ce pot fi separate prin electroforeza. FIG.1.12. Distributia sangelui in diferitele teritorii ale arborelui vascular 22 Albuminele sunt cele mai numeroase (58%) si au rol in transportul unor substante si in mentinerea presiunii coloidosmotice. Gobulinele sunt de mai multe tipuri ?,,? si au rol in transportul substantelor, in coagulare si hemostaza, in apararea organismului (? globulinele sau imunoglobulinele) Exista mai multe tipuri de imunoglobuline (Ig): IgG, IgA, IgM, IgE Substantele neproteice sunt reprezentate de uree, aminoacizi, acid uric, creatinina, bilirubina, glucide, lipide. Ureea 20-40 mg/100 ml (3.3-6.6 mmol/L) Bilirubina 0.2-0.8 mg/100 ml (3.4-13.7 pmol/L) Hormonii hiperglicemianti: glucagon, somatotrop, ACTH, glucocorticoizi, catecolamine, tiroidieni Insulina singurul hormon hipoglicemiant. Lipidemia totala 700-800 mg/100 ml din care colesterolul reprezinta 100-220 mg/100 ml (2.6-5.7 mmol/L). Lipidele circula in plasma legate de globulinele ? si sub forma lipoproteinelor. Acestea se pot clasifica prin electroforeza si ultracentrifugare (in functie de densitate) in : -chilomicroni -VLDL legate de globuline -LDL legate de globuline -HDL legate de ? globuline Cresterea cantitatii de lipide constituie un factor de risc pentru dezvoltarea aterosclerozei. Plasma sau partea lichida a sangelui este o solutie ce contine cam 90% apa in care se afla dizolvate substante solide in cea mai mare parte organice. Compozitia sa este apropiata de cea lichidului interstitial, dar destul de diferita de cea a lichidului celular. (FIG 1.14.) 1.3.5.1.Substantele anorganice aflate sub forma de anioni si cationi in proportie egala totalizeaza 1 g % sau in jur de 300 mmol/L (TABEL IV). Deoarece determinarile de laborator sub forma ionogramei se refera mai ales la cationi (Na+, K+, Ca2+) si mai putin la anioni (Cl-, HCO3-) intre aceste grupe exista o diferenta denumita "groapa anionica" sau "anion gap" ce are o valoare de aprox 12 mEq/L si reprezinta concentratia celorlalti anioni (sulfati, fosfati si ioni organici reprezentati de proteine si ionii acizilor organici). Diferenta se accentueaza in acidozele metabolice (diabet, insuficienta renala, alcoolism) indicand un exces de H+ provenit din alti acizi decat cel carbonic. Ionograma este frecvent utilizata in practica clinica datorita importantei pe care ionii o FIG.1.13. Factorii care intervin in compensarea hipervolemiei 23 au pentru diferite functii fiziologice. Na+ si Cl- au un rol important in determinarea presiunii osmotice. Ca2+ ajuta la mentinerea excitabilitatii neuro-musculare, participa la contractia musculara, in coagularea sangelui, metabolismul osos alaturi de fosfati ca si la activarea unor sisteme enzimatice impreuna cu Mg2+. Scaderea sa, asa cum se intampla in starile de alcaloza respiratorie, datorita legarii sale crescute de proteinele plasmatice in dauna formelor ionizate, duce la cresterea excitabilitatii neuro-musculare si aparitia crizelor de tetanie. HCO3- parte componenta a celui mai important sistem tampon participa la mentinerea echilibrului acido-bazic al organismului Fe2+si Cu2+ intra in componenta unor sisteme enzimatice participand ca factori adjuvanti in eritropoieza. Fe2+ este un component important al hemoglobinei cu rol in transportul O2 I- este indispensabil pentru biosinteza hormonilor tiroidieni, lipsa lui ducand la hipofuntia tiroidei. SO4participa la eliminarea unor substante toxice greu solubile prin procesele de sulfoconjugare de la nivelul ficatului. 1.3.5.2.Substantele organice se impart in 2 mari categorii: substante azotate si neazotate, primele putand a avea origina proteica sau neproteica. proteice albumine,globulin az otate neproteice uree (80%) (N restant) amoniac,acid uric,creatinina,aminoacizi substante (N rezidual) organice neaz otate glucoza lipide 1.3.5.2.1.Proteinele plasmatice reprezinta cea mai mare parte a substantelor solide din plasma fiind intr-o cantitate de 6-8g %. Clasificarea lor initiala in albumine si globuline, fiecare cu mai multe subtipuri s-a facut prin electroforeza, metoda care se bazeaza pe proprietatea proteinelor de a migra spre anod atunci cand sunt puse intr-un mediu alcalin cu un pH situat deasupra punctului lor izoelectric. Viteza de migrare diferita a proteinelor in functie de incarcarea electrica permite o separare a lor tinand insa cont ca fiecare varf de pe curba de electroforeza reprezinta mai multe proteine cu viteze de migrare asemanatoare (FIG 1.15.). Exista si metode de separare cum ar fi imunelectroforeza, fractionarea cromatografica, ultracentrifugarea sau tehnicile radioimune si enzimatice care se bazeaza pe diferitele proprietati ale proteinelor si care datorita acestui fapt le clasifica in alte tipuri. Albuminele se formeaza in ficat, au cea mai importanta incarcatura electrica (pH izoelectric 4.9) si deci viteza de migrare cea mai mare reprezentand majoritatea proteinelor plasmatice (58%). Greutatea lor moleculara redusa de 68000 ca si puternica lor hidrofilie explica de ce ele realizeaza peste 3/4 din presiunea coloid-osmotica a plasmei jucand un rol important in schimburile lichidiene dintre plasma si lichidul interstitial. Albuminele pot transporta acizi grasi liberi, bilirubina sau unii hormoni ca tiroxina si cortizolul. Globulinele sunt de mai multe tipuri (?, sau ?) au greutatea moleculara cuprinsa intre 90000-1300000 si sunt produse in ficat si in sistemul limfocitar. ?1 si ?2 globulinele au rol de transportor pentru numeroase substante: lipide, glucide, hormoni tiroidieni, corticosuprarenali (transcortina), vitaminele D si B12 (transcobalamina), Cu2+ (ceruloplasmina). Din acest grup fac parte substante ca antitrombina III, protrombina, unii factori ai coagularii (F VIII, X), componente ale complementului, angiotensinogenul, eritropoietina, ?1 antitripsina. 1 si 2 globulinele transporta fier (transferina), hem, lipide, glucide din acest grup facand 24 TABEL IV. Concentratia principalelor substante anorganice din plasma (mmol/L) parte si unii factori ai coagularii (fibrinogen, FV, VII, IX, XI, XII, XIII), plasminogenul, unele componente ale complementului. ?1 si ?2 globulinele sau imunoglobulinele constituie suportul anticorpilor cu rol in apararea organismului. Pe baza studiilor electroforetice si imunologice se descriu mai multe clase de imunoglobuline. Imunoglobulina G (IgG) este principala imunoglobulina reprezentand 80% din ? globulinele plasmatice si are 2 locuri de combinatie pentru antigene. Imunoglobulina A (IgA) este localizata la nivelul tesuturilor secretoare fiind prezenta in FIG. 1.14. Compozitia ionica a diverselor compartimente lichidienelacrimi, lapte, saliva, secretiile respiratorii si intestinale asigurand protectia contra infectiilor a mucoaselor. Imunoglobulina M (IgM) este cea mai mare dintre imunoglobuline are 10 locuri pentru fixarea antigenelor. Se sintetizeaza imediat dupa expunerea la un antigen, favorizeaza fagocitoza si activarea complementului. Anticorpii naturali impotriva antigenelor celulelor sanguine (aglutininele ? si ) apartin clasei M. Imunoglobulina E (IgE) are un rol important in raspunsurile alergice deoarece se leaga avid de mastocite care in contact cu antigene specifice elibereaza histamina si leucotriene care induc vasodilatatie, cresterea permeabilitatii vasculare si bronhoconstrictie. Functiile biologice ale imunoglobulinei D nu sunt bine clarificate. Globulinele pot fi clasificate si dupa combinatia lor cu metale, glucide sau lipide. Lipoproteinele reprezinta combinatia globulinelor cu lipidele fiecare tip de lipoproteina avand proprietati chimice si roluri fiziologice specifice. Componentele proteice ale lipoproteinelor se numesc apoproteine existand tipurile A, B, C, D, E, F, G cu mai multe subclase. Lipoproteinele transporta lipidele de la locul de absorbtie (intestin) sau de sinteza (ficat) spre locurile de utilizare si stocare in diferite tesuturi. Glicoproteinele contin hidrati de carbon intr-un procent variabil, aproape toate proteinele sanguine cu exceptia albuminelor fiind glicoproteine. Ele au rol in transportul diferitelor substante,in mecanismele de aparare (imunoglobuline, complement), in coagulare sau au rol 25 enzimatic (proteaze, hidrolaze). Metaloproteinele cuprind globulinele care leaga metale, printre acestea fiind transferina care transporta fierul, ceruloplasmina care contine cupru. Proteinele plasmatice intervin intr-o serie de procese fiziologice importante: -mentinerea presiunii coloid-osmotice realizata mai ales de albumine care au hidrofilia cea mai accentuata -transportul diferitelor substante (ioni, glucide, lipide, hormoni, produsi de metabolism, medicamente) realizat mai ales de globuline -mentinerea pH sanguin in special prin interventia albuminelor care pot lega cea mai mare parte a bazelor din cauza punctului lor izoelectric cel mai indepartat de pH plasmei -functia de aparare realizata cu ajutorul unor proteine nespecifice (complement, properdina, proteina C reactiva) ca si a celor cu rol specific care constituie anticorpii -mentinerea stabilitatii suspensiei elementelor figurate prin interventia fortelor electrice ale albuminelor si globulinelor care sunt responsabile de respingerea reciproca a eritrocitelor pe a caror suprafata se repartizeaza -rolul enzimatic al diferitelor grupuri proteice reprezentate de: -sistemele proteolitice: -complementul cuprinde mai multe glicoproteine ce se activeaza secvential dupa contactul cu un complex imun dand nastere in final complexului de atac membranar care distruge celulele -factorii de coagulare si fibrinoliza cu rol in hemostaza -kininele plasmatice care intervin in procesele inflamatorii, coagulare sau au actiune asupra musculaturii netede vasculare -inhibitorii proteazelor (?1 antitripsina, ?2 macroglobulina, antitrombina III, antiplasmina) Cantitati foarte mici de proteine-enzime ce se gasesc in plasma provin de la nivelul ficatului, al glandelor digestive sau al altor celule din organism modificarile acestora fiind caracteristice unor afectiuni. Fosfataza alcalina creste in osteita fibrochistica si rahitism, fosfataza acida creste in tumori, aldolaza creste dar colinesteraza scade in afectiunile hepatice, transaminazele glutamacetica si piruvica cresc in afectiunile hepatice si infarctul miocardic. Proteinele plasmatice se formeaza continuu in special in ficat (cam 15 g zilnic) din aminoacizii proveniti din alimente conform unui program propriu codificat genetic, neexistand depozite proteice. Modificarea raportului normal dintre diferitele fractiuni proteice plasmatice insotita de variatii ale proteinemiei totale constituie disproteinemia. Scaderea albuminelor apare in bolile renale sau hepatice, dupa hemoragii sau in arsuri. Cresterea globulinelor apare in mielomul multiplu, iar cresterea fibrinogenului in bolile colagenului. Plasma sau solutiile care contin albumine pot fi utilizate pentru inlocuirea sangelui pierdut, in timp ce imunoglobulinele sunt folosite pentru a conferi imunitate pasiva in preventia sau tratarea unor boli. 1.3.5.2.2.Substantele azotate neproteice cuprind ureea, aminoacizi, polipeptide, acid uric, FIG 1.15. Aspectul curbei de electroforeza. 26 creatina, creatinina, bilirubina si amoniacul. Ureea este cel mai important produs final al metabolismului proteic si principalul compus azotat neproteic din plasma (20-40 mg% sau 3.3-6.7 mmol). Ureea scade in insuficienta hepatica acuta, intoxicatii si creste in nefrite acute, insuficienta renala. Cresterea cantitatii de uree insotita de cresterea altor substante toxice duce la instalarea uremiei ce poate evolua spre o stare comatoasa. Aminoacizii si polipeptidele se gasesc in cantitati mici deoarece sunt rapid preluati de tesuturi. Ei provin din proteinele alimentare si tisulare Creatina si creatinina provin din metabolismul muscular cantitatea lor crescand in distrofiile musculare sau insuficienta renala. Acidul uric (3-6 mg%) este produsul final al metabolismului nucleoproteinelor nivelul sau fiind crescut in guta o boala metabolica ce se caracterizeaza prin cresterea productiei de nucleotizi purinici, formarea de cristale de urati ce se depun in articulatiile extremitatilor provocand crize dureroase intense sau in caile urinare sub forma de calculi. Inhibitorii xantinoxidazei (allopurinol) reduc nivelul de acid uric. Bilirubina provine din catabolismul hemoglobinei. Se gaseste in plasma sub forma glucuronoconjugata, hidrosolubila sau bilirubina "directa" (0.1-0.2 mg%) si sub forma legata de proteine sau bilirubina "indirecta" (0.1-0.6 mg%). Cresterea bilirubinei duce la colorarea galbena a tegumentelor si sclerei cu aparitia icterului. Cresterea se poate datora unor afectiuni hemolitice, hepatice sau unor obstructii ale cailor biliare. 1.3.5.2.3.Substantele organice neazotate din plasma sunt reprezentate de glucide si lipide. 1.3.5.2.3.1.Glucidele, avand ca principal reprezentant glucoza, se gasesc in plasma fie libere fie legate de globuline. Valorile normale ale glicemiei sunt de 80-100 mg% sau 4.4-5.5 mmol/L. Mecanismul neuroumoral de mentinere a nivelului glicemiei este unul dintre cele mai fine mecanisme homeostatice in care este implicat ficatul impreuna cu numerosi hormoni cu actiune hiperglicemianta (glucagon, somatotrop, ACTH, glucocorticoizi, catecolamine, tiroidieni) si un singur hormon hipoglicemiant reprezentat de insulina. Glucidele provin din alimente ca si in urma proceselor de glicogenoliza si neoglucogeneza (din aminoacizi, acid lactic si gliceride). Ficatul este un important producator de glucoza atunci cand nivelul glicemiei este normal, el incepand depozitarea ei odata cu cresterea acestui nivel. Hiperglicemia se intalneste in cursul emotiilor, in urma unei alimentatii bogate in dulciuri sau in diabetul zaharat provocat de lipsa insulinei. Hipoglicemia se intalneste in perioadele interdigestive, in lipsa alimentatiei sau in unele afectiuni hepatice sau hiperinsulinism. Diabetul zaharat, boala metabolica de cele mai multe ori de cauza genetica, se caracterizeaza prin cresterea marcata a glicemiei datorita lipsei sau scaderii insulinei si are un rasunet general la nivelul organismului. Alaturi de obezitate, diabetul este un important factor de risc pentru dezvoltarea bolilor cardiovasculare, aceasta cu atat mai mult cu cat ar exista peste 100 milioane de diabetici in lume dintre care numai jumatate sunt cunoscuti. 1.3.5.2.3.2.Lipidele plasmatice sunt reprezentate de trigliceride, fosfolipide, colesterol si acizi grasi care totalizeaza 700-800 mg%( TABEL V). In aprecierea valorilor lipidelor plasmatice trebuie sa se tina insa cont de varsta, sex, zona geografica, alimentatie. Ca un indicator orientativ al situatie lipidelor plasmatice este folosit frecvent colesterolul total a carui crestere este considerata ca un important factor de risc pentru dezvoltarea aterosclerozei si a complicatiilor cardiovasculare. Cele mai multe lipide se gasesc legate de globuline cunoscute sub denumirea de apoproteine impreuna cu care migreaza electroforetic constituind lipoproteinele. Datorita marimii moleculare si a densitatii diferite s-au putut obtine prin ultracentrifugare mai multe clase de lipoproteine: -chilomicronii cu densitatea cea mai mica, nu migreaza electroforetic si vehiculeaza trigliceridele alimentare provenite de la nivel intestinal, ei crescand dupa mese. -LP cu densitate foarte joasa (VLDL) care migreaza cu pre globulinele sunt produse in ficat contin trigliceride derivate din acizii grasi circulanti sau cei proveniti din glucide. 27 -LP cu densitate joasa (LDL) care migreaza cu b globulinele transporta 70% din colesterol pe care-l descarca in tesuturi, cresterea lor favorizand dezvoltarea ateroamelor -LP cu densitate mare (HDL) care migreaza cu a globulinele transporta colesterolul tisular, mai ales cel din peretii arteriali, spre ficat de unde va fi excretat prin bila. Cresterea HDL, crestere ce se poate observa in urma efortului fizic, reduce frecventa afectiunilor coronare. Este cunoscut rolul important al modificarilor lipidelor plasmatice in aparitia aterosclerozei si a complicatiilor acesteia - afectiunile coronare, cele vasculare cerebrale sau periferice. Hiperlipoproteinemiile pot fi primare datorite unor defecte ereditare sau cel mai frecvent secundare unor afectiuni ca diabetul, sindromul nefrotic, hipotiroidismul, alcoolismul sau ca urmare a unor abuzuri alimentare de grasimi si dulciuri. Ele pot fi clasificate in mai multe tipuri in functie de raportul dintre trigliceride, colesterol, VLDL, LDL si HDL. 1.3.6.Elementele figurate ale sangelui Elementele figurate sunt reprezentate de eritrocite, leucocite si trombocite. Hematopoieza este procesul de formare al elementelor figurate pornind de la o celula tulpina omnipotenta ce va da nastere celulelor tulpina orientate spre cele 3 linii celulare. Eritropoieza este procesul de formare a eritrocitelor ce are loc la adult in maduva hematogena de la nivelul oaselor scurte si late pornind de la o celula tulpina orientata spre eritropoieza. Procesul are loc in mai multe etape de diviziune si maturare, eritrocitele tinere sau reticulocitele apar in sangele periferic unde se gasesc intr-o proportie de 5-15 /1000 eritrocite. Principalul factor care intervine in formarea eritrocitelor este eritropoietina o glicoproteina care se sintetizeaza in rinichi si actioneaza mai ales in primele etape ale eritropoiezei la nivelul progenitorilor eritroblastici. Factorii adjuvanti ai eritropoiezei sunt reprezentati de fier, cupru, cobalt, vitamina B12, acidul folic. Sideremia normala este in jur de 120 mg/100 ml (21 mmol/L). Eritrocitele au o forma discoidala, nu au nucleu, avand un diametru de aproximativ 7 m. Numarul de eritrocite este de 4-6 mil/mm3, scaderile se numesc anemii iar cresterile poliglobulii. Durata vietii lor este de 120 zile. Grupele sanguine in sistemul A0B sunt stabilite in functie de prezenta antigenelor eritrocitare A si B si a aglutininelor ? si . Denumirea grupelor este data de prezenta antigenelor A si B. Rh este un antigen separat de antigenele A si B care se gaseste la majoritatea indivizilor si care sunt considerati Rh+. Antigenul este alcatuit din mai multe componente Cc, Dd, Ee cel mai important fiind antigenul D. Principala substanta din eritrocite este hemoglobina formata din globina si hem care contine fier. Ea ocupa cam 33% din volumul unei hematii ceea ce reprezinta in jur de 30 pg. In 100 ml sange exista in medie 15 g hemoglobina. Anomalii ale globinei duc la aparitia unor hemoglobine anormale care produc aparitia unor defecte eritrocitare insotite de anemii (anemia falciforma, talasemia). Hemoglobina se degradeaza dand nastere la bilirubina care daca depaseste 2 mg/100 ml produce aparitia icterului (coloratia galbena a tegumentelor si a sclerei) Compusii hemoglobinei: oxihemoglobina (O2HB), hemoglobina redusa (HHb), carbaminhemoglobina (HbNHCOO), methemoglobina (contine fier oxidat), carboxihemoglobina (combinatia cu CO). Curba de disociere a O2Hb este influentata de temperatura, pH, pCO2 si difosfoglicerat. O2 se gaseste dizolvat in plasma (0.3 ml/100 ml) dar cea mai mare parte se gaseste in combinatie cu Hb care poate lega la fiecare gram 1.34 ml O2 adica 20 ml/100 ml sange. CO2 se gaseste intr-o mica parte (7-8%) dizolvat in plasma (2.9 ml/100 ml), cea mai mare parte gasindu-se in plasma si eritrocite sub forma de bicarbonati (80%) sau legat de proteine, mai ales de Hb (5-10%). Elementele figurate ale sangelui sunt reprezentate de eritrocite, leucocite si trombocite care indeplinesc functii importante in transportul O2 si CO2 (eritrocitele), procesele de aparare (leucocitele) si hemostaza (trombocitele). Hematopoieza cuprinde procesele de diviziune si maturare ale celulelor sanguine primordiale pana la stadiul de elemente adulte. 28 Celulele sanguine primordiale numite celule tulpina (stem sau susa) sunt omnipotente sau pluripotente in sensul ca vor da nastere tuturor celulelor sanguine. Ele constituie o populatie de celule care se autointretine, dar se si poate "orienta" spre o anumita linie celulara devenind celule progenitoare care si-au pierdut capacitatea de autoreinnoire ele evoluand spre celulele "blast" sau cap de serie. Celulele tulpina populeaza organele hematoformatoare, in primul rand maduva osoasa. Hematopoieza difuza embrionara dispare la nastere, dar tesutul mezenchimal isi pastreaza potentialul hematoformator care se poate manifesta in unele conditii patologice. Mecanismul prin care celulele tulpina sunt stimulate sa prolifereze implica factori de crestere care actioneaza asupra unor receptori membranari inducand modificari citosolice si nucleare legate de crestere si diferentiere. TABEL V. Concentratia plasmatica a principalelor lipide (mg%) Se descriu mai multe tipuri de celule progenitoare care provin din celula tulpina omnipotenta denumite CFU ("colony forming unit" denumire stabilita in urma experientelor in vitro): CFU gemm pentru toate liniile mieloide, CFU gm pentru granulocite si macrofage, CFUe pentru seria eritroida dar exista si CFU separate pentru granulocite, monocite, eozinofile, bazofile sau megacariocite (FIG 1.16). Pentru linia limfoida exista progenitori pentru limfocitele B si T. 1.3.6.1.Eritrocitele 1.3.6.1.1.Eritropoieza. Formarea eritrocitelor are loc prin procesul de eritropoieza care incepe devreme in viata intrauterina la nivelul unor insule mezodermale. Odata cu diferentierea organelor eritropoieza apare si in ficat si splina, pentru ca incepand din luna a 4-a ea sa fie preluata de maduva osoasa (FIG 1.17). La nastere eritropoieza are loc in toate oasele, cu timpul ea retragandu-se la nivelul oaselor scurte si late. La adult maduva hematogena totalizeaza cam 2500 g cu o productie zilnica de 250 miliarde eritrocite. Functia eritropoietica medulara poate creste de mai multe ori atunci cand este nevoie. Spatiul ocupat de eritrocite se numeste eritron si are o componenta fixa medulara (55 ml) si una circulanta (2300 ml). Exista mai multe etape intermediare prin care celula tulpina prin diviziuni succesive si maturare ajunge la stadiul de eritrocit adult (FIG 1.18). Reglarea eritropoiezei cuprinde mecanismele prin care numarul eritrocitelor in sange este mentinut in limite normale. Scaderea cantitatii de O2, hemoragiile, distrugerea eritrocitelor prin hemoliza cresc productia de eritrocite. O glicoproteina ce apartine grupului citokinelor denumita eritropoietina este principalul factor de crestere cu rol in stimularea eritropoiezei. Ea este produsa: -la nivelul corticalei renale in celulele endoteliale din zona peritubulara sau celulele tubulare, -la nivelul ficatului, mai ales la fat -in macrofagele tisulare din maduva hematogena de unde actioneaza pe cale paracrina In conditii normale eritropoietina produsa de macrofage este suficienta, rinichiul si eventual ficatul intervenind doar in cazurile de hipoxie tisulara (scaderea capacitatii de transport a O2 in sange, scaderea pO2 arterial, scaderea fluxului sanguin renal, expunere la CO) care constituie stimulul primar pentru producerea ei. La indivizii neanemici concentratia eritropoietinei 29 imunoreactive este de 6-32 U/L. Productia de eritropoietina poate fi modulata pe cale paracrina si endocrina sub efectul unor substante ca: prostaglandinele, ac.arahidonic, adenozina, renina, angiotensina, ACTH, somatotrop, hormonii tiroidieni, androgeni care o stimuleaza, in timp ce estrogenii o scad. Stimularea simpatica sau a unor zone hipotalamice intensifica de asemenea producerea eritropoietinei. Efectele eritropoietinei se manifesta mai ales asupra progenitorilor eritroblastici CFUe si BFUe dar actioneaza si asupra proeritroblastilor si eritroblastilor bazofili accelerand eliberarea in circulatie a reticulocitelor. Celulele tinta poseda cel putin 2 tipuri de receptori specifici care actioneaza prin activarea proteinkinazei C si fosforilarea proteinelor nucleare. Eritropoietina umana obtinuta prin metode de inginerie genetica este folosita in practica clinica in cazurile de insuficienta renala si anemie, afectiuni maligne hematologice sau la pacientii anemici in urma tratamentului pentru SIDA. 1.3.6.1.2.Factorii adjuvanti ai eritropoiezei sunt reprezentati de substantele necesare in procesul formarii eritrocitelor fier, cupru, cobalt, vitamina B12, acidul folic etc. Fierul este un component important al hemoglobinei, mioglobinei, citocromilor si al unor enzime totalizand 65-75% din totalul de aprox 5 g existent in organism. Restul cuprinde formele de transport si depozitare. Exista un permanent echilibru intre rezervele din tesuturi si fierul din hemoglobina ce se realizeaza prin intermediul plasmei sanguine. Caracteristic pentru metabolismul fierului este ca se desfasoara intr-un circuit inchis, aportul si eliminarea fiind minime (in jur de 1 mg zilnic). Necesarul de fier variaza in functie de varsta, sex si starea fiziologica (graviditate, lactatie) cele mai bogate alimente in fier fiind viscerele sau unele vegetale (curmale, nuci, fasole). Deoarece aportul alimentar este redus, pentru formarea eritrocitelor fierul necesar se obtine mai ales din degradarea hemoglobinei dupa distrugerea hematiilor precum si din depozite. Absorbtia fierului se face de preferinta in prima portiune a intestinului subtire fiind favorizata de alcool, fructoza, unii aminoacizi in prezenta bilei ca si in cazurile de activitate eritropoietica crescuta (hemoragii, hemoliza, hipoxie) si ingreunata de grasimi si secretia pancreatica ca si la cei cu rezectii gastro-intestinale, sindroame de malabsorbtie sau parazitoze intestinale. In stomac Fe3+ din alimente este desfacut din compusii sai cu ajutorul HCl si este redus la Fe2+ de catre substantele reducatoare. Sub aceasta forma este absorbit prin mecanisme de transport activ dar o parte a sa ramane in celulele intestinale ca feritina ce contine Fe3+. Acest fier nu poate fi utilizat el eliminandu-se odata cu celulele descuamate (FIG 1.19.). Ajuns in sange Fe2+ este din nou oxidat sub influenta ceruloplasminei si este preluat de transferina care-l transporta la tesuturi (maduva hematogena, ficat, splina) unde se depoziteaza sau este folosit in eritropoieza. Precursorii eritrocitari se incarca cu fier din transferina sau din macrofagele care au fagocitat eritrocitele distruse. Depozitarea fierului se face sub forma de feritina si hemosiderina. Acumularea excesiva de fier in tesuturi (hemosideroza) este posibila in cursul unor tulburari metabolice si se insoteste de ciroza, diabet si pigmentarea pielii. Sideremia normala este -120-140 g % (21-25 mol/L) la barbati -90-120 g% (16-21 mol/L) la femei Desi capacitatea totala de a lega fierul este mult mai mare si nu difera cu sexul, in conditii normale ea nu depaseste 30-40%. In lipsa unui mecanism fiziologic de excretie a fierului (pierderea sa realizandu-se prin celulele intestinale descuamate, prin pierderile de sange fiziologice la femei si in cantitati foarte mici prin bila, urina sau piele), reglarea cantitatii de fier din organism se face mai ales prin controlul absorbtiei constituind un fapt unic. Deficitul de fier prin aport neadecvat, absorbtie scazuta, pierderi repetate de sange duce la anemii de tip microcitic-hipocrom. Tratamentul consta in inlaturarea cauzei si administare de preparate ce contin fier sub controlul sideremiei. Carenta de fier fara anemie ce apare mai ales la copii si femei tinere datorata in special unui consum scazut de produse animale este una din marile 30 probleme de sanatate publica la nivel mondial. Simptomatologia foarte variata si nespecifica: astenie, iritabilitate, cefalee, crampe musculare, palpitatii, scaderea atentiei si a capacitatii de concentrare, scaderea capacitatii fizice si intelectuale este explicata prin scaderea activitatii unor feroproteine (citocrom C, citocromoxidaza, mioglobina) cu rol in metabolismul celular. Cuprul intra in compozitia a numeroase enzime si ajuta metabolismul fierului si al hemoglobinei. In hematii exista eritrocupreina o proteina cu rol de superoxid-dismutaza, iar in plasma o alta proteina ce contine cupru, ceruloplasmina are rol de feroxidaza favorizand FIG.1.16. Reprezentarea schematica a hematopoiezei pornind de la celula tulpina FIG.1.17. Evolutia eritropoiezei in viata intrauterina 31 legarea fierului de transferina. In organism exista cam 100-125 mg cupru, mai ales in muschi, ficat si creier. Deficitul de cupru datorita unor defecte genetice se insoteste de incetinirea cresterii, degenerescenta cerebrala progresiva si moarte. Vitamina B12 este o ciancobalamina ce se gaseste in alimentele de origina animala (ficat, rinichi, lapte, oua). Ea constituie un factor extrinsec necesar procesului de maturare al eritrocitelor impreuna cu un factor intrinsec prezent in mucoasa gastrica. Deficienta de vitamina B12 duce la aparitia unei anemii macrocitare sau megaloblastice, afectiune grava ce se insoteste de leziuni nervoase. Tratamentul se face prin administrarea de vitamina B12. FIG. 1.18. Etapele dezvoltarii eritrocitului Grupul acidului folic contine mai multi compusi prezenti in produsele animale ca si in unele vegetale (spanac, mazare, conopida) care intervin in procesele metabolice ce sustin eritropoieza. Lipsa acestor compusi secundara unor afectiuni (alcoolism, tumori) sau in timpul graviditatii duce la aparitia unei anemii de tip megaloblastic. Lipsa acidului folic se asociaza deobicei cu deficitul de vitamina B12, acid ascorbic si fier. 1.3.6.1.3.Caracteristicile morfofunctionale ale eritrocitelor Eritrocitele sau hematiile adulte sunt celule anucleate cu o forma discoidala de aspect biconcav privite din lateral. Numarul lor este in medie 4-6 milioane/mm3 (4-6.1012/L) existand variatii legate de varsta (numar mai mare la nastere), sex (mai mic la femei din cauza pierderilor fiziologice de sange si a actiunii inhibitoare a hormonilor estrogeni), altitudine (numarul este mai mare la altitudine din cauza scaderii pO2). Starile de emotie, efortul fizic, cresterea temperaturii mediului duc la o crestere relativa a numarului de eritrocite circulante datorita efectului simpatic ce produce contractia splinei. Scaderile patologice ale numarului de hematii constituie anemiile a caror clasificare este complicata de multitudinea de factori (morfologici, etiologici, eritrokinetici) pe care trebuie sa-i luam in considerare. Cresterile sau poliglobuliile pot fi primare (in procesele neoplazice ce intereseaza organele hematopoietice) sau secundare unor afectiuni cronice cardiace, pulmonare sau renale. Marimea. Diametrul mediu al hematiilor este de 7.2 m iar grosimea de 2.2m. Volumul mediu este de 85 m3 iar suprafata de 125 m2. Suprafata totala a eritrocitelor atinge 3000 m2. Fata de valorile medii ce cuprind cam 60% dintre hematii exista in mod fiziologic he32 matii mai mici (microcite) sau mai mari (macrocite). Datorita modificarilor osmotice volumul hematiilor este usor crescut in sangele venos. Hematiile al caror diametru depaseste 12 m se numesc megalocite si nu se intalnesc in conditii fiziologice. Cand hematiile sunt inegale ca marime vorbim de anizocitoza. Forma specifica a hematiilor asigura o suprafata maxima ce favorizeaza schimbul de gaze si este avantajoasa din punct de vedere mecanic in timpul modificarilor de forma la care sunt supuse la trecerea prin vasele capilare cu diametru mic. Anomaliile de forma (sfera, semiluna, para, racheta de tenis, aspect crenelat) constituie poikilocitoza. Controlul formei hematiilor se face prin interventia componentelor lipidice si protidice membranare (spectrina, ankirina, actina). Hematiile au capacitatea de schimbare rapida si reversibila a formei ce caracterizeaza deformabilitatea lor. Deformabilitatea este realizata prin interrelatia dintre proprietatile vasco-elastice ale membranei si hemoglobina sub influenta unor forte externe reprezentate de efectele lichidului plasmatic si hematocrit. Membrana se misca in jurul continutului eritrocitar ca senila unui tanc. Deformabilitatea se poate modifica sub actiunea unor substante medicamentoase (substante vasoactive, anestezice) sau in cursul unor anemii, boli cardiovasculare sau disproteinemii. Structura si metabolism. Hematia adulta nu are nucleu iar continutul de consistenta unui gel are o organizare bine structurata. Principala substanta continuta in hematii este hemoglobina care ocupa cam 33% din volumul acestora constituind concentratia corpusculara medie si reprezinta in valoare absoluta in jur de 30 pg (1.8-2 fmol). Restul este reprezentat de lipide (7%), glucide (3%), diferite alte substante organice si anorganice si apa (57%) Stroma hematiilor alcatuita din proteine si lipide, mai ales fosfolipide, este plasata la periferie in stransa relatie cu membrana celulara , centrul fiind ocupat de hemoglobina. Metabolismul eritrocitar este destul de intens in ciuda absentei nucleului si a mitocondriilor energia fiind obtinuta in cea mai mare parte prin glicoliza anaeroba. Energia este folosita pentru activitatea pompei de Na+-K+, pentru reducerea methemoglobinei, ca si pentru mentinerea formei specifice. ATP continut in hematii joaca un rol important in mentinerea formei acestora prin reglarea fluxului membranar de Na+ si K+ ca si a deformabilitatii. Scaderea ATP face ca hematiile sa devina mai sferice prin acumularea de Na+ si apa iar membrana devine mai putin elastica. Dintre produsii glicolizei anaerobe, 2-3 difosfogliceratul prezent in cantitati mai mari decat in alte celule are rol in eliberarea O2 la tesuturi deoarece legarea sa de hemoglobina ii scade afinitatea pentru O2. In hematii exista numeroase sisteme enzimatice (anhidraza carbonica, catalaze, fosforilaza, dehidrogenaza, colinesteraza) care confirma complexitatea lor metabolica. Durata vietii hematiilor in sangele circulant este in jur de 120 zile. Eritrocitele tinere sau reticulocitele sunt ceva mai mari si mai groase, mai adezive si mai putin mobile decat cele adulte ele continand un reticul ce poate fi evidentiat prin coloratie cu colorantii supravitali care precipita ribonucleoproteinele. Numarul lor normal este de 5-15/1000 eritrocite putand FIG.1.19. Circuitul fierului (absorbtie, circulatie, depozitare) 33 creste in cazurile de hiperfunctie medulara. Imbatranirea hematiilor nu este urmata de modificari morfologice vizibile dar se insoteste de pierderea progresiva de lipide, scaderea activitatii enzimelor glicolitice, scaderea ATP, reducerea deformabilitatii. Cand aceste alterari fac celulele neviabile ele se distrug. Distrugerea zilnica a 1% dintre hematii are loc mai ales in sistemul monocito-macrofagic si intr-o mica masura chiar in circulatie. Componentele lor (fier si globina) vor fi reutilizate pentru formarea de noi hematii. 1.3.6.1.4.Hemoliza si aglutinarea. Grupele sanguine. Alterarea membranei eritrocitare duce la eliberarea continutului celular, fenomen denumit hemoliza. Aceasta poate fi provocata de numeroase cauze: agitatia mecanica, variatii mari de temperatura, factori chimici (detergenti, solventi organici), produse biologice (toxine bacteriene, veninuri de sarpe), complexe antigen-anticorp. Rezistenta la hemoliza este o proprietate importanta a eritrocitelor normale ea scazand in anemiile hemolitice. Punerea in libertate a unor cantitati importante de hemoglobina ar duce la eliminarea ei prin urina daca nu s-ar lega de haptoglobina cu care formeaza un complex a carui marime nu permite eliminarea. Eritrocitele au tendinta de a forma agregate sub forma unor rulouri sau fisicuri care sunt reversibile. In conditii patologice tendinta de agregare creste ducand la formarea de conglomerate masive. La suprafata eritrocitelor exista un complex de determinanti antigenici in majoritatea cazurilor de natura zaharidica care le confera un grad inalt de specificitate imunologica. In plasma exista anticorpi impotriva unor astfel de antigene reactia dintre acestea ducand la formarea de agregate ireversibile, ceea ce constituie fenomenul de aglutinare. In functie de prezenta diferitelor antigene (aglutinogene) si a anticorpilor (aglutinine) se descriu mai multe sisteme de grupe sanguine cele mai importante fiind sistemele ABO si Rh. Landsteiner a descris la inceputul secolului al XX-lea primele 4 grupe sanguine O,A,B si AB in functie de prezenta aglutinogenelor A si B si a aglutininelor ? si . Grupa O nu contine pe hematii antigene, dar plasma contine aglutininele ? si Grupa A contine antigenul A si aglutinina Grupa B contine antigenul B si aglutinina ? Grupa AB contine ambele antigene A si B, dar nu cotine aglutinine Cam 3/4 din populatie apartine grupelor O si A, cea mai rara fiind grupa AB. Determinarea grupelor sanguine are importanta in cazul transfuziilor de sange, al transplantului de organe, ca si in medicina legala pentru identificarea sangelui unei persoane. La putin timp dupa descrierea grupelor sanguine clasice s-a constatat ca grupa A are 2 subgrupe (A1 respectiv A2) in functie de prezenta a 2 antigene A si A1 si ca mai exista si alte substante antigenice ce apartin sistemelor MNSs, Lewis, Kell etc. Ulterior s-a observat ca injectarea de sange de la maimuta Rhesus la iepuri sau cobai duce la aparitia in sangele acestora a unei aglutinine capabila sa aglutineze nu numai hematiile Rhesus ci si pe cele ale unui mare numar de oameni care poseda un antigen denumit factor Rhesus sau Rh. Antigenul este prezent la 85% din populatia alba considerata Rh+, restul de 15% care nu-l poseda fiind considerata Rh-. Nici un individ nu poseda insa in conditii normale anticorpi antiRh deoarece in realitate antigenul Rh este heterogen existand cel putin 3 seturi de antigene Rh notate cu Cc, Dd si Ee. Prezenta antigenelor C,D,E sau numai a 2 din care unul este D indica un individ Rh+. Cel mai puternic antigen este D (Rho) iar cea mai frecventa combinatie este Cde (Rh1). Sangele Rh- nu este lipsit de antigene Rh dar contine doar antigenele C sau E alaturi de c, d, e care au capacitati imunogene slabe. Un numar foarte mic de indivizi nu au niciun antigen Rh detectabil fiind considerati Rh nul. Factorul Rh are importanta la persoanele Rh- care in urma unei transfuzii cu sange Rh+ isi formeaza anticorpi antiRh iar la o a 2-a transfuzie cu sange Rh+ pot prezenta complicatii grave datorita aglutinarii hematiilor donatorului. O alta situatie este aceea a unor femei Rh- care au un fat ce a mostenit de la tata antigenul Rh. Hematiile acestuia pot patrunde in sangele matern cu ocazia nasterii provocand aparitia 34 anticorpilor antiRh care pot cauza tulburari la mama in cazul unei transfuzii cu sange Rh+ sau in cazul unei alte sarcini cu un fat Rh+. In aceasta situatie anticorpii materni trec in sangele fatului producand o boala hemolitica grava-eritroblastoza fetala caracterizata prin icter anemie, hepatomegalie, edeme, depunerea de pigmenti biliari la nivelul creierului. Boala poate fi prevenita prin administrarea la mama de IgG anti D sau anticorpi monoclonali care vor distruge hematiile fatului patrunse in sangele matern prevenind astfel formarea de anticorpi proprii de catre aceasta. Tulburari legate de incompatibilitatea grupelor sanguine intre mama si fat pot apare la acesta cu o intensitate mult mai redusa si in cazul sistemului ABO. Pentru transfuziile de sange se utilizeaza de preferinta sange izogrup compatibil Rh, testarea prealabila fiind obligatorie. In urma administrarii de sange incompatibil apar rapid semne grave care pot pune in pericol viata: agitatie, congestia fetei, tahicardie, dureri precordiale, polipnee, greturi, varsaturi, colaps, frisoane, hipertermie. Ulterior se poate instala insuficienta renala acuta din cauza tulburarilor ischemice la nivelul rinichiului. Tratamentul consta in intreruperea imediata a transfuziei, administrarea de substituenti de plasma pentru refacerea volemiei, regim alimentar fara proteine, eventual dializa renala Se incearca gasirea unor solutii care sa poata fixa O2 indeplinind astfel rolul sangelui si inlaturand necesitatea administrarii lui. 1.3.6.1.5.Stabilitatea sangelui in suspensie.VSH. Sangele este o suspensie de elemente celulare in plasma care se mentine datorita circulatiei. In sangele scos din organism si tratat cu anticoagulante, hematiile se vor depune in partea inferioara a eprubetei in care a fost plasat. Viteza cu care are loc acest fenomen constituie viteza de sedimentare a hematiilor (VSH). Ea este conditionata nu numai de raportul dintre greutatea si suprafata hematiilor, ci si de factori plasmatici legati de cantitatea de fibrinogen si de raportul albumine/globuline de care depinde incarcarea electrica a hematiilor. VSH se apreciaza la 1 si 2 ore, valorile fiind ceva mai reduse la femei din cauza numarului mai mic de hematii. 1 ora 7mm (B) 11mm (F) 2 ore 8mm 16mm Valoarea clinica a VSH este relativa modificarile ei nefiind specifice si trebuind interpretate in contextul clinic. In general VSH creste in starile infectioase sau inflamatorii acute sau cronice active, in starile asociate cu necroze sau degradari tisulare (tumori, infarct miocardic), dupa iradieri, in anemii. Ea scade in afectiunile hepatice, policitemii, stari anafilactice acute. 1.3.6.6.Hemoglobina 1.3.6.6.1.Structura. Biosinteza. Metabolism. Hemoglobina este o proteina conjugata formata din globina si hem care contine fier. Globina este formata din 4 lanturi polipeptidice ?, , ?, ? aranjate intr-o structura spatiala ce cuprinde hemul. Acesta este constituit din 4 nuclei tetrapirolici care fixeaza fierul prin legaturi covalente. In functie de lanturile polipeptidice avem 3 tipuri principale de hemoglobina: A1 cu 2 ? si 2 A2 cu 2 ? si 2 ? F cu 2 ? si 2 ? Sinteza lanturilor globinice este determinata genetic. In viata intrauterina predomina sinteza lanturilor ? si ? cu hemoglobina de tip F, iar dupa nastere sinteza lanturilor ? si cu hemoglobina de tip A1 (FIG 1.20.). Modificarea secventei aminoacizilor in lanturile polipeptidice sau modificarea sintezei unor lanturi duce la aparitia unor hemoglobine anormale cu consecinte asupra formei si caracteristicilor functionale ale eritrocitelor. Cele mai cunoscute anomalii genetice ale sintezei hemoglobinei sunt caracteristice anemiei falciforme sau talasemiei. Anemia falciforma frecventa la populatia africana se datoreste unui defect al hemoglobinei 35 (HbS) in care in locul acidului glutamic din pozitia 6 a lantului apare valina. Hematiile au o forma de secera si sunt foarte fragile. Talasemia, intalnita mai ales la popoarele mediteraneene, se datoreste suprimarii sintezei lanturilor si se caracterizeaza prin anemie datorita distrugerii exagerate a hematiilor care contin hemoglobina de tip F si A2 si a eritropoiezei ineficiente. Sinteza globinei este controlata genetic si se realizeaza la nivelul ribozomilor, iar cea a hemului are loc la nivelul mitocondriilor sub influenta a numeroase enzime specifice. Dupa distrugerea hematiilor fierul si globina vor fi reutilizate iar protoporfirina se elimina prin urina si fecale sub forma de bilirubina-urobilinogen. Transformarea hemoglobinei in bilirubina are loc in ficat, maduva hematogena si splina. Bilirubina ajunsa la ficat sub forma libera transportata de globuline este glucuronoconjugata si eliminata prin bila. In intestin sub actiunea unor enzime bacteriene bilirubina se transforma in bilinogeni care prin auto oxidare dau stercobilina. O parte din acesti produsi se elimina iar o alta se reabsoarbe si ajunge la ficat realizand un circuit hepato-entero-hepatic. O mica parte ajunsa in circulatia sistemica este eliminata sub forma de urobilinogen. Cresterea bilirubinei circulante peste 2mg% duce la aparitia icterului prin legarea bilirubinei de proteinele tisulare si aparitia unei coloratii galbene vizibila mai ales la tegumente si sclera. Cantitatea normala de hemoglobina este in jur de 15 g/100 ml (9.3 mmol/L) fiind ceva mai mare la barbati si mai mica la femei. Determinarea cantitatii de hemoglobina este importanta pentru ca ne ofera indicii cu privire la capacitatea de transport a O2 in sange. 1.3.6.6.2.Compusii hemoglobinei. Cea mai importanta proprietate a hemoglobinei este aceea de a se combina cu O2 intr-o forma disociabila numita oxihemoglobina (HbO2). Fiecare molecula de hem prin atomul de fier poate fixa o molecula de O2 ceea ce inseamna ca avem mai multe combinatii HbO2, HbO4, HbO6, HbO8. Prima molecula de O2 se fixeaza si se cedeaza mai greu iar celelalte mai usor. Cand hemoglobina pierde O2 se transforma in forma deoxi sau hemoglobina redusa (HHb) de culoare mai inchisa ce se gaseste in mod normal intr-o cantitate de aprox 3 g/100 ml. Cresterea acestei cantitati la 4-5 g/100 ml, asa cum se intampla in unele boli pulmonare, cardiace sau policitemii duce la aparitia unei coloratii albastrui a tegumentelor si mucoaselor denumita cianoza. Combinatia labila a hemoglobinei cu CO2 la nivelul grupurilor amino terminale constituie carbaminhemoglobina. Gazele respiratorii O2 si CO2 sunt transportate in sange sub forma de oxihemoglobina si respectiv carbaminhemoglobina. In cazul oxidarii hemoglobinei cu transformarea Fe2+ in Fe3+ ia nastere methemoglobina. Combinatia hemoglobinei cu CO, fata de care are o afinitate mult crescuta comparativ cu O2, formeaza un compus mai stabil carboxihemoglobina. Pentru a desface aceasta combinatie este nevoie de administrarea de O2 la o presiune crescuta. Combinatia hemoglobinei cu sulful (dupa administrarea unor medicamente) da nastere unui compus foarte stabil care nu mai poate fi desfacut pe toata durata vietii hematiei. Din cantitatea totala de hemoglobina numai o parte (88-98%) este disponibila pentru O2 restul de 2-12% fiind reprezentat de carboxihemoglobina, methemoglobina sau sulfhemoglobina. La marii fumatori numai carboxihemoglobina poate atinge 5%. Hemul oxidat sub forma hematinei formeaza cu HCl o substanta numita hemina care cristalizeaza sub forma de cristale brun roscate ce pot fi utilizate pentru identificarea urmelor de sange. 1.3.6.6.3.Curba de disociere a oxihemoglobinei. Fixarea O2 de hemoglobina se face la nivelul plamanilor, iar desfacerea sa la nivel tisular in conditiile variatiei presiunii partiale a O2 ca si a altor factori. Aceste procese au loc prin modificari ale configuratiei moleculei de hemoglobina si constituie asa numita respiratie moleculara. Reprezentarea grafica a interrelatiei dintre saturatia hemoglobinei si pO2 arata ca o curba in forma de S ce caracterizeaza enzimele reglatoare (FIG 1.21). 36 Forma aceasta explica de ce prima molecula de O2 se fixeaza si se cedeaza mai greu. Saturatia hemoglobinei, chiar la pO2 de 100 mmHg, nu este 100% ci doar 95-98% din cauza contaminarii sangelui arterial cu sange venos prin legaturile dintre circulatia pulmonara si cea bronsica ca si prin varsarea sangelui prin unele vene coronare in ventriculul stang. O serie de factori influenteaza curba de disociere a oxihemoglobinei pe care o deplaseaza la stanga, ceea ce reprezinta o capacitate de fixare crescuta a O2, sau spre dreapta insemnand o capacitate de cedare crescuta (FIG 1.22). Temperatura. Cresterea temperaturii scade saturatia hemoglobinei ceea ce favorizeaza cedarea O2 la tesuturi unde din cauza proceselor metabolice temperatura este mai mare. La plamani unde temperatura este mai scazuta datorita patrunderii aerului respirat este favorizata fixarea O2. Efectul CO2 este important la tesuturi unde cresterea sa ajuta cedarea O2. La aceasta contribuie si scaderea pH sub influenta acidului carbonic format prin hidratarea CO2. Prezenta electrolitilor, a 2-3 difosfogliceratului, cresterea cantitatii de carboxihemoglobina si methemoglobina cresc afinitatea hemoglobinei pentru O2. Interrelatia dintre capacitatea de fixare a O2 de hemoglobina, pCO2 si pH poarta denumirea de efect Bohr dupa numele celui care l-a descris inca in 1910. Astfel la presiuni partiale crescute ale CO2 si valori scazute de pH, afinitatea hemoglobinei pentru O2 se reduce. Rolul hemoglobinei in mentinerea pH. Hemoglobina ca orice proteina are un caracter amfoter ceea ce face ca in mediul alcalin al sangelui (pH 7.4) sa se incarce negativ si sa se comporte ca un acid slab legand baze. Cum incarcarea electrica depinde de pH punctului izoelectric, oxihemoglobina este un acid mai puternic (pH izoelectric la 6.6) decat hemoglobina redusa (pH 6.8). Transformarea oxihemoglobinei in hemoglobina redusa la nivel tisular se face cu eliberarea de O2 si K+ si legarea de H+ HBO2 - HHb + O2 + K+ In aceste conditii trecerea unui mol de oxihemoglobina la hemoglobina redusa va fi insotita de legarea a 0.6-0.7 mEq H+ ceea ce ajuta la mentinerea echilibrului acido-bazic. Fenomenele au loc invers la nivelul plamanilor iar H+ eliberat va reactiona cu HCO3- dand nastere la HCO3H care disociaza la CO2 si apa (FIG 1.23). Cantitatea mare de hemoglobina din sange face ca rolul sau de tamponare sa fie foarte important. 1.3.6.1.7.Transportul gazelor in sange. Functia respiratorie a sangelui. Sangele are capacitatea de a transporta gazele respiratorii atat in plasma unde se gasesc dizolvate sau sub forma unor combinatii cu alte substante cat si in hematii legate de hemoglobina. 1.3.6.1.7.1.Transportul O2 se realizeaza in cea mai mare parte de catre hemoglobina. Aceasta poate lega 1.34 ml O2 pe fiecare gram ceea ce corespunde la o valoare in jur de 20 ml/100 ml sange. O mica parte a O2 (cam 0.3 ml %) se dizolva in plasma conform legilor fizicale. Aceasta forma este importanta pentru ca prin ea au loc toate schimburile de la nivelul hematiilor spre tesuturi sau de la plamani spre hematii. Viteza de reactie dintre O2 si hemoglobina exprimata prin atingerea saturatiei de 50% este foarte mare permitand ca schimburile sa se faca in conditii optime chiar la o viteza crescuta de curgere a sangelui. 1.3.6.1.7.2.Transportul CO2 se face atat in plasma cat si in hematii. Continutul in CO2 al sangelui arterial este de 48-50 volume % iar al celui venos de 52-58 volume%. CO2 are o solubilitate mai mare decat O2 astfel incat in plasma din sangele arterial unde pCO2 este de 40 mmHg sa avem dizolvata o cantitate de 2.9 ml/100 ml sange (7-8%). Restul de CO2 se gaseste atat in plasma cat si in hematii sub 3 forme : -o mica parte sub forma de HCO3H -cea mai mare parte (80%) sub forma de bicarbonati (HCO3Na si HCO3K) -sub forma carbaminica legat de proteinele plasmatice sau mai ales de hemoglobina (5-10%) Continutul in CO2 al sangelui depinde in mare masura de pCO2. Hidratarea CO2 cu for37 FIG.1.20. Sinteza diferitelor lanturi proteice ale hemoglobinei pre si postnatal marea de HCO3H si ulterior de HCO3- si H+ are loc mai ales in hematii unde prezenta anhidrazei carbonice accelereaza reactia, dar si in plasma. Acest lucru explica marea cantitate de CO2 transportata sub forma de bicarbonati. Desi forma carbaminica nu este in cantitate prea mare ea este foarte mobila ceea ce face ca in jur de 1/4 din schimburile de CO2 sa se realizeze prin intermediul acestei forme. 1.3.6.1.7.3.Schimbul de gaze de la nivelul tesuturilor. La nivelul tesuturilor ca urmare a proceselor metabolice se produce o importanta cantitate de CO2 care va patrunde in plasma conform gradientului de presiune partiala (FIG 1.24). In plasma CO2 se dizolva rapid sau se hidrateaza ceva mai lent formand acid carbonic: CO2 + H2O - HCO3H - HCO3- + H+ O mica parte este preluata de proteinele plasmatice formand compusi carbaminici : CO2 + Prot-NH2 - Prot-NH-COOH - ProtNHCOO- + H+ H+ este fixat de catre proteinele si fosfatii din plasma: H+ + Proteinat-Na - Na+ + Proteinat-H H+ + HPO4Na2 - Na+ + H2PO4Na Cea mai mare parte a CO2 patrunde in eritrocite unde in prezenta anhidrazei carbonice formeaza o mare cantitate de bicarbonati: CO2 + H2O -anhidraza carbonica HCO3H - HCO3- + H+ H+ va fi preluat de hemoglobina care a cedat O2 si a eliberat K+ transformandu-se in HHb H+ + KHb - K+ + HHb O parte importanta din bicarbonatul format in eritrocite va trece in plasma in schimbul Cl- fenomen cunoscut ca migrare a clorului ce are rolul de a mentine echilibrul electric. Concomitent cu Cl- in eritrocite patrunde apa datorita efectului osmotic avand drept urmare o usoara crestere a volumului eritrocitelor. Ca urmare a trecerii bicarbonatilor in plasma aici vom gasi 2/3 din CO2 transportat sub aceasta forma iar in eritrocite doar 1/3 cu toate ca cea mai mare a parte a acestora s-a format in eritrocite. O alta parte a CO2 patruns in eritrocite este preluata de hemoglobina sub forma carbaminica: CO2 + HB-NH2 - HbNH-COOH - HbNH-COO- + H+ Din cauza pO2 scazuta la tesuturi O2 trece din plasma catre acestea marind gradientul plasma-eritrocite. Ca urmare oxihemoglobina pune in libertate O2 care trece prin plasma spre tesuturi concomitent cu eliberarea de K+ si preluarea H+: HbO2 - HHb + O2+ K+ Fenomenele au loc invers la nivelul plamanilor unde pO2 este crescuta iar pCO2 este scazuta. Consumul de O2 depinde de necesitatile energetice ale tesuturilor in functie de activitatea depusa. Cantitatea de CO2 formata si eliminata variaza in functie de modificarile metabolice, respiratorii si circulatorii. 1.3.6.2.Leucocitele 38 Leucocitele sunt in numar de 6-8000/mm3. Din punct de vedere morfologic exista polimorfonucleare (granulocite neutrofile, eozinofile si bazofile) si mononucleare (limfocite si monocite). Reprezentarea lor procentuala constituie formula leucocitara. Din punct de vedere functional exista fagocite (granulocitele polimorfonucleare si monocitele) si imunocite (limfocitele B si T). Leucopoieza are loc in maduva osoasa si organele limfoide sub influenta unor factori stimulatori care fac parte din din grupul citokinelor si care se numesc limfokine. Neutrofilele au rol important in fagocitoza. Eozinofilele au rol in apararea contra parazitilor mari, actioneaza si la nivelul epiteliului si muschilor netezi ai cailor aeriene. Bazofilele impreuna cu mastocitele au rol in procesele alergice. Monocitele si macrofagele fagociteaza particule mari, au efecte citotoxice directe, prelucreaza antigenele pentru a fi prezentate limfocitelor, elibereaza o serie de substante cu rol de mediatori ai sistemului imun. Limfocitele B iau nastere in maduva, se transforma in cazul stimularii lor in plasmocite care produc anticorpi (imunoglobuline). Limfocitele T iau nastere in maduva si se instruiesc in timus. Sunt de mai multe tipuri fiecare dintre ele avand roluri specifice (LT helper, LT amplificatoare, LT supresoare, LT citotoxice, LT natural killer). Leucocitoza reprezinta cresterea numarului de leucocite ce apare in conditii fiziologice (efort, altitudine, expunere la razele solare) sau patologice (strari infectioase, distrugeri celulare, tumori) FIG 1.21.Curba de disociere a O2Hb Leucopenia reprezinta scaderea numarului de leucocite ce apare in stari carentiale, dupa iradieri sau administrarea unor medicamente. Mijloacele de aparare ale organismului pot fi nespecifice si specifice. Mijloacele nespecifice sunt constituite dintr-o serie de reactii care se desfasoara identic indiferent de tipul agentului patogen. Ele cuprind actiunea unor substante (interferoni, complement, properdina), fagocitarea microorganismelor de catre neutrofile si monocite/macrofage si raspunsul inflamator. Raspunsul inflamator se desfasoara in mai multe etape: vasodilatatia si cresterea permeabilitatii capilare, formarea fibrinei, migrarea fagocitelor, formarea puroiului. Mijloacele specifice sunt reprezentate de mecanismele imunologice realizate cu ajutorul anticorpilor si a celulelor imunocompetente (LB si LT). Imunitatea este procesul prin care organismul isi pastreaza individualitatea facand diferenta intre ceea ce ii este propriu si ceea ce ii este strain. Ea poate fi activa sau pasiva dobandita pe cai naturale sau artificiale. Antigenul poate fi orice substanta (proteina, polizaharid sau haptena) pe care organismul o recunoaste ca straina si care declanseaza un raspuns imun. Anticorpii sunt ? globuline numite si imunoglobuline produse de LB si plasmocite. Ele sunt de mai multe tipuri IgG, IgM, IgA, IgD, IgE si formeaza cu antigenele complexe imune. Anticorpii stau la baza raspunsului imunologic mediat pe cale umorala. Anticorpii monoclonali sunt obtinuti de la un plasmocit cuplat cu o celula tumorala care constituie un hibridom ce va incepe o clona formata dintr-o linie de celule descendente ale acelui singur plasmocit. Anticorpii pot distruge antigenele direct sau indirect prin intermediul complementului activat de imunoglobulinele M si G. 39 Alergia constituie o reactie exagerata la un stimul antigenic la reintalnirea cu acesta. Reactia de hipersensibilizare imediata (anafilaxia) este dependenta de IgE si poate fi extrem de grava (socul anafilactic) ducand la moarte prin prabusirea presiunii arteriale si tulburari respiratorii produse prin bronhospasm. Raspunsul imunologic mediat celular are la baza interventia LT sensibilizate prin contactul cu macrofagele care au preluat si prelucrat antigenele. Autotoleranta imunologica care are la baza recunoasterea imunologica se refera la recunoasterea si tolerarea structurilor proprii pe baza complexului major de histocompatibilitate (HLA). Autoimunitatea se refera la dereglarea capacitatii de a recunoaste ceea ce este propriu cu producerea unor autoanticorpi impotriva autoantigenelor. Supravegherea imunologica este realizata de LT citotoxice si macrofage care recunosc si distrug celulele care au suferit o transformare maligna. 1.3.6.2.1. Clasificarea leucocitelor. Leucocitele sau globulele albe sunt celule nucleate (spre deosebire de eritrocite si trombocite) care pot fi clasificate dupa mai multe criterii morfologice sau functionale. Din punct de vedere morfologic exista granulocitele polimorfonucleare (neutrofile, eozinofile si bazofile) si mononuclearele care cuprind monocitele si limfocitele. Reprezentarea lor procentuala pe criterii morfologice constituie formula leucocitara Daca se iau in considerare originea si functiile leucocitelor acestea se pot clasifica in fagocite (granulocite si monocite/macrofage care au origine comuna) si imunocite celulele imunocompetente reprezentate de limfocitele B si T. Leucocitele au un rol important in procesele de aparare ale organismului. Numarul leucocitelor in sangele periferic (6-8000 leucocite/mm3 si un volum total de numai 25 ml) este cu mult mai mic decat al eritrocitelor, dar cea mai mare parte a lor se afla in tesuturi. Leucopoieza este procesul de formare al leucocitelor ce are loc in maduva osoasa si alte organe limfoide (timus, splina). Formarea leucocitelor porneste de la celula tulpina (stem sau susa) omnipotenta sau FIG.1.22. Factorii care influenteaza curba de disociere a oxihemoglobinei : temperatura (a), pH (b), pCO2 (c), 2-3 difosfogliceratul (d) 40 pluripotenta care da nastre la CFU-GEMM si apoi celulelor orientate spre liniile mieloida (granulocitara si monocitara) si limfoida (limfocite B si T) (FIG 1.16). Reglarea leucopoiezei se realizeaza prin mecanisme neuroumorale la care participa centri hipotalamici si mai ales diferiti factori de crestere (citokine). Termenul de neuroimunomodulare se refera tocmai la interrelatia dintre sistemul nervos central si sistemul imunologic realizata prin prezenta la nivelul celulelor acestora a unor receptori comuni pentru interleukine dar si pentru multi mediatori : dopamina, acetilcolina, catecolamine sau peptide. Au fost identificati 4 factori de stimulare ai coloniilor de leucocite (FSC) ce actioneaza asupra diferitelor linii leucocitare: -GM-FSC factorul stimulator al coloniilor de granulocite si monocite/macrofage -G-FSC factorul stimulator pentru granulocite -M-FSC factorul stimulator pentru macrofage -multi-FSC (IL 3) factorul stimulator multipotential Acesti factori apartin grupului mare al citokinelor, substante de natura glicoproteica cu rol in cresterea si dezvoltarea celulelor. Citokinele secretate de limfocite si capabile sa influenteze alte celule limfoide sau nelimfoide se mai numesc limfokine. Citokinele produse de leucocite care actioneaza asupra altor leucocite poarta denumirea de interleukine (IL). Se descriu mai multe tipuri de interleukine, dintre acestea IL 2 fiind considerata ca un adevarat hormon al sistemului imun datorita actiunii de stimulare a proliferarii limfocitelor B si T. Aceste substante se leaga de receptori specializati la nivelul membranelor celulare initiind apoi modificari citosolice si nucleare legate de cresterea si diferentierea unui anumit tip de celula. Macrofagele joaca un rol important prin producerea de IL 1 si a factorului de necroza al tumorilor care stimuleaza limfocitele T, fibroblastii si celulele endoteliale care la randul lor produc FSC si IL 3 (FIG 1.25). Exista deci o interactiune complexa intre diferitele celule implicate in raspunsul imunitar si substantele pe care acestea le produc. Prin multiplele lor implicatii in procesele biologice, factorii de crestere ce influenteaza celulele sanguine pot fi folositi pentru rolul lor de imunopotentializare in practica transfuziilor, transplantul de maduva osoasa, tratamentul SIDA sau al unor tumori. Lactoferina inhiba formarea coloniilor, iar substantele imunosupresoare (ciclosporina, glucocorticoizii) inhiba producerea IL 2. 1.3.6.2.2.Granulocitele sau polimorfonuclearele constituie seria mieloida din care mai face parte si seria monocito-macrofagica. Denumirea lor provine de la prezenta granulatiilor citoplasmatice si aspectul polimorf al nucleului constituit din 3-5 lobi. Granulele pot fi de tip lizozomal ce contin enzime (mieloperoxidaza, lizozim, hidrolaze) capabile sa distruga bacteriile sau granule secundare si tertiare mai numeroase in celulele adulte cu continut bogat in enzime si alte substante de natura proteica. Formarea granulocitelor are loc in mai multe etape pornindu-se de la celula tulpina omnipotenta (FIG 1.26). Durata vietii lor este de 6-11 zile din care in circulatie nu raman mai mult de cateva ore. FIG 1.23. Actiunea de tamponare a hemoglobinei 41 In functie de afinitatea pentru coloranti a granulelor citoplasmatice exista neutrofile (65%), eozinofile (1-3%) si bazofile (0.5%). Neutrofilele au rol important in procesele inflamatorii prin capacitatea lor de fagocitoza. Prezinta o mare mobilitate sustinuta de prezenta proteinelor de tip contractil (actina, miozina, tubulina) fiind atrase in special in locurile unde au patruns particule straine organismului (chemotactism). Fagocitarea si formarea unui asa numit fagolizozom este urmata de fenomenul de degranulare care este cu atat mai intens cu cat numarul particulelor fagocitate este mai mare. Degranularea completa duce la distrugerea celulei. Eliberarea in tesuturi a continutului granulelor poate avea efecte distructive locale. Activarea neutrofilelor prin stimularea unor receptori membranari sau contactul cu celulele endoteliale se caracterizeaza prin aparitia pseudopodelor, activarea metabolica, formarea de radicali superoxid, eliberarea substantelor lizozomale, adezivitate crescuta. IL 1 stimuleaza activarea granulocitelor si migrarea lor. Activarea lor insotita de reducerea presiunii in vasele mici poate favoriza obstructia capilara ceea ce inrautateste situatia in cursul episoadelor ischemice. Eozinofilele sunt mult mai putin numeroase si nu fagociteaza atat de intens. Sunt atrase mai ales de complexele antigen-anticorp, proteinele de origine parazitara sau alimentara, histamina. Granulatiile lor mari se coloreaza in caramiziu cu eozina si contin enzime, factori toxici (proteina bazica majora) cu rol distructiv. Prin intermediul acestora au rol in apararea contra unor paraziti mari (helminti), distrug unele celule tumorale, actioneaza asupra cailor FIG 1.24.Schimbul de gaze la nivelul tesuturilor TABEL VI. Continutul si formele gazelor sanguine (ml/100 ml sange) 42 aeriene la nivelul epiteliului si a muschilor netezi ai acestora ceea ce explica implicarea lor in astmul bronsic. Bazofilele poseda granulatii ce se coloreaza in albastru inchis si sunt cele mai rare celule in sangele periferic. Au actiuni asemanatoare cu mastocitele participand mai ales in procesele alergice prin substantele eliberate (heparina, histamina, factori chemotactici, enzime). Aceste substante actioneaza mai ales asupra celulelor musculare netede pe care le contracta precum si asupra celulelor endoteliale care intervin in producerea vasodilatatiei si cresterea permeabilitatii capilare contribuind la amplificarea mecanismelor de aparare (reactia anafilactica). 1.3.6.2.3.Monocitele sunt cele mai mari celule sanguine ajungand pana la 20-30 m. Au un nucleu reniform iar in citoplasma exista granulatii fine de tip lizozomic. Se formeaza din celula tulpina omnipotenta avand origine comuna cu polimorfonuclearele. Proportia lor in sangele periferic este de 6-8%, majoritatea lor migrand in tesuturi unde sub influenta unor factori cum ar fi endotoxinele bacteriene se activeaza si se transforma in macrofage celule mari ce pot atinge 200 m si supravietuiesc cateva luni. Macrofagele se gasesc in toate organele si tesuturile conjunctive (ficat, splina, maduva osoasa, ganglioni limfatici, tesuturile subcutanat si osos, sistemul nervos, plamani) si desi poarta diferite nume (celule Kupfer, microglii, osteoclaste) constituie impreuna asa numitul sistem al fagocitelor mononucleate cunoscut anterior ca sistem reticulo-endotelial sau reticulo-histiocitar. Monocitele si macrofagele au mai multe actiuni prin care participa in procesele de aparare: -fagociteaza particulele straine mari, celulele lezate sau moarte si resturile celulare comportandu-se ca niste "gunoieri" -actioneaza specific impotriva unor microoganisme (bacilii leprei sau ai tuberculozei) -distrug prin efecte citotoxice directe celulele straine si tumorale -prelucreaza antigenele straine in fazele initiale ale proceselor imune, antigene care vor fi apoi prezentate limfocitelor T impreuna cu complexul major de histocompatibilitate ("human leucocyte antigen" HLA) participand astfel la recunoasterea lor (FIG 1.27) -elibereaza radicali toxici ai oxigenului, factori cu actiune bactericida si citotoxica, substante lipidice sau polipeptidice cu rol de mediatori ai raspunsului imun (interleukine, interferon, factorul de necroza al tumorilor, prostaglandine, leucotriene, factori de stimulare ai coloniilor, factorul activator al plachetelor, fibronectina). Substantele cu actiune toxica ajuta la distrugerea si fagocitarea antigenelor straine. 1.3.6.2.4.Limfocitele sunt cele mai mici dintre leucocite (7-8 m) au un nucleu mare, rotund si citoplasma putina dispusa deobicei excentric. Se formeaza din celula omnipotenta urmand linii separate pentru diferitele tipuri de limfocite. Exista 2 tipuri principale de limfocite care nu pot fi diferentiate pe criterii morfologice, ci doar dupa prezenta unor receptori membranari specifici: limfocitele B si T. Se mai dscrie si o alta clasa de limfocite care au o functie citolitica spontana fiind denumite din aceasta cauza celule "natural killer" (NK). Limfocitele B (LB) se matureaza si se diferentiaza in maduva hematogena ("bone marrow") si poseda receptori pentru imunoglobuline. In stare nestimulata ele sintetizeaza imunoglobuline care adera de suprafata lor dar nu sunt secretate. Stimularea LB face ca ele sa prolifereze si sa se transforme in plasmocite celule mari cu un nucleu caracteristic in care cromatina estre dispusa in forma de spite de roata si care vor secreta anticorpi. Limfocitele B se gasesc in sangele periferic, in maduva osoasa si in alte organe limfoide. Exista limfocite B cu memorie care au o viata mult mai lunga si exprima pe suprafata receptori de antigen mai ales de tip IgG si IgA putandu-se activa rapid la un nou contact cu antigenul. Limfocitele T (LT) iau nastere in maduva hematogena dar se instruiesc in timus unde castiga markeri caracteristici de diferentiere celulara (CD). Acesti markeri sunt structuri proteice sau glicoproteice de la nivelul membranelor prin care celulele se deosebesc intre ele. Toate celulele T mature au markerul CD 3. Receptorul pentru antigen recunoaste antigenul numai daca ii este prezentat impreuna cu moleculele complexului major de histocompatibilitate (HLA). Exista mai multe tipuri de limfocite T care au fie rol reglator (LT "helper/inducer", LT amplificatoare, LT supresoare, LT implicate in hipersensibilitatea intarziata), fie rol efector (LT citotoxice sau "killer") fiecare tip avand markeri de diferentiere celulara (CD) caracteristici. 43 Limfocitele T "helper/inducer" stimuleaza activitatea LB, a LT citotoxice si a celor supresoare intervenind deci atat in imunitatea umorala cat si in cea celulara. Poseda markerul specific CD4. Limfocitele T amplificatoare favorizeaza formarea si activitatea LT citoxice ("killer") si a celulelor NK mai ales prin interventia IL2. Markerul specific este tot CD4. Limfocitele T supresoare limiteaza raspunsul imun reducand formarea de anticorpi si activitatea LT. Poseda markerul CD 5. Raportul normal dintre LT amplificatoare si LT supresoare este de 2:1 Limfocitele T implicate in hipersensibilitatea intarziata sunt tot un fel de celule inductoare ce au ca marker CD4 si intervin prin activarea la locul reactiei a unor celule mai ales macrofage. Participa in raspunsul inflamator de la nivelul pielii in reactii de hipersensibilitate intarziata si in respingerea grefelor. Limfocitele citotoxice sau "killer" actioneaza direct si specific fie asupra unor celule proprii modificate prin infectare cu virusuri sau a celulelor tumorale, fie asupra celulelor straine (grefe) pe care le distrug. Actiunea distructiva se realizeaza prin eliberarea unor proteine cu actiune toxica (perforine) ca si a unor citokine (factorul de necroza al tumorilor b, interferon g). Ele recunosc un antigen specific prezentat de orice tip de celula in asociere cu complexul major de histocompatibilitate. Au ca marker specific CD8. Celulele "natural killer" (NK) sunt capabile sa distruga celulele tinta (celule tumorale, celule infectate cu virusuri) si chiar bacterii,fungi sau paraziti in absenta unor markeri specifici limfocitari B sau T si a unor receptori pentru antigen. Ele sunt limfocite mari si granulare prezente in sangele si in organele limfoide ale indivizilor normali neimunizati. Functia lor este stimulata de interferon si deprimata de corticosteroizi. Cresterea numarului de leucocite peste valorile normale se numeste leucocitoza si apare in conditii fiziologice dupa eforturile fizice, emotii, dupa un pranz bogat in proteine, sub actiunea razelor solare, la altitudine, in timpul graviditatii. Cazurile patologice insotite de leucocitoza sunt reprezentate de starile febrile, hemoragii, distrugeri celulare (interventii chirurgicale, traumatisme, fracturi), infectii acute si cronice, tumori. Leucocitoza se poate asocia cu cresterea proportiei unui anumit tip de leucocite. Afectiunile de sistem caracterizate prin mieloproliferare intensa (leucoze) se insotesc de cresteri marcate ale numarului de leucocite. Scaderea leucocitelor sau leucopenia apare in starile carentiale, in urma administrarii unor medicamente sau dupa iradieri maduva hematogena fiind foarte sensibila la astfel de actiuni din cauza unei rate foarte ridicate a turnover-ului leucocitar. 1.3.6.2.5.Rolul leucocitelor in procesele de aparare ale organismului Organismul trebuie sa se apere in permanenta pentru a contracara actiunea unor agenti FIG. 1.25. Interrelatia dintre macrofage si limfocitele T, rolul citokinelor 44 patogeni sau a toxinelor lor. Capacitatea de a realiza acest lucru constituie rezistenta iar lipsa acestei capacitati constituie susceptibilitatea. Exista mijloace de aparare nespecifice si specifice. 1.3.6.2.5.1.Mijloacele nespecifice reprezinta o varietate de reactii mostenite care se manifesta in acelasi fel impotriva unor agenti patogeni diferiti. Printre aceste mijloace trebuie mentionate mai intai barierele naturale in calea patrunderii microorganismelor-pielea si mucoasele. In afara obstacolului mecanic la nivelul lor mai intervin actiunile secretiilor si a substantelor continute in acestea: secretiile salivara si lacrimala (lizozim), gastrica (HCl), intestinala (mucus, proteazele digestive). Exista numeroase substante produse in organism cu actiune nespecifica. Interferonii (?, , ?) sunt proteine ce apartin citokinelor si au actiune antivirala si antitumorala. Sunt produsi de leucocite si de alte celule. Interferonul ? sau imun este produs de limfocitele T si are o actiune imunomodulatoare. Complementul este un sistem alcatuit din mai multe proteine plasmatice ce se activeaza in cascada avand mai multe actiuni: lizarea microorganismelor prin formarea unui complex de atac membranar, stimularea chemotaxiei pentru fagocite in cursul proceselor inflamatorii, favorizarea fagocitarii prin opsonizare, inlaturarea complexelor imune prin transportul lor la ficat unde vor fi distruse. Opsoninele sunt imunoglobuline sau componente activate ale complementului care recunosc antigenele pe care le invelesc favorizand astfel fagocitarea lor. Properdina este o proteina ce interactioneaza cu polizaharidele de pe suprafata unor bacterii sau fungi. Impreuna cu complementul distruge mai multe tipuri de microorganisme prin citoliza, favorizeaza fagocitoza si participa la declansarea raspunsului inflamator. Lizozimul este o enzima de tip hidrolazic prezenta in secretiile lacrimala si salivara ca si in alte lichide biologice avand capacitatea de a distruge membrana bacteriana. Spermina se gaseste in lichidul seminal avand actiuni asemanatoare. Proteina C reactiva este o globulina care se leaga de anumite microorganisme, participa la activarea complementului contribuind la opsonizarea si fagocitarea acestora. 1.3.6.2.5.1.1.Fagocitoza este procesul prin care microorganismele sau alte particule straine, complexele antigen-anticorp sunt inglobate si apoi distruse de celulele fagocitare reprezentate de neutrofile si de cele din sistemul monocito-macrofagic. Fagocitarea are loc in mai multe etape: -aderarea fagocitelor la particulele straine de care sunt atrase prin chimiotactism si legarea lor de receptorii membranari concomitent cu modificarea polarizarii electrice a membranei -inglobarea particulelor prin endocitoza ce se insoteste de cresterea Ca2+ liber in citoplasma si eliberarea de ioni superoxid -fuzionarea vacuolei fagocitice cu lizozomii si formarea unui fagolizozom in care se elibereaza o serie de substante active (lizozim, mieloperoxidaza, catepsina, elastaza, lactoferina, proteine cationice) care vor distruge particulele fagocitate. Degranularea masiva in cazul in care numarul particulelor fagocitate este mare duce la moartea celulelor fagocitare. Eliberarea in spatiul pericelular a substantelor lizozomale se poate insoti de leziuni tisulare importante. 1.3.6.2.5.1.2.Inflamatia constituie un raspuns de aparare al organismului ce apare in urma unei leziuni tisulare produsa de microorganisme, agenti fizici sau chimici. Semnele clinice ale inflamatiei: roseata, tumefierea, caldura, durerea si uneori, depinzand FIG. 1.26. Etapele dezvoltarii granulocitelor neutrofile 45 de locul si extinderea procesului, tulburari ale functiei sunt cunoscute din cele mai vechi timpuri dar suportul acestor modificari a putut fi descifrat doar relativ recent. Inflamatia are rolul de a inlatura agentii cauzatori de la locul leziunii, de a preveni raspandirea lor in organism si de a pregati tesuturile atinse pentru refacere. Sunt descrise mai multe etape ale raspunsului inflamator: -vasodilatatia si cresterea permeabilitatii capilare -formarea fibrinei -migrarea fagocitelor -formarea puroiului Vasodilatatia si cresterea permeabilitatii capilare in zona afectata asigura intensificarea circulatiei sanguine si trecerea in tesuturi a anticorpilor, fagocitelor, a fibrinogenului ca si inlaturarea produsilor toxici ai microroganismelor patrunse la nivelul acestora. Principala substanta implicata in inducerea acestor modificari este histamina care se gaseste in multe celule dar mai ales in mastocite, bazofile si trombocite. In plus mai intervin kininele, prostaglandinele, leucotrienele si complementul. Vasodilatatia si modificarea permeabilitatii cauzeaza inrosirea, edemul si cresterea temperaturii in zona afectata. Durerea este cauzata de iritarea terminatiilor nervoase libere de catre numeroasele substante eliberate local, cel mai important rol avandu-l bradikinina. Formarea fibrinei din fibrinogenul plasmatic ce a trecut in tesuturi ca urmare a modificarii permeabilitatii capilare are rolul de a impiedica raspandirea microorganismelor care sunt prinse in reteaua filamentelor de fibrina. Migrarea fagocitelor prin chemotactism este favorizata de IL 1 si de factorul de necroza al tumorilor eliberate de mononucleare. Primele care intervin sunt macrofagele tisulare din zona lezata si apoi neutrofilele. Aglomerarea neutrofilelor este urmata de cea a monocitelor care se vor transforma apoi in macrofage care sunt mai eficiente in fagocitoza. Pentru a-si realiza acest rol fagocitele trebuie activate, proces care se realizeaza sub actiunea unor liganzi care se leaga de receptorii membranari. Acesti liganzi provin din degradarea proteinelor bacteriene si tisulare, din desfacerea componentelor complementului, din constituientii granulelor trombocitare si mastocitare sau din derivatii lipidici Activarea leucocitelor realizata prin interventia proteinelor G si a fosfolipazei C, a mesagerilor reprezentati de inozitol trifosfat si diacylglicerol urmata de cresterea Ca2+ citosolic are drept urmare activarea complementului si eliberarea enzimelor lizozomale, a produsilor toxici ai O2 FIG. 1.27. Cooperarea dintre macrofage si limfocitele T in recunoasterea antigenelor straine (nonself) si a celor proprii (self) apartinand sistemului HLAsi a mediatorilor lipidici. Acesti produsi distrug microorganismele, contribuie la activarea si degranularea leucocitelor si a mastocitelor. Unii dintre ei produc contractia musculaturii netede bronsice insotita de edem al mucoasei cailor aeriene sau cresc permeabilitatea vasculara si afecteaza activitatea musculaturii netede vasculare. Formarea puroiului este consecinta fenomenelor anterior descrise, acesta fiind un lichid vascos format din leucocite vii sau distruse si alte resturi celulare. El poate fi drenat spre exterior, poate fi degradat treptat si inlaturat sau poate colecta sub forma unui abces. Inflamatia se poate insoti de febra caracterizata prin cresterea temperaturii corporale 46 cu rolul de a inhiba dezvoltarea microorganismelor si de a accelera reactiile de aparare. In afara febrei se produce un raspuns sistemic numit de "faza acuta" care se caracterizeaza prin eliberarea unor proteine active (fibrinogen, componente ale complementului, inhibitori ai proteazelor, proteina C reactiva). 1.3.6.2.5.2.Mijloacele specifice de aparare sunt constituite de mecanismele imunologice. 1.3.6.2.5.2.1.Imunitatea este procesul prin care organismul isi pastreaza individualitatea facand diferenta intre ceea ce ii este propriu ("self") si ceea ce ii este strain ("non self") pe care il distruge prin interventia unor celule (imunocite) si a unor molecule specifice (anticorpi). Exista o autotoleranta imunologica prin care organismul isi tolereaza elementele proprii aparute in timpul dezvoltarii fetale in paralel cu sistemul imunitar. Imunitatea se poate dobandi in mod activ sau pasiv ca rezultat al contactului cu un antigen, pe cale naturala sau artificiala. Imunitatea activa dobandita natural se obtine in urma contactului cu un microorganism impotriva caruia va produce anticorpi si/sau limfocite T. Acest tip de imunitate poate dura ani sau chiar toata viata. Imunitatea pasiva dobandita natural se obtine prin transferul de anticorpi de la mama la fat prin intermediul placentei sau dupa nastere prin laptele matern. Durata acestui tip de imunitate este de doar cateva saptamani sau luni. Imunitatea activa dobandita artificial este obtinuta prin vaccinare adica prin administrarea unui antigen care fara a fi patogen poate stimula productia de anticorpi proprii. Vaccinurile sunt constituite din germeni vii atenuati prin diferite procedee sau omoriti. Toxoizii sau anatoxinele contin toxine bacteriene inactivate (anatoxina tetanica). Imunitatea obtinuta in acest fel poate dura cativa ani sau toata viata. Imunitatea pasiva dobandita artificial se obtine prin injectarea unor anticorpi gata formati (? globuline). 1.3.6.2.5.2.2.Antigenul poate fi orice substanta (proteina, polizaharid sau chiar molecule mici numite haptene daca acestea sunt combinate cu molecule purtatoare mari) pe care organismul o recunoaste ca straina ("non self") si care declanseaza un raspuns imun (producerea de anticorpi sau activarea imunocitelor). Microorganismele in intregime sau numai o parte a acestora (flageli, capsule, toxine) pot constitui antigene la fel ca si anumite alimente sau medicamente, polenul, tesuturi, celule, produse biologice umane sau animale, insecte. Anticorpii nu se formeaza impotriva intregului antigen ci numai a unei parti a acestuia o grupare chimica specifica situata la suprafata care constituie determinanta antigenica sau epitopul. Antigenele de histocompatibilitate sunt molecule de membrana comune tuturor celulelor din acelasi organism. 1.3.6.2.5.2.3.Anticorpii sunt proteine plasmatice ce apartin grupului ? globulinelor numite si imunoglobuline. IgG constituie majoritatea imunoglobulinelor din sange. Ele neutralizeaza toxinele bacteriene, opsonizeaza microbii, pot traversa bariera placentara protejand fatul si nou nascutul. IgM sunt cele mai mari imunoglobuline, au o eficienta mai mare in distrugerea microorganismelor, dar nu trec prin placenta sau prin peretii vasculari. IgA se gasesc in sange sau secretiile mucoaselor (saliva, secretia bronsica, intestinala, lapte, lacrimi) neutralizeaza toxine si aglutineaza bacterii si ciuperci asigurand protectia mucoaselor. IgD se gasesc mai ales la nivelul membranelor celulare. IgE se gasesc in sange in cantitati mici, cantitatea lor crescand in bolile alergice, parazitare. Se leaga de mastocite si bazofile prin receptori. Anticorpii sunt constituiti dintr-o unitate de baza, un tetramer cu 2 lanturi usoare (L) si 2 grele (H). Zonele aminoterminale ale acestor lanturi se combina cu antigenul specific (FIG 1.28). Legarea anticorpilor de antigene duce la formarea unor complexe imune. Capacitatea anticorpilor de a reactiona cu antigenele specifice depinde de diversitatea structurala determinata 47 genetic a capetelor aminoterminale ale lanturilor grele si usoare. In diferite stadii ale raspunsului imun limfocitele B stimulate si diferentiate in plasmocite secreta diferite clase de imunoglobuline (IgM si apoi IgG) impotriva aceluias antigen. Exista anticorpi naturali prezenti in organism fara o imunizare prealabila, anticorpii (IgM) impotriva antigenelor eritrocitare A si B. Este posibil sa se obtina imunoglobuline de la un singur plasmocit cuplat cu o celula tumorala cu care formeaza un hibridom. Acesta incepe o clona formata dintr-o linie de celule descendente dintr-o singura celula si care vor forma numai anticorpi monoclonali. Acestia sunt folositi atat in scopuri experimentale cat si in scop diagnostic (dozarea unor hormoni, transplante) si terapeutic (boli infectioase produse de bacterii si virusuri, leucemii, tumori). 1.3.6.2.5.2.4.1.Raspunsul imunologic mediat pe cale umorala. Anticorpii sunt la baza raspunsurilor imunologice mediate pe cale umorala. Dupa administrarea unui antigen anticorpii apar dupa cateva zile ating un maxim dupa 2-3 saptamani si apoi scad. La o a 2-a administrare a aceluias antigen cresterea anticorpilor este mai rapida si are o durata mai lunga datorita limfocitelor B cu memorie (raspuns anamnestic). Antigenele ajunse in organism sunt preluate de monocite si macrofage prelucrate si apoi prezentate limfocitelor B. Acest lucru nu este insa suficient, pentru a induce eliberarea anticorpilor fiind necesar un stimul suplimentar furnizat de LT helper si de macrofagele care au venit in contact cu antigenele prin intermediul IL 2. In urma acestui stimul suplimentar LB prolifereaza si se transforma in plasmocite sau devin LB cu memorie care pot raspunde mai rapid in cazul reaparitiei aceluias antigen (FIG 1.29) Fiecare antigen activeaza numai celulele B predeterminate pentru a secreta anticorpi specifici acelui antigen pentru ca poseda anticorpi de suprafata care au rolul de receptori. Exista milioane de configuratii moleculare diferite capabile sa reactioneze cu un mare numar de posibile antigene sau combinatii ale acestora, organismul putand recunoaste cam 1 milion de epitopi sau determinanti antigenici. Anticorpii pot ataca antigenele direct sau indirect. Atacul direct are loc prin distrugerea microorganismelor, aglutinarea lor sau precipitarea toxinelor. Opsonizarea sau neutralizarea toxinelor favorizeaza fagocitoza. Atacul indirect se realizeaza prin activarea complementului mai ales prin interventia IgM si IgG. Activarea limfocitelor de catre antigene induce si formarea LT supresoare care controleaza productia de anticorpi impiedicand proliferarea LT helper si transformarea LB. Mecanismele umorale sunt implicate in reactiile alergice. Alergia este o reactie exagerata la un stimul antigenic la reintalnirea cu acesta. Patrunderea antigenelor se face de obicei pe cale respiratorie sau digestiva si este urmata de producerea unui numar exagerat de IgE care se leaga de mastocite si bazofile inducand eliberarea de substante active (mai ales histamina si leucotriene). Alergia se mai poate dezvolta si in cazul in care LT supresoare care inhiba producerea IgE sunt ineficiente. Hipersensibilitatea poate fi imediata si tardiva. Hipersensibilitatea imediata (anafilaxia) este dependenta de IgE si poate fi extrem de grava (socul anafilactic) putand duce la moarte prin scaderea marcata a presiunii arteriale si tulburari respiratorii datorita bronhoconstrictiei. Hipersensibilitatea intarziata (de tip tuberculinic) apare la 48-72 ore sub forma de induratie si edem in care sunt implicate limfocitele T. 1.3.6.2.5.2.4.2.Raspunsul imunologic mediat pe cale celulara. Imunitatea celulara are la baza interventia LT sensibilizate in prealabil prin contactul cu macrofagele care au preluat si prelucrat antigenele pe care le vor prezenta limfocitelor impreuna cu antigenele proprii apartinand sistemului HLA. Macrofagele mai participa la acest proces si prin secretia de IL 1 si interferon care stimuleaza diferentierea diferitelor tipuri de LT (FIG 1.30). Recunoasterea imunologica a ceea ce este propriu sau strain necesita ca LT sa interactioneze cu molecule specifice aflate pe suprafata celulelor si care sunt produse de gene aflate pe cromozomul 6 constituind complexul major de histocompatibilitate sau HLA. Moleculele specifice sunt clasificate in 2 clase. Cele apartinand clasei I se gasesc pe toate 48 celulele nucleate, in timp ce acelea apartinand clasei II se gasesc numai pe anumite celule (celulele progenitoare hematopoietice, limfocitele B, celulele sistemului monocito-macrofagic, limfocitele T activate). Limfokinele si interferonul produse de LT cresc numarul moleculelor de clasa II. Moleculele de clasa I sunt implicate in sensibilizarea LT citotoxice fata de antigenele virale sau celulare care apar pe suprafata celulelor infectate cu virusuri. In producerea anticorpilor ca si in initierea raspunsurilor celulare LT "helper" trebuie sa recunoasca fragmentele imunogenice ale antigenelor impreuna cu moleculele de clasa II de pe suprafata macrofagelor sau a LB. Autoimunitatea se refera la dereglarea capacitatii de a recunoaste ceea ce este propriu si producerea unor autoanticorpi impotriva unor autoantigene. Pierderea autotolerantei este posibila in mai multe situatii: -substantele potential autoantigenice existente in organism si tolerate in cantitati mici cresc mult depasind limita autotolerantei -aparitia unor reactii incrucisate datorita legaturilor intre structurile antigenice proprii si cele straine, anticorpii reactionand si impotriva structurilor proprii -modificarea unor molecule neimunogene proprii care nu mai pot fi recunoscute de sistemul imunologic -anomalii ale sistemului imunitar mai ales la nivelul celulelor imunocompetente. Pierderea autotolerantei permite aparitia unor boli denumite autoimune (miastenia gravis, oftalmia simpatica, artrita reumatoida, tiroidita Hashimoto). Sindromul de imunodeficienta dobandita (SIDA sau AIDS) se produce datorita interventiei unui virus limfotrop (HIV sau HTLV-III) care suprima capacitatea de aparare imunologica prin inhibarea activitatii LT "helper". Scaderea rezistentei organismului face ca acesta sa fie susceptibil la infectii cu germeni oportunisti si la actiunea oncogena a virusurilor. LT citotoxice si macrofagele realizeaza si o adevarata "supraveghere imunologica" prin care recunosc si distrug celulele care au suferit o transformare canceroasa si au exprimat pe suprafata lor antigene tumorale specifice. Demonstrarea existentei unor anticorpi antireceptor (anti receptor) sau antihormon (anti insulina) ca si producerea unor anticorpi blocanti sau stimulatori ai receptorilor ofera posibilitati terapeutice noi in unele afectiuni in care sunt afectate mecanismele comunicarii intercelulare. 1.3.6.3.Trombocitele Trombocitele provin din megacariocite sunt intr-un numar de 150000-300000/mm3 si au 2-3 m diametru. Pe suprafata lor exista glicoproteine cu rol de receptori (GP ) pentru diferite substante, cele mai importante fiind GP IIb IIIa (receptor pentru fibrinogen) si GP Ib (receptor pentru factorul von Willebrand) in lipsa carora se produc tulburari ale hemostazei Scaderea numarului de trombocite sub 20000/mm3 produce sangerari spontane Granulele trombocitare contin numeroase substante care le influenteaza activitatea atunci cand sunt eliberate (ADP, serotonina, tromboglobulina, factori de coagulare, trombospondina, fibronectina) Principalul rol al trombocitelor este in hemostaza Activitatea trombocitelor in hemostaza se desfasoara in mai multe faze : aderare, activare, eliberare, stabilizarea agregatelor Un rol important in activarea trombocitelor il au ADP si produsii de oxidare ai acidului arahidonic (TxA2 si PAF) Comportamentul plachetar poate fi influentat prin consumul de acizi grasi polinesaturati, administrarea de aspirina in doze mici, evitarea fumatului si a consumului exagerat de grasimi. 1.3.6.3.1.Caracteristici morfofunctionale Trombocitele sau plachetele sanguine sunt cele mai mici elemente figurate ale sangelui (2-3 m) care provin dintr-o celula de mari dimensiuni numita megacariocit. Aceasta isi are origina tot in celulele tulpina omnipotente care ajunse la 49 maturitate expulzeaza de la nivelul citoplasmei devenita granulara cateva mii de trombocite. Trombocitele mature au forma unui disc biconvex cu o structura complexa in care exista o zona periferica hialomerul si una centrala bogata in granule-granulomerul (FIG 1.31). Membrana trombocitelor prezinta numeroase invaginatii care se continua cu un sistem canalicular deschis care serveste preluarii Ca2+ si eliberarea produsilor intracelulari. Exista de asemenea un sistem tubular dens constituit dintr-un reticul endoplasmatic neted care nu comunica cu exteriorul dar se intrepatrunde cu sistemul canalicular deschis. Cele 2 sisteme tubulare constituie suportul reglarii miscarilor Ca2+ foarte importante pentru activarea trombocitelor. La suprafata trombocitelor exista receptori specifici pentru diferite substante (colagen, ADP, serotonina, factorul von Willebrand). Acesti receptori sunt de natura glicoproteica (GP) si sunt de mai multe tipuri GP I,II,III,IV cu subfractiunile a si b. In jurul trombocitelor se gasesc adsorbiti numerosi componenti plasmatici care participa la coagulare. Chiar sub membrana exista un sistem microtubular circumferential format dintr-o proteina (tubulina) care serveste ca citoschelet. Mentinerea formei discoidale a trombocitelor este datorata pe de o parte retelei de microtubuli iar pe de alta prezentei unor proteine contractile (actina, miozina, tropomiozina). Stabilizarea sau destabilizarea filamentelor de actina este importanta pentru activarea trombocitelor. La trombocitele nestimulate scheletul membranar captuseste interiorul mebranei de care este legat. In timpul activarii reversibile el ramane intact, dar ulterior ca urmare a actiunii unei proteaze Ca2+dependente scheletul se rupe ceea ce duce la modificari ireversibile. Trombocitele posea numeroase organite (corpi densi, granule ?, mitocondrii, lizozomi). Corpii densi contin Ca2+, ADP, serotonina. Granulele a contin proteine specifice ( tromboglobulina), factori de crestere plachetari, proteine plasmatice, trombospondina, fibronectina. Trombospondina se leaga de receptorul GP IIb IIIa si de fibrinogen in cazul stimularii plachetare indusa de trombina si ADP permitand coeziunea acestora. Trombospondina este sintetizata si in alte celule (fibroblasti, monocite, celule endoteliale) favorizand adeziunea lor de matricea extracelulara. Lipsa GP IIb IIIa duce la aparitia unei boli denumita trombastenia Glanzmann caracterizata prin imposibilitatea agregarii trombocitare cu tulburari ale hemostazei. Fibronectina care se gaseste si in plasma este o proteina cu proprietati adezive si prin legarea sa de fibrina sub influenta F XIII are rol in promovarea agregarii plachetare sub influenta trombinei. Favorizeaza de asemenea fagocitoza actionand ca o opsonina si ajuta la vindecarea ranilor inducand migrarea fibroblastilor spre locul lezat. Durata vietii trombocitelor este de 9-11 zile, 10-15% se distrug in procesul de hemostaza si mentinerea integritatii vasculare iar restul se distrug in ficat, plamani si splina. Numarul trombocitelor este 150000-300000/mm3 din care cam 2/3 se gasesc in sange iar restul in diferite organe. Scaderea numarului de trombocite trombocitopenia este mentionata in conditii fiziologice (graviditate, ciclul menstrual sau la nou nascut) sau in cursul unor afectiuni (neoplazii, intoxicatii, iradieri). Scaderea sub 20000/mm3 produce sangerari spontane deoarece chiar la un stres minimal la nivel capilar se produc adevarate gauri care nemaiputand fi astupate permit scurgerea sangelui si aparitia de petesii. Cresterile fiziologice apar in cursul digesFIG 1.28. Alcatuirea schematica a unui anticorp. Zonele aminoterminale ale lanturilor usoare si grele care se combina cu antigenele sunt reprezentate in negru 50 tiei, efortului sau la altitudine iar cresterile patologice sau trombocitemiile in unele boli infectioase sau in sindroamele mioproliferative. Tulburarile functiilor trombocitare produc asa numitele trombocitopatii (constitutionale sau dobandite) ce duc la aparitia de hemoragii la nivelul micilor vase manifeste la nivelul pielii prin purpura. Reglarea producerii trombocitelor este mai putin cunoscuta fiind sub influenta unor factori umorali (trombopoietina, IL 3, MK-FSC si GM-FSC) Rolurile trombocitelor sunt numeroase datorita interventiei lor intr-o serie de procese fiziologice. Principalul rol este in hemostaza prin formarea dopului hemostatic si prin punerea in libertate a unor substante care accelereaza coagularea. In afara acestui rol trombocitele mai intervin in : -protejarea peretilor vasculari si mentinerea permeabilitatii vaselor -transportul unor substante vasoactive (serotonina, catecolamine) -procesele inflamatorii si reactiile imunologice 1.3.6.3.2.Rolul trombocitelor in hemostaza. Suprafata interna a vaselor este formata dintr-un strat de celule endoteliale asezate pe o membrana bazala inconjurata de tesutul conjunctiv bogat in fibre de colagen. Aceasta suprafata interna asigura lipsa adezivitatii pentru celulele sanguine circulante prevenind astfel coagularea sangelui desi chiar la nivelul endoteliului normal se pot produce, cu totul izolat, mici coaguli. In cazul unor leziuni ale peretilor vasculari induse de cele mai variate cauze (traumatisme, catecolamine, endotoxine, complexe imune, hipercolesterolemie, kinine, modificarea conditiilor hemodinamice insotite de cresterea stresului de forfecare) adezivitatea creste datorita expunerii fibrelor de colagen si a electronegativitatii zonei lezate. Cele care adera primele sunt trombocitele care au o afinitate deosebita pentru aceste zone (FIG 1.32). Activitatea trombocitelor in procesul hemostazei se desfasoara in mai multe faze: -aderarea la locul lezat necesita prezenta factorului von Willebrand (FvW) produs de celulele endoteliale si care circula in plasma legat de F VIII. El face parte din grupul proteinelor de adeziune dar si din grupul proteinelor de faza acuta ce apar in cursul proceselor inflamatorii. FvW este preluat de receptorii membranari trombocitari reprezentati de GP Ib. Lipsa lui sau a GP Ib impiedica adeziunea plachetara ceea ce duce la o tendinta de sangerare severa. -activarea trombocitelor dupa aderare este urmata de cresterea masei acestora, modificarea formei lor (devin mai sferice), reorganizarea fosfolipidelor membranare, modificari citoscheletale, activarea proteinelor contractile. In activarea trombocitelor un rol important il joaca ADP si produsii de oxidare ai acidului arahidonic eliberati chiar de trombocite alaturi de alti factori in cadrul reactiei de eliberare. -reactia de eliberare duce la expulzarea continutului diferitelor granule trombocitare prin intermediul sistemului canalicular deschis. Se elibereaza astfel o serie de substante (ADP, IgG, fibrinogen, FvW, FV, tromboglobulina, trombospondina, factori plachetari, factori de crestere, FIG.1.29. Rolul limfocitelor B 51 serotonina) ce actioneaza asupra trombocitelor si asupra vaselor intervenind in coagulare, atrag leucocitele si influenteaza activitatea celulelor musculare netede. Mecanismul actiunii acestor factori dupa legarea de receptorii membranari, mai ales a ADP si a produsilor de oxidare ai acidului arahidonic, implica participarea proteinelor G, a fosfolipazei C, a diacylglicerolului si a inozitol trifosfatului si cresterea Ca2+ intracelular. Ca2+ activeaza proteinele contractile si influenteaza reorientarea proteinelor citoscheletale care favorizeaza modificarea formei, contractia lor si eliberarea substantelor. In plus Ca2+ activeaza o proteaza (calpaina) care activeaza fosfolipaza A 2. Aceasta elibereaza acidul arahidonic de la nivelul fosfolipidelor membranare care se oxideaza urmand calea lipooxigenazei cu formarea de leucotriene (LT) sau calea ciclooxigenazei cu formarea tromboxanului A2 (TxA2) care are efecte agregante si vasoconstrictoare (FIG 1.33). Actiunea tromboxanului este combatuta de prostaciclina (PGI2) produsa de celulele endoteliale care actioneaza prin cresterea nivelului AMPc urmata de reducerea nivelului Ca2+ citosolic. Tot sub influenta fosfolipazei A 2 se formeaza un alt autacoid fosfolipidic numit factorul activator plachetar (PAF). Acesta se produce nu numai in trombocite ci FIG.1.30. Rolul limfocitelor Tsi in alte celule (leucocite, megacariocite, celulele endoteliale). Pe langa stimularea activitatii plachetelor si a neutrofilelor, a monocitelor/macrofagelor, PAF actioneaza si asupra endoteliului vascular (creste permeabilitatea, favorizeaza formarea de trombi plachetari si aterogeneza). -Formarea si stabilizarea agregatelor se realizeaza sub influenta colagenului si a micilor cantitati de fibrina formate in urma leziunilor vasculare. Aceste substante alaturi de ADP si de TxA2 induc exprimarea receptorilor pentru fibrinogen reprezentati de GP IIb IIIa favorizand agregarea trombocitelor reversibila in prima faza. Agregarea devine ireversibila prin interventia trombospondinei care se leaga de fibrinogen si de GP IV. La acest proces de stabilizare a agregatelor un rol imortant il are si ADP care eliberat sub influenta colagenului si trombinei se leaga de receptori specifici ajutand interactiunea dintre fibrinogen si GP IIb IIIa. Exista o interdependenta intre agregarea plachetara si coagulare. Factorii plachetari fosfolipidici accelereaza coagularea prin interrelatia cu FVIII, FIX, FV si FX. Cantitatile mici de fibrina formate cuprind trombocitele si activeaza FXIII ceea ce explica modul in care coagularea incepe in jurul agregatelor plachetare. Activitatea plachetara in zonele lezate este influentata si de eritrocite sau leucocite care pot elibera substante ce cresc tendinta de aderare si agregare mai ales in locurile cu circulatie 52 turbulenta. Influentarea comportamentului plachetar are importanta pentru prevenirea unor tulburari circulatorii cauzate de trombocite. Consumul de acizi grasi polinesaturati (ulei de peste) reduce eliberarea acidului arahidonic din fosfolipidele membranare, aspirina in doze mici inhiba ciclooxigenaza reducand formarea TxA2. Gingkolidele extrase dintr-o planta inhiba actiunea PAF prin impiedicarea mobilizarii Ca2+. In schimb fumatul si regimul alimentar bogat in grasimi animale ca si lipsa activitatii fizice favorizeaza cresterea adezivitatii si formarea agregatelor plachetare. 1.3.7.Hemostaza. Coagularea si fibrinoliza. Hemostaza constituie ansamblul proceselor fiziologice care ca efecte prevenirea si oprirea sangerarilor. Coagularea sangelui se produce ca urmare a transformarii fibrinogenului in fibrina prin actiunea a 12 factori de coagulare ce actioneaza in cascada. Factorii coagulanti sunt urmatorii: I fibrinogenul VIII antihemofilic A II protrombina IX antihemofilic B III tromboplastina tisulara X Stuart-Prower IV Ca2+ XI antihemofilic C V proaccelerina XII Hageman VII proconvertina XIII stabilizatorul fibrinei Factorii dependenti de vitamina K sunt F II, VII, IX si X Coagularea se desfasoara in 3 faze: formarea tromboplastinei, formarea trombinei si formarea fibrinei. Coagularea este initiata prin 2 mecanisme: intrinsec la care participa factorii IV, VIII, IX, XI si XII si extrinsec la care paarticipa factorii III,IV si VII. Trombina este factorul cheie al coagularii care transforma fibrinogenul in fibrina si participa la activarea factorilor V,VIII,XI si XIII. Factorii anticoagulanti fiziologici (endogeni) sunt heparina si cofactorul sau antitrombina III, proteinele vitamina K dependente C si S Factorii anticoagulanti exogeni (nefiziologici) sunt derivatii cumarinici (antivitamine K), oxalatii, citratii, EDTA, hirudina, veninurile unor serpi Fibrinoliza este procesul prin care fibrina insolubila este transformata in 4 polipeptide E, D, X, Y. Este catalizat de plasmina enzima provenita din plasminogen sub actiunea unor activatori proveniti din endoteliul vascular Inhibitorii fibrinolizei sunt reprezentati de ?2 antiplasmina, ?2 macroglobulina si inhibitorul activatorului plasminogenului Dezechilibrul dintre factorii coagulanti si fibrinoliza duce la aparitia trombozei arteriale sau venoase cu posibilitatea producerii de embolii Alterarea hemostazei prin implicarea unor factori coagulanti, vasculari sau trombocitari produce sindromul hemoragipar. 1.3.7.1.Hemostaza constituie ansamblul fenomenelor fiziologice care au ca efecte prevenirea si oprirea sangerarilor contribuind si la refacerea integritatii tesuturilor lezate. In hemostaza intervin factori vasculari, trombocitele, factorii de coagulare si cei anticoagulanti, fibrinoliza. Acesti factori aflati in echilibru sunt implicati in mai multe procese: -contractia si retractia vaselor sanguine lezate sub actiunea unor substante active eliberate local (serotonina) sau prin actiunea reflexa initiata de agentul care a produs leziunea -aderarea si agregarea trombocitelor si formarea cheagului alb care actioneaza ca un dop hemostatic -coagularea plasmei in jurul acestui dop cu formarea cheagului rosu care contine eritrocite urmata de retractia cheagului -fibrinoliza si vindecarea leziunii Echilibrul dintre procesele de coagulare si fibrinoliza sta la baza mentinerii fluiditatii sangelui, a permeabilitatii vaselor impiedicand obstructia acestora prin depuneri de fibrina. 1.3.7.2.Coagularea sangelui consta in transformarea fibrinogenului plasmatic in fibrina sub influenta factorilor coagulanti activati. Activarea lor se face treptat in "cascada" printr-un 53 proces de amplificare enzimatica proteolitica. 1.3.7.2.1.Factorii coagulanti sunt in majoritatea lor de natura proteica (glicoproteine apartinand grupului globulinelor) ce se sintetizeaza in ficat. Unii dintre acesti factori (F II, VII, IX, X) necesita pentru sinteza vitamina K constituind grupul de factori vitamina K-dependent. Exista 12 factori de coagulare numerotati cu cifre romane de la I la XIII, factorul VI fiind exclus neavand o individualitate proprie. Fiecare din acesti factori poarta si alte denumiri. F I este fibrinogenul, glicoproteina de natura globulinica ce se formeaza in ficat F II, protrombina se formeaza in ficat si este precursorul trombinei. Este o glicoproteica. de natura globulinica. F III tromboplastina tisulara sau trombokinaza este un complex fosfo-lipido-proteic ce se gaseste in toate tesuturile in special in creier si plamani. F IV este reprezentat de Ca2+ el intervenind aproape in toate fazele coagularii. F V proaccelerina sau globulina acceleratoare se formeaza in ficat, este o glicoproteina. Ea se gaseste numai in plasma proaspata disparand prin coagulare. F VII proconvertina sau cotromboplastina se formeaza in ficat si este o glicoproteina de natura globulinica. F VIII este factorul antihemofilic A. El constituie un complex format din F VIIIc (componenta coagulanta) si factorul von Willebrand (F vW) o glicoproteina sintetizata in celulele endoteliale si megacariocite fiind prezenta in trombocite. Lipsa F VIIIc produce o boala transmisa ereditar denumita hemofilia A ce se caracterizeaza prin hemoragii prelungite la cele mai mici traumatisme. F IX, factorul antihemofilic B sau componentul tromboplastinic al plasmei se formeaza in ficat si este o glicoproteina de natura globulinica. Lipsa lui produce hemofilia B boala cu simptome asemanatoare hemofiliei A. F X sau Stuart-Prower se formeaza in ficat fiind de natura globulinica. Este un factor important in formarea complexului convertor al protrombinei (protrombinaza) care intervine in transformarea protrombinei in trombina. F XI antecedentul tromboplastinic al plasmei sau factorul antihemofilic C este o globulina care este legata de kininogenul cu greutate moleculara mare care are rol in activarea F XI. F XII factorul de contact sau Hageman este de natura globulinica si se activeaza prin contactul cu suprafete straine in prezenta kalicreinei initiind mecanismul intrinsec al coagularii dar si activarea sistemului fibrinolitic. Participa alaturi de alti factori la activarea kalicreinei care va duce la formarea kininelor din kininogeni. F XIII sau factorul stabilizator al fibrinei sau Laki-Lorand este o globulina sintetizata in ficat ce intervine in transformarea fibrinei solubile in forma stabila insolubila. Actioneaza si asupra colagenului si fibronectinei. 1.3.7.2.2.Mecanismul coagularii. In procesul coagularii exista 3 faze: -formarea tromboplastinei prin dezvoltarea unei activitati tromboplastinice sau trombokinazice, faza denumita si precoagulare -formarea trombinei -formarea fibrinei FIG 1.31. Structura trombocitului 54 Procesul poate fi initiat pe 2 cai: una care necesita prezenta unor factori de coagulare intrinseci sau plasmatici si alta mai rapida care necesita prezenta unor factori extrinseci de natura tisulara (FIG 1.34.). Mecanismul intrinsec este declansat prin expunerea plasmei la suprafete straine incarcate negativ. Aceasta va duce la activarea F XII prin interventia kalicreinei. F XIIa in prezenta kininogenului cu greutate moleculara mare actioneaza asupra F XI pe care il activeaza. F XIa activeaza la randu-i F IX. FIXa impreuna cu F VIII si cu factorul 3 plachetar in prezenta Ca2+ formeaza complexul activator intrinsec al F X. Mecanismul extrinsec este initiat de tromboplastina tisulara (F III) provenita din tesuturile distruse ca urmare a leziunilor. Aceasta impreuna cu FVIIa prin interventia F XIIa, IXa si Xa in prezenta Ca2+ formeaza un complex activator extrinsec al F X. Intre cele 2 mecanisme exista deci o interrelatie realizata prin interventia FVII care participa si la activarea F IX. In plus F XIIa,IXa si Xa in prezenta fosfolipidelor si a Ca2+ activeaza F VII. F Xa impreuna cu F V si cu fosfolipidele eliberate de trombocite si tesuturi in prezenta Ca2+ formeaza un complex cu actiune tromboplastinica sau protrombinazica ce va induce transformarea protrombinei in trombina. Trombina generata pe cale extrinseca, desi in cantitati mici, are rol in initierea coagularii. Ea actioneaza si asupra trombocitelor favorizand agregarea si activarea acestora. Formarea trombinei pe cale intrinseca, ajutata de factorii plachetari, mentine procesul coagularii prin transformarea unor mari cantitati de fibrinogen in fibrina. Trombina care este o enzima proteolitica asemanatoare tripsinei actioneaza asupra fibrinogenului ajutand la polimerizarea acestuia in fibre insolubile, proces favorizat de FXIIIa in prezenta Ca2+. Formarea trombinei este un moment deosebit de important in procesul coagularii nu numai datorita actiunii directe asupra fibrinogenului, ci si datorita activarii factorilor V, VIII,XI si XIII. Formarea filamentelor de fibrina organizate intr-o retea in care sunt prinse si eritrocitele ajuta la transformarea cheagului alb format din trombocite in cheag rosu, mult mai rezistent, care actioneaza ca un adevarat dop hemostatic. Structurarea cheagului prin micsorarea spatiului dintre filamente si concentrarea gelului vor duce in aprox 1 ora la diminuarea sa in volum cam cu 15% constituind fenomenul de sinereza. Urmeaza retractia cheagului prin care acesta isi reduce volumul la doar 1/6 din cel initial prin expulzia serului devenind mult mai dens. Retractia se realizeaza prin interventia FIG 1.32. Rolul trombocitelor in hemostaza 55 trombocitelor care isi modifica forma prin interventia activa a proteinelor contractile cu efecte asupra filamentelor de fibrina de care trombocitele sunt atasate. In cazul unui deficit trombocitar cheagul este slab si friabil. 1.3.7.2.3.Factorii anticoagulanti se pot gasi in organism in conditii fiziologice sau pot avea surse exogene. Dintre factorii endogeni care actioneaza in conditii fiziologice amintim: Heparina substanta mucopolizaharidica secretata de mastocite si depozitata mai ales in ficat si plamani. Actiunile sale directe antitrombinica si antitrombo-plastinica sau indirecte prin FV si VIII sunt imediate si intense, dar de scurta durata. Protamina este substanta cu actiune antiheparinica specifica. Exista pe suprafata endoteliului vascular proteoglicani heparinoizi cu actiuni anticoagulante asemanatoare. Pentru a-si manifesta actiunea anticoagulanta heparina necesita prezenta unui cofactor plasmatic reprezentat de antitrombina III. Aceasta este o globulina care neutralizeaza activitatea trombinei, ca si a altor factori coagulanti F VIII, IX, X, XI si XII. Activitatea antitrombinica a plasmei nu se realizeaza numai prin intermediul antitrombinei III ci si prin fixarea trombinei de filamentele de fibrina, prin actiunea unor peptide provenite din ruperea protrombinei, fibrinogenului si fibrinei, ca si prin actiunea unor imunoglobuline antritrombinice sau a ?2 macroglobulinei. Proteina C apartine grupului de proteine dependent de vitamina K sintetizate in ficat care influenteaza coagularea prin neutralizarea F V si VIII intervenind si in sistemul fibrinolitic prin inactivarea inhibitorului tisular al plasminogenului. Actiunea sa necesita prezenta unui cofactor plasmatic vitamina K dependent proteina S sintetizata tot in ficat care amplifica rolul anticoagulant al proteinei C. In conditii patologice pot sa apara antifactori sau inhibitori ai coagularii care sunt de fapt anticorpi cu actiune specifica impotriva unor factori ai coagularii. Factorii anticoagulanti exogeni pot fi de natura foarte diferita. Derivatii cumarinici sunt niste antivitamine K ce actioneaza numai in vivo la nivelul ficatului blocand formarea F II, VII, IX si X prin care impiedica coagularea. Hirudina extrasa din saliva lipitorilor ca si veninurile unor serpi au actiuni antitrombinice marcate. Suprafetele netede, frigul sau agitarea mecanica au efecte anticoagulante. 1.3.7.3.Fibrinoliza este procesul prin care fibrina insolubila formata in timpul coagularii este descompusa. Este catalizata de o enzima proteolitica plasmina care are capacitatea de a degrada fibrinogenul, fibrina ca si F V si VIII. Ea provine dintr-un precursor inactiv de natura globulinica, plasminogenul, sub actiunea unor activatori aflati in echilibru cu alte substante cu actiune inhibitoare. Produsii de fibrinoliza sunt 4 polipeptide (E, D, X, Y) care inhiba polimerizarea monomerilor de fibrina cu care formeaza complexe. Polipeptidele X si Y actioneaza precoce in timp ce FIG. 1.33. Produsii proveniti din metabolismul fosfolipidelor si a acidului arahidonic 56 polipeptidele D si E actioneaza tardiv. Polipeptidul E in afara actiunii sale antitrombinice, inhiba si agregarea trombocitelor indusa de ADP. Fibrinoliza are rol si in reparatia tisulara, matricea rezultata in urma procesului ajutand la formarea tesutului conjunctiv, proliferarea fibroblastilor si dezvoltarea vaselor sanguine. Activatorii plasminogenului sunt prezenti in tesuturi, sange sau urina. Activatorul tisular este sintetizat de celulele endoteliale vasculare de unde este eliberat sub influenta unor stimuli (anoxie, staza, acidoza, catecolamine, vasopresina, trombina) Activatorul urinar este activat sub actiunea plasminei sau a kalicreinei. Exista si activatori exogeni cum este streptokinaza produsa de streptococul hemolitic folosita in practica medicala pentru lizarea trombilor vasculari. Inhibitorii fibrinolizei sunt reprezentati de substantele cu actiune inhibitoare asupra proteinazelor. Substantele cu actiune antiplasminica sunt ?2 antiplasmina, o glicopoteina sintetizata in ficat cu actiune rapida si ?2 macroglobulina cu actiune mai lenta. Antiactivatorii sunt substante care blocheaza formarea plasminei. Inhibitorul activatorului plasminogenului este o glicoptroteina de natura globulinica sintetizata in celulele endoteliale si hepatocite care este apoi preluata de trombocite care o pot elibera sub influenta unor factori printre care trombina, IL 1, endotoxine, factori de crestere sau proteina C. In terapeutica se folosesc diferite substante cu rol inhibitor prin afinitatea pentru locurile de fixare ale plasminogenului: -substante de natura polipeptidica extrase din glandele salivare de bovine cum este aprotinina (Trasylor) cu actiune de neutralizare a proteazelor (plasmina, tripsina, kalicreina) -substante chimice de tipul acidului epsilon amino caproic (EACA) sau acidului tranexamic In mod normal activitatea fibrinolitica este localizata doar in vecinatatea cheagului de fibrina deoarece ?2 antiplasmina si inhibitorii activatorului plasminogenului impiedica diseminarea fibrinolizei. Modificarea activitatii fibrinolitice apare in unele conditii fiziologice (efort fizic intens, stres, staza venoasa), sub influenta unor hormoni (androgeni, estrogeni, steroizi) sau intr-o serie de afectiuni (eclampsie, tumori maligne, embolia pulmonara, ciroza alcoolica sau complicatii postoperatorii). Formarea coagulilor intravasculari este consecinta unui dezechilibru intre coagulare si fibrinoliza. Tromboza venoasa se produce ca urmare a unor leziuni ale peretilor venelor produse de diferite cauze (varice, traumatisme, infectii) asociate cu staza prin compresie venoasa, imobilizare, reducerea debitului cardiac. Varsta, obezitatea, interventiile chirurgicale, starile obstetricale sau alte afectiuni (neoplasme, cardiopatii, infectii) constituie factori predispozanti. Mobilizarea unui tromb venos poate produce embolie pulmonara cu consecinte grave datorita reflexelor cardiocirculatorii inhibitoare. Tromboza arteriala se produce mai ales ca urmare a existentei unor leziuni aterosclerotice la nivelul vaselor. Obstructia partiala sau totala a unei artere sau mobilizarea unui tromb provoaca tulburari ischemice a caror gravitate depinde de organul implicat (inima, creier, rinichi). Alterarea hemostazei prin implicarea unor factori coagulanti duce la apritia de hemoragii in piele, mucoase, articulatii, diferite organe ce constituie sindromul hemoragipar. Acesta se poate produce insa si din cauza afectarii trombocitelor sau a unor modificari vasculare. Tulburari foarte grave ale proceselor de coagulare si fibrinoliza apar in coagularea intravasculara diseminata produsa in urma retentiei unui fat mort, muscatura unor serpi veninosi, infectii grave. Se produce o tromboza extinsa in vasele mici cu scaderea marcata a fibrinogenului si a altor factori de coagulare concomitent cu reducerea numarului de trombocite. Fibrinoliza generalizata care urmeaza dizolva cheagurile intravasculare inrautatind si mai mult situatia. 59 FIG.1.34. Mecanismul coagularii sangelui FIG. 1.34. Mecanismul coagularii sangelui 60 61 RESPIRATIA 62 63 Respiratia cuprinde ansamblul proceselor care face posibil schimbul de gaze intre mediul intern si celulele organismului. Aceste procese se desfasoara intr-o anumita succesiune realizandu- se in colaborare cu functia circulatorie in care sunt implicate inima, vasele si sangele. Se descriu mai multe etape ale respiratiei: -Etapa pulmonara sau respiratia pulmonara care cuprinde: -ventilatia pulmonara -perfuzia pulmonara -difuziunea alveolo-capilara -Etapa sanguina sau functia respiratorie a sangelui realizeaza transportul oxigenului spre tesuturi si al bioxidului de carbon spre plamani -Etapa tisulara sau respiratia tisulara necesita un aport continuu de oxigen pentru ca celulele sa poata realiza oxidarea substratelor necesara activitatii lor. Diferitele celule ale organismului au necesitati variabile de oxigen fiind mai mult sau mai putin sensibile la lipsa acestuia. Concomitent cu respiratia mai au loc procese insotitoare printre care pierderea de apa prin evaporare si pierderea de caldura. De cele mai multe ori prin respiratie se subintelege doar etapa pulmonara, celelalte etape fiind studiate la capitolul "Sange" sau "Oxidarea biologica". 2.1.Aspecte morfofunctionale ale plamanilor Plamanii sunt organe cavitare care contin aer si sunt alcatuiti din mai multi lobi, fiecare din acestia primind ramificatii ale cailor aeriene. Caile aeriene conduc aerul atmosferic pana la alveole avand rolul de a umezi, incalzi si curati aerul inspirat, precum si in fonatie. Alveolele reprezinta locul unde au loc schimburile gazoase respiratorii, sunt in numar de 300 milioane totalizand o suprafata de 70-100 m2. Sunt inconjurate fiecare de aprox 1000 capilare sanguine. Membrana alveolo-capilara are o grosime medie de 1 m si este alcatuita prin suprapunerea mai multe straturi apartinand alveolelor si vaselor capilare la care se adauga unul de surfactant. Surfactantul este format din fosfolipide cu proprietati tensioactive si are rolul de a mentine forma alveolelor impiedicand supradistensia si colabarea lor reducand efortul respirator. Lipsa surfactantului produce detresa respiratorie caracterizata prin cresterea efortului respirator cu tulburari circulatorii si ale schimburilor respiratorii. Plamanul fetal nu contine aer ci lichid amniotic si nu are rol in respiratie. Dupa nastere lichidul este expulzat si plamanul se expansioneaza umplandu-se cu aer. Vasele pulmonare se destind si rezistenta lor scade si odata cu ea si presiunea intravasculara. Presiunea dintre foitele pleurale ramane subatmosferica. Plamanii sunt organe cavitare ce contin aer si sunt alcatuiti din mai multi lobi ( 2 la plamanul stang si 3 la cel drept) fiecare primind cate o ramificatie lobara a bronhiilor principale. Lobii sunt compusi din segmentele pulmonare, unitati mai mici care primesc bronhiile segmentare (FIG 2.1). 2.1.1.Caile aeriene cuprind totalitatea canalelor care conduc aerul din atmosfera pana la alveole (caile nazale, faringele, laringele, traheea si bronhiile cu toate ramificatiile lor). Ele au conexiuni cu sinusurile si trompa lui Eustache. Caile aeriene au rol important in: umezirea aerului inspirat, incalzirea si curatirea lui de impuritati. Implicarea lor in vorbire se face nu numai prin intermediul corzilor vocale ci si prin rezonanta realizata de cavitatile nazala, bucala, sinusurile paranazale, faringe si torace. Elasticitatea peretilor cailor aeriene ca si prezenta cartilagiilor le permite expansiunea in inspiratie si impiedica turtirea lor in expiratie. Interiorul este captusit de un epiteliu ale carui celule prezinta numerosi cili care se misca sincron. Acestia constituie un dispozitiv de aparare impotriva particulelor straine inhalate, mai ales impotriva microbilor, dar nu si impotriva vi64 rusurilor care au o afinitate speciala pentru receptorii ciliari. In apararea cailor aeriene participa si stratul de mucus secretat de celule specializate si care contine ?1 antitripsina, lizozim, lactoferina, interferon, complement, imunoglobuline ca si limfocite si macrofage. Bronhiile sunt canale separate de tesutul pulmonar, in timp ce ramificatiile ulterioare ale acestora bronhiolele sunt incluse in tesut. Bronhiolele se ramifica de mai multe ori inainte de a da nastere bronhiolei terminale de la care continua acinii pulmonari. Acinii, in numar de 25 000- 65 000, sunt considerati ca unitatile morfo-functionale ale plamanilor. In interiorul lor bronhiola terminala da nastere la 2-3 generatii de bronhiole respiratorii care participa si ele la schimburile de gaze alaturi de alveole. Din bronhiolele respiratorii se desprind ductele alveolare care se continua cu sacii alveolari ce cuprind mai multe alveole. Un duct alveolar impreuna cu sacii alveolari ce-i apartin formeaza lobulul primar (FIG 2.2). Modelul dihotomic simetric cu 23 de generatii al arborizatiei cailor aeriene este inlocuit in prezent cu un model fractal. 2.1.2.Alveolele pulmonare sunt intr-un numar de aprox 300 milioane totalizand 70-100 m2. Intre alveole exista pori de comunicare prin care se poate realiza asa numita ventilatie colaterala. Peretii alveolari au o curbura interna marcata astfel incat fortele generate de tensiunea superficiala sunt foarte mari. Acesti pereti sunt deformabili permitand importante modificari de volum. Alveolele nu trebuie considerate ca niste cavitati separate ci ca niste spatii organizate sub forma unei retele tridimensio-nale alcatuita din septurile alveolare ce permite realizarea interdepen-dentei alveolare (FIG 2.3.). Alveolele sunt inconjurate de capilarele sanguine (cam 1000 la fiecare alveola) apartinand circulatiei pulmonare, membrana de separare dintre aerul alveolar si sangele capilar fiind reprezentata de o structura complexa formata din mai multe straturi (FIG 2.4.) a caror grosime medie este de doar aproximativ 1 m: -un strat monomolecular de surfactant lipoproteic tensioactiv -lichidul alveolar -epiteliul alveolar -spatiul interstitial dintre epiteliul alveolar si peretele capilar ce contine tesut conjunctiv si lichid interstitial -membrana bazala a capilaruFIG. 2.2.Organizarea plamanilor in lobi si segmente FIG. 2.1.Dispozitia cailor aeriene si a acinilor pulmonari 65 lui -endoteliul capilar. Stabilitatea structurilor alveolare este realizata cu ajutorul unui scheletul fibros care cuprinde fibre periferice, axiale si septale (FIG 2.5). Plamanii sunt organe elastice atat datorita structurii alveolelor ai caror pereti sunt captusiti cu surfactant, cat si datorita prezentei fibrelor elastice care formeaza o retea bine organizata in jurul structurilor pulmonare. Intr-o masura mai mica la elasticitatea plamanilor participa si musculatura neteda din vase si caile aeriene. Expansiunea plamanilor este posibila datorita acestor componente elastice, dar mai ales datorita prezentei la nivelul alveolelor a surfactantului pulmonar care are proprietati tensioactive prin continutul bogat in fosfatidil colina, dipalmitol fosfatidil colina si fosfatidil glicerol. Moleculele surfactantului au un capat hidrofil spre faza lichida si unul hidrofob spre faza gazoasa. Atunci cand alveolele se destind in inspiratie moleculele se indeparteaza si tensiunea superficiala creste impiedicand supradistensia. Fenomenele au loc invers in expiratie cand aglomerarea moleculelor de surfactant impiedica colabarea alveolelor datorita scaderii tensiunii superficiale. Surfactantul se formeaza in pneumocitele granulare celule alveolare specializate din care se elibereaza sub influenta distensiei alveolare si a stimularii adrenergice. Sinteza sa este favorizata de glucocorticoizi, estrogeni, ACTH, hormonii tiroidieni, prostaglandine, cAMP. Surfactantul are mai multe roluri: -impiedica supradistensia sau colabarea alveolara si reduce efortul respirator -ajuta la recrutarea de noi alveole si la ventilatia colaterala marind porii -este partial reponsabil de histereza buclei volum-presiune -previne extravazarea lichidiana in alveole -ajuta la curatirea alveolelor. Scaderea cantitatii de surfactant duce la grave tulburari respiratorii ce caracterizeaza sindromul de detresa respiratorie, mai frecvent la prematuri. Cresterea efortului respirator, reducerea ventilatiei alveolare, cu hipoxemie si acumularea de CO2 se insotesc de tulburari ciculatorii care pot provoca moartea. Administrarea de surfactant sau punerea in repaus a plamanilor pana la refacerea surfactantului prin oxige-narea extracorporeala de membrana (ECMO) poate ajuta in astfel de cazuri. FIG.2.4. Alcatuirea sistemului alveolo-capilar si a membranei alveolo-capilare FIG.2.3. Interdependenta alveolara previne colabarea alveolelor 66 2.1.3. Dezvoltarea plamanilor. Modificarile postnatale. Plamanii deriva din portiunea posterioara a tubului rezultat din mugurele epitelial din regiunea anterioara a intestinului primitiv cefalic. Pana la nastere lumenul alveolar este captusit cu celule inalte si nu contine aer ci lichid amniotic. Fatul prezinta unele miscari respiratorii cu amplitudine si frecventa variabile care nu sunt legate de gradul de oxigenare al sangelui fetal, ci au rolul de a favoriza circulatia lichidului amniotic si schimbul unor substante fiind probabil expresia unui rudiment de coordonare a activitatii centrilor nervosi in vederea respiratiei postnatale. Numarul de alveole la fat este mai mic el crescand de aprox 10 ori in prima decada de viata. La nastere are loc o transformare importanta a structurii si functiei pulmonare in vederea trecerii la respiratia aeriana: -evacuarea lichidului pulmonar si inlocuirea sa cu aer -expansiunea plamanilor si modificarea structurii alveolelor -modificarea circulatiei pulmonare -modificarea activitatii sistemului nervos central ca urmare a cresterii varietatii stimulilor proveniti din mediul inconjurator. Expulzia fetala contribuie la marirea capacitatii de adaptare a nou nascutului. Lipsa de oxigen ca urmare a comprimarii cordonului ombilical impreuna cu compresiunea mecanica exercitata asupra corpului fatului cresc foarte mult cantitatea de catecolamine ceea ce favorizeaza reabsorbtia lichidului alveolar, secretia surfactantului, mobilizarea depozitelor de nutrimente si producerea de caldura. Inaintea primei respiratii presiunea pleurala este egala cu cea atmosferica dar ca urmare a contractiei diafragmului declansata de prima respiratie scade la 80 cm apa. Aerul patrunde in alveole si le expansioneaza invingand reculul lor elastic si tensiunea superficiala, forta necesara fiind de 15-20 ori mai mare decat cea necesara ulterior. Ca urmare a patrunderii aerului se stabilesc relatii tensionale complexe intre plamani si cutia toracica, plamanii sunt impinsi spre peretele toracic iar cavitatea pleurala ramane un spatiu virtual. Fara plamani cutia toracica se expansioneaza, in timp ce plamanii scosi din cavitatea toracica colabeaza. Pelicula de lichid pleural contribuie prin forta sa hidraulica la mentinerea contactului toraco-pulmonar in conditiile in care presiunea atmosferica actioneaza asupra plamanului asigurand si alunecarea fara frictiune a foitelor pleurale in timpul miscarilor respiratorii. Prin expansionarea plamanilor scade mult rezistenta vasculara din circulatia pulmonara care devine o circulatie de joasa presiune. Cresterea presiunii din inima stanga produce inchiderea orificiului interatrial, inversarea fluxului sanguin prin canalul arterial urmata de inchiderea lui. In aceste modificari circulatorii un rol important il joaca kininele plasmatice cu actiune vasodilatatoare asupra vaselor pulmonare si vasoconstrictoare asupra vaselor ombilicale si a ductului arterial. 2.2.Respiratia pulmonara. Respiratia se realizeaza prin modificarea dimensiunilor cutiei toracice sub actiunea muschilor respiratori care cauzeaza variatii ale presiunii intrapulmonare si intratoracice. Principalul muschi respirator este diafragmul care are o suprafata de 350 cm2 si se afla sub controlul FIG. 2.5. Dispozitia diferitelor fibre conjunctive la nivelul plamanului 67 nervilor frenici. Spatiul mort cuprinde volumul de aer aflat in caile aeriene si plamani care nu participa la schimburile respiratorii. El reprezinta cam 1/3 din volumul inspirator. Rezistenta elastica a plamanului este generata de tensiunea superficiala de la nivelul alveolelor si de elementele elastice din tesutul pulmonar. Are o valoare de 5 cm/L aer depinzand de volumul de aer inspirat. Complianta pulmonara exprima elasticitatea acestuia si poate fi apreciata prin volumul de aer care poate fi introdus in plamani pentru o diferenta de presiune de 1 cm apa. In conditii normale are o valoare de 0.2 L/cm apa. Complianta toraco-pulmonara are o valoare mai mica de numai 0.1 L/cm apa din cauza unei elasticitati mai reduse a toracelui comparativ cu plamanul. Rezistenta vascoasa are o componenta tisulara si una gazoasa data de frecarea aerului de peretii conductelor aeriene ce reprezinta rezistenta la flux. Rezistenta la flux are o valoare de 1.6 cm apa/L/s si depinde de viteza de circulatie a aerului ca si de calibrul cailor aeriene care este influentat de actiunea muschilor netezi prezenti mai ales in caile aeriene mici. Bronhomotricitatea este sub controlul neuro-umoral prin intermediul principalilor receptori aflati la nivelul muschilor netezi bronsici, receptorii colinergici asupra carora actioneaza parasimpaticul cu efect constrictor si receptorii adrenergici asupra carora actioneaza simpaticul cu efect dilatator. Controlul umoral al bronhomotricitatii este realizat de diferite substante cu actiune constrictoare (acetilcolna, histamina, leucotriene, tromboxani, cGMP, pulberi) sau dilatatoare (adrenalina, NO, unele prostaglandine, cAMP, atropina). Presiunea intrapulmonara este egala in repaus cu cea atmosferica, dar scade cu 3 mmHg intr-o inspiratie obisnuita pentru a creste apoi in expiratie. Presiunea interpleurala este subatmosferica mentinandu-se in repaus cu 5 mmHg sub valoarea presiunii atmosferice. Diferenta dintre cele 2 presiuni mentionate constituie gradientul de presiune transpulmonar de care depinde marimea volumului de aer ventilat. Lucrul mecanic ventilator se realizeaza pentru a invinge rezistentele toraco-pulmonare si are o valoare de repaus de 0.3 kgm/min putand atinge 80 kgm in efort. Consumul de O2 al muschilor respiratori reprezinta cam 0.5-1 ml/L aer ventilat la debite ventilatorii de pana la 50 L/min. Capacitatea vitala reprezinta volumul maxim de aer pe care o persoana il poate introduce si scoate din plamani intr-o respiratie fortata. Se determina spirometric sau spirografic si este compusa din volumul curent si volumele inspirator si expirator de rezerva. Are o valoare medie de 4-5 L in functie de varsta, sex si gabaritul individului. Scaderea CV cu peste 20 % din valoarea ideala este considerata anormala. Debitele ventilatorii reprezinta volumele de aer ventilate in unitatea de timp. Volumul expirator maxim pe secunda (VEMS) trebuie sa fie cel putin 70% din CV si depinde de rezistenta opusa de caile aeriene la trecerea aerului si de forta muschilor respiratori. Debitul ventilator de repaus este de 6-8 L/min. Debitul ventilator maximal (Vmax) reprezinta cantitatea de aer ce poate fi ventilata si are o valoare medie de 130 L/min. Se poate calcula ca VEMS x 30. Disfunctia ventilatorie reprezinta o tulburare a ventilatiei pulmonare caracterizata prin scaderea Vmax. Ea poate fi cauzata de o scadere a VEMS (disfunctie obstructiva), a CV (disfunctie restrictiva) sau a ambelor (disfunctie mixta). Insuficienta respiratorie este produsa ca urmare a unor tulburari care afecteaza oxigenarea sangelui ducand la hipoxemie si hipercapnie. Astmul bronsic se datoreste unei cresteri a rezistentei la flux a cailor aeriene prin contractia musculaturii netede a acestora, edem al mucoasei cu inflamatie si hipersecretie bronsica. 2.2.1.Ventilatia pulmonara realizeaza circulatia unor volume de aer atmosferic spre plamani si invers ceea ce are ca urmare continua improspatare a O2 din aerul alveolar si eliminarea CO2 adus de sangele venos. Ventilatia se realizeaza prin miscarile cutiei toracice sub influenta muschilor respiratori, plamanii avand doar un rol pasiv. 2.2.1.1.Miscarile ventilatorii. Inspiratia si expiratia ce cauzeaza intrarea si iesirea aerului in sau din plamani sunt produse prin modificarea volumului cutiei toracice care se insoteste de modificari ale presiunii intrapulmonare. Muschii respiratori implicati in miscarile cutiei toracice sunt inspiratori (diafragmul si intercostalii externi in inspiratia de repaus la care in efort se mai adauga scalenul, sternocleidomastoidianul, pectoralii, trapezul sau dorsalii) si expiratori 68 (abdominali, intercostalii interni, patratul lombelor, tringhiularul sternului) care intervin doar in expiratia fortata. Expiratia de repaus este un act pasiv care se datoreste revenirii toracelui la forma initiala ca urmare a reculului elastic rezultat prin tensionarea structurilor elastice pulmonare in inspiratie. Sub actiunea muschilor inspiratori cutia toracica isi modifica toate cele 3 diametre: vertical prin coborarea diafragmului, transversal prin ridicarea si impingerea in afara a coastelor (mai ales a celor inferioare) si antero-posterior prin impingerea inainte a sternului sub actiunea coastelor superioare (FIG.2.6.). Primele coaste si coloana vertebrala reprezinta puncte de insertie fixe pentru miscarile inspiratorii de repaus, in timp ce ultimele 2 perechi de coaste au rol in expiratie servind ca punct de insertie pentru muschii abdominali. In ventilatia fortata coloana nu mai ramane fixa prin miscarile ei de extensie si flexie contribuind la mobilizarea costala. La individul normal diafragmul asigura in repaus 2/3 pana la 3/4 din volumul inspirator avand in vedere suprafata (350 cm2) si posibilitatea de a se deplasa cu 10 cm in sus si in jos. Ca urmare a faptului ca plamanii sunt solidari cu peretii cutiei toracice prin intermediul foitelor pleurale ce asigura aderenta si miscarea fara frecare, ei urmeaza indeaproape variatiile de volum ale cutiei toracice. Astfel, modificarile volumului pulmonar antreneaza variatii ale presiunii aerului din alveole urmate de patrunderea sau iesirea acestuia. Interrelatia dintre variatiile presiunilor si a volumelor pulmonare poate fi urmarita pe un preparat de plaman izolat care este introdus intr-un vas inchis in care presiunea poate fi modificata intr-un mod controlat. La fiecare modificare a presiunii se produc variatii ale volumului pulmonar. inregistrarea grafica realizeaza o bucla presiune-volum deoarece traseele in cursul inflatiei si al deflatiei nu se suprapun realizand o diferenta ce constituie histereza. Aspectul acesta se datoreste prezentei surfactantului la interfata aer-lichid de la nivelul alveolelor ca si fenomenului de recrutare, adica de deschidere de noi alveole in cursul inflatiei pulmonare. Umplerea plamanului cu solutie salina sau eliminarea surfactantului modifica mult bucla de histereza (FIG.2.7.). Impartirea plamaniilor in lobi contribuie la realizarea unei distensii relativ uniforme a tesutului pulmonar in inspiratie, fara distorsiunea cailor aeriene si a vaselor sanguine. Chiar si in aceste conditii exista o inegalitate a ventilatiei, zonele mai putin mobile (apicala, paravertebrala, paramediastinala) fiind mai putin ventilate decat zonele inferioare mai mobile. Acest lucru nu afecteaza insa schimburile gazoase in conditii fiziologice. Spatiul mort cuprinde totalitatea aerului care desi este inspirat nu participa la schimburile respiratorii. De cele mai multe ori sub aceasta denumire este considerat spatiul mort anatomic reprezentat de aerul din caile aeriene (150 ml) cu pereti care nu permit schimburile de gaze. In aceste conditii din cantitatea de aer inspirat numai 2/3 ajunge in alveole constituind fractiunea alveolara. Eficienta ventilatorie se exprima prin raportul dintre ventilatia alveolara si cea globala si este apreciata cam la 70%. Exista insa si un spatiu mort fiziologic ce cuprinde volumul de aer care desi patrunde in alveole nu participa la un schimb gazos eficient din cauza raportului ventilatie/perfuzie neadecvat prin alterarea oricareia din componentele acestuia. In aceste conditii desi in alveole FIG 2.6. Modificarea sistemului toraco-pulmonar sub influenta muschilor respiratori 69 patrunde cam 2/3 din aerul inspirat, o cantitate variabila din acesta nu este disponibil pentru schimburi. 2.2.1.2.Dinamica ventilatorie cuprinde totalitatea proceselor prin care fortele ce actioneaza asupra sistemului toraco-pulmonar antreneaza fluxul de aer necesar schimburilor respiratorii.Fluxul de aer in cursul respiratiei este consecinta miscarilor ventilatorii realizate de muschii ce actioneaza asupra cutiei toracice si care prin antrenarea plamanilor induc diferente de presiune intre aerul atmosferic si cel din interiorul plamanilor. Fortei musculare i se opun rezistentele generate de fortele elastice, vascoase si inertiale ale sistemului toraco-pulmonar. 2.2.1.2.1.Rezistentele pulmonare. Rezistenta elastica este generata de fortele elastice ce iau nastere la suprafata alveolelor datorita tensiunii superficiale, ca si de cele produse prin intinderea elementelor elastice pulmonare. Cu cat variatia de volum este mai mare cu atat intinderea si deci rezistenta elastica vor creste. La incetarea contractiei muschilor inspiratori rezistenta elastica va cauta sa readuca sistemul in starea initiala de repaus constituind reculul elastic pulmonar. Valoarea rezistentei elastice este de 5 cm apa/L aer si a fost intial exprimata prin asa numita elastanta care reprezinta diferenta de presiune transpulmonara necesara pentru a introduce in plamani 1 L de aer. Deoarece valoarea elastantei creste odata cu scaderea elasticitatii pulmonare ceea ce poate duce la confuzii, termenul a fost inlocuit cu cel de complianta care este inversul elastantei si reprezinta volumul de aer ce poate fi introdus in plamani pentru fiecare cm apa diferenta de presiune transpulmonara. Valoarea normala a compliantei este de 0.2 L/cm apa. Complianta statica se determina la volume fixe in absenta fluxului de aer, in timp ce complianta dinamica se determina in cursul unui ciclu respirator obisnuit. Raportarea compliantei la capacitatea vitala (ea scade odata cu volumul plamanilor) reprezinta complianta specifica. Complianta pulmonara creste in emfizemul pulmonar in care reculul elastic scade datorita distrugerii peretilor alveolari. Ea scade in afectiunile care duc la fibrozarea tesutului pulmonar. Complianta toraco-pulmonara este de doar jumatate (0.1 L/cm apa) din valoarea celei pulmonare din cauza rigiditatii mai mari a cutiei toracice. Inaintarea in varsta produce modificari structurale si functionale ale aparatului repirator datorita reducerii reculului elastic, a suprafetei alveolelor si a volumului sanguin capilar ca si FIG. 2.7. Modul in care se poate urmari relatia volum-presiune (curba histeresis) pe plamanul izolat. Se masoara variatiile de volum ale plamanului ca urmare a modificarii presiunii in vasul in care se afla acesta. In cazul in care plamanul este umplut cu o solutie salina (deci fara interfata aer-lichid) sunt operante numai fortele elastice ale tesutului fara efectul tensiunii superficiale, presiunea necesara distensiei plamanului fiind cam de 3 ori mai mica. Daca indepartam surfactantul volumul pulmonar va fi mai mic la aceeasi presiune. 70 datorita rigidizarii cutiei toracice si a reducerii fortei musculare. Rezistenta vascoasa (vascanta) este data in special de rezistenta la frecare si are o valoare de 2 cm apa/L/s fiind alcatuira din 2 componente: -tisulara datorita elementelor neelastice pulmonare -gazoasa (80%) datorita frecarii aerului de peretii conductelor aeriene (rezistenta la flux) Ambele depind de fluxul aerului. Rezistenta inertiala este dependenta de acceleratia fluxului avand valori neglijabile la frecvente respiratorii de sub 100/min. Rezistenta la flux. Trecerea aerului prin caile aeriene intampina o rezistenta de frecare datorita interactiunii moleculelor de gaz si datorita frecarii aerului de peretii conductelor. Rezistenta la flux reprezinta cea mai mare parte a rezistentei vascoase si depinde in conditii de repaus de volumul pulmonar, dispozitia cailor aeriene, fazele respiratiei, regimul de curgere al aerului (laminar sau turbulent) si calibrul bronsic. Calibrul cailor aeriene (mai ales al celor lipsite de cartilagii) poate fi influentat chiar la individul normal de fazele respiratiei. In timpul inspiratiei presiunea negativa din spatiul pleural duce la distensia cailor aeriene. In timpul expiratiei presiunea transmurala depinde de modul in care are loc aceasta. Intr-o expiratie normala ce are loc pasiv caile aeriene raman destinse, dar in timpul unei expiratii fortate care creste presiunea interpleurala pana la valori pozitive calibrul acestora se micsoreaza din cauza fenomenului de compresie dinamica (FIG 2.8). Compresia dinamica limiteaza fluxul expirator mai ales in cazul existentei afectiunilor pulmonare obstructive care se insotesc si de leziuni ale parenchimului pulmonar. Valoarea rezistentei totale la flux este de 1.6 cm apa/L/s din care 0.7 cm apa/L/s pentru caile aeriene superioare si 0.9 cm apa/L/s pentru caile aeriene inferioare. Permeabilitatea conductelor aeriene poate fi exprimata prin conductanta la flux, masurabila in L/s/cm apa si este foarte mult influentata de factorii care regleaza contractia musculaturii netede bronsice. Bronhomotricitatea, aflata sub control neuroumoral, se realizeaza prin intermediul muschilor netezi prezenti in proportie variabila in peretii cailor aeriene. Muschii netezi poseda receptori prin care interactioneaza cu diferite substante: -receptori colinergici (bronhoconstrictori) -receptori adrenergici (?1 constrictori, 2 dilatatori) -receptori histaminici (H1 constrictori, H2 dilatatori) -receptori purinergici (dilatatori) Parasimpaticul produce o puternica bronhoconstrictie prin intermediul acetilcolinei care actioneaza asupra receptorilor colinergici muscarinici. Acestia pot fi blocati de atropina. Simpaticul determina bronhodilatatie prin intermediul 2 receptorilor sau bronhoconstrictie prin ? receptori. Hiperreactivitatea bronsica se datoreste blocarii partiale a receptorilor 2 si hiperactivitatii receptorilor colinergici muscarinici si a celor ?1. Reglarea neuroreflexa a tonusului bronhial se face mai ales pe cale vagala. Numeroase influente umorale actioneaza la nivelul cailor aeriene: FIG.2.8. Interrelatia dintre reculul elastic al plamanului si presiunea interpleurala cu efectele asupra cailor aeriene. In cazul in care in expiratie presiunea exercitata asupra acestora este egala cu cea din interiorul lor se realizeaza o compresie dinamica ce poate duce la colabarea lor 71 -acetilcolina, histamina, bradikinina, substanta P, neurokinina A, leucotrienele, tromboxanii, serotonina, cGMP, pulberile, scaderea CO2 in caile aeriene mici produc bronhoconstrictie -epinefrina, izoproterenolul, NO, unele prostaglandine (PGI2, PGA, PGE), peptidul intestinal vasoactiv, cAMP, atropina sau cresterea CO2 si scaderea O2 in caile aeriene mici produc bronhodilatatie. Afectiunile bronhopulmonare sau ale toracelui pot creste rezistenta la flux, la fel ca si congestia pulmonara perivasculara sau edemul pulmonar. 2.2.1.2.2.Variatiile presiunilor in sistemul toraco-pulmonar. In inspiratie muschii respiratori inving rezistentele pulmonare si maresc volumul toraco-pulmonar. Expiratia de repaus are loc pasiv prin revenirea toracelui la dimensiunile de dinainte de inspiratie insa pentru o expiratie fortata este nevoie de interventia muschilor expiratori. Fluxul de aer prin caile aeriene este determinat de jocul presiunilor exercitate in diferitele teritorii toraco-pulmonare sub influenta miscarilor respiratorii. Presiunea intrapulmonara este presiunea existenta in caile aeriene si alveolele pulmonare si este egala in repaus cu presiunea atmosferica. In inspiratie aceasta presiune scade la 3 mmHg iar in expiratie atinge +3 mmHg. Aceste valori se modifica mult in respiratia fortata sau cand efortul respirator se face cu glota inchisa. Expiratia cu glota inchisa (manevra Valsalva) poate creste presiunea pana la +110 mmHg,in timp ce inspiratia cu glota inchisa (manevra Muller) scade presiunea pana la 90 mmHg. Aceste manevre pot avea efecte negative asupra circulatiei prin afectarea intoarcerii venoase si nu sunt recomandate celor cu afectiuni cardiace. Presiunea interpleurala sau intratoracica se poate masura in spatiul dintre foitele pleurale si are o valoare subatmosferica de pana la 5 mmHg in conditii de respiratie normala (FIG 2.9.). In cazul unei comunicari dintre spatiul atmosferic si cel interpleural se produce pneumotoracele caracterizat prin patrunderea aerului intre foitele pleurale cu comprimarea plamanului si reducerea posibilitatii acestuia de a se destinde ceea ce are consecinte negative asupra respiratiei. Presiunea interpleurala nu trebuie confundata cu presiunea lichidului interpleural care este in jur de 10 sau 15 mmHg datorita tendintei capilarelor pleurale de a absorbi lichidul din spatiul interpleural datorita presiunii hidrostatice reduse din capilare (7 mmHg). Diferenta dintre presiunea intrapulmonara si cea interpleurala constituie gradientul de presiune transpulmonar care variaza continuu in cursul ciclului respirator favorizand fluxul aerului si avand influenta asupra intoarcerii venoase. 2.2.1.2.3.Lucrul mecanic ventilator. Muschii respiratori care prin contractia lor inving rezistentele sistemului toraco-pulmonar realizeaza un lucru mecanic in functie de presiunea necesara pentru a deplasa un volum de aer. Cea mai mare parte (70%) din acest lucru este folosit pentru a invinge rezistentele elastice, iar restul pentru rezistenta la flux. In conditii de repaus la o ventilatie de 6 L aer pe minut lucrul mecanic realizat este in jur de 0.3 kgm/min sau 0.05 kgm/L de aer. In ventilatia maxima valoarea poate atinge 70-80 kgm/min. FIG.2.9. Variatiile presiunilor intrapulmonara si interpleurala in cursul unei respiratii normale concomitent cu variatiile volumului si fluxului de aer 72 Lucrul mecanic ventilator creste deci cu debitul de aer ventilat si odata cu aceasta creste si proportia lucrului necesar pentru depasirea rezistentei la flux (FIG 2.10.). Consumul de O2 al muschilor respiratori nu depaseste 0.5-1 ml/L aer pana la volume ventilatorii de 40-50 L, dar creste brusc la debite ce depasesc 100 L/min (FIG 2.11.). La valori foarte mari ale debitelor ventilatorii (130-170 L/min) intreg surplusul de O2 este folosit de muschii respiratori ceea ce are ca rezultat limitarea capacitatii de efort chiar si la normali. Acest nivel critic este atins mult mai repede la cei cu afectiuni toracopulmonare la care rezistentele pulmonare sunt mult crescute. Frecventa optima a respiratiei este de 16-18/min la individul sanatos in repaus. Ea se realizeaza automat la nivelul cel mai scazut al rezistentei totale pentru un anumit volum de aer ventilat, stiut fiind faptul ca rezistenta elastica scade odata cu cresterea frecventei respiratiei, iar rezistenta la flux creste. 2.2.1.3.Volumele pulmonare statice. Aceste volume cuprind aerul care poate fi introdus sau scos din plamani in cursul unei respiratii. Ele sunt foarte variabile chiar la normali in functie de varsta, sex sau gabaritul individului. Volumul curent (VC) este volumul de aer ce poate fi introdus si scos din plamani in cursul respiratiei de repaus si are o valoare de aprox 500 ml. Volumul inspirator de rezerva (VIR) este volumul de aer ce poate fi introdus in plamani la sfarsitul unei inspiratii normale. Are o valoare de 3500-3800 ml reprezentand cam 60% din capacitatea vitala. Volumul expirator de rezerva (VER) este volumul maxim ce poate fi eliminat la sfarsitul unei expiratii normale. Are o valoare de 1000-1200 ml sau 25% din capacitatea vitala. Capacitatea vitala (CV) reprezinta suma VC, VIR si VER deci cam 4500-4800 ml. Poate fi masurata sub forma volumului de aer eliminat printr-o expiratie fortata ce urmeaza unei inspiratii fortate. Reprezinta cam 75% din capacitatea pulmonara totala (CPT). Volumul rezidual (VR) este volumul de aer care ramane in plamani dupa o expiratie fortata. Acest volum care nu poate fi eliminat este in jur de 1500 ml sau 25% din CPT. Capacitatea reziduala functionala (CRF) este suma VER si VR si reprezinta volumul de aer ce se gaseste in plamani la sfarsitul unei respiratii normale (2200-2500 ml sau 50% din CPT). Capacitatea pulmonara totala (CPT) reprezinta volumul total de aer continut in plamani fiind egal cu suma CV si VR (5-6000 ml) (FIG 2.12.). Determinarea volumelor pulmonare se poate face prin spirometrie sau spirografie, interpretarea rezultatelor facandu-se prin comparera cu valorile "ideale" care tin cont de variatiile legate de varsta, sex, inaltime si greutate. Aprecierea volumelor pulmonare care nu pot fi FIG.2.11. Consumul de O2 al muschilor respiratori in functie de volumul de aer ventilat FIG.2.10. Lucrul mecanic respirator in functie de volumul de aer ventilat 73 determinate spirografic (VR,CRF) se poate face folosind tehnica spalarii N2, dilutia He sau pletismografia corporala. Scaderea CV sub 80% din valoarea "ideala" este considerata patologica dar ea poate fi compensata prin cresterea frecventei respiratorii care mentine ventilatia maxima cu conditia unei bune permeabilitati bronsice. Scaderile net patologice care nu pot fi compensate presupun o scadere a CV sub 50-60%. Alterarea volumelor pulmonare trebuie corelata cu alte date privind functia pulmonara (debite ventilatorii, complianta pulmonara, rezistenta la flux, capacitatea de difuziune, concentratia sanguina a gazelor respiratorii. 2.2.1.4.Debitele ventilatorii reprezinta volumele de aer ventilate in unitatea de timp. Respiratia normala se numeste eupnee, cea accelerata polipnee, iar cea incetinita bradipnee. Cresterea amplitudinii respiratiei se numeste hiperpnee iar oprirea respiratiei apnee. Dispneea este o tulburare a respiratiei caracterizata prin respiratie dificila cu "sete de aer"ce se poate insoti de tulburari ale ritmului, amplitudinii si frecventei respiratiilor. Debitele ventilatorii pot fi exprimate ca volume deplasate in unitatea de timp ce pot fi masurate spirografic sau ca debite instantanee corespunzatoare unui anumit moment al ciclului respirator sau la un volum dat, ele putand fi masurate pe curba flux-volum (FIG 2.13) . Volumul expirator maxim pe secunda (VEMS) reprezinta volumul maxim expirat in prima secunda a unei expiratii fortate ce urmeaza unei inspiratii fortate. Se determina spirografic si poate fi corelat cu curba flux-volum (FIG 2.14). Exprimarea VEMS se poate face in valoare absoluta (ml), aceasta trebuind sa fie peste 80% din valoarea ideala sau se poate raporta la CV sub forma indicelui de permeabilitate bronsica VEMSx100/CV care trebuie sa fie mai mare de 70. VEMS oglindeste mai ales rezistenta la flux in caile aeriene periferice de mic calibru care poate fi modificata prin procese inflamatorii sau alergice, dar si scaderea fortei contractile a muschilor respiratori. Scaderea VEMS se insoteste frecvent de tulburari de distributie a aerului ventilat si cresterea VR si a CRF. Volumul inspirator maxim pe secunda (VIMS) este volumul de aer inspirat in prima secunda a unei inspiratii maxime rapide care urmeaza unei expiratii maxime. Valoarea sa depaseste cu putin valoarea VEMS raportul VEMS/VIMS fiind de 0.8. VIMS scade mult in stenozele fixe ale cailor aeriene produse de obicei prin leziuni cicatriciale. Debitul ventilator de repaus (VE repaus) reprezinta cantitatea de aer ventilat in repaus in timp de 1 minut. Valoarea sa este in jur de 6-8 L/min (3.6 L/min/m2 la barbati si 3.2 L/min/m2 la FIG 2.12.Volumele pulmonare statice inregistrate spirografic la diferite debite ventilatorii 74 femei) putandu-se realiza la frecvente si volume curente diferite in functie de particularitatile individuale. Debitul ventilator maximal (Vmax) este volumul maxim de aer care poate fi ventilat in conditii de efort. El se realizeaza deobicei la frecvente de 40-50/min si cu volume curente de 50-60 % din CV. Determinarea se poate face spirografic la o ventilatie voluntara maxima timp de 10-15 s pentru a evita producerea alcalozei respiratorii sau indirect cu ajutorul formulei VEMS x 30. In cifre absolute Vmax atinge in medie 130 L/min (75-175 L/min la barbati sau 65-125 L/min la femei) dar valorile trebuie comparate cu valorile ideale fata de care se admit scaderi cu pana la 20%. Scaderea Vmax inseamna o reducere a rezervelor ventilatorii ale individului indicand existenta unei disfunctii ventilatorii. Aceasta se poate realiza prin: -scaderea CV in cazul unor afectiuni pulmonare, pleurale, toracice sau neuromusculare (disfunctie ventilatorie restrictiva) -scaderea VEMS in cazul emfizemului pulmonar sau al obstructiilor cailor aeriene (disfunctie ventilatorie obstructiva) -scaderea CV si VEMS in cazul unor procese tuberculoase extinse, cifoscolioze marcate (disfunctie mixta) (FIG 2.15). Disfunctiile ventilatorii nu se insotesc in mod obligatoriu de insuficienta respiratorie. Debitul expirator maxim instantaneu, masurabil pe curba flux-volum reprezinta valoarea maxima a fluxului respirator in cursul unei expiratii fortate si poate atinge 8-10 L/s in functie de forta de contractie a muschilor respiratori. Debitul inspirator maxim instantaneu este corespondentul inspirator al precedentului si are valori cu putin mai mari decat acesta. Debitele instantanee variaza cu sexul sau varsta dar foarte putin cu inaltimea si pot fi masurate la anumite volume de aer (75, 50 sau 25% din CV) permitand o evaluare mai detailata a desfasurarii efortului ventilator. Insuficienta respiratorie acuta reprezinta o tulburare severa a schimbului de gaze la nivel alveolar cu hipoxemie (pO2 <55-60 mmHg) asociata sau nu cu hipercapnie (pCO2 >45-50 mmHg). Ea poate apare si la indivizi sanatosi nu numai la cei cu afectiuni pulmonare cronice si se insoteste de modificari patologice pulmonare (leziuni ale endoteliului capilar, edem interstitial, leziuni alveolare). Cauzele care o produc pot fi FIG 2.13. Curba flux-volum realizata la capacitatea vitala FIG.2.14. Interrelatia dintre VEMS si curba flux-volum care arata momentul debitului expirator maxim 75 foarte diferite: infectii sau leziuni ischemice pulmonare, embolie gazoasa, insuficienta cardiaca, hipoxie cerebrala, aspirarea continutului gastric, actiunea toxica a O2, actiunea unor substante vasoactive sau enzime lizozomale. Insuficienta respiratorie cronica se caracterizeaza prin incapacitatea organismului de a asigura valorile normale ale pO2 si pCO2 arteriale cu un lucru mecanic respirator rezonabil in conditii de repaus sau activitate obisnuita. Ea poate avea cauze pulmonare (obstructii ale cailor respiratorii, bronsite cronice, emfizem sau tumori pulmonare, afectiuni cardiace cu rasunet pulmonar) sau nepulmonare (traumatisme ce afecteaza sistemul nervos central, leziuni medulare, miopatii, afectiuni ale cutiei toracice). Emfizemul pulmonar este o afectiune respiratorie cronica ce se caracterizeaza prin largirea anormala a cailor respiratorii terminale si modificari distructive ale peretilor alveolari cu fibroza interstitiala. Astmul bronsic se datoreste unei cresteri a rezistentei la flux a cailor aeriene prin contractia musculaturii netede bronsice, edem al mucoasei cailor respiratorii cu inflamatie si hipersecretie bronsica. Mecanismul producerii acestor tulburari implica o reducere a nivelului adenilat ciclazei si deci a cAMP, blocarea partiala a receptorilor adrenergici si hiperexcitabilitatea musculaturii netede la stimuli imunologici, fizici, chimici sau psihici. Exista o predispozitie genetica la sensibilitatea fata de antigene cu producere crescuta de IgE care se leaga la nivelul mastocitelor si bazofilelor cu un antigen specific ducand la eliberarea de histamina cu efect bronhoconstrictor prin receptorii H1. Substantele adrenergice, glucocorticoizii, teofilina, aerosolii aposi, expectorantele amelioreaza simptomatologia prin relaxarea musculaturii netede, reducerea congestiei si secretiei mucoase, fluidizarea secretiilor bronsice (FIG 2.16). 2.3.Circulatia pulmonara. Plamanii au o dubla vascularizatie, una nutritiva (bronsica) si una functionala (pulmonara). Circulatia pulmonara sau mica circulatie se desfasoara intr-un regim de presiune scazuta dar cu un debit egal cu debitul cardiac (5 L/min). Presiunea arteriala medie din artera pulmonara este de 15 mmHg iar cea din capilarele pulmonare este de 7 mmHg. Rezistenta vasculara pulmonara este mai mica fata de cea din circulatia sistemica fiind in jur de 100 dyne/s.cm5. Fluxul sanguin pulmonar este ceva mai mare pentru plamanul drept (55 %) comparatriv cu cel stang. Distributia sa nu este egala fluxul fiind mai mic la varfuri si mai mare la baze. Volumul sanguin pulmonar reprezinta cam 240 ml/m2 sau 9 % din volumul sanguin total. Raportul dintre ventilatie si perfuzie (V/P) are o valoare medie de 0.8 fiind mai mare la varfuri (3.3) si mai mic la baze (0.63) din cauza ca ventilatia creste doar de 3 ori de la varfuri spre baze comparativ cu perfuzia care creste de 10 ori. Reglarea circulatiei pulmonare este dependenta de actiunile neuro-umorale, dar si de factori pasivi. Vasoconstrictia pulmonara este produsa de excitarea simpatica ca si de numeroase substante (catecolamine, angiotensina II, histamina, hipoxie si hipercapnie alveolara). Vasodilatatia pulmonara este produsa de parasimpatic si sub actiunea acetilcolinei, bradikininei, prostaciclinei sau a NO. Plamanii sunt organe cu dubla vascularizatie una nutritiva reprezentata de circulatia bronsica si una functionala reprezentata de circulatia pulmonara sau mica circulatie. Intre aceste 2 FIG 2.15. Clasificarea disfunctiilor ventilatorii in functie de variatiile CV si ale VEMS 76 sisteme circulatorii exista numeroase comunicari la nivel capilar care permit in anumite cazuri suntari circulatorii find responsabile partial de contaminarea venoasa a sangelui arterial (FIG 2.17). Prin astfel de legaturi se poate asigura insa oxigenarea alveolelor lipsite de ventilatie. Circulatia pulmonara se desfasoara in conditii unice intr-un organ care contine aer si a carui forma se schimba mereu sub actiunea jocului gradientului de presiune transpulmonara care influenteaza conditiile hemodinamice. Circulatia bronsica apartine marii circulatii si se desfasoara intr-un regim de presiune hidrostatica crescuta, dar cu un debit redus (1-2% din debitul cardiac). Circulatia pulmonara constituie mica circulatie in care presiunile sunt mai scazute decat cele din circulatia sistemica desi debitul este egal cu debitul cardiac. Circulatia pulmonara incepe in ventriculul drept continuand cu artera pulmonara care se divide in 2 ramuri pentru cei 2 plamani. Peretii arteriali sunt mai subtiri si au un strat muscular mai slab reprezentat. Cele 2 ramuri ale arterei pulmonare se ramifica treptat urmand traseul cailor aeriene pana la nivelul precapilarelor care ajunse la nivelul bronhiolelor terminale si al canalelor alveolare se ramifica intr-o retea de capilare foarte bogata. Capilarele pulmonare sunt mai scurte si mai groase decat cele din circulatia sistemica au un diametru de 7-9 m, dar lungimea lor este greu de apreciat din cauza numeroaselor anastomoze. Aceasta dispozitie asigura un strat aproape continuu de sange in jurul alveolelor favorizand schimburile respiratorii. Capilarele conflueaza in venule si vene care in final vor forma cele 4 vene pulmonare prin care sangele ajunge in atriul stang. Timpul de circulatie in circulatia pulmonara este in repaus de 4-5 s din care aprox 0.7 s in teritoriul capilar. In cursul efortului acest timp poate scadea pana la 0.3 s. Presiunea hidrostatica din diferitele teritorii vasculare pulmonare este rezultanta fortelor care actioneaza la nivelul lor in conditiile speciale ale plamanilor unde in afara actiunii de pompa a inimii intervine si actiunea miscarilor respiratorii. FIG. 2.16. Efectele unor actiuni farmacologice asupra musculaturii netede si secretiei de mucus la nivelul cailor aeriene care influenteaza calibrul acestora si deci fluxul ventilator 77 2.3.1.Presiunile intravasculare pulmonare. Presiunea absoluta este data de sistola ventriculului drept in conditiile rezistentei scazute a vaselor pulmonare. In artera pulmonara presiunea sistolica este de 20-25 mmHg iar cea diastolica de 6-12 mmHg cu o presiune medie de 15 mmHg. In capilarele pulmonare presiunea este de doar 6-9 mmHg, cu mult mai mica decat cea din capilarele circulatiei sistemice. Daca un cateter este impins prin artera pulmonara pana la nivelul unei ramuri mici periferice, presiunea inregistrata este folosita pentru evaluarea presiunii capilare (capillary wedge pressure). La nivelul venelor pulmonare presiunea scade treptat pentru a ajunge in atriul stang la 3-4 mmHg (FIG 2.18). Din cauza presiunilor intravasculare scazute influentele externe produse de inspiratie si expiratie sunt destul de marcate. Presiunea transmurala la nivelul vaselor pulmonare reprezinta diferenta dintre presiunea intravasculara si cea exercitata din exterior. Astfel vasele mari se dilata in inspiratie si sunt comprimate in expiratie. La nivelul capilarelor alveolare influenta este si mai mare, numai ca aici capilarele din peretii alveolari se turtesc in inspiratie, in timp ce acelea dintre alveole se dilata fiind tractionate de fibrele elastice. In expiratie toate capilarele sunt turtite ceea ce duce la cresterea rezistentei vasculare pulmonare. Presiunea transmurala este influentata si de presiunea interpleurala si gradul inflatiei pulmonare. Presiunea transmurala constituie un factor important pentru schimburile de apa si electroliti la nivel capilar, presiunea hidrostatica scazuta si presiunea oncotica data favorizand trecerea lichidelor in capilare din spatiul interstitial. Volumul lichidian din spatiul interstitial este in jur de 200 ml dar prezinta variatii in functie de numarul de capilare pulmonare perfuzate care creste in efort. 2.3.2.Rezistenta vasculara pulmonara. Din cauza peretilor lor subtiri si a marii lor compliante modificarea calibrului vaselor pulmonare se realizeaza nu numai sub actiunea muschilor netezi vasculari ci si prin influenta presiunii transmurale. In aceste conditii desi rezistenta vasculara este controlata activ de arteriole, ea depinde intr-o masura importanta si de capilarele pulmonare unde influenta factorilor transmurali este semnificativa. Valoarea normala a rezistentei vasculare pulmonare este de 1.7 mmHg/L/min ceea ce corespunde la 100 dyne/s.cm-5 . in aprecierea ei trebuie sa tinem cont de presiunea arteriala pulmonara, presiunea din atriul stang si fluxul sanguin pulmonar. 2.3.3.Fluxul si volumul sanguin pulmonar. Sangele ejectat de ventriculul drept la fiecare sistola ajunge in circulatia pulmonara cu o viteza de 85 cm/s ce scade aproape de zero in diastola. Viteza medie in artera pulmonara este de 18 cm/s. Plamanul stang primeste 45% din fluxul total iar cel drept 55%, lobii inferiori fiind mai bine perfuzati decat cei superiori. Miscarile respiratorii influenteaza fluxul sanguin pulmonar cu rasunet si asupra presiunii arteriale sistemice si frecventei cardiace care scad la inceputul inspiratiei si cresc la sfarsitul expiratiei. Astfel, in inspiratie volumul vaselor creste si ca urmare la inceput afluxul spre inima stanga scade pentru ca apoi sa creasca FIG 2.17. Vascularizatia acinului pulmonar. Se poate observa comunicarea circulatiei pulmonare cu cea bronsica (a) si contaminarea cu sangele neoxigenat prin sunt artera-vena (b) sau de la nivelul alveolelor neaerate (c) 78 imediat dupa umplerea completa a vaselor pulmonare. Cresterea este continuata in expiratie pentru ca apoi sa scada la inceputul inspiratiei. In aceste procese mai participa si conexiunile dintre centrii respiratori si cei cardiovasomotori ca si influentele chemo si presoreceptoare. Distributia fluxului sanguin pulmonar nu este uniforma nu numai din cauze gravitationale generate de pozitia vaselor fata de inima, ci si din cauza interactiunii dintre presiunea hidrostatica si miscarile respiratorii. S-a demonstrat ca atat fluxul sanguin cat si ventilatia cresc de la varfuri spre bazele plamanilor (ventilatia de 3 ori iar perfuzia de 10 ori) (FIG 2.19). Se descriu 3 zone topografice pulmonare in functie de interrelatia dintre presiunea alveolara (PA), cea de la capatul arterial al capilarului pulmonar (Pa) si cea de la capatul sau venos (Pv) : -Zona I in care PA>Pa>Pv ceea ce duce la colabarea capilarelor cu reducerea importanta a fluxului -Zona II in care Pa>PA>Pv fluxul fiind determinat de diferenta dintre presiunile arteriala si alveolara ceea ce realizeaza o cascada vasculara -Zona III in care Pa>Pv>PA iar fluxul depinde de diferenta de presiune arterio-venoasa. Fluxul creste in aceasta zona datorita actiunii gravitatii prin distensie si recrutare de noi capilare (FIG 2.20.). Acestor 3 zone li s-a adagat o a 4-a situata in partile cele mai inferioare ale plamanilr in care fluxul scade datorita cresterii presiunii interstitiale care ingusteaza vasele extra-alveolare. Volumul sanguin pulmonar cuprinde in jur de 9% din volumul sanguin total ceea ce inseamna cam 240 ml/m2 suprafata corporala. Vasele pulmonare constituie un rezervor mic de sange in comparatie cu rezervorul venos sistemic. Din acest volum aprox 60 ml/m2 se gasesc in capilare si participa la schimburile gazoase. Interrelatia dintre ventilatia si perfuzia pulmonara. Daca se considera ca intr-un minut se ventileaza la nivel alveolar cam 4 L de aer (restul ramanand in spatiul mort) iar debitul cardiac este de 5 L/min atunci raportul dintre ventilatie si perfuzie (V/P) are o valoare medie de 0.8 in conditii ideale in care toate alveolele sunt egal ventilate si perfuzate. In realitate exista mari variatii ale distributiei aerului ventilat si ale perfuziei ceea ce face ca raportul V/P sa varieze intre 3.3 la varfuri si 0.63 la baze. Acest lucru genereaza un gradient vertical al presiunilor partiale ale O2 si CO2 in aerul alveolar (FIG 2.21). In plus chiar la nivelul acinilor exista o inegalitate intre ventilatie si perfuzie avand in FIG 2.18. Circulatia pulmonara si presiunile intravasculare. Cifrele exprima saturatia sangelui in diferitele teritorii ale acesteia 79 vedere faptul ca alveolele sunt ventilate in serie primind tot mai putin oxigen spre capatul acinului, in timp ce perfuzia capilara se realizeaza in paralel sangele avand acelasi continut in oxigen (FIG. 2.22). Cu toate ca pO2 in alveole scade cu 40 mmHg de la varf la baza, saturatia sangelui ce paraseste plamanii nu scade cu mai mult de 4% datorita formei curbei de disociere a O2Hb. La individul normal inegalitatea raportului V/P are influenta minima asupra schimburilor respiratorii prin interventia a 2 mecanisme compensatorii: -reducerea perfuziei unui teritoriu bine ventilat duce la scaderea CO2 din alveolele si caile aeriene adiacente ceea ce produce constrictia musculaturii netede de la acest nivel diminuand ventilatia -hipoventilatia unui teritoriu bine perfuzat scade O2 si ca urmare se produce vasoconstrictie care scade perfuzia. 2.3.4.Reglarea circulatiei pulmonare se realizeaza prin interrelatia factorilor care influenteaza fluxul sanguin in mod activ sau pasiv. Controlul vasomotor activ este posibil prin intermediul inervatiei vegetative a vaselor pulmonare in conditiile in care inervatia acestora este mai redusa comparativ cu vasele sistemice, mai ales la nivelul vaselor mici. Simpaticul produce o crestere rezistentei vasculare prin intermediul ? receptorilor sau numai o distensibilitate mai redusa a vaselor. Fibrele parasimpatice colinergice au actiune vasodilatatoare, in special asupra vaselor bronsice. Reflexele baro sau chemoreceptoare sistemice au rasunet si la nivelul circulatiei pulmonare. Astfel, stimularea baroreceptorilor sino-carotidieni produce vasodilatatie, in timp ce stimularea hipoxica a chemoreceptorilor corpusculilor carotidieni produce vasoconstrictie. Numeroase substante actioneaza pe cale umorala asupra circulatiei pulmonare. Catecolaminele, agonistii ? adrenergici, angiotensina II, histamina, PGF2?, PGE2, tromboxanii produc vasoconstrictie, la fel ca si hipoxia si hipercapnia alveolara sau scaderea pH sanguin. Acetilcolina, agonistii adrenergici (izoproterenol), PGE1, PGI2, bradikinina, NO sunt vasodilatatoare. FIG.2.20. impartirea plamanilor in zone in functie de interrelatia dintre presiunile alveolara (PA), de la capatul arterial al capilarului pulmonar (Pa) si de la cel venos (Pv) FIG. 2.19. Variatiile fluxului sanguin si ale ventilatiei la varful si la baza plamanilor 80 In ceea ce priveste modificarile pasive ale rezistentei vasculare pulmonare, variatiile volumului pulmonar peste sau sub capacitatea reziduala functionala, cresterea presiunii alveolare si interstitiale, presiunea intrapleurala pozitiva cresc rezistenta vasculara pulmonara, in timp ce cresterea presiunii in artera pulmonara si atriul stang, cresterea volumului sanguin pulmonar si a debitului cardiac o reduc. 2.4.Difuziunea alveolo-capilara. Difuziunea alveolo-capilara reprezinta trecerea gazelor din aer in sange si invers prin traversarea membranei alveolo-capilare. Difuziunea depinde in primul rand de diferenta de presiune partiala a gazelor, ca si de proprietatile lor fizico-chimice sau grosimea si suprafata membranei alveolo-capilare. Pentru O2 presiunea in aerul alveolar este de 100 mmHg, iar in sangele venos 40 mmHg. Pentru CO2 presiunea in alveole este de 40 mmHg iar in sangele venos 46 mmHg. Capacitatea de difuziune a plamanilor consta in abilitatea unui gaz de a trece prin membrana alveolo-capilara in unitatea de timp pentru o anumita diferenta de presiune partiala. Capacitatea de difuziune pentru O2 este de 15-20 ml/min/mmHg in repaus si de 40-80 ml in cursul efortului. Ca urmare a miscarilor respiratorii gazele componente ale atmosferei ajung la nivelul alveolelor unde vin in contact cu sangele capilar prin intermediul membranei alveolo-capilare. La individul normal in repaus cei 120 ml sange capilar sunt inconjurati cam de 2 L aer alveolar ce constituie capacitatea reziduala functionala. Reteaua capilara are o suprafata de 90 m2 totalizand o lungime de aprox 1500 km. La nivelul membranei alveolo-capilare are loc schimbul de gaze prin difuziune, fenomen care depinde de mai multi factori: -diferenta de presiune partiala a gazelor -proprietatile lor fizico-chimice -grosimea si suprafata membranei de schimb Diferenta de presiune partiala. Fata de aerul atmosferic care contine oxigen, bioxid de carbon si azot intr-o anumita proportie, aerul alveolar si sangele care vine sau paraseste capilarele contin mai putin oxigen si mai mult bioxid de carbon, in timp ce azotul nu sufera modificari importante (Tabel I). Aerul alveolar are o compozitie diferita de cea a aerului atmosferic datorita schimburilor de gaze. Ea nu ramane fixa datorita variatiilor respiratorii, a existentei spatiului mort si a inegalitatii ventilatiei alveolare. Moleculele de gaz traverseaza membrana alveolo-capilara prin difuziune simpla de la locurile unde presiunea lor partiala este mai mare spre locurile unde aceasta este FIG. 2.22. Interrelatia dintre ventilatie si perfuzie la nivelul acinului unde alveolele sunt ventilate in serie in timp ce perfuzia are loc in paralel FIG. 2.21. Gradientul vertical al presiunilor partiale ale O2 si CO2 in aerul alveolar 81 mai mica. Difuziunea este favorizata de circulatia intensa, reactiile chimice rapide ale gazelor in sange favorizate de unele enzime specifice si ajustarea continua a ventilatiei si perfuziei la necesitatile metabolice. In repaus consumul de O2 este in jur de 250 ml/min cu o productie de 200 ml CO2, cifrele variind mult in cursul efortului. Proprietatile fizico-chimice ale gazelor. Moleculele gazelor se afla in continua miscare ceea ce asigura dezvoltarea unei anumite presiuni in functie de numarul de molecule, volumul pe care il ocupa si temperatura fara ca presiunea partiala a unui gaz sa afecteze presiunea altuia. Influenta temperaturii asupra volumului gazelor este importanta pentru masurarea volumelor pulmonare tinand cont de faptul ca temperatura corporala de 370 C este de obicei superioara temperaturii atmosferice reducand volumul gazelor care parasesc plamanii. In plus aerul expirat este saturat cu vapori de apa la o presiune partiala de 47 mmHg. Volumele de aer masurate trebuie deci corectate in functie de temperatura, presiunea atmosferica si presiunea vaporilor de apa. Se folosesc urmatoarele tipuri de corectie: -STPD la 00 C, 760 mmHg, fara vapori de apa -BTPS la 370 C, presiune saturata cu vapori de apa -ATPS la temperatura mediului ambiant si la presiune saturata cu vapori de apa. Cantitatea de gaz din plasma sau alte lichide ale corpului depinde de presiunea gazului si solubilitatea acestuia. Solubilitatea gazelor este mai scazuta in plasma din cauza prezentei substantelor solide dizolvate si a eritrocitelor. Solubilitatea CO2 este mai mare decat cea a O2. In 100 ml sange la temperatura corpului avem cantitati destul de mici de gaze dizolvate (O2 0.3 ml, CO2 3 ml, N2 0.8 ml) dar ele sunt importante deoarece numai trecand prin aceste forme se obtin celelalte combinatii chimice ale lor. Grosimea si suprafata membranei alveolo-capilare. Desi grosimea medie a membranei alveolo-capilare este in jur de doar 1 m, spatiul pe care gazele trebuie sa-l strabata din alveola pana in eritrocite sau invers este mult mai complex aici intervenind si o serie de alte procese chimice. Reducerea suprafetei de schimb sau alterarea membranei alveolo-capilare in cursul unor afectiuni pulmonare ingreuneaza intr-un mod semnificativ difuziunea. Capacitatea de difuziune a plamanilor consta in abilitatea unui gaz de a trece dintr-o parte in alta a membranei alveolo-capilare in unitatea de timp la o anumita diferenta de presiune partiala. Capacitatea de difuziune a plamanilor pentru O2 este in repaus de 15-20 ml/min/mmHg dar ea poate creste la 40-80 ml/min/mmHg in conditii de efort sau hipoxie prin intensificarea respiratiei si a circulatiei. Diferentele alveolo-arteriale ale gazelor. intre aerul alveolar si sangele arterial exista si in mod fiziologic unele diferente privind concentratia gazelor respiratorii. Ele nu sunt importante pentru CO2 si N2 dar pentru O2 gradientul poate varia chiar in repaus intre 5 mmHg la 20 de ani si 20 mmHg la 75 ani, valori care cresc in efortul intens. Acest gradient se datoreste variatiei raportului V/P in diferitele teritorii pulmonare ca si contaminarii venoase a sangelui arterial care atinge cam 2% din debitul cardiac. 2.5.Reglarea respiratiei si adaptarea ei in diferite conditii. Reglarea respiratiei se realizeaza prin mecanisme chemoneurologice complexe. Centrii respiratori principali se afla in bulb. Aici exista un grup de neuroni respiratori dorsal si unul ventral. Grupul dorsal contine neuroni cu rol inspirator situat in zona nucleului tractului solitar care controleaza activitatea diafragmului prin intermediul nervilor frenici avand rolul principal in generarea ritmului respirator. Grupul ventral este situat in zona nucleilor retrofacial, ambiguu si retroambiguu si contin atat neuroni inspiratori cat si expiratori. In punte exista centrul pneumotaxic care are rolul de a influenta succesiunea inspiratie expiratie. 82 Centrii nervosi superiori situati in hipotalamus, sistemul limbic si scoarta cerebrala realizeaza adaptarea comportamentala si voluntara a respiratiei intervenind in termoreglare, starile afectiv-emotionale sau in activitatile voluntare. Numeroase reflexe influenteaza activitatea respiratorie : reflexele Hering-Breuer si paradoxal Head initiate de distensia sau colabarea plamanilor, reflexele proprioceptive si chemoreceptoare. TABEL I. Presiunile partiale ale gazelor in aerul atmosferic si alveolar si in sangele venos si arterial (mmHg) Reflexele chemoreceptoare sunt declansate de la nivelul unor receptori periferici (sino-carotidieni si aortici) si centrali (mai ales la nivelul bulbului) care transmit informatii legate de pO2, pCO2 si pH. Reflexele cu actiune tranzitorie sunt reprezentate de apneea reflexa, stranut, tuse, sughit, cascat ca si de reflexele plecate de la receptorii J sau cei iritanti, de la nivelul aparatului cardio-vascular si al pielii. In cursul efortului creste consumul de O2 de la 250 ml/min in repaus pana la 3-4 L/min. Consumul de O2 creste treptat atingand un nivel de echilibru care se mentine pe toata durata efortului. Dupa incetarea acestuia consumul revine la valorile de repaus. Deficitul initial este astfel acoperit de datoria finala la revenire. Fiecare individ are o capacitate aerobica maxima adica un nivel maxim de efort pentru care isi poate asigura consumul de O2 Depasirea acestuia se face in conditii de anaerobioza efortul neputand fi continuat prea mult. Adaptarea la efort se face prin mecanisme neurogene si chimice care realizeaza cresterea ventilatiei maxime pana la 130-150 L/min precum si cresterea debitului cardiac. Factorul limitativ al adaptarii la efort nu este reprezentat de respiratie ci de sistemul cardio-vascular. Hipobarismul se caracterizeaza prin scaderea pO2 pe masura cresterii altitudinii. Semnele hipobarismului depind de altitudine si rapiditatea instalari hipoxiei. Ventilatia pulmonara creste ca si frecventa batailor inimii si presiunea arteriala. Hipoxia are efecte in primul rand asupra sistemului nervos, ele fiind severe cand pO2 alveolar scade sub 30 mmHg si se asociaza cu hipocapnia produsa de hiperventilatie. Se constata somnolenta, lentoare, falsa senzatie de bine, alterarea judecatii critice, scaderea perceptiei dureroase. Aclimatizarea este posibila la locuitorii marilor inaltimi care prezinta o toleranta crescuta la hipoxie prin cresterea ventilatiei, ajustarea echilibrului acido-bazic, poliglobulie, cresterea debitului cardiac, cresterea numarului de capilare musculare. Expunerea la altitudini ridicate produce "raul de munte" care are ca simptome cefaleea, dispneea de efort, slabiciune, greturi, palpitatii, transpiratii. Expunerea de durata la altitudine se insoteste de o stare de oboseala, dureri ale extremitatilor, tulburari vizuale, insomnii. Hiperbarismul se caracterizeaza prin cresterea presiunii odata cu scufundarea subacvatica, la fiecare 10 m presiunea crescand cu 1 atm. Scufundarea in apnee si revenirea la suprafata este posibila fara nici un echipament, scufundatorii antrenati prezentand o crestere a CPT, diminuarea VR si toleranta crescuta la CO2 si hipoxie. Scufundarea in apa pana la gat are efecte asupra respiratiei si circulatiei din cauza presiunii exercitate asupra corpului, chiar daca aceasta nu este prea mare. Imersia capului sau numai a fetei produce un reflex de "scufundare" manifestat prin bradicardie accentuata si vasoconstrictie sistemica cu cresterea presiunii arteriale. Acest reflex este caracteristic animalelor si pasarilor acvatice. In cazul scufundarilor la adancimi mari pe durate mai lungi respiratia nu este posibila decat folosind aparatura care sa asigure aerului respirat o presiune egala cu cea de la adancimea data. Hipercapnia la care se asociaza actiunea narcotica a azotului dizolvat in sange in cantitati mai mari produce asa numita "betie a adancurilor". Persoanele antrenate pentru scufundari tolereaza mai bine hipercapnia, au o respiratie mai lenta cu cresterea VC, VIR si CV. Revenirea rapida la suprafata dupa o scufundare mai indelungata duce la aparitia "disbarismului" sau a bolii de decompresiune cauzata de eliberarea azotului dizolvat sub forma de bule care cresc in volum pe masura ascensiunii cauzand fenomene neurologice, cardio-vasculare, dureri articulare. Aceste tulburari pot fi inlaturate prin recomprimare urmata de decomprimare lenta sau pot fi prevenite prin folosirea unor amestecuri de gaze (azot-oxigen, heliu-oxigen, heliu-azot-oxigen) in locul aerului obisnuit. Administrarea de O2 pur nu este lipsita de pericole din cauza actiunii toxice a acestuia mai ales la 83 nivelul sistemului nervos central. Embolia gazoasa nu trebuie confundata cu disbarismul, ea apare in cazul in care un scufundator care respira aer la o presiune ridicata revine rapid la suprafata fara a expira. Cresterea brusca a volumului de aer din plamani poate duce la ruperea vaselor pulmonare si patrunderea aerului in sistemul circulator. Respiratia periodica este o respiratie anormala in care se interpun perioade mai lungi de apnee si sunt expresia unei asfixii cerebrale. Asfixia este o stare caracterizata prin hipoxie si hipercapnie datorate blocarii cailor aeriene sau a transportului gazelor sanguine. Resuscitarea respiratorie consta in aplicarea in cazul opririi respiratiei a unor manevre manuale sau folosind aparatura specializata care sa permita schimburile respiratorii si reluarea respiratiei spontane. Pentru a realiza un aport adecvat de O2 in functie de necesitatile metabolice ale organismului si eliminarea CO2 rezultat, ventilatia si circulatia pulmonara trebuie sa se adapteze continuu prin interventia unor mecanisme de reglare chemoneurologice complexe. Scaderea cantitatii de O2 (hipoxia), dar mai ales cresterea CO2 (hipercapnia) sunt factorii principali de care depind variatiile respiratorii. Ei actioneaza direct sau pe cale reflexa asupra unor grupuri de neuroni situati la diferite nivele ale sistemului nervos central care la randul lor vor actiona asupra muschilor respiratori prin intermediul motoneuronilor spinali. Numerosi alti stimuli plecati de la nivelul proprio, baro sau chemoreceptorilor raspanditi in cele mai variate zone ale corpului influenteaza respiratia. 2.5.1 Centrii respiratori. Activitatea repiratorie ritmica este bazata pe alternanta descarcarilor neuronilor inspiratori si expiratori bulbari fiind modelata prin influente nervoase extrabulbare. Respiratia este un proces automat spontan care poate fi influentat voluntar. Neuronii implicati in respiratie sunt situati in anumiti "centri" care grupeaza neuroni cu functii asemanatoare si activitate inalt integrata. 2.5.1.1.Centrii bulbo-pontini. Centrii bulbari sunt situati in substanta reticulata de ambele parti ale liniei mediane si prezinta dupa descrierea clasica 2 zone: una inspiratoare situata dorsal a carei excitare provoaca inspiratia si alta expiratorie situata mai ventral decat prima si a carei excitare produce expiratia, activitatea respiratorie ritmica de repaus fiind dependenta mai ales de centrul inspirator (FIG 2.23). Notiunea de centru inspirator sau expirator este inlocuita in prezent prin aceea de grup neuronal denumit dupa pozitia sa anatomica si in care pot coexista neuroni cu functii diferite. Grupul respirator dorsal este situat in zona nucleului tractului solitar si contine mai ales neuroni inspiratori care controleaza activitatea diafragmului prin intermediul nervilor frenici. Ei trimit numeroase fibre spre neuronii grupului respirator ventral de la care pleaca insa mult mai putine fibre spre grupul dorsal, ridicand semne de intrebare cu privire la viabilitatea mecanismului inervatiei reciproce in generarea ritmicitatii spontane inspiratie - expiratie. Se descriu 2 tipuri de neuroni cu rol inspirator: 1 ? care sunt inhibati de inflatia plamanului si 1 care sunt excitati de inflatie. Grupul respirator dorsal contine si o mica populatie de neuroni expiratori amestecati printre cei inspiratori ca si celule P care sunt interneuroni implicati in integrarea aferentelor de la receptorii pulmonari de intindere. Nucleul tractului solitar este sediul proiectiei fibrelor aferente ale glosofaringianului (IX) si vagului (X) care transmit informatii de la chemo si baroreceptorii carotidieni si aortici legate atat de pO2, pCO2 si pH din sangele arterial cat si de nivelul presiunii arteriale. In plus sunt transmise si informatii de la diferiti receptori pulmonari, mai ales cei de distensie. Se considera ca grupul respirator dorsal detine rolul principal in generarea ritmului respirator ca si in integrarea diferitelor aferente care ii pot influenta activitatea pe cale reflexa. Grupul respirator ventral este situat in zona nucleilor retrofacial, ambiguu si retroambiguu. Acest grup contine atat neuroni inspiratori cat si expiratori. 84 Neuronii din nucleul ambiguu sunt mai ales motoneuroni vagali care inerveaza muschii faringelui, laringelui si ai limbii fiind implicati atat in inspiratie cat si in expiratie. In nucleul retroambiguu neuronii inspiratori sunt situati mai mult in zona rostrala, in timp ce neuronii expiratori sunt situati caudal. Unii dintre neuronii inspiratori trimit impulsuri spre muschii intercostali externi si chiar spre diafragm, in timp ce restul sunt conectati numai cu alti neuroni de la nivelul bulbului. Neuronii expiratori trimit impulsuri spre muschii intercostali interni si abdominali. Nucleul retrofacial contine in special neuroni expiratori grupati in complexul Botzinger care inhiba neuronii inspiratori din grupul dorsal ca si unii dintre motoneuronii frenici. Multi dintre neuronii expiratori nu sunt activi in eupnee cand expiratia are loc pasiv. In mod clasic centrii respiratori pontini ar fi reprezentati de centrul pneumotaxic si centrul apneustic. In conceptia actuala centrul pneumotaxic cuprinde neuronii grupati in zona superioara a puntii in nucleul parabrahial medial si nucleul Kolliker-Fuse care intervin in modulareaa succcesiunii inspiratie-expiratie. Existenta centrului apneustic caruia i s-a atribuit un rol in intreruperea inspiratiei nu a putut fi demonstrata. Rezultatele studiilor mai vechi privind rolul centrilor nervosi bulbo-pontini in reglarea respiratiei bazate pe sectionari si distrugeri la diferite nivele ale trunchiului cerebral in conditii de narcoza trebuie interpretate cu rezerva, data fiind efectuarea lor in conditii mult diferite de cele fiziologice. Ele au fost completate insa de studiile realizate prin inregistrarea activitatii electrice a neuronilor implicati in controlul respiratiei. 2.5.1.2.Centrii nervosi superiori. Activitatea centrilor respiratori bulbo-pontini este modulata prin influenta numeroaselor impulsuri provenite din alte teritorii ale sistemului nervos central realizand adaptarea comportamentala si voluntara a respiratiei in diferite conditii fiziologice. Hipotalamusul intervine in modificarile respiratorii legate de termoreglare la unele specii animale, in cursul febrei sau al unor modificari hemodinamice. Animalele cu blana lipsite de glande sudoripare (caine) prezinta o hiperventilatie intensa pentru a evita supraincalzirea. Vehicularea unor volume crescute de aer prin caile aeriene superioare produce o importanta pierdere de caldura prin evaporare. Hipocapnia este evitata deoarece respiratia este superficiala interesand doar spatiul mort. Hipertermia in cursul febrei, al eforturilor intense sau expunerea la temperatura ridicata induce hiperventilatie prin actiunea directa a temperaturii, accelerarea proceselor metabolice si producerea de metaboliti acizi. Hipotermia are efecte inverse deprimand respiratia. Sistemul limbic are rol in modificarile respiratorii ce insotesc starile emotionale de frica sau furie. Starile de frica sau furie, ca si senzatiile placute determina accelerarea respiratiei, in timp ce teama, groaza sau atentia incordata se insotesc de oprirea respiratiei. Adulmecarea mirosurilor presupune implicarea unor modificari respiratorii specifice realizate prin conexiunile sistemului limbic cu cel olfactiv. Scoarta cerebrala poate avea influente importante asupra respiratiei, stimulii plecati din ariile motorii si premotorii ajungand direct la motoneuronii ce inerveaza muschii respiratori fara a mai trece prin centrii bulbo-pontini. Aflata sub control voluntar cortical respiratia poate fi accelerata, incetinita sau chiar oprita pentru scurte perioade de timp. Posibilitatea realizarii de reflexe conditionate respiratorii (hiperventilatia sportivilor inainte de start), adaptarea respiratiei in unele situatii psihosociale sau in cursul unor activitati speciale (gimnastica yoga, vorbirea, cantatul vocal sau la instrumente de suflat) subliniaza odata in plus rolul scoartei cerebrale in modularea respiratorie. Rolul scoartei este insa limitat de mecanismele reflexe induse de variatiile nivelului CO2. Centrii respiratori au numeroase conexiuni functionale cu alti centri nervosi care coordoneaza diferite functii. Exista relatii stranse cu centrii cardiovasomotori bulbari ca si cu centrii masticatiei deglutitiei si ai vomei. Respiratia este complex interconectata cu mecanis85 mele care regleaza circulatia, metabolismul, echilibrul hidroelectrolitic, secretiile endocrine, temperatura corporala participand la homeostazia generala a organismului. 2.5.2.Reflexele implicate in reglarea respiratiei. Miscarile respiratorii se realizeaza prin activitatea ritmica a centrilor respiratori bulbari modulata de centrii superiori sub influenta a numeroase impulsuri de la diferiti receptori dintre care cele mai importante sunt cele plecate de la nivelul plamanilor si a zonelor reflexogene carotidiene si aortice (FIG 2.24). Izolarea progresiva a centrilor respiratori bulbari prin reducerea aferentelor va avea ca efect scaderea numarului neuronilor inspiratori activi in mod spontan si deci deprimarea respiratiei. 2.5.2.1.Reflexele Hering-Breuer se produc la distensia (reflex inhibito-inspirator) sau colabarea (reflex excito-inspirator) plamanilor, un rol important in declansarea lor avand nervii vagi. Sectionarea lor duce la aparitia unei respiratii rare si adanci cu pauze intre inspiratie si expiratie toracele ramanand intr-o pozitie de inspiratie partiala. Nervii vagi transmit informatii in primul rand de la nivelul receptorilor de intindere din muschii netezi ai cailor aerienea dar si de la nivelul marilor vase intratoracice sau al vasele pulmonare. Reflexul inhibito-inspirator este declansat de distensia plamanilor ce actioneaza la nivelul unor receptori de intindere cu adaptare lenta si are rolul de a reduce lucrul respirator prin prevenirea vehicularii unor volume curente mari de aer si a supradistensiei alveolare. Pentru a activa acest reflex in conditii de eupnee sunt necesare volume curente de 800-1000 ml. Reflexul excito-inspirator se produce la colabarea plamanilor prin interventia unor receptori cu adaptare rapida stimulati pe durate scurte la volume mari de aer. Acest reflex intervine in cazul unei colabari bruste a plamanilor, asa cum se intampla in pneumotorace sau in cazul unei respiratii spontane ample (oftat) avand rolul de a preveni atelectazia. 2.5.2.2.Reflexul paradoxal Head este opus reflexului Hering-Breuer inhibito-inspirator si realizeaza activarea inspiratiei pe masura hiperinflatiei pulmonare ceea ce contribuie la hiperventilatia de efort. 2.5.2.3.Reflexele proprioceptive sunt declansate de stimularea receptorilor de la nivelul muschilor interostali si diafragm (fusuri musculare si receptori tendinosi) si ar avea un rol important in reglarea volumului curent. 2.5.2.4.Reflexele chemoreceptoare sunt declansate de modificarile presiunilor partiale ale gazelor respiratorii (pO2,pCO2) ca si de variatiile de pH rezultate in urma activitatii tisulare. Modificarile sunt detectate de chemoreceptori situati la periferie sau la nivelul sistemului nervos central. Chemoreceptorii periferici sunt situati in corpusculii (glomus) din zonele sino-carotidiana si aortica si intervin si in reglarea circulatiei. Informatiile de la acestia sunt transmise pe calea nervilor vag si glosofaringian la neuronii respiratori bulbari influentand respiratia. Corpusculii au o irigatie foarte intensa (2000 ml/100 g tesut) fiind foarte sensibili la scaderea pO2, cresterea pCO2, scaderea pH, reducerea presiunii arteriale, hipertermie sau cresterea activitatii simpatice si vasoconstrictia ce o insoteste. Chemoreceptorii aortici sunt stimulati in FIG 2.23. Localizarea grupurilor de neuroni respiratori la nivelul trunchiului cerebral 86 special de hipoxie si influenteaza mai ales frecventa respiratiilor, in timp ce receptorii sino-carotidieni influenteaza atat frecventa cat si profunzimea respiratiei. Mecanismul prin care reducerea pO2 arterial influenteaza activitatea chemoreceptorilor este legat de inhibarea permeabilitatii pentru K+ a membranei celulelor chemosenzitive urmata de depolarizarea acestora. In conditii de eupnee cu normoxie si normocapnie chemoreceptorii periferici contribuie cu 20% la controlul ventilatiei, in timp ce hiperpneea hipoxemica depinde in cea mai mare masura de controlul periferic. Chemoreceptorii centrali sunt raspanditi la diferite nivele ale sistemului nervos central dar mai ales in zona ventro-laterala a bulbului. Celulele chemoreceptoare sunt influentate de cantitatea H+ din lichidul cefalorahidian si cel interstitial, ele nefiind in contact direct cu sangele arterial de care sunt separate de bariera hemato-encefalica prin care doar CO2 difuzeaza cu usurinta. Chemoreceptorii centrali nu sunt influentati de hipoxie. Compozitia lichidului cefalo-rahidian este diferita de cea a plasmei, cantitatea de proteine este cu mult mai mica, pCO2 este ceva mai mare iar pH este mai acid (7.32), singurul sistem tampon semnificativ fiind bicarbonatul. Datorita acestui fapt hipercapnia va duce la modificari mai mari ale H+ in lichidul cefalorahidian comparativ cu plasma. Chemoreceptorii centrali sunt implicati in mentinerea respiratiei in conditii de repaus ca si in raspunsul de lunga durata la inhalarea de CO2, spre deosebire de chemoreceptorii periferici care intervin in raspunsurile rapide la CO2. Rolul CO2 si al H+ in modificarile respiratorii este foarte important, lucru dovedit de cresterea aproape liniara a ventilatiei in functie de concentratia H+. Nivelul acesteia depinde de producerea metabolitilor acizi si in primul rand a CO2 care este cel mai puternic excitant al neuronilor respiratori. Hipoxia potenteaza raspunsul ventilator la CO2. Presiunea partiala a CO2 in sangele arterial si lichidul cefalo-rahidian constituie principala determinanta a volumului curent si a frecventei respiratorii. Doar hiperventilatia voluntara si hiperpneea din cursul efortului pot depasi efectul hipercapniei asupra respiratiei. Efectele cele mai marcate ale CO2 se obtin la concentratii de 5-10 % in aerul respirat insotite de variatii ale pCO2 arterial intre 40-70 mmHg. Depasirea acestor concentratii nu are efecte vizibil mai marcate, dar cresterile peste 70-80 mmHg au efecte inhibitoare asupra respiratiei insotindu-se de dispnee, cefalee intensa datorita vasodilatatiei cerebrale, stare de neliniste, ameteli sau lesin. Pierderea constientei, rigiditatea musculara si tremorul apar la concentratii de CO2 ce depasesc 15%. Peste 20-30% se produc convulsii generalizate. Deprimarea raspunsului la CO2 pana la apnee poate apare in somn, dupa consumul de substante opioide, barbiturice sau anestezice putand cauza moartea. Afectiunile pulmonare cronice obstructive deprima raspunsul ventilator la hipercapnie atat datorita dezechilibrului acido-bazic cat si din cauza ca lucrul mecanic ventilator crescut nu permite realizarea unei hiperventilatii corespunzatoare efortului. Rolul hipoxiei in modificarile respiratorii este legat de chemoreceptorii periferici, mai ales de la nivelul corpusculilor carotidieni sensibili fata de nivelul pO2 arterial. Stimularea respiratiei este moderata la grade mici de hipoxie dar este intensificata brusc cand procentul de O2 in aerul respirat scade sub 10, iar pO2 scade sub 50 mmHg. Raspunsul la hipoxie este potentat in prezenta cresterii pCO2 arterial. Stimularea ventilatiei prin hipoxie poate duce la scaderea pCO2 arterial si instalarea alcalozei respiratorii. Interrelatiile dintre modificarile pCO2, pO2 si pH in controlul respiratiei se dovedesc a fi deosebit de complexe, cu atat mai mult cu cat bariera hemato-encefalica face ca aceste modificari sa fie diferite in sangele arterial sau la nivelul sistemului nervos central. 2.5.2.5.Reflexele respiratorii care actioneaza tranzitor nu sunt implicate in respiratia obisnuita ci doar in unele conditii specifice si au de cele mai multe ori un rol de aparare. Apneea reflexa se produce ca urmare a excitarii mucoasei nazale cu substante iritante sau toxice si are un rol precis de aparare impiedicand inhalarea lor. Informatiile transmise prin nervii trigemen si olfactiv duc la oprirea respiratiei. Apneea se produce si in timpul deglutitiei ceea ce impiedica patrunderea alimentelor in caile respiratorii. Excitarea mucoasei traheobronsice poate produce in mod reflex spasm glotic si 87 bronhoconstrictie. Stranutul apare tot ca urmare a excitarii nervilor trigemen si olfactiv si are ca efect eliminarea aerului din fosele nazale intr-un mod asemanator cu tusea. Tusea este un important reflex de aparare care are rolul de a indeparta agentii iritanti de la nivelul cailor aeriene. Se produce mai intai o inspiratie profunda, urmeaza apoi inchiderea glotei si contractia bursca a muschilor expiratori si abdominali cu expulzarea violenta a aerului din caile aeriene care poate atinge peste 1000 km/ora. Concomitent se produc si modificari hemodinamice ce afecteaza mai ales circulatia cerebrala cu posibila aparitie a unor stari sincopale. In afara excitatiilor provenite de la nivel bronhopulmonar, tusea mai poate fi declansata si de excitatii provenite din alte teritorii inervate de nervii vag si glosofaringian. Abolirea reflexului de tuse in unele stari patologice, mai ales la batrani, duce la acumularea secretiilor in caile aeriene cu complicatii obstructive si infectioase. Sughitul consta in contractia spasmodica a diafragmului cu o inspiratie brusca si inchiderea glotei. Semnificatia sa fiziologica nu este cunoscuta. Cascatul este un act reflex complex la care participa in afara sistemului respirator, glandele salivare si lacrimale, diferiti muschi in special ai fetei, sistemul circulator. Se produce la inceput o inspiratie cu dilatarea faringelui, miscari faciale urmate de expiratie. Odata declansat cascatul nu mai poate fi oprit in mod voluntar cu exceptia unora dintre manifestarile sale. Semnificatia cascatului nu este prea clara el fiind asociat deobicei cu dorinta de somn sau starile de plictiseala. Cascatul excesiv se poate intalni in unele afectiuni ale sistemului nervos central. Reflexul dilatator faringeal este cauzat de existenta unei presiuni negative la nivelul cailor aeriene superioare, informatiile fiind transmise prin nervii trigemen, laringian si glosofaringian. Reflexele plecate de la receptorii juxtacapilari (J) pulmonari pe cale vagala produc tahipnee in urma congestiei vasculare pulmonare, a cresterii volumului lichidului interstitial pulmonar, in edemul pulmonar produs prin insuficienta ventriculului stang sau chiar la normali in cursul efortului fizic mai intens. Embolia pulmonara sau injectarea unor substante (capsaicina) in circulatia pulmonara produc fie apnee, fie tahipnee in acelasi mod. Reflexele plecate de la receptorii iritanti din caile aeriene si chiar din alveole se produc ca urmare a iritatiei mecanice sau chimice si produc nu numai tuse sau stranut ci si hiperpnee, bronhoconstrictie si cresterea presiunii arteriale. Reflexele declansate de la nivelul aparatului cardio-vascular au ca punct de plecare FIG. 2.24. Receptorii implicati in reglarea reflexa a respiratiei 88 chemoreceptorii si receptorii de intindere de la nivelul acestuia. Excitarea chemoreceptorilor arteriali produce hiperpnee, bronhoconstrictie, dilatarea cailor aeriene superioare si cresterea presiunii arteriale. Excitarea receptorilor de intindere arteriali ca urmare a cresterii presiunii produce apnee si bronhodilatatie. Reflexe respiratorii mai pot fi declansate prin : -excitarea chemoreceptorilor din vasele coronare -miscarile active sau pasive ale membrelor -excitarea receptorilor cutanati -tractiunea limbii -inhalarea de saruri de amoniu sau inghitirea unor solutii iritante (alcool) 2.5.3.Modificari respiratorii in efortul fizic. Efortul fizic presupune cresterea aportului de O2 pentru a face fata necesitatilor metabolice crescute insotita de producerea si eliminarea unei cantitati sporite de CO2, fenomene realizate prin modificari respiratorii adecvate. Consumul de O2 in repaus (MVO2) este in jur de 250 ml/min, dar poate creste in efortul intens la 3-4 L/min (45-50 ml/kg corp). Valorile sunt ceva mai mici la femei si scad cu varsta. In cursul efortului, in functie de intensitatea acestuia, consumul de O2 atinge un nivel de echilibru (steady state) care se mentine constant. Atingerea acestui nivel nu se face brusc ci treptat, iar la terminarea efortului consumul revine la normal tot treptat (FIG 2.25). Deficitul de O2 realizat la inceput va fi recuperat sub forma datoriei de O2 dupa terminarea efortului, datorie care este mai mare decat deficitul atat datorita nerevenirii imediate a respiratiei, circulatiei si temperaturii cat si reoxidarii lactatului produs de activitatea musculara. Un subiect neantrenat poate acumula o datorie de O2 de pana la 10 L, in timp ce la antrenati ea atinge 17-18 L. In conditiile respiratiei de aer atmosferic cu un continut normal de O2 (21%) consumul acestuia creste paralel cu intensitatea efortului pana la atingerea unei limite care constituie capacitatea aerobica maxima. Ea limiteaza capacitatea maximala de efort a unui individ care depinde nu numai de sistemul ventilator ci si de cel cardio-vascular. Depasirea nivelului maximal in conditii de aerobioza este posibila pentru o anumita perioada de timp dar duce rapid la acumularea de acid lactic ce impiedica continuarea efortului. Respirarea unui aer imbogatit cu O2 (40%) in cursul efortului nu duce la modificarea nivelului de echilibru al consumului de O2 la normali. Aparitia unei diferente fata de nivelul de echilibru pentru un anumit grad de efort demonstreaza fie depasirea limitei de efort considerata normala pentru individul in cauza, fie existenta insuficientei respiratorii. Determinarea capacitatii de a realiza un anumit efort se face prin spiroergografie folosind cicloergometrul sau covorul rulant. Treapta de efort imediat inferioara aceleia la care apare diferenta sau deficitul spirografic de O2 corespunde limitei functionale a organismului. Nu trebuie sa uitam insa ca testul de efort ofera informatii atat asupra starii aparatului respirator cat si a celui cardiovascular. Adaptarea ventilatiei la efort se face prin hiperventilatie care atinge 120-150 L/min sau chiar mai mult la cei antrenati. Hiperventilatia se realizeaza prin cresterea frecventei si amplitudinii respiratiilor intre ele stabilindu-se o interrelatie optima in functie de intensitatea efortului. La inceput creste mai mult volumul curent, dar pe masura ce apare acidoza metabolica predomina cresterea frecventei. Lucrul mecanic ventilator creste pe masura intensificarii efortului. Hiperpneea si amploarea ei presupune interventia mai multor factori care luati fiecare in parte nu au efectul sumarii lor, existand importante variatii individuale. Adaptarea ventilatiei are loc prin mecanisme chemoneurologice complexe inca incomplet cunoscute. Mecanismele neurogene sunt legate de: -influentele periferice de la nivelul articulatiilor si muschilor aflati in activitate ca si de la chemoreceptori -influentele centrale prin cresterea temperaturii si a pCO2 89 -cresterea sensibilitatii centrilor nervosi la stimulii chimici normali -influentele psihogene directe asupra neuronilor motori implicati in miscarile respiratorii sau prin reflexe conditionate Mecanismele chimice nu sunt bine clarificate si nu s-a putut descoperi o substanta specifica produsa in organism care sa influenteze pe cale umorala ventilatia. Au fost incriminati mai multi factori care pot actiona simultan : cresterea CO2 si a acidului lactic, scaderea pH, eliberarea de catecolamine, cresterea nivelului K+. In eforturile moderate nivelul pO2, pCO2 sau al pH in sangele arterial nu se modifica dar in sangele venos O2 scade in timp ce CO2 creste. In eforturile care depasesc capacitatea aerobica apar modificari si in sangele arterial. In paralel cu intensificarea ventilatiei au loc si modificari cardiovasculare caracterizate prin cresterea debitului cardiac, mai ales pe seama frecventei, cresterea presiunii ateriale, redistributia sangelui spre teritoriile aflat in activitate, cresterea diferentei arterio-venoase. Fluxul sanguin pulmonar creste dar presiunea din artera pulmonara si atriul stang nu cresc in aceeasi masura. Perfuzia regionala devine mai uniforma, ea crescand mai ales in zonele superioare. Deoarece ventilatia creste mai mult decat perfuzia, raportul V/P atinge valori cuprinse intre 2-4 favorizand gradientul de difuziune alveolo-capilar. Factorul limitant principal al efortului este legat de posibilitatile adaptative ale aparatului cardio-vascular, debitul cardiac putand creste doar de 4-6 ori fata de cresterea de 20-25 de ori a ventilatiei. Atata vreme cat efortul nu se acompaniaza de senzatii neplacute (dispnee, oboseala, durere) iar homeostazia este pastrata el poate fi continuat perioade indelungate. Aparitia dispneei indica depasirea posibilitatilor adaptative ale organismului la un anumit grad de efort si aparitia modificarilor homeostatice. Antrenamentul produce modificari adaptative importante mai ales la nivelul aparatului cardio-vascular si al muschilor scheletici comparativ cu modificarile respiratorii. Capacitatea vitala si ventilatia maximala cresc, la fel ca si capacitatea de difuziune a plamanilor si diferenta arterio-venoasa. Forta si rezistenta muschilor respiratori sunt mai bune. 2.5.4.Respiratia in hipobarism. Hipobarismul se caracterizeaza prin scaderea pO2 pe masura ce altitudinea creste supunand organismul unei hipoxii mai mult sau mai putin accentuata (FIG 2.26). Efectele sale depind de nivelul altitudinii, rapiditatea cu care suntem expusi si gradul de efort. Evolutia semnelor clinice desi este variabila in functie de individ se face in mai multe etape: -faza indiferenta (pana la 3000 m) fara modificari importante in afara unei adaptari prelungite la intuneric. -faza de hipoxie com-pensata (3000-4500 m) se caracterizeaza prin intensi-ficarea ventilatiei, cresterea frecventei cardiace, deficienta usoara in realizarea unor acte psihomotorii complexe, scaderea memoriei si a capacitatii maximale de efort. -faza de hipoxie manifesta (4500-6000 m) provoaca degradarea proceselor mentale si a controlului neuro-muscular, pierderea capacitatii de judecata critica, letargie, indiferenta sau excitatie euforica, halucinatii. Ventilata si frecventa cardiaca cresc in continuare. -faza de hipoxie critica (6000-8000 m) determina o deteriorare rapida a judecatii si intelegerii, pierderea controlului neuro-muscular si a constientei, oprirea respiratiei, a circulatiei si moartea. Semnele hipoxiei severe insotite de tulburari nervoase devin aparente la om cand pO2 scade sub 30 mmHg la nivel alveolar. Acest nivel este insa mult mai mare daca hipoxia se combina cu hiperventilatie si hipocapnie deoarece circulatia cerebrala este foarte sensibila la variatiile pCO2. Scaderea pO2 la 17-19 mmHg duce la pierderea constientei, iar scaderea sub 12 mmHg produce leziuni celulare ireversibile si moartea. 90 Deconectarea brusca a alimentarii cu O2 la altitudini mari duce rapid la coma (3 min la 9000 m si mai putin de 1 min la peste 12000 m). La inaltimi mari tulburarile nu pot fi prevenite nici prin administrarea de O2 100% daca presiunea acestuia nu este suficienta pentru a creste presiunea sa partiala la nivel alveolar. Aceasta datorita faptului ca presiunea vaporilor de apa fiind independenta de altitudine la temperatura corpului, volumul ocupat de acesti vapori creste pe masura scaderii presiunii atmosferice. La 15000 m suma pCO2 si a vaporilor de apa egalizeaza pe cea atmosferica si plamanii nu vor mai contine O2 , iar la 19000 m presiunea atmosferica este egalata de cea a vaporilor de apa (47 mmHg) care vor ocupa astfel intreg plamanul. Pentru prevenirea hipoxiei de altitudine ca si a efectului presiunii reduse se utilizeaza cabine presurizate la avioanele de pasageri sau in zborurile cosmice si costume individuale ce asigura si protectia antigravitationala la pilotii de pe avioanele de lupta. Alpinistii care nu ating inaltimi mai mari de 9000 m folosesc numai masti racordate la tuburi de O2. Hipobarismul acut provoaca modificari la nivelul ventilatiei pulmonare, a functiei respiratorii a sangelui si a aparatului cardio-vascular. Ventilatia pulmonara creste ca urmare a stimularii hipoxice a chemoreceptorilor periferici. Chemoreceptorii centrali nu reactioneaza la hipoxie, activitatea lor fiind chiar deprimata din cauza hipocapniei si alcalozei la nivelul lichidului cefalo-rahidian. Hiperventilatia face ca lucrul mecanic ventilator sa creasca. Cresterea tonusului simpatic se insoteste de cresterea debitului cardiac, a frecventei batailor inimii si a presiunii arteriale. Hipoxia produce vasoconstrictie pulmonara si cresterea presiunii din artera pulmonara ceea ce tinde sa creasca munca ventriculului drept si sa favorizeze aparitia edemului pulmonar. Hipoxia de altitudine produce vasodilatatie cerebrala, cresterea perfuziei cu tendinta la edem cerebral si cresterea presiunii intracraniene. Hiperventilatia excesiva creste saturatia arteriala a O2 dar produce hipocapnie cu alcaloza si vasoconstrictie cerebrala. Adaugarea de CO2 in cantitati mici in aerul respirat la inaltimi reduce alcaloza imbunatatind oxigenarea creierului. Ca urmare a scaderii pCO2 prin hiperventilatie curba de disociere a O2Hb este deviata spre stanga putand fixa mai mult O2 chiar la presiuni mai scazute. La nivelul tesuturilor acest lucru este compensat prin cresterea fluxului circulator datorita cresterii presiunii arteriale, mai ales la nivelul vaselor cerebrale si coronare. Capacitatea tesuturilor, mai ales a celui nervos, de a rezista hipoxiei este variabila in functie de individ. Hipoxia cerebrala se insoteste de somnolenta, lentoare, o falsa senzatie de bine (betia inaltimilor), alterarea judecatii critice, tremuraturi, scaderea acuitatii vizuale, reducerea perceptiei durerii. Pierderea constientei se face de obicei la saturatii de 80%, dar exista si cazuri la care saturatia poate scadea pana la 60%. Centrii respiratori sunt mai sensibili la hipoxie decat cei cardiovasculari ceea ce explica oprirea respiratiei in timp ce activitatea inimii continua. Aclimatizarea la altitudine este posibila la oamenii care traiesc in zonele muntoase la inaltimi cuprinse intre 2000-5000 m limita asezarilor omenesti fiind la 5500 mm. Ea se caracterizeaza printr-o toleranta crescuta la scaderea pO2. La inceputul expunerii la altitudine apar o serie de simptome caracteristice asa zisului "rau de munte": cefalee, dispnee de efort, slabiciune, greturi, transpiratii, palpitatii, tulburari auditive si vizuale, insomnie. Acestea diminua si dispar cu timpul capacitatea de efort revenind FIG 2.25. Preluarea oxigenului in timpul si dupa efortul fizic. Zonele hasurate reprezinta deficitul de O2 de la inceputul efortului si datoria de O2 ce apare dupa incetarea acestuia 91 la normal. Aclimatizarea se realizeaza prin: -cresterea ventilatiei alveolare ca urmare a impulsurilor chemoreceptoare prin scaderea pO2 -ajustarea echilibrului acido-bazic al sangelui si lichidelor organismului prin contracararea alcalozei respiratorii produsa prin hiperventilatie ca urmare a scaderii bazelor -cresterea capacitatii de transport a O2 de catre sange prin poliglobulie si prin scaderea afinitatii pentru O2 a hemoglobinei ca urmare a cresterii 2-3 DFG cauzata de alcaloza si favorizarea cedarii O2 la tesuturi -cresterea debitului cardiac si redistributia sangelui in primele faze ale expunerii -cresterea numarului de capilare musculare si a nivelului enzimelor oxidative celulare Ca urmare a acestor mecanisme locuitorii marilor naltimi pot efectua eforturi mai mari, consuma mai putin O2 pentru aceste eforturi, respira mai mult aer pentru a obtine O2 necesar si au modificari mai mici ale frecventei cardiace si presiunii arteriale. Aclimatizarea este un proces reversibil de indata ce conditiile mediului se schimba. Lipsa aclimatizarii datorita incapacitatii chemoreceptorilor de a influenta respiratia duce la aparitia "bolii cronice a inaltimilor" caracterizata prin cefalee, oboseala, dureri ale extremitatilor, tulburari vizuale si de constienta. 2.5.5.Respiratia in hiperbarism. Scufundarea subacvatica (scafandrii, chesonieri, scufundatori autonomi) influenteaza in mod semnificativ respiratia datorita faptului ca la fiecare 10 m presiunea creste cu 1 atm. Scufundarea in apnee si revenirea la suprafata in scurt timp este posibila fara nici un echipament, in conditii experimentale realizandu-se scufundari la adancimi de peste 200 m. In urma antrenamentului scufundatorii prezinta cresterea CPT, diminuarea VR, toleranta crescuta la CO2 si la hipoxie. Chiar scufundarea corpului in apa pana la gat are efecte asupra respiratiei si circulatiei desi presiunea exercitata asupra toracelui nu depaseste presiunea atmosferica cu mai mult de 20 cm apa. Are loc o scadere a CRF pe seama VER din cauza cresterii volumului sanguin pulmonar odata ce intoarcerea venoasa este marita de presiunea exercitata din afara asupra venelor si a venoconstrictiei simpatice daca temperatura apei este mai scazuta. Lucrul mecanic respirator creste. Imersia capului sau numai a fetei poate produce o bradicardie accentuata insotita de cresterea presiunii arteriale sistemice. Acest reflex de "scufundare" este vizibil mai ales cand apa este rece sau la animalele si pasarile acvatice. Pentru a putea respira in cursul scufundarilor de mare adancime si lunga durata presiunea aerului respirat trebuie sa fie egala cu cea hidrostatica. Volumul gazelor la nivelul plamanilor scade odata cu cresterea presiunii ceea ce reduce in mod corespunzator CPT. Astfel scufundarea la 20 m unde presiunea atinge 3 atm reduce volumul plamanilor la 1/3 din volumul de la suprafata. Respiratia subacvatica este posibila doar cu ajutorul unor echipamente speciale care asigura o presiune a aerului respirat corespunzatoare adancimii de scufundare. In FIG 2.26. Scaderea presiunii atmosferice odata cu cresterea altitu92 aceste cazuri are loc o scadere a frecventei respiratiilor si o crestere a volumului curent ceea ce duce la o scadere a debitului ventilator pe minut insotita de hipercapnie. In cazul cand respiratia se face doar prin intermediul unui tub adancimea de scufundare nu poate depasi 1 m din cauza dificultatilor respiratorii ce apar ca urmare a compresiunii. In scufundarile de mare adancime hipercapnia la care se asociaza actiunea narcotica a azotului dizolvat in sange intr-o cantitate mai mare conform presiunii sale partiale duce la asa numita "betie a adancurilor". Efectele cresterii concentratiei CO2 depind de nivelul acestuia, timpul de expunere si caracteristicile individuale. Persoanele care tolereaza mai bine hipercapnia au o respiratie mai lenta iar VC, VIR si CV sunt mai mari. Hipercapnia acuta produce incepand de la concentratii de 1.5 % hiperventilatie, tahicardie, hiperglicemie datorita cresterii tonusului simpatic. In cazul expunerilor cronice alterarea functiilor fiziologice se manifesta la concentratii de peste 3 %. Disbarismul. In timpul scufundarilor, din cauza cresterii presiunii partiale a gazelor, azotul care este un gaz inert se dizolva in sange si tesuturi in cantitati mai mari. Ascensiunea brusca duce la eliberarea azotului sub forma de bule a caror dimensiune creste pe masura ascensiunii ducand la importante tulburari caracterizate prin dureri articulare, tahipnee, tuse, furnicaturi cutanate, tulburari de vedere, cefalee, dureri abdominale. Uneori predomina tulburarile neurologice (paralizii, convulsii, coma), alteori cele cardiovasculare produse datorita hemoconcentratiei si a cresterii presiunii arteriale. Situatii similare, dar mai putin grave, se pot intalni la aviatori in cazurile ascensiunii foarte rapide sau a decomprimarii bruste a cabinelor presurizate. Toate aceste tulburari constituie "boala de decompresiune" sau disbarismul. Ele pot fi prevenite prin ascensiunea lenta sau pot fi inlaturate prin recomprimare. Decompresiunea lenta nu are rolul de a impiedica formarea bulelor de azot ci de a preveni cresterea lor la dimensiuni prea mari. Scufundatorii profesionisti petrec un timp de aclimatizare sub apa sau in barocamere ceea ce le permite scufundarea pe durate mai mari si revenirea rapida la nivelul de plecare. Revenirea la suprafata necesita insa decompresiunea lenta. De mentionat este faptul ca bulele de gaz fiind percepute ca particule straine declanseaza reactia inflamatorie si alte raspunsuri ca activarea plachetara si leucocitara, procesul de coagulare, eliberarea de citokine si mediatori, producerea de radicali liberi, leziuni endoteliale care nu sunt oprite doar prin recomprimare. Marirea adancimii si duratei scufundarilor ca si a vitezei de revenire se poate realiza prin utilizarea unor amestecuri de gaze in proportii variabile in functie de adancimea scufundarii (azot-oxigen, heliu-oxigen, heliu-azot-oxigen). Actiunea toxica a O2. Administrarea de O2 pur sau in concentratii si la presiuni mai mari decat cele din aerul atmosferic nu este lipsita de pericol din cauza toxicitatii sale legata de interferenta cu procesele oxidative si formarea radicalilor acizi. La presiunea de 1 atm administrarea de O2 100 % poate fi facuta timp de 12 ore sau mai mult la concentratii de 60 %. Peste aceasta durata apar semne de iritatie la nivelul cailor aeriene si al plamanilor care se pot insoti de hipercapnie si acidoza. Efectele toxice asupra sistemului nervos sunt observate la presiuni mai mari de 2 atm si se manifesta prin tremuraturi, convulsii si pierderea constientei. Ele se insotesc de tulburari de vedere si ale functiei renale. Acestea apar cu atat mai repede cu cat presiunea si durata expunerii sunt mai mari, mai ales in conditii de efort. Administrarea de CO2 inrautateste situatia atat prin actiunea sa directa cat si prin efectele acidozei. Embolia gazoasa care nu trebuie confundata cu disbarismul poate apare in cazul in care un scufundator care respira aer la o presiune ridicata iese rapid la suprafata fara a mai respira. In aceste conditii volumul aerului din plamani creste brusc si poate cauza ruperea vaselor pulmonare cu patrunderea aerului in sistemul circulator si aparitia emboliei gazoase. Fenomenul nu apare in cazul celor care respira aerul de la suprafata se scufunda si apoi revin la suprafata. Exista pericolul pierderii constientei si in urma unor scufundari mai lungi cu respiratia oprita in ape putin adanci, asa cum sunt cele din bazinele de inot. Ea este explicata in felul urmator: 93 -de obicei individul hiperventileaza inainte de scufundare eliminand cantitati crescute de CO2 -dupa scufundare se reduce pO2 arterial fenomen care se accentueaza in timpul revenirii la suprafata ducand la pierderea constientei si la inec. Se recomanda evitarea hiperventilatiei inainte de scufundare si supravegherea scufundatorului. 2.5.6.Respiratia periodica. Spre deosebire de respiratia ritmica obisnuita ce are loc fara intreruperi in unele cazuri patologice apare o respiratie neregulata periodica in care exista perioade lungi de apnee. Respiratia Biot se caracterizeaza prin perioade de respiratie normala care sunt brusc intrerupte de perioade de apnee de durata variabila dupa care la fel de brusc respiratia se reia. Apare in afectiuni ale sistemului nervos in special cele care intereseaza bulbul. Respiratia Cheyne-Stokes este o respiratie periodica in care perioadele de apnee sunt intrerupte de respiratii a caror amplitudine creste treptat ating un maxim dupa care amplitudinea lor scade pana la oprire. In majoritatea cazurilor aparitia acestei respiratii indica existenta unei asfixii centrale. Oprirea respiratiei se datoreste reducerii treptate a activitatii neuronilor respiratori ca urmare a hipoxiei si hipercapniei. Oprirea respiratiei este urmata de scaderea marcata a presiunii arteriale si uneori pierderea constientei. Sub influenta stimulilor tot mai puternici de la nivelul chemoreceptorilor centrii respiratori isi reiau activitatea si respiratia reincepe reducand hipoxia si hipercapnia ceea ce are efecte favorabile si asupra centrilor vasomotori, imbunatatirea circulatiei favorizand revenirea constientei. Reducerea activitatii chemoreceptorilor face insa ca centrii respiratori sa devina din nou inactivi cu reinstalarea apneei si ciclul reincepe. Respiratia Cheyne-Stokes se poate observa in unele conditii fiziologice sau patologice: la altitudini moderate (4-5000 m), la copii in timpul somnului (mai ales la prematuri), dupa perioade lungi de hiperventilatie, dupa administrarea unor substante (morfina), in insuficienta cardiaca, uremie, hipertensiune intracraniana sau alte afectiuni ale sistemului nervos central. Aparitia ei in cazurile patologice este un semn grav care arata o deprimare severa a centrilor nervosi. 2.5.7.Asfixia se defineste ca o stare in care scaderea pO2 se insoteste de cresterea pCO2 (hipoxie si hipercapnie). Ea poate fi produsa prin blocarea cailor aeriene sau prin blocarea transportului gazelor in sange. Asfixia mecanica prin astuparea cailor aeriene este urmata de eforturi respiratorii violente, eliberare crescuta de catecolamine, cresterea presiunii arteriale si a frecventei cardiace, scaderea pH. incetarea schimburilor respiratorii este urmata de prabusirea presiunii arteriale si aparitia fibrilatiei ventriculare care duce la moarte in citeva minute. Inecul este o forma speciala de asfixie mecanica in care apa patrunde in caile aeriene.Uneori aspiratia apei este oprita prin spasm glotic dar asfixia tot se poduce. Patrunderea apei in plamani este urmata de trecerea ei in sange prin osmoza provocand hemodilutie si hemoliza. In cazul apei sarate efectele sunt inverse ducand la hemoconcentratie insotita de cresterea cantitatii de apa din plamani. Fenomenele sunt agravate de traumatisme, extenuarea fizica, de frig si de apa murdara care contine mal si nisip. Succesul tratamentului depinde de durata asfixiei, cantitatea de apa patrunsa in plamani si de repeziciunea aplicarii masurilor de resuscitare. Administrarea de O2, defibrilarea si corectarea modificarilor sanguine maresc sansele de supravietuire imediata, dar riscul complicatiilor ulterioare (infectii, leziuni nervoase) persista. 2.5.8.Resuscitarea respiratorie in cazul opririi respiratiei consta in aplicarea unor manevre care sa permita schimburile respiratorii si sa duca la reluarea respiratiei spontane. Ea trebuie asociata cu resuscitarea cardiaca ori de cate ori functia inimii nu asigura circulatia normala. Metodele de resuscitare sunt variate in functie de conditiile in care sunt realizate, de la cele mai simple metode manuale pana la cele mai complicate care folosesc aparatura speciala. 94 Metodele manuale pot fi utilizate in orice conditii chiar de catre personalul nemedical dar instruit in acest scop. Ele constau in aplicarea unei presiuni asupra toracelui asociata cu ridicari ale membrelor sau bazinului pentru a facilita eliminarea aerului din plamani. Cu rezultate mai bune sunt utilizate metodele "gura la gura" sau "gura la nas" care pot fi efectuate direct sau prin intermediul unor masti sau tuburi dupa prealabila inlaturare a eventualelor obstacole pe caile aeriene superioare. Pentru evitarea astuparii orificiului laringian de catre limba si a patrunderii aerului in stomac capul trebuie flectat spre spate concomitent cu fixarea articulatiei temporo-mandibulare. Respiratia artificiala trebuie initiata cat mai repede si continuata pana la reluarea respiratiei spontane. Metodele mecanice disponibile in unitatile medicale folosesc dispozitive de pompa care insufla aerul in plamani prin intermediul unor masti sau tuburi introduse in trahee. Ele pot fi actionate manual sau automat fara a depasi presiuni de +14 mmHg in inspiratie si 9 mmHg in expiratie pentru a nu perturba buna functionare a alveolelor si a circulatiei pulmonare. Pentru perioade mai lungi (luni sau chiar ani) corpul pacientului este introdus intr-un dispozitiv mecanic special cunoscut sub denumirea de "plaman de otel" in care se realizeaza presiuni alternative de +5 cm si 10 cm apa. 97 Bibliografieibliografie 1. Badiu Gh, Papari A. Controlul nervos al functiilor organismului. Constanta: Ed. Fund. A. Saguna; 1995. 2. Berne R, Levy M, Koeppen B, Stanton B. Physiology. N.Y.: C.V. Mosby; 2003. 3. Boron W, Boulpaep E. Medical Physiology. N.Y.: W.B.Saunders Co; 2002. 4. Cristea V, Crisan M. Imunologie fundamentala. Cluj: Ed.Med.Univ."Iuliu Hatieganu"; 2004. 5. Fonyo A. Principles of Medical Physiology. Budapest: Medicina Publ.House; 2002. 6. Ganong W. Review of Medical Physiology. N.Y.: McGraw-Hill; 2003. 7. Giurgea N. Fiziologia efortului fizic. Cluj: Casa Cartii de Stiinta; 2001. 8. Guyton A. Textbook of Medical Physiology. N.Y.: W.B.Saunders Co; 2000. 9. Haulica I. Fiziologie umana. Bucuresti: Ed. Medicala; 1996. 10. Ioncica N, Farcas C. Fiziologie - aparat respirator - sange. Constanta: Ovidius University Press; 2002. 11. Levitzky M. Pulmonary Physiology. N.Y.: McGraw-Hill; 1999. 12. Rhoades R, Tanner G. Medical Physiology. N.Y.: Lippincot Williams&Wilkins; 2003. 13. Sabau M. Fiziologie - sangele si respiratia. Targu-Mures: IMF Targu-Mures; 1985. 14. Sabau M. Fiziologia inimii. Targu-Mures: University Press; 1995. 15. Tache S. Fiziologia aparatului respirator. Cluj: Ed. Dacia; 1996. 98

Textul de mai sus reprezinta un extras din "REFERAT MEDICINA MEDIUL INTERN. SANGELE". Pentru versiunea completa a documentului apasa butonul Download si descarca fisierul pe calculatorul tau. Prin descarcarea prezentei lucrari stiintifice, orice utilizator al site-ului www.studentie.ro declara si garanteaza ca este de acord cu utilizarile permise ale acesteia, in conformitate cu prevederile legale ablicabile in domeniul proprietatii intelectuale si in domeniul educatiei din legislatia in vigoare.

In cazul in care intampini probleme la descarcarea fisierului sau documentul nu este nici pe departe ceea ce se doreste a fi te rugam sa ne anunti. Raporteaza o eroare

Important!

Referatele si lucrarile oferite de Studentie.ro au scop educativ si orientativ pentru cercetare academica.

Iti recomandam ca referatele pe care le downloadezi de pe site sa le utilizezi doar ca sursa de inspiratie sau ca resurse educationale pentru conceperea unui referat nou, propriu si original.

Comentarii

bag pla nici intr-un an nu termin cat este acolo :|