PBL Fall 8: Luftvägarna
Andningsorganens funktion och gasutbyte
Fallet
Barn ska tälta i trädgården och haft hösnuva under sommaren. Det är fuktigt och råkallt och personen vaknar under natten med pipande andning, uppenbar andnöd och verkar må bäst sittande.
Akuten noteras svårt få luft, tendens till lilafärgade läppar. Personen upplever svårast att andas in och får Bricanyl och Pulmicort.
Arteriellt blodprov
Mäter vid återbesök PEF och FEV₁ före och efter behandling, vilket gav betydligt bättre resultat efter. β2-stimulerare ges via inhalator.
Studiemål
Funktionell anatomi
- • Mikroskopisk
- • Makroskopisk
Fysiologi
- • Gasutbyte
- • In/Expiration
- • Volym & Kapacitet
Kliniska aspekter
- • Farmakologi
- • Spirometri
- • Reversibilitetstest
Luftvägarnas funktion
Primära funktioner
- • Gasutbyte (O₂/CO₂)
- • Lukt
- • Röstgenerering
Vaskulär homeostas
- • pH-reglering (CO₂/O₂ utbyte)
- • Angiotensin Converting Enzyme (ACE)
Indelning av luftvägar
Ledande luftvägar
- • Näskavitet/munhåla
- • Svalget
- • Struphuvud
- • Tracheobronkial luftväg
Övre luftvägar
- • Näskavitet/munhåla
- • Svalg
- • Struphuvud (larynx)
Respiratoriska luftvägar
- • Respiratoriska Bronkioler
- • Alveolgångar
- • Alveoler
Nedre luftvägar
- • Trancheobronkiala luftvägar
- • Lungor
Anatomi
Trachea har en bifurkation som delar till 2 bronker. Vid denna är högra bronken (Bronchus Principales Dextra) mer ställd rakt ner och därför större sannolikhet att något man fått ner i luftrören hamnar i höger lunga.
Tracheas lager
- • Mucosa: Epitel med Goblet celler (bägarceller) som har cilia som vispar upp partiklar ur luftvägarna. Vilar på Lamina Propria som har mycket elastiska fibrer.
- • Submucosa: Bindväslager med slemkörtlar
- • Adventitia: Bindvävslager förstärkt med hästskoformade hyalinta broskringar.
Luftvägarnas anatomi - Video
Luftvägarna
Diafragma är största och viktigaste inandningsmuskel. En lungsäck runt varje lunga, Pleura, har inre (viscerala) och yttre (parietala) lager. Vätska mellan så bladen kan glida friktionsfritt mellan varandra.
Dikotom delning, 2 grenar vid varje delningar. 16 första delningarna är konduktiva zonen (bara för att leda luft). Sedan blir delningarna respiratoriska zonen.
Tvärsnittsarean ökar för varje generation eftersom de två delarna är totala summan större än den föregående. Detta ger enorm tvärsnittsarea i slutet och mindre motstånd.
Gör att luften går långsammare och långsammare, vilket ger bättre förutsättningar och tid till gasutbyte i alveolerna.
Typ 1 alveolar celler
Producerar ACE-enzymet
Typ 2 alveolar celler
Producerar den viktiga surfaktanten
Luftvägarnas struktur
| Luftväg | Brosk | Goblet celler | Elastisk vävnad | Epitel |
|---|---|---|---|---|
| Konduktiv luftväg | ||||
| Trachea | +++ | +++ | + | Pseudostratifierad |
| Bronchi | ++ | ++ | + | Pseudostratifierad |
| Bronchioles | - | + | ++ | Columnar → Cuboidalt |
| Terminal Bronchioles | - | - | +++ | Cuboidalt |
| Respiratorisk luftväg | ||||
| Respiratory Bronchioles | - | - | ++++ | Cuboidalt |
| Alveolar Ducts | - | - | +++++ | Squamous epitel |
| Alveolar Sacs | - | - | ++++++ | Squamous epitel |
Total area: Trachea 0.00025 m² → Alveolar Sacs 140 m²
Andning - Lungornas mekanik och ventilation
Andningen startar genom andningscenter aktiverar via n. Phrenicus (mellangärdesnerven) Diafragma. Inspirationen sker genom vidgning av thorax och muskelaktivering medan expirationen är en passiv rörelse genom återfjädring.
Andningscentrum i hjärnan
- • Medulla Dorsala: Styr inspiration, diafragma
- • Medulla Ventrala: Styr rytmen i andningen
- • PONS: Koordinerar mjuk andning med Medulla
Andningsmekanik - Video
Tryck och volym
Tryckförhållanden
Palv = Pel + Ppl
Palv: Alveolärt tryck
Pel: Lungans elastiska återfjädringstryck
Ppl: Pleuratryck
Compliance
Compliance är ett mått på tänjbarhet.
C = ΔV/ΔPel
Förväntad Compliance (mL/hPa) = 36 × förväntad TLC (L)
Klinisk betydelse:
- • Lungfibros: Låg compliance (seg fjädring)
- • Emfysem: Hög compliance (dålig återfjädring)
Lungvolymer och kapaciteter
Definitioner
Surfaktant
Surfaktant fungerar som diskmedel med en hydrofob och en hydrofil ände. Den minskar ytspänningen i alveolerna.
Funktioner
- • Minska trycket som behövs för att expandera alveolen vid inandning
- • Motverka att alveolen kollapsar över sig själv vid utandning
- • Produceras av typ 2 alveolar celler
Barn födda för tidigt saknar surfaktant och kan därför inte andas för egen maskin.
Surfaktant - Video
Gasutbyte
Respiratoriska membranet
- 1. Alveolar luft
- 2. Alveolar Surface Lining (20-30 ml)
- 3. Alveolar Type 1 celler
- 4. Basalmembran
- 5. Endotelceller
- 6. Blodplasma
Gasutbyte - Video
Partialtryck
| Alveol | Venöst blod | |
|---|---|---|
| PO₂ | 100 mmHg | 40 mmHg |
| PCO₂ | 40 mmHg | 45 mmHg |
Gaslagar
Daltons lag
Ptot = P₁(CO₂) + P₂(O₂) + ...
Totaltrycket är summan av partialtrycken
Henrys lag
[O₂]dis = s × PO₂
Lösligheten beror på löslighetskonsten och partialtrycket
Boyles lag
P₁ × V₁ = P₂ × V₂
Vid konstant temperatur
Laplaces lag
P = 2T/r
Förklarar varför små alveoler tenderar att kollabera
Gaslagar - Video
Slemhinnan och mucociliära systemet
Funktioner
- • Fukta luften
- • Värma luften
- • Rena från partiklar
- • Försvara mot patogener
Mucociliära transporten
- • Transporterar partiklar upp mot larynx
- • Hastighet: 10 mm/min
- • Innehåller muciner, antibakteriella enzymer, immunglobuliner
Består av pseudostratifierat cilierat epitel med Goblet och cilierade epitelceller.
Mucociliära systemet - Video
Spirometri
Statisk spirometri
Mäter lungvolymer och kapaciteter
Dynamisk spirometri
Mäter flöden över tid:
- • FEV₁: Forcerad expiratorisk volym under 1 sekund
- • FVC: Forcerad vitalkapacitet
- • PEF: Peak Expiratory Flow
Spirometri - Video
Farmakologi
β₂-stimulerare
Bronkdilaterande effekt genom relaxation av glatt muskulatur
- • Korttidsverkande: Salbutamol (Bricanyl)
- • Långtidsverkande: Formoterol
Glukokortikoider
Antiinflammatorisk effekt
- • Inhalation: Budesonid (Pulmicort)
- • Ökar surfaktantproduktion
Muskarinreceptorantagonister
Blockerar parasympatisk bronkkonstriktion
Exempel: Ipratropium
Xantiner
Bronkdilaterande och svagt antiinflammatorisk effekt
Exempel: Teofyllin
Astma och KOL
Astma
Karakteriseras av:
- • Reversibel luftvägsobstruktion
- • Akut fas: Mastcellsaktivering, histaminfrisättning
- • Sen fas: Inflammation via cytokiner
KOL
Kännetecknas av:
- • Irreversibel luftvägsobstruktion
- • Hög resistans i luftvägar
- • Emfysem med lågt Pel
- • Dynamisk kompression vid låga flöden
Fallåterkoppling
Barnet i fallet har troligen astma utlöst av:
- • Allergen (hösnuva under sommaren)
- • Kall och fuktig luft
Fynd som stödjer diagnosen:
- • Pipande andning (bronkobstruktion)
- • Svårast att andas in (dynamisk kompression)
- • Förbättring av β₂-stimulerare
- • Reversibilitet vid lungfunktionstest
Varför β-blockerare är farliga vid astma: De blockerar β₂-receptorer vilket kan förvärra bronkkonstriktion.