תפקודי אנהידראז פחמני. מעכבי אנהידראז פחמן. מנגנון פעולה, הכנות, אינדיקציות. השפעה על מרכז הנשימה של גירוי של קולטנים וחלקים שונים של מערכת העצבים המרכזית

אשר, באופן פרדוקסלי, אינם משמשים באופן עצמאי כמשתנים (משתנים). באופן כללי, מעכבי פחמן אנהידראז משמשים בגלאוקומה.

אנהידראז פחמני באפיתל של הצינוריות הפרוקסימליות של הנפרון מזרז את התייבשות החומצה הפחמנית, שהיא חוליה מרכזית בספיגה מחדש של ביקרבונטים. תחת פעולתם של מעכבי פחמן אנהידראז, נתרן ביקרבונט אינו נספג מחדש, אלא מופרש בשתן (השתן הופך לבסיסי). בעקבות נתרן, אשלגן ומים מופרשים מהגוף בשתן. ההשפעה המשתנת של חומרים בקבוצה זו חלשה, שכן כמעט כל הנתרן המשתחרר לשתן בצינוריות הפרוקסימלית נשמר בחלקים הרחוקים של הנפרון. בגלל זה כמשתנים, מעכבי אנהידראז פחמן אינם משמשים כיום לבד..

תרופות מעכבות אנהידראז פחמימות

Acetazolamide

(דיאקרב) הוא הנציג הידוע ביותר של קבוצת משתנים זו. הוא נספג היטב במערכת העיכול, וללא שינוי, מופרש במהירות בשתן (כלומר, השפעתו קצרת טווח). תרופות דומות לאצטאזולמיד דיכלורפנמיד(דראניד) ו מתאזולמיד(נפטאזן).

Metazolamideשייך גם לקבוצת מעכבי פחמן אנהידרז. יש לו זמן מחצית חיים ארוך יותר מאשר acetazolamide והוא פחות רעיל לנפרו.

דורזולמיד. מיועד להפחתת לחץ תוך עיני מוגבר בחולים עם גלאוקומה עם זווית פתוחה או יתר לחץ דם עיני שאינם מגיבים היטב לחוסמי בטא.

ברינזולמיד(שמות מסחריים Azopt, Alcon Laboratories, Inc., בפרדין Fardi MEDICALS) שייך גם הוא לקבוצת מעכבי פחמן אנהידרז. משמש להפחתת לחץ תוך עיני בחולים עם גלאוקומה עם זווית פתוחה או יתר לחץ דם עיני. השילוב של ברינזולמיד עם טימולול משמש באופן פעיל בשוק תחת שם מסחריאזרגה.

תופעות לוואי

למעכבי אנהידראז פחמן יש את תופעות הלוואי העיקריות הבאות:

היפוקלמיה;
היפרכלורמי חמצת מטבולית;
פוספטוריה;
היפרקלציוריה עם סיכון לאבנים בכליות;
רעילות עצבית (פרסטזיה ונמנום);
תגובות אלרגיות.

התוויות נגד

Acetazolamide, כמו מעכבי פחמן אנהידראז אחרים, אסור בשחמת הכבד, שכן אלקליניזציה של השתן מונעת שחרור אמוניה, מה שמוביל לאנצפלופתיה.

אינדיקציות לשימוש

מעכבי אנהידראז פחמן משמשים בעיקר לטיפול בגלאוקומה. הם יכולים לשמש גם לטיפול באפילפסיה וחריפה מחלת הרים. שכן הם תורמים לפירוק ולהפרשה חומצת שתן, ניתן להשתמש בהם בטיפול בגאוט.

Acetazolamideמיושם בתנאים הבאים:

גלאוקומה (מפחית את הייצור נוזל תוך עינימקלעת choroid של הגוף הציליארי.
טיפול באפילפסיה (פטיט מאל). Acetazolamide יעיל בטיפול ברוב סוגי ההתקפים, כולל התקפי טוניק-קלוני והיעדר, אם כי יש לו תועלת מוגבלת שכן שימוש לטווח ארוךמתפתחת סובלנות.
למניעת נפרופתיה במהלך הטיפול, שכן פירוק התאים משתחרר מספר גדול של בסיסי פורין, המספקים עלייה חדהסינתזה של חומצת שתן. אלקליניזציה של השתן עם אצאזולמיד עקב שחרור ביקרבונטים מעכבת נפרופתיה עקב משקעים של גבישי חומצת שתן.
להגביר משתן בבצקת ותיקון של אלקלוזה היפוכלורמית מטבולית ב-CHF. על ידי הפחתת הספיגה החוזרת של NaCl וביקרבונטים בצינוריות הפרוקסימליות.

עם זאת, באף אחת מההתוויות הללו, המינוי של acetazolamide אינו העיקרי. טיפול תרופתי(תרופת בחירה). Acetazolamide נקבע גם עבור מחלת גבהים (מכיוון שהוא גורם לחמצת, מה שמוביל לשיקום הרגישות של מרכז הנשימה להיפוקסיה).

מעכבי פחמן אנהידרז בטיפול במחלת גבהים

בגובה רב, הלחץ החלקי של החמצן נמוך יותר, ואנשים חייבים לנשום מהר יותר כדי לקבל מספיק חמצן כדי לחיות. כאשר זה קורה, הלחץ החלקי של CO2 בריאות מופחת (פשוט נשף החוצה בנשיפה), וכתוצאה מכך לאלקלוזיס נשימתי. תהליך זה בדרך כלל מפצה על ידי הכליות באמצעות הפרשת ביקרבונט ובשל כך נגרמת חמצת מטבולית מפצה, אך מנגנון זה אורך מספר ימים.

טיפול מיידי יותר הוא מעכבי פחמן אנהידרז, המונעים את ספיגת הביקרבונט בכליות ומסייעים בתיקון האלקלוזה. מעכבי אנהידראז פחמימות משפרים גם מחלת הרים כרונית.

פחמן דו חמצני הוא תוצר מטבולי של תאי רקמה ולכן מועבר בדם מהרקמות אל הריאות. פחמן דו חמצני הוא חיוני תפקיד חשובבשמירה על רמת ה-pH בסביבות הפנימיות של הגוף על ידי מנגנוני איזון חומצה-בסיס. לכן, הובלת פחמן דו חמצני בדם קשורה קשר הדוק למנגנונים אלו.

בפלזמה בדם, כמות קטנה של פחמן דו חמצני נמצאת במצב מומס; ב-PC02= 40 מ"מ כספית. אומנות. 2.5 מ"ל/100 מ"ל של פחמן דו חמצני בדם, או 5%, מועברים. כמות הפחמן הדו חמצני המומס בפלזמה עולה באופן ליניארי עם רמת PC02.

בפלזמה בדם, פחמן דו חמצני מגיב עם מים ליצירת H+ ו- HCO3. עלייה במתח הפחמן הדו חמצני בפלסמת הדם גורמת לירידה בערך ה-pH שלה. ניתן לשנות את המתח של פחמן דו חמצני בפלסמת הדם על ידי הפונקציה נשימה חיצונית, וכמות יוני המימן או מערכות ה-pH - חיץ של דם ו-HCO3, למשל, על ידי הפרשתם דרך הכליות עם שתן. ערך ה-pH של פלזמה בדם תלוי ביחס בין ריכוז הפחמן הדו חמצני המומס בה ויוני הביקרבונט. בצורה של ביקרבונט, פלזמת הדם, כלומר במצב קשור כימית, נושאת את הכמות העיקרית של פחמן דו חמצני - כ-45 מ"ל / 100 מ"ל דם, או עד 90%. אריתרוציטים בצורה של תרכובת קרבמית עם חלבוני המוגלובין מעבירים כ-2.5 מ"ל / 100 מ"ל של דם של פחמן דו חמצני, או 5%. הובלת פחמן דו חמצני על ידי הדם מהרקמות לריאות בצורות אלו אינה קשורה לתופעת הרוויה, שכן בהובלת חמצן, כלומר, ככל שנוצר יותר פחמן דו חמצני, כך כמותו מועברת מהגוף. רקמות לריאות. עם זאת, קיים קשר עקום בין הלחץ החלקי של פחמן דו חמצני בדם לבין כמות הפחמן הדו חמצני שנישא בדם: עקומת פירוק הפחמן הדו חמצני.

אנהידראז פחמני. (מילה נרדפת: carbonate dehydratase, carbonate hydrolysis) - אנזים המזרז את התגובה ההפיכה של הידרציה של פחמן דו חמצני: CO 2 + H 2 O Û H 2 CO 3 Û H + + HCO 3. כלול באריתרוציטים, בתאי רירית הקיבה, בקליפת יותרת הכליה, בכליות, בכמויות קטנות - במערכת העצבים המרכזית, בלבלב ובאיברים אחרים. תפקידו של פחמן אנהידראז בגוף קשור לתחזוקה איזון חומצה-בסיס, הובלת CO 2, היווצרות של חומצה הידרוכלוריתהקרום הרירי של הקיבה. הפעילות של פחמן אנהידראז בדם היא בדרך כלל די קבועה, אבל עם חלק מצבים פתולוגייםזה משתנה באופן דרסטי. עלייה בפעילות של פחמן אנהידראז בדם נצפית באנמיה בראשית שונים, הפרעות במחזור הדם II-III תואר, כמה מחלות ריאה (ברונכיאקטזיס, פנאומוסקלרוזיס), כמו גם במהלך ההריון. ירידה בפעילות של אנזים זה בדם מתרחשת עם חמצת ממקור כליות, יתר פעילות בלוטת התריס. בהמוליזה תוך-וסקולרית מופיעה פעילות אנהידראז פחמנית בשתן, בעוד שבדרך כלל היא נעדרת. רצוי לשלוט בפעילות של פחמן אנהידראז בדם במהלך התערבויות כירורגיותעל הלב והריאות, כי זה יכול לשמש אינדיקטור ליכולות ההסתגלות של האורגניזם, כמו גם במהלך טיפול עם מעכבי פחמן אנהידרז - היפותיאזיד, דיאקרב.

מדם ורידי ניתן להפיק 55-58 נפח פחמן דו חמצני. רוב ה-CO2 המופק מהדם מגיע ממלחי חומצה פחמנית הנמצאים בפלזמה ובאריתרוציטים, ורק כ-2.5 נפחים של פחמן דו חמצני מומסים וכ-4-5 נפחים נמצאים בשילוב עם המוגלובין בצורת פחמן-המוגלובין.

היווצרות חומצה פחמנית מפחמן דו חמצני מתרחשת באריתרוציטים, המכילים את האנזים פחמן אנהידראז, שהוא זרז רב עוצמה המאיץ את תגובת הידרציה של CO2.

קשירת פחמן דו חמצני בדם בנימים מעגל גדול. פחמן דו חמצני הנוצר ברקמות מתפזר לדם של נימי הדם, שכן מתח ה-CO2 ברקמות עולה באופן משמעותי על המתח שלו בדם העורקי. מומס בפלזמה, CO2 מתפזר לתוך אריתרוציט, שם, בהשפעת אנהידראז פחמניזה הופך מיד לחומצה פחמית,

על פי חישובים, הפעילות של פחמן אנהידראז באריתרוציטים היא כזו שהתגובה של הידרציה של פחמן דו חמצני מואצת פי 1500-2000. מכיוון שכל הפחמן הדו-חמצני בתוך האריתרוציט הופך לחומצה פחמנית, מתח ה-CO2 בתוך האריתרוציט קרוב לאפס, ולכן יותר ויותר CO2 נכנס לאריתרוציט. בהקשר להיווצרות חומצה פחמנית מ-CO3 באדמית, ריכוז יוני HCO3 "גדל, והם מתחילים להתפזר לתוך הפלזמה. הדבר אפשרי מכיוון שקרום פני השטח של האריתרוציט חדיר לאניונים. עבור קטיונים, קרום אריתרוציטים הוא כמעט בלתי חדיר. במקום יוני HCO3, היון נכנס לכלור אריתרוציטים. המעבר של יוני כלוריד מהפלזמה לאריתרוציט משחרר בפלזמה יוני נתרן, הקושרים את יוני ה-HCO3 הנכנסים לאריתרוציט ויוצרים NaHCO3. ניתוח כימי של פלזמה של דם ורידי מראה עלייה משמעותיתהוא מכיל ביקרבונט.

הצטברות האניונים בתוך האריתרוציטים מובילה לעלייה לחץ אוסמוטיבתוך אריתרוציט, וזה גורם למעבר מים מהפלזמה דרך קרום פני השטח של אריתרוציט. כתוצאה מכך, נפח אריתרוציטים בנימים של עיגול גדול גדל. במחקר באמצעות המטוקריט, נמצא כי אריתרוציטים תופסים 40% מנפח הדם העורקי ו-40.4% מנפח הדם הוורידי. מכאן נובע שנפח אריתרוציטים בדם ורידי גדול מזה של אריתרוציטים עורקים, דבר המוסבר בחדירת מים לתוכם.

במקביל לכניסת CO2 לאריתרוציט ויצירת חומצה פחמנית בו, משתחרר חמצן על ידי אוקסיהמוגלובין ומומר להמוגלובין מופחת. האחרון הוא חומצה הרבה פחות מתנתקת מאשר אוקסיהמוגלובין וחומצה פחמנית. לכן, כאשר אוקסיהמוגלובין הופך להמוגלובין, H2CO3 עוקר יוני אשלגן מההמוגלובין ובשילוב איתם נוצר מלח אשלגןביקרבונט.

יון H˙ המשוחרר של חומצה פחמנית נקשר להמוגלובין. מכיוון שהמוגלובין מופחת הוא חומצה מפורקת מעט, אין החמצה של הדם וההבדל ב-pH בין דם ורידי לעורקי קטן ביותר. התגובה המתרחשת באריתרוציטים של נימי רקמות יכולה להיות מיוצגת באופן הבא:

KHbO2 + H2CO3 \u003d HHb + O2 + KHSO3

מהאמור לעיל עולה כי אוקסיהמוגלובין, ההופך להמוגלובין ונותן את הבסיסים הקשורים אליו לפחמן דו חמצני, מקדם יצירת ביקרבונט והובלה של פחמן דו חמצני בצורה זו. בנוסף נוצר gkmoglobin תרכובת כימיתעם CO2 - פחמימוגלובין. נוכחות של תרכובת המוגלובין עם פחמן דו חמצני בדם נקבעה על ידי הניסוי הבא. אם מוסיפים לדם מלא אשלגן ציאניד, המשבית לחלוטין את הפחמן האנהדראז, מתברר שהאריתרוציטים של דם כזה קושרים יותר CO2 מאשר פלזמה. מכאן, הגיע למסקנה שהקישור של CO2 על ידי אריתרוציטים לאחר השבתת פחמן אנהידרז מוסבר על ידי נוכחות של תרכובת המוגלובין עם CO2 באריתרוציטים. מאוחר יותר התברר ש-CO2 נצמד לקבוצת האמינים של המוגלובין, ויוצר את הקשר הקרבמי.

התגובה של היווצרות פחמן-המוגלובין יכולה ללכת בכיוון זה או אחר, בהתאם למתח של פחמן דו חמצני בדם. אמנם חלק קטן מהכמות הכוללת של פחמן דו חמצני שניתן להפיק מהדם הוא בשילוב עם המוגלובין (8-10%), אולם תפקידה של תרכובת זו בהובלת פחמן דו חמצני בדם גדול למדי. כ-25-30% מהפחמן הדו-חמצני הנספג בדם בנימי המעגל המערכתי מתחבר עם המוגלובין ליצירת פחמן-המוגלובין.

שחרור CO2 על ידי הדם בנימי הריאה. עקב הלחץ החלקי הנמוך יותר של CO2 באוויר המכתשית בהשוואה למתח שלו בדם הוורידי, פחמן דו חמצני עובר בדיפוזיה מדם נימי הריאה לאוויר המכתשית. לחץ ה-CO2 בדם יורד.

יחד עם זאת, בשל הלחץ החלקי הגבוה יותר של חמצן באוויר המכתשית בהשוואה למתח שלו בדם הוורידי, חמצן נכנס מהאוויר המכתשית לדם של נימי הריאות. מתח O2 בדם עולה, וההמוגלובין הופך ל-oxyhemoglobin. מאחר שהאחרונה היא חומצה, שהניתוק שלה גבוה בהרבה מזה של המוגלובין חומצה פחמנית, היא עוקרת חומצה פחמנית מאשלגן שלה. התגובה הולכת כך:

HHb + O2 + KHSO3 = KHbO2 + H2CO3

חומצה פחמית המשתחררת מהקשר שלה עם בסיסים מפוצלת על ידי פחמן אנהידראז לפחמן דו חמצני למים. ניתן לראות את המשמעות של אנהידראז פחמן בשחרור פחמן דו חמצני בריאות מהנתונים הבאים. על מנת שתגובת התייבשות של H2CO3 מומסת במים תיצור את כמות הפחמן הדו חמצני שעוזבת את הדם במהלך שהותו בנימי הריאות, נדרשות 300 שניות. הדם עובר דרך נימי הריאות תוך 1-2 שניות, אך במהלך הזמן הזה להתייבשות החומצה הפחמנית בתוך האריתרוציט ופיזור ה-CO2 שנוצר, תחילה לפלסמת הדם ולאחר מכן לאוויר המכתשית, יש זמן מתרחש.

מכיוון שריכוז יוני HCO3 באריתרוציטים יורד בנימי הריאה, יונים אלו מהפלזמה מתחילים להתפזר לאדוציטים, ויוני כלוריד מתפזרים מהאריתרוציטים לפלסמה. בשל העובדה שהמתח של הפחמן הדו-חמצני בדם של נימי הריאה יורד, הקשר הקרבמין מתבקע ופחמן-המוגלובין משחרר פחמן דו-חמצני.

עקומות דיסוציאציה של תרכובות חומצה פחמנית בדם. כפי שכבר אמרנו, למעלה מ-85% מהפחמן הדו-חמצני שניתן להפיק מהדם על ידי החמצתו משתחרר כתוצאה מפירוק ביקרבונטים (אשלגן באריתרוציטים ונתרן בפלזמה).

הקישור של פחמן דו חמצני ושחרורו על ידי הדם תלויים במתח החלקי שלו. אפשר לשרטט את עקומות הדיסוציאציה של תרכובות פחמן דו חמצני בדם, בדומה לעקומות הדיסוציאציה של אוקסיהמוגלובין. לשם כך, אחוזי הנפח של פחמן דו חמצני הקשור בדם משורטטים לאורך ציר הסמיכה, והלחצים החלקיים של פחמן דו חמצני משורטטים לאורך ציר האבססיס. העקומה התחתונה באיור. 58 מראה את הקישור של פחמן דו חמצני על ידי דם עורקי, שההמוגלובין שלו רווי כמעט לחלוטין בחמצן. העקומה העליונה מציגה את הקישור של גז חומצי על ידי דם ורידי.

ההבדל בגובה של עקומות אלה תלוי בעובדה ש דם עורקי, עשיר באוקסיהמוגלובין, בעל יכולת נמוכה יותר לקשור פחמן דו חמצני בהשוואה לדם ורידי. בהיותו חומצה חזקה יותר מחומצה פחמנית, אוקסיהמוגלובין לוקח בסיסים מהביקרבונטים ובכך מקדם את שחרור חומצה פחמנית. ברקמות, אוקסיהמוגלובין, העובר להמוגלובין, מוותר על הבסיסים הקשורים אליו, ומגביר את הקישור של גז חומצי בדם.

נקודה A על העקומה התחתונה באיור. 58 מתאים למתח חומצה של 40 מ"מ כספית. אמנות, כלומר, המתח שנמצא בפועל בדם העורקי. במתח זה, 52 נפח% CO2 קשור. נקודה V בעקומה העליונה מתאימה למתח גז חומצי של 46 מ"מ כספית. אמנות, כלומר זמין למעשה בדם ורידי. כפי שניתן לראות מהעקומה, במתח זה, דם ורידי קושר 58 נפח% של פחמן דו חמצני. קו AV המחבר את הקימורים העליונים והתחתונים מתאים לאותם שינויים ביכולת לקשור פחמן דו חמצני המתרחשים כאשר דם עורקי הופך לדם ורידי או להיפך, דם ורידי לדם עורקי.

דם ורידי, בשל העובדה שההמוגלובין הכלול בו עובר ל-oxyhemoglobin, בנימי הריאות פולט כ-6 נפח% CO2. אם בריאות ההמוגלובין לא הפך לאוקסימגלובין, אזי, כפי שניתן לראות מהעקומה, דם ורידי בלחץ חלקי של פחמן דו חמצני במככיות השווה ל-40 מ"מ כספית. אמנות יקשור 54 נפח% CO2, לכן, לא ייתן 6, אלא רק 4 נפח%. באותו אופן, אם הדם העורקי בנימי המעגל הגדול לא ויתר על החמצן שלו, כלומר אם ההמוגלובין שלו נשאר רווי בחמצן, אז הדם העורקי הזה, בלחץ חלקי של פחמן דו חמצני הקיים בנימים של רקמות הגוף, לא יכלו לקשור לא 58 כ-.% CO2, אלא רק 55 נפח.%.

זרימת ה-CO2 בריאות מהדם ל-alveoli מסופקת מהמקורות הבאים: 1) מ-CO2 המומס בפלזמה בדם (5-10%); 2) מביקרבונטים (80-90%); 3) מתרכובות קרבמיות של אריתרוציטים (5-15%), המסוגלים להתנתק.

עבור CO2, מקדם המסיסות בממברנות של מחסום האוויר-דם גדול יותר מאשר עבור O2, והוא בממוצע 0.231 mmol * l-1 kPa-1; לכן, CO2 מתפזר מהר יותר מ-O2. עמדה זו נכונה רק עבור דיפוזיה של CO2 מולקולרית. רוב ה-CO2 מועבר בגוף במצב קשור בצורה של ביקרבונטים ותרכובות קרבמיות, מה שמגדיל את זמן חילופי ה-CO2 המושקע בפירוק של תרכובות אלו.

למרות ש-CO2 מתמוסס בנוזל הרבה יותר טוב מ-O2, רק 3-6% סך הכלה-CO2 המיוצר על ידי הרקמות מועבר על ידי פלזמת הדם במצב מומס פיזית. השאר נכנסים לקשרים כימיים.

נכנסים לנימים של רקמות, CO2 מועבר לחות ויוצר חומצה פחמנית לא יציבה:

הכיוון של תגובה הפיכה זו תלוי ב-PCO2 במדיום. הוא מואץ בחדות על ידי פעולת האנזים פחמן אנהידראז, הממוקם באריתרוציטים, שם CO2 מתפזר במהירות מהפלזמה.

כ-4/5 מהפחמן הדו-חמצני מועבר בצורה של HCO-3 ביקרבונט. קישור CO2 מקל על ידי ירידה תכונות חומצה(זיקה לפרוטון) של המוגלובין בזמן מתן חמצן - דה-חמצן (אפקט הולדן). במקרה זה, המוגלובין משחרר את יון האשלגן הקשור אליו, איתו, בתורו, חומצה פחמנית מגיבה:

חלק מיוני HCO-3 מתפזרים לפלסמה, קושרים שם יוני נתרן, בעוד שיוני כלוריד חודרים לאריתרוציט על מנת לשמור על שיווי משקל יוני. בנוסף, גם עקב ירידה בזיקה לפרוטון, המוגלובין חסר חמצן יוצר בקלות רבה יותר תרכובות קרבמיות, תוך שהוא קושר כ-15% יותר CO2 הנישא בדם.

בנימי הריאה משתחרר חלק מה-CO2, שמתפזר לגז המכתשי. זה מקל על ידי PCO2 alveolar נמוך יותר מאשר בפלזמה ועלייה בתכונות החומציות של המוגלובין במהלך החמצון שלו. במהלך ההתייבשות של חומצה פחמנית באריתרוציטים (תגובה זו מואצת בחדות על ידי אנהידראז פחמני), אוקסיהמוגלובין מחליף יוני אשלגן מביקרבונט. יוני HCO-3 מגיעים מהפלזמה לאריתרוציט, ויוני Cl- בכיוון ההפוך. באופן זה, כל 100 מ"ל דם ניתנים בריאות 4-5 מ"ל CO2 - אותה כמות שהדם מקבל ברקמות (הבדל עורקי ב-CO2).

מרכז נשימתי ומחלקותיו (קבוצות גב וגחון של נוירונים נשימתיים, מרכז פנאומוטקסי). ויסות הנשימה במהלך שינויים בהרכב הגזים של הדם (מהרצפטורים הכימיים של האזורים הרפלקסוגנים), עם גירוי של הקולטנים המכנו-רצפטורים של הריאות ודרכי הנשימה העליונות.

ויסות נשימה. מרכז נשימתי.

מרכז הנשימה הבולברי ממוקם בחלק המדיאלי היווצרות רשתית medulla oblongata. הגבול העליון שלו נמצא מתחת לליבה עצב הפנים, והתחתון גבוה יותר מהעט לכתיבה. מרכז זה מורכב מנוירונים השראה ונשיפה. ראשית: דחפים עצביים מתחילים להיווצר זמן קצר לפני השאיפה וממשיכים לאורך כל השאיפה. נוירונים נשימתיים ממוקמים מעט נמוך יותר. הם נרגשים לקראת סוף השאיפה ונמצאים במצב נרגשים במהלך כל הנשיפה. ישנן 2 קבוצות של נוירונים במרכז ההשראה. אלה הם נוירונים נשימתיים α ו-β. הראשונים מתרגשים במהלך ההשראה. במקביל, נוירונים נשימתיים β מקבלים דחפים מתאי עצב נשימתיים. הם מופעלים בו זמנית עם נוירונים נשימתיים α ומבטיחים את העיכוב שלהם בסוף ההשראה. בשל חיבורים אלו של הנוירונים של מרכז הנשימה, הם נמצאים בקשרים הדדיים (כלומר, כאשר הנוירונים ההשראה נרגשים, נוירוני הנשימה מעוכבים ולהיפך). בנוסף, הנוירונים של מרכז הנשימה הבולברי מאופיינים בתופעת האוטומציה. אלו הם היכולת שלהם ליצור פריקות קצביות של ביופוטנציאלים גם בהיעדר דחפים עצביים מקולטנים היקפיים. הודות לאוטומציה של מרכז הנשימה, מתרחש שינוי ספונטני בשלבי הנשימה. האוטומציה של נוירונים מוסברת על ידי תנודות קצביות של תהליכים מטבוליים בהם, כמו גם על ידי השפעת הפחמן הדו חמצני עליהם. מסלולים שונים ממרכז הנשימה הבולברי עוברים לנוירונים המוטוריים של השרירים הבין-צלעיים והסרעפתיים. נוירונים מוטוריים של שרירי הסרעפת ממוקמים בקרניים הקדמיות של 3-4 מקטעי צוואר הרחם עמוד שדרה, ובין צלע בקרניים הקדמיות של מקטעי החזה. כתוצאה מכך, טרנסקציה ברמה של 1-2 מקטעי צוואר הרחם מובילה להפסקת התכווצויות של שרירי הנשימה. בחלק הקדמי של ה-pons יש גם קבוצות של נוירונים המעורבים בוויסות הנשימה. לנוירונים אלה יש קשרים עולים ויורדים עם הנוירונים של המרכז הבולברי. דחפים מהנוירונים המעוררי השראה שלו עוברים אליהם, ומהם לנוירוני הנשימה. זה מבטיח מעבר חלק משאיפה לנשיפה, כמו גם תיאום של משך שלבי הנשימה. לכן, כאשר תא המטען נחתך מעל הגשר, הנשימה כמעט ואינה משתנה. אם הוא נחתך מתחת לגשר, אז מתרחש גז-פינג - נשימה ארוכה מוחלפת בנשיפות קצרות. כאשר חותכים בין העליון ל השליש האמצעיגשר - אפנייס. הנשימה נעצרת בהשראה, מופרעת בנשיפות קצרות. בעבר, האמינו שיש מרכז פנאומוטקסי בגשר. עכשיו לא משתמשים במונח הזה. בנוסף למחלקות אלו של המרכז מערכת עצביםההיפותלמוס מעורב בוויסות הנשימה מערכת הלימבית, קליפת המוח. הם מבצעים ויסות עדין יותר של הנשימה.

ויסות רפלקס של הנשימה.

התפקיד העיקרי ברפלקס הוויסות העצמי של הנשימה שייך לקולטני המכנו של הריאות. בהתאם לוקליזציה ואופי הרגישות, ישנם שלושה סוגים שלהם:

1. קולטני מתיחה. הם נמצאים בעיקר בשרירים החלקים של קנה הנשימה והסמפונות. הם מתרגשים כשהקירות שלהם נמתחים. בעיקרון, הם מספקים שינוי בשלבי הנשימה.

2. קולטנים מגרים. הם ממוקמים באפיתל של הקרום הרירי של קנה הנשימה והסמפונות. הם מגיבים לחומרים מגרים וחלקיקי אבק, כמו גם לשינויים פתאומיים בנפח הריאות (pneumothorax, atelectasis). הם מספקים רפלקסים נשימתיים מגנים, התכווצות רפלקסית של הסמפונות ונשימה מוגברת.

3. קולטנים צמודים. הם נמצאים ברקמת הביניים של המכתשים והסימפונות. הם נרגשים עם עלייה בלחץ במחזור הדם הריאתי, כמו גם עלייה בנפח הנוזל הבין-מערכתי. תופעות אלו מתרחשות במהלך סטגנציה במחזור הדם הריאתי או דלקת ריאות.

החשוב ביותר לנשימה הוא רפלקס הרינג-ברויר. כאשר אתה שואף, הריאות מתרחבות וקולטני המתיחה מופעלים. דחפים מהם לאורך הסיבים האפרנטיים של עצבי הוואגוס נכנסים למרכז הנשימה הבולברי. הם הולכים לנוירונים נשימתיים β, אשר בתורם מעכבים נוירונים נשימתיים α. השאיפה נעצרת והנשיפה מתחילה. לאחר מעבר של עצבי הוואגוס, הנשימה הופכת נדירה ועמוקה. לכן, רפלקס זה מבטיח את התדירות והעומק התקינים של הנשימה, וכן מונע מתיחת יתר של הריאות. ה-proprioreceptors של שרירי הנשימה ממלאים תפקיד מסוים בוויסות הרפלקס של הנשימה. כאשר השרירים מתכווצים, דחפים מהרצפטורים הפרופריו-רצפטורים שלהם מגיעים לנוירונים המוטוריים המתאימים של שרירי הנשימה. בשל כך, עוצמת התכווצויות השרירים מווסתת עם כל התנגדות לתנועות נשימה.

ויסות הומורלי של הנשימה.

בְּ ויסות הומורלינשימה, כימורצפטורים הממוקמים בכלי הדם ובמדולה אולונגטה לוקחים חלק. רצפטורים כימו היקפיים נמצאים בדופן קשת אבי העורקים ובסינוסים הצוואריים. הם מגיבים למתח של פחמן דו חמצני וחמצן בדם. עלייה במתח הפחמן הדו חמצני נקראת היפרקפניה, ירידה נקראת היפוקפניה. אפילו במתח נורמלי של פחמן דו חמצני, הקולטנים נמצאים במצב נרגש. עם היפרקפניה, התדירות של דחפים עצביים המגיעים מהם למרכז הבולברי עולה. תדירות ועומק הנשימה גדלים. עם ירידה במתח החמצן בדם, כלומר. היפוקסמיה, כימורצפטורים מתרגשים גם הם, והנשימה עולה. יתרה מכך, רצפטורים כימו היקפיים רגישים יותר למחסור בחמצן מאשר עודף של פחמן דו חמצני.

נוירונים כימורצפטורים מרכזיים או מדולריים ממוקמים על המשטחים הקדמיים של המדולה אולונגאטה. מהם עוברים סיבים לנוירונים של מרכז הנשימה. נוירונים קולטן אלו רגישים לקטיוני מימן. מחסום הדם-מוח חדיר מאוד לפחמן דו חמצני ורק מעט לפרוטונים. לכן, הקולטנים מגיבים לפרוטונים המצטברים בבין-תאי ו נוזל מוחיעקב צריכת פחמן דו חמצני. בהשפעת קטיוני מימן על הקולטנים הכימיים המרכזיים, הפעילות הביו-חשמלית של נוירונים השראה ונשיפה עולה בחדות. הנשימה מזרזת ומעמיקה. נוירונים קולטן מדולרי רגישים יותר למתח פחמן דו חמצני מוגבר.

מנגנון ההפעלה של נוירוני ההשראה של מרכז הנשימה עומד בבסיס הנשימה הראשונה של יילוד. לאחר קשירת חבל הטבור, פחמן דו חמצני מצטבר בדמו ותכולת החמצן יורדת. כימורצפטורים של אזורי רפלקסוגני כלי דם נרגשים, נוירונים השראה מופעלים, שרירי השראה מתכווצים ומתרחשת השראה. מתחילה נשימה קצבית.