Solunumun Regülasyonu ve Kontrolü
A. Solunumun Nöral Kontrolü
1. Dorsal solunum grubu: medullanın dorsal bölgesinde yer alır ve esas olarak inspirasyondan sorumludur.
2. Ventral solunum grubu: medullanın ventrolateral kısmında yer alır. Esas olarak ekspirasyonu gerçekleştirir. Egzersiz gibi ekspirasyonun aktif olduğu dönemlerde devreye girer.
3. Pnömotaksik merkez: ponsun dorsal üst kısmında yer alır. Solunum hızı ve derinliğinin belirlenmesine yardım eder. İnspirasyonu sınırlar, solunum frekansını arttırır.
4. Hering-Breuer refleksi: akciğerler aşırı derecede genişlediği zaman, inspirasyonu durdurur, hızını arttırır
B. Solunumun Kimyasal Kontrolü
– CO2 direk solulum merkezini uyarır
– pH direk solulum merkezini uyarır
– O2 periferik kemoreseptörler
————
Medulla oblongata ve ponsta
1.Dorsal Solunum Grubu: (n. tractus solitaryus)
“I” (inspirasyon) nöronları
2.Ventral Solunum Grubu: (n. ambiguus ve n. retroambiguus)
“E” nöronları (aktif ekspirasyon)
“I+” nöronları (yedek inspirasyon)
Solunum merkezi beyin sapındaki medulla oblongata ve ponsta bulunur . Solunum merkezi üç ana solunum nöron grubundan oluşur , ikisi medullada ve biri ponstadır. Medullada dorsal solunum grubu ve ventral solunum grubudur. Ponsta pontin solunum grubu pnömotaksik merkez ve apneustik merkez olarak bilinen iki alanı içerir.
Solunum merkezi solunum ritmini oluşturmaktan ve sürdürmekten ve ayrıca fizyolojik değişikliklere homeostatik yanıt olarak bunu ayarlamakla sorumludur. Solunum merkezi , nefes alma hızını ve derinliğini düzenlemek için kemoreseptörlerden , mekanoreseptörlerden , serebral korteksten ve hipotalamustan girdi alır. Girdi, değişen oksijen , karbondioksit ve kan pH seviyeleri , hipotalamustan gelen stres ve kaygı ile ilgili hormonal değişiklikler ve ayrıca solunumun bilinçli bir şekilde kontrol edilmesini sağlamak için serebral korteksten gelen sinyaller tarafından uyarılır.
Solunum gruplarında oluşan yaralanmalar, mekanik ventilasyon gerektirebilecek çeşitli solunum bozukluklarına neden olabilir ve genellikle kötü bir prognozla ilişkilidir.
SOLUNUM GRUPLARI
Solunum merkezi üç ana gruba ayrılır, ikisi medulla’da ve biri pons’ta. Medulla’daki iki grup dorsal solunum grubu ve ventral solunum grubudur . Pons’ta pontin solunum grubu iki alandan oluşur – pnömotaksik merkez ve apneustik merkez. Dorsal ve ventral medulla grupları solunumun temel ritmini kontrol eder. Gruplar beyin sapının her iki tarafında birer tane olacak şekilde eşleştirilmiştir.
1-Dorsal solunum grubu
Dorsal solunum grubundaki soliter trakt çekirdeği ve ventral solunum grubundaki nükleus ambigius’un medulla oblongata üzerindeki pozisyonları gösterilmiştir.
Dorsal solunum grubu (DRG), solunumun kontrolünde en temel role sahiptir ve inhalasyonu (soluk alma) başlatır. DRG, dorsal medullanın uzunluğunun çoğunu kaplayan uzun bir kütle oluşturan nöronların bir koleksiyonudur. Omuriliğin merkezi kanalına yakındırlar ve ventral grubun hemen arkasındadırlar. Solunum hızını ayarlar ve korurlar .
Nöronların çoğu soliter yolun çekirdeğinde yer alır . Diğer önemli nöronlar medulla’nın retiküler maddesi de dahil olmak üzere bitişik alanlarda bulunur. Soliter çekirdek, pontin solunum grubundan ve iki kranial sinirden – vagus siniri ve glossofaringeal sinir – gelen duyusal bilgilerin son noktasıdır. Soliter çekirdek, periferik kemoreseptörlerden , baroreseptörlerden ve akciğerlerdeki diğer reseptör tiplerinden, özellikle de gerilme reseptörlerinden solunum merkezine sinyaller gönderir . Bu nedenle, dorsal solunum grubu, solunum ritmini değiştirmek için ventral solunum grubuna çıktı veren bir bütünleştirici merkez olarak görülür.
2-Ventral solunum grubu
VRG, diyaframı ve dış interkostal kasları kasılmaya teşvik ederek sürekli bir solunum ritmini korur ve bu da ilhamla sonuçlanır.
Medulla’da ventral solunum grubu (VRG), solunum kontrolünün ekshalasyon (ekspiratuvar) alanını oluşturan dört nöron grubundan oluşur. Bu alan, medulla’nın ventrolateral kısmında, dorsal solunum grubunun yaklaşık 5 mm önünde ve lateralindedir. Dahil olan nöronlar arasında nucleus ambiguus , nucleus retroambiguus ve pre-Bötzinger kompleksindeki internöronlar bulunur .
VRG hem inspiratuvar hem de ekspiratuvar nöronları içerir. Ventral solunum nöron grubu, kuvvetli solunum sırasında aktiftir ve sessiz, dinlendirici solunumlar sırasında inaktiftir. VRG, apneustik merkeze inhibitör uyarılar gönderir.
3-Pontin solunum grubu
Pons’taki pontin tegmentumda , pontin solunum grubu (PRG), pnömotaksik ve apneustik merkezleri içerir. Bunlar arasında ve her ikisinden de tekil çekirdeğe bağlantılar vardır .
a-Pnömotaksik merkez
Pnömotaksik merkez ponsun üst kısmında yer alır. Çekirdekleri subparabrakial çekirdek ve medial parabrakial çekirdektir . Pnömotaksik merkez hem solunum hızını hem de düzenini kontrol eder. Pnömotaksik merkez apneustik merkezin (inhalasyon sırasında anormal solunum üreten) bir antagonisti olarak kabul edilir ve inhalasyonu döngüsel olarak engeller. Pnömotaksik merkez, inspirasyonu sınırlamaktan ve inspiratuar kapatma anahtarı (IOS) sağlamaktan sorumludur . Frenik sinirdeki aksiyon potansiyellerinin patlamasını sınırlar , tidal hacmi etkili bir şekilde azaltır ve solunum hızını düzenler . Merkezin yokluğu solunum derinliğinde bir artışa ve solunum hızında bir azalmaya neden olur.
Pnömotaksik merkez, her nefeste vücuda alınabilecek hava miktarını düzenler. Sırt solunum grubu, süresi ve aralığı sabit olan ritmik aktivite patlamalarına sahiptir. Daha hızlı bir solunum hızı gerektiğinde, pnömotaksik merkez, sırt solunum grubuna hızlanması için sinyal verir. Daha uzun nefesler gerektiğinde, aktivite patlamaları uzar. Vücudun solunuma yardımcı olmak için kullandığı tüm bilgiler, pnömotaksik merkezde gerçekleşir. Bu merkez hasar görürse veya herhangi bir şekilde zarar görürse, nefes almak neredeyse imkansız hale gelir.
Bu konu üzerine yapılan bir çalışma, bilateral vagotomi öncesi ve sonrasında anestezi uygulanmış felçli kediler üzerinde yapılmıştır . Uyanık ve anestezi uygulanmış kedilerde hava veya CO2 solurken ventilasyon izlenmiştir . Ventilasyon, pnömatik merkez bölgesindeki lezyonlardan önce ve sonra ve müteakip bilateral vagotomi sonrasında izlenmiştir. Pontin lezyonları olan kedilerde inhalasyon süresi uzamıştır. Kedilerde, anestezi ve vagotomi sonrasında pontin transeksiyon, kısa ekspiratuvar duraklamalarla kesilen uzun süreli inspiratuvar deşarjları çağrıştırmak olarak tanımlanmıştır. Öte yandan sıçanlarda, anestezi, vagotomi ve pontin transeksiyon sonrasında bu solunum düzeni, ne in vivo ne de in vitro gözlenmiştir. Bu sonuçlar, medulla solunum merkezi üzerindeki pontin etkilerde sıçan ve kedi arasında türler arası farklılıklar olduğunu göstermektedir.
b-Apneustik merkez
Alt ponsun apneustik merkezi, medulla oblongata’daki nöronların sürekli uyarılmasıyla inhalasyonu teşvik ediyor gibi görünüyor. Apneustik merkez, medulladaki dorsal gruba, pnömotaksik merkez tarafından sağlanan inspirasyon rampasının inspirasyon kapalı anahtarı (IOS) sinyali olan ‘kapatmayı’ geciktirmek için sinyaller gönderir. Solunumun yoğunluğunu kontrol ederek inhalasyonla ilgili nöronlara pozitif impulslar verir. Apneustik merkez, pulmoner gerilme reseptörleri ve ayrıca pnömotaksik merkez tarafından inhibe edilir. Ayrıca pnömotaksik merkeze bir inhibitör impuls gönderir.
Solunum ritmi
Nefes alma, havayı akciğerlere getirme ve atık ürünleri dışarı atma işleminin tekrarlayan sürecidir. Havadan getirilen oksijen, bir organizmanın yaşamı sürdürmesi için sürekli, devam eden bir ihtiyaçtır. Bu ihtiyaç uyku sırasında da devam eder, bu nedenle bu sürecin işleyişi otomatik olmalı ve otonom sinir sisteminin bir parçası olmalıdır . İçeri nefes almayı dışarı nefes takip eder ve bu da inhalasyon ve ekshalasyon solunum döngüsünü oluşturur. Solunum döngüsünün üç aşaması vardır: ilham, ilham sonrası veya pasif ekshalasyon ve geç veya aktif ekshalasyon.
Dakikadaki döngü sayısı solunum hızıdır . Solunum hızı, solunum merkezinde, medulladaki dorsal solunum grubu tarafından ayarlanır ve bu nöronlar çoğunlukla medullanın uzunluğu boyunca uzanan tek çekirdekte yoğunlaşır.
Solunumun temel ritmi, eupne olarak bilinen sessiz, dinlendirici solunumdur . Sessiz solunum, yalnızca diyaframı ve dış interkostal kasları harekete geçiren dorsal grubun aktivitesini gerektirir . Ekshalasyon pasiftir ve akciğerlerin elastik geri tepmesine dayanır. Metabolik oksijen ihtiyacı arttığında, inspirasyon daha güçlü hale gelir ve ventral gruptaki nöronlar güçlü ekshalasyon sağlamak için aktive edilir . Nefes darlığına dispne denir – eupnenin tersi.
Klinik önemi
Solunum merkezinin depresyonu şunlardan kaynaklanabilir: beyin travması , beyin hasarı , beyin tümörü veya iskemi . Depresyon ayrıca opioidler ve sakinleştiriciler gibi ilaçlardan da kaynaklanabilir .
Amfetamin , solunum merkezini uyararak daha hızlı ve daha derin nefesler alınmasını sağlayabilir. Normalde terapötik dozlarda bu etki fark edilmez, ancak solunum zaten tehlikeye girdiğinde belirgin olabilir
