Glavna naloga kardiorespiratornega sistema je preskrba celic s O2 (in substrati) in odstranjevanje CO2 (in drugih metaboličnih produktov), za kar je potreben intakten kardiovaskularni in respiratorni sistem ter zaloga zraka, ki vsebuje zadostne količine O2.
1. Hipoksije
1.1 Definicija
Hipoksija je nezadostna preskrba tkiv s kisikom, ki povzroči moteno delovanje organa ali celotnega organizma.
1.2 Razdelitev (1. Tabela)
Oblike hipoksij Mehanizem pO2 krvi iz L srca Nasičenost arterijske krvi z O2 Vzroki
ANEMIČNA nezadostna kapaciteta krvi za prenos O2 normalen zmanjšana anemije: okrnjena tvorba v kostnem mozgu (Fe, vit. B12), zastrupitve z CO ali NO, akutne in kronične krvavitve
STAGNANTNA
(lokalna ali splošna) nezadosten pretok krvi skozi organ normalen normalna lokalna: zunajžilne (tumor) in znotrajžilne obstrikcije (ateromske lehe, tromboze)
splošna: MV (posledica okvare (ali pešanja) srca, venskega priliva, krvavitve , šok…
HISTOTOKSIČNA premajhen privzem O2, ko gre kri skozi tkiva normalen normalna motena mitohondrijska respiracija
HIPOKSIČNA
premajhen privzem O2 v pljučih: zmanjšan zmanjšana
zmanjšan atmosferski pO2 nadmorska višina nad 2500
zmanjšana ventilacija paraliza dihalnih mišic,
obstrukcije dihalnih poti
šanti D-L srčni (anomalije),
pljučni (pljučnica)
nesorazmerje ventilacija/ perfuzija kronične obstruktivne bolezni (emfizem), akutno poslabšanje astme, tromboza pljučne arterije
zmanjšana difuzija preko alveolokapilarne membrane zadebelitev stene (fibroza),
atelektaza pljuč

1.3 Primeri
1.3.1 Anemična hipoksija (glej tudi 1. tabelo)
1.3.1.1 Vloga Hb pri transportu O2, CO2 in regulaciji pH v krvi
V mirovanju človek potrebuje 250 ml O2/l krvi, ki se prenaša raztopljen v plazmi (3 ml/l) in vezan na Hb (65x več kisika kot plazma). Hb se reverzibilno veže s kisikom. Veže največ 4 (odvisno od pO2) molekule alosterično, zato je saturacijska krivulja sigmoidne oblike. Hb je tudi najpomembnejši nebikarbonatni pufer v ECT. Deluje kot šibka kislina (dodatek močne kisline pomakne ravnotežje reakcije v levo, pri dodatku močne baze se pomakne v desno) CO2 + H2O H2CO3 HCO3- + H+

1.3.1.2 Vpliv H+, pCO2, T in 2,3-DPG na krivuljo Hb
V perifernih tkivih se povečajo koncentracije H+, pCO2, T in 2,3-DPG; krivulja disociacije se pomakne v desno.
1.3.1.3 Haldanov efekt
Povečan pO2 izpodrine CO2, ki je vezan na Hb.
1.3.1.4 Kloridni premik
HCO3- izhaja iz eritrocitoa, nadomesti ga Cl- , da se ohrani električna nevtralnost.
1.3.1.5 Vloga mioglobina
Ker je 100 nasičen že pri nižjih parcialnih tlakih kisika, je primeren za zalogo kisika v mišicah.
1.3.1.6 Definicija anemične hipoksije
Anemična hipoksija nastane, ko je zmanjšana kapaciteta krvi za kisik.Arterijski pO2 je normalen, zmanjšana pa je količina Hb, ki bi bil zmožen prenašati O2.
1.3.1.7 Vzroki anemične hipoksije
Vzrok je kakršnakoli vrsta anemije (zmanjšana eritropoeza, akutna ali kronična krvavitev, zastrupitev s CO ali NO, premalo železa ali B12 ali pa sinteza abnormalnega Hb-srpasta anemija)
1.3.1.8 Posledice anemične hipoksije
Anemična hipoksija dolgoročno povzroči povečano izločanje eritropoetina v ledvicah (ker je v ledvični skorji znižan pO2), akutno pa poveča MVS, frekvenco srca ter ventilacijo.


1.3.2 Stagnantna hipoksija
1.3.2.1 Posebne cirkulacije

" KORONARNA CIRKULACIJA
Srce se prehranjuje preko dveh koronark, pa tudi s krvjo v srčnih votlinah.
Na pretok krvi v srčnih žilah vplivajo trije faktorji:
o Fizični (npr. pritisk v žilah, efekt stiskanja,…)
o Neuralni in neurohumoralni (Sy, Psy, adrenergični receptorji,…)
o Metabolični (ob pomanjkanju kisika se sproščajo vazodilatorne presnovne molekule,…)
Med srčnim ciklom je pretok največji v diastoli. V sistoli pa se v srčni steni razvije tak tlak, da se pretok upočasni (žile se stisnejo), lahko pa se v levem srcu tudi obrne. Srce ima tudi natančno avtoregulacijo (zaradi dobre ožiljenosti), ki prevladuje nad nevralno.

" KOŽNA CIRKULACIJA
Glavna funkcija kožne cirkulacije je vzdrževanje stalne telesne temperature, zato je pretok odvisen od temperature okolice. Temu je prilagojena tudi presnova, ki je v koži razmeroma majhna. To daje možnost, da se lahko pretok zelo spreminja (0.01ml/g v mrazu do 1.5ml/g v toplem okolju). Pretok je torej nadziran predvsem nevralno.

" SKELETNOMIŠIČNA CIRKULACIJA
Regulacija pretoka je tu pomembna, ker predstavlja mišičje dokaj velik delež telesne mase in zato tudi vpliva na arterijski pritisk. Regulacija zopet poteka preko fizičnih (edinstven primer je tu efekt stiskanja ven v nogah med mišično aktivnostjo), metaboličnih (vazodilatirajoči metaboliti iz delujočih mišic) in nevralnih faktorjev (npr. povišan simpatikotonus skupaj s posledičnim izločanjem adrenalina povzroči predhodno vazodilatacijo in tako pripravi mišice in telo na boj ali beg).

" CEREBRALNA CIRKULACIJA
Kaliber žil se v možganih spreminja predvsem na račun metabolne avtoregulacije. Npr. dvig pCO2 nad 40mmHg povzroči vazodilatacijo, kot tudi drugi metaboliti, ki povečujejo kislost. Zmanjšan pCO2 pod 40mmHg pa obratno povzroči vazokonstrikcijo. Tudi zvišan pO2 ima učinek konstrikcije (in obratno pri nižjem pO2), vendar ima manjši vpliv od pCO2. Ker je lobanja rigidna struktura, se ob povečanem pritoku tekočina nima kam umakniti. Zato je za uravnavanje konstantnega pretoka dobro razvita miogena avtoregulacija. Bolj podrejeno vlogo pa ima avtonomna inervacija.

" PLJUČNA CIRKULACIJA
Regulacija pretoka poteka preko živčnih in lokalnih mehanizmov. Živčni mehanizem deluje preko baroreceptorjev pulmonalnega sistema in je povezan s sistemskim. Dvig tlaka v sistemski cirkulaciji povzroči refleksen padec v pljučni cirkulaciji in obratno. Vazokonstrikcijo povzroči lahko tudi vzdražnost kemoreceptorjev v karotidnem telesu ob hipoksiji. Lokalni mehanizmi pa delujejo preko pO2 in pCO2 v pljučih (konstrikcija žil v okolici slabše ventiliranih pljuč in redistribucija krvi v bolj ventilirana).
1.3.2.2 Definicija stagnantne hipoksije
Je hipoksija, do katere pride zaradi nezadostnega pretoka krvi skozi tkiva. Manjši pretok pomeni manj kisika, kar se lahko v določeni meri kompenzira z večjim privzemom O2 iz Hb (pri znižanem pO2 v venski krvi), vendar pride tudi do kopičenja CO2 in drugih produktov metabolizma.
1.3.2.3 Vzroki za stagnantno hipoksijo (glej 1. tabelo)
1.3.2.4 Primeri stagnantne hipoksije
Ateroskleroza arterije na nogi zmanjša dotok krvi v noge. Če je zožitev dovolj majhna, da zadovolji zahtevo tkiva po kisiku v mirovanju, se težave pojavijo šele ob naporu, ki zajema tudi mišice noge. Zaradi zmanjšane prekrvavitve pride do ishemične bolečine, ki po počivanju preneha. Ta pojav se imenuje intermitentna klavdikacija. Če je zožitev dovolj huda, pride do nekroze tkiva. Pri trombozi vene na nogi pride predvsem do edema, vendar se ne pojavi hujša hipoksija. Če se takšen venozni strdek odlušči, lahko potuje do pljuč, kjer lahko povzroči trombembolije pljučne žile.
1.3.3 Histotoksična hipoksija
1.3.3.1 Definicija
Je primarna tkivna hipoksija zaradi nesposobnosti encimov dihalne verige, da bi izkoristili kisik. Krvni obtok sicer zagotavlja zadostno oksigenacijo, a jo tkiva niso sposobna izkoristiti.
1.3.3.2 Vzroki
Ovirano delovanje encimov dihalne verige, zaradi delovanja različnih snovi (cianid, CO, antimicin A, rotenon).
1.3.3.3 Primeri
Cianid zavre delovanje citokrom oksidaze. Preprečena je oksidativna fosforilacija, ki je glavni vir ATP v mnogih telesnih celicah. Nekateri narkotiki blokirajo dehidrogenaze v dihalni verigi. CO je agens, ki ga uvrščamo tako med povzročitelje histotoksične kot anemične hipoksije, deluje namreč na treh področjih:
o Z vezavo na Hb zmanjša oddajanje O2 iz Hb (izguba sigmoidne oblike, premik v levo)
o Lahko se veže na mioglobin (nanj učinkuje podobno kot na Hb)
o Inhibira encime dihalne verige
Zastrupitev z CO povzroči VIŠNJEVO RDEČE obarvanje kože in sluznic (ne zamenjaj s cianozo, kjer gre za modrikasto obarvanje kože in sluznic).
1.3.4 Hipoksična hipoksija (glej 1. tabelo)
1.3.4.1 Difuzija O2 in CO2 skozi pljuča
Kemična vezava O2 na Hb je hitra, vendar je njeno uravnoteženje upočasnjeno zaradi slabe topnosti O2 v vodi (v steni alveola in plazmi). Difuzijski koeficient za CO2 je 20x večji kot difuzijski koeficient za kisik.
1.3.4.2 Kemična regulacija dihanja (2. Tabela)

Dejavnik: pCO2 pO2 [H+]
Centralni receptorji (medularna respiratorna področja & pontina respiratorna grupa) (90 povečanj)

Periferni receptorji (karotidna & aortna telesa) (10 povečanj)
2. Tabela - Vpliv različnih dejavnikov na ventilacijo; (=povečana ventilacija)





1.3.4.3 Primeri
" Astma je kronična obstrukcijska bolezen dihal, pri kateri pride do nesorazmerja ventilacija/perfuzija. Zaradi kroničnih vnetij se bronhi ožijo, upor v dihalnih poteh raste, posledično se zmanjša izmenjava plinov. Odziv na hipoksijo je hiperventilacija, torej je v začetni fazi astme pO2 normalen, pCO2 pa zmanjšan. Ob napredovanju bolezni hiperventilacija ni več učinkovita, pO2 se zniža, pCO2 je normalen (ker laže difundira skozi alveolokapilarno membrano). Kasneje se zaradi edema in povečane sekrecije sluzi debelina alveolokapilarne membrane poveča, kar zmanjša normalen prehod CO2, posledica je, poleg hipoksije, tudi hiperkapnija. Naslednja faza bolezni je respiracijska odpoved.


" Pri pljučnici gre za vnetje in zmanjšanje izmenjave plinov v pljučih zaradi prestopanja vnetne tekočine iz pljučnih kapilar v intersticij in alveole. Takšni alveoli so normalno prekrvavljeni, a nepredihani (fiziološki šant). Alveolna ventilacija se torej zmanjša, kar vodi do hipoksije in hiperkapnije. Pri atelektazi pa kolaps pljučnega tkiva zmanjša površino za izmenjavo plinov v pljučih in poveča upornost krvnega toka skozi žilje kolabiranih pljuč. Torej: prav tako nastopi hipoksija, kar pa ima za posledico vazokonstrikcijo arteriol. Tako se krvni pretok skozi atelektatično tkivo zmanjša, kri se preusmeri v zdravi del pljuč. Razmerje ventilacija/perfuzija se tako minimalno spremeni in kljub temu, da v velikem delu pljuč ventilacije sploh ni, je aortna kri le malo desaturirana. Pri pljučnici pa vnetje prepreči vazokonstrikcijo, nesorazmerje ventilacija/perfuzija je močno povečano. Zato je nasičenost aortne krvi s O2 zmanjšano.

" Visoka nadmorska višina, akutna in kronična višinska bolezen
Ko se višina veča, se zmanjšuje zračni pritisk, z njim pada tudi parcialni pritisk kisika v alveolih. Prvi receptorji, ki se vzdražijo zaradi pomankanja kisika so karotidna telesca (periferni receptorji). Vendar se ventilacija ne spremeni, ker so centralni receptorji do neke mere superiorni. Centralni receptorji pa so občutljivi na arterijski [H+]in PCO2, katera bi se ob hiperventilaciji znižala. Po določenem času pa se ljudje aklimatizirajo (mehanizmi so napisani v poglavju: prilagajanje na hipoksijo).
Nekateri ljudje, ki so hitro izpostavljeni višini, lahko razvijejo akutno višinsko bolezen. Ta lahko traja od nekaj ur do nekaj dni po dvigu na višino. Pri njej pride do akutnega možganskega edema (zaradi vazodilatacije) in pljučnega edema.
Pri dolgotrajni izpostavitvi višini lahko nekateri zbolijo za kronično višinsko bolezen, katera nastane zaradi večjega pljučnega upora, povečane desne strani srca, povečane viskoznost krvi in zmanjšanega sistemskega arterijskega pritiska.
1.4 Prilagoditev na hipoksijo
Če začnemo človeka hitro (akutno) izpostavljati hipoksiji (višina, razne bolezni), se ventilacija najprej ne bo spremenila, ker se sprva uravnava bolj po pCO2 in pH-ju. Če pa ga izpostavljamo nižjemu pO2 (nižjemu od 60mm Hg v alveolih), se začne hiperventilacija, kri izgublja H+ in HCO3- in zaradi tega postaja bazična. Zaradi hipoksije se v perifernih tkivih žile dilatirajo, kar posredno povzroči višji minutni volumen srca in še poslabša ravnovesje sistema.
Če je nekdo izpostavljen hipoksiji že 2-3 dni, pa mu bodo potekali specifični mehanizmi prilagajanja na kronično hipoksijo:
o Ventiacija se mu bo počasi zviševala
o Ledvica bodo izločala HCO3- in kopenzirala dvig pH
o Koncetracija HCO3- v medceličnini možganov pada, verjetno z metaboličnim procesom, ki izpljavlja tudi natrijeve ione in tako zmanšuje ionsko razliko v možganskih celicah (katero HCO3- ponavadi vzdržuje)
o V možanih poteka rahel anaerobni metabolizem, pri katerem nastaja laktat, kateri zamenja HCO3-
o Zviša se občutljivost na CO2 meja je pri nižjem pCO2
o Zviša se eritropoetin kar zviša hematokrit
o Poviša se 2-3 difosfoglicerat v eritrocitih, kateri zmanjša afiniteto hemoglobina do kisika zato se P50 premakne v desno. (Slika graf)
o Povečuje se koncentracija mioglobina v mišicah
o Povečuje se število kapilar
Ljudje, ki so krončno hipoksični ali živijo na visokih višinah, začnejo počasi izgubljati odgovor na hipokapnijo.
1.5 Zdravljenje hipoksij
a) vzročno
b) terapija s kisikom
" terapija s kisikom pri O2 je zelo koristna pri zastrupitvi s CO in pri hipoksični hipoksiji zaradi pO2 v zraku.
" terapija s kisikom pri O2 je delno koristna pri hipoksiji zaradi difuzije preko alveolokapilarne pregrade, nesorazmerja ventilacija/perfuzija, pri ventilaciji in ter pri generalni stagnantni hipoksiji zaradi srčnega obolenja.
" terapija s kisikom pri O2 ni smiselna pri histotoksični hipoksiji, velikem desno-levem šantu in pri lokalni stagnantni hipoksiji.
Akutni zapleti terapije s kisikom: vdihavanje čistega kisika (hiperbarična komora) pri atmosferskem pritisku za nekaj ur ni nevarno. Vdihavanje čistega O2 pri pritisku 3,5atm. pa zviša pO2 v arteriji na 2100mmHg in povzroči vazokonstrikcijo cerebralnih žil. Ta zaščitni mehanizem preprečuje oksidacijo encimov v Krebsovem ciklu v živčnih celicah, slaba stran pa je pretok krvi skozi možgansko tkivo. Hiperbarična komora se uporablja kot pomoč pri kirurških operacijah srca in pljuč in pri zastrupitvah s CO.
Kronični zapleti terapije s kisikom: spremembe dihalnih poti (zmanjšano gibanje migetalk v epitelu in nabiranje sluzi v dihalnih poteh, kar povzroči zmanjšan prehod zraka skozi dihalne poti.

2. Cianoza
2.1 Definicija
- je modrikasto obarvanje kože in vidnih sluznic. Največkrat se pojavi na ustnicah, koncih prstov, ušesih in licih. Pomembno je ločiti cianozo od zastrupitve s CO. Klinični znak te je višnjevo rdeče obarvanje kože in sluznic.
2.2 Vzroki
Cianoza se pojavi, kadar arterijska kri vsebuje več kot 50g deoksiHb na liter krvi. Povečano količino deoksiHb lahko povzroči povečana količina venske krvi v koži (dilatacija venul in venskih delov kapilar) ali pa zmanjšana nasičenost s kisikom v kapilarni krvi. Večja kot je vsebnost Hb, večja je nagnjenost k cianozi. Pri hudih anemijah se cianoza ne pojavlja, medtem ko pri policitemiji veri, kjer je količina Hb povečana, do cianoze hitro pride.
2.3 Oblike
Obliki cianoz sta dve: periferna in centralna. Ločimo ju po parcialnem tlaku kisika v krvi, ki priteče iz levega srca. Če ugotovimo zmanjšano zasičenost arterijske krvi s kisikom, je to centralna cianoza, značilni pokazatelj je pomodritev jezika (tudi vsega ostalega!!). Za periferno cianozo pa je značilna normalno nasičena arterijska kri in pomodritev distalnih perifernih delov telesa: ustnice, konica nosu, uhlji, prsti…
Primeri centralne cianoze: pO2 v atmosferi (nadmorska višina), okvarjena pljučna funkcija (alveolna hipoventilacija, dif. Kapaciteta), anatomski šanti (D-L srčni, pljučni), Hb z afiniteto do O2 (methemoglobinemija, sulfhemoglobinemija, argirija).
Primeri periferne cianoze: MV srca, obstrukcija arterije z embolusom, venska obstrukcija (stagnacija krvi), vazokonstrikcija kožnega žilja na mrazu, pasivna hiperemija pri zmrzlinah.
Primer kombinirane centralne in periferne cianoze: kronično popuščanje srca in pljučni edem.

3. Asfiksija
3.1 Definicija
To je samo medicinski izraz za zadušitev. Do tega lahko pride zaradi zamašitve večje dihalne poti (s tujkom) ali zaradi pomanjkanja kisika v okolju. Zaradi tega se razvije hipoksija in hiperkapnija.
3.2 Oblike asfiksije
o Asfiksija livida (modrikast videz prizadetega, vazomotorni center še deluje, dihanje je odsotno, srce bije)
o Asfiksija palida (bled videz prizadetega, odpoved vazomotornega centra, srce se ustavi, tonus žilja pade)