Φυσιολογία Αναπνευστικού- Αναπνευστικοί μύες Θεόδωρος Βασιλακόπουλος Καθηγητής Πνευμονολoγίας-Εντατικής Θεραπείας Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστημίο Αθηνών Adjunct Professor, McGill University, Montreal, Canada Γενικός Γραμματέας Ελληνικής Πνευμονολογικής Εταιρείας

RESPIRATORY MUSCLES

Το διάφραγμα

FUNCTION OF THE DIAPHRAGM Ppl: pleural pressure, Pab: abdominal pressure

Δράση μεσοπλεύριων μυών

Η συνισταμένη ροπή καθορίζει τη δράση των μεσοπλεύριων

Η συνισταμένη ροπή καθορίζει τη δράση των μεσοπλεύριων μυών

Επικουρικοί εισπνευστικοί μύες

Κοιλιακοί μύες: εκπνευστικοί Κοιλιακοί μύες: εκπνευστικοί

Νεύρωση αναπνευστικών μυών κινητική

Φυσιολογική αναπνοή

Τετραπληγία: διατομή Α5 Διατήρηση λειτουργίας διαφράγματος

Μοριακή δομή αναπνευστικών μυών Μοριακή δομή αναπνευστικών μυών

HUMAN DIAPHRAGM DOWN TO SARCOMERE

Δομή ινιδίου μυοσίνης

Δομή σαρκομεριδίου

Σχέση αρχικού μήκους-τάσης

Σχέση όγκου-πίεσης αναπνευστικών μυών

Μέτρηση δύναμης αναπνευστικών μυών

Πτώση της VC σε ύπτια θέση σε αδυναμία των αναπνευστικών μυών

Μέγιστη εισπνευστική (Pi,max) και εκπνευστική πίεση (PE,max)

Sniff mouth (Pmo) and nasal (Pnp) pressures

Μέτρηση διαδιαφραγματικής πίεσης

Διαδιαφραγματική πίεση (Pdi) Pdi = Pga - Pes

Miller J et al Clin Sci 1985;69:91-6

Μαγνητική διέγερση του διαφράγματος

Μαγνητική διέγερση του διαφράγματος

Παράλυση αριστερού ημιδιαφράγματος

Twitch, Pdi

Απόκριση των αναπνευστικών μυών στο αυξημένο φορτίο

Σχέση φορτίου-νευρομυικής επάρκειας Vassilakopoulos T et al Eur Respir J 1996;9:2383-2400

Roussos C et al, J Appl Physiol 1979;46:897-904

Το αυξημένο φορτίο οδηγεί σε οξειδωτικό stress στο διάφραγμα Borzone G et al. J Appl Physiol 1994; 77: 812-818 electron spin resonance

Το αυξημένο φορτίο προκαλεί βλάβη Oroszo-Levi Am. J. Respir. Crit. Care Med. 164: 1734-1739

Το αυξημένο φορτίο οδηγεί σε παραγωγή κυτταροκινών από τους αναπνευστικούς μύες αρουραίοι διάφραγμα Ribonuclease Protection Assay mRNAs κυτταροκινών Vassilakopoulos T et al Am J Respir Crit Care Med 2004;170:154-61

Kόπωση σκελετικών μυών Moxhan J et al J Appl Physiol 1982;53:1094-99 Low high

Το αυξημένο φορτίο προκαλεί διαφραγματική κόπωση Το αυξημένο φορτίο προκαλεί διαφραγματική κόπωση Laghi F et al J Appl Physiol 1995; 500:193-204

Προσφορά-κατανάλωση ενέργειας Vassilakopoulos T et al Eur Respir J 1996;9:2383-2400

Καρδιογενής καταπληξία: αιτία κόπωσης αναπνευστικών μυών Καρδιογενής καταπληξία: αιτία κόπωσης αναπνευστικών μυών Aubier M et al. J Appl Physiol 1981; 51: 499-508

Σηπτική καταπληξία: αιτία κόπωσης αναπνευστικών μυών Σηπτική καταπληξία: αιτία κόπωσης αναπνευστικών μυών Hussain S et al J Appl Physiol 1985; 58: 2033-40

Δείκτης Τάσης Χρόνου - Tension Time Index TTI =Pdi / Pdi,max x Ti / Ttot Ttot = Ti + Te Τi Τe

ΤΤdi : καθορίζει τον χρόνο αντοχής Bellemare & Grassino J Appl Physiol 1982;53:1190-5

Αποδέσμευση από τον αναπνευστήρα κάθε σημείο ΤΤΙ Vassilakopoulos T et al, AJRCCM 1998; 158:378-85

κατανάλωσης ενέργειας Σχέση προσφοράς/ κατανάλωσης ενέργειας Σχέση φορτίου/ Νευρομυικής επάρκειας

Το μηχανικό ανάλογο της ικανότητας του «αναπνέειν» Vassilakopoulos T et al Eur Respir J 1996;9:2383-2400

Υπάρχει κόπωση στην αποτυχία αποδεύσμευσης από τον αναπνευστήρα; Υπάρχει κόπωση στην αποτυχία αποδεύσμευσης από τον αναπνευστήρα; Διέγερση των φρενικών νεύρων με μαγνητικό ερεθιστή Laghi F et al, AJRCCM 2003; 167:120-7

Υπάρχει κόπωση στην αποτυχία αποδεύσμευσης από τον αναπνευστήρα; Υπάρχει κόπωση στην αποτυχία αποδεύσμευσης από τον αναπνευστήρα; Laghi F et al, AJRCCM 2003; 167:120-7

Το τελευταίο λεπτό της αυτόματης αναπνοής TTIdi=0.26 Tlim= 13 minutes Laghi F et al, AJRCCM 2003; 167:120-7

Οι ιατροί διακόπτουν τη δοκιμασία αυτόματης αναπνοής με βάση την κλινική εικόνα του ασθενούς πριν αυτός αναπτύξει κόπωση των αναπνευστικών μυών

Το αυξημένο φορτίο των αναπνευστικών μυών προκαλεί Κόπωση Δομική βλάβη Οξειδωτικό stress Aνοσολογική απόκριση

Προσαρμογή των αναπνευστικών μυών στην αχρησία Δυσλειτουργία διαφράγματος προκαλούμενη από τον αναπνευστήρα

Vassilakopoulos T et al. Am J Respir Crit Care Med 2004;169: 336-341 Ορισμός “Loss of diaphragmatic force generating capacity that is specifically related to the use of mechanical ventilation” Vassilakopoulos T et al. Am J Respir Crit Care Med 2004;169: 336-341

Contractility declines in humans after CMV Jaber et al, Am J Respir Crit Care Med 2011;183:364-371

Μήπως πάσχει η νευρική οδός προς το διάφραγμα; Μήπως πάσχει η νευρική οδός προς το διάφραγμα; Radell P. et al, Intensive Care Med 2002;28:358-364

Μηχανισμοί δυσλειτουργίας Ατροφία Οξειδωτικό stress Δομική βλάβη

Levine S et al. N Engl J Med 2008;358:1327-1335 Atrophy: fiber size Figure 1. Comparison of Representative Case and Control Diaphragm-Biopsy Specimens with Respect to Fiber Size. The slow-twitch and fast-twitch fibers in the case specimens (Panels A, C, and E) are smaller than those in the control diaphragms (Panels B, D, and F). Panels A and B (hematoxylin and eosin) show that neither inflammatory infiltrate nor necrosis is present in case or control specimens. The sections in Panels C and D were preincubated with NOQ7.5.4D antibody,10,13 which is specific for the slow myosin heavy chain, whereas sections in Panels E and F were preincubated with the MY-32 antibody,10,14 which reacts with all fast myosin heavy chains. In addition, in each section, all fibers are outlined by an antibody reactive to laminin.10,15 In each of the sections, fibers reacting with the antibody appear orange-red, whereas fibers not reacting with the antibody appear black. In Panels C, D, E, and F, a representative slow-twitch fiber is indicated by an open circle and a fast-twitch fiber by an open square. Levine S et al. N Engl J Med 2008;358:1327-1335

Atrophy worsens as disuse is prolonged Jaber et al, Am J Respir Crit Care Med 2011;183:364-371

Ατροφία Πρωτεϊνοσύνθεση Πρωτεόλυση

Shanely RA et al. Am J Respir Crit Care Med 2004 Πρωτεϊνοσύνθεση Shanely RA et al. Am J Respir Crit Care Med 2004

Shanely RA et al. Am J Respir Crit Care Med 2002;166: 1369-74 Πρωτεόλυση Shanely RA et al. Am J Respir Crit Care Med 2002;166: 1369-74

Proteasome

26S Proteasome

26S Proteasome αποδομεί υδρόφοβες πρωτεϊνες

20S Proteasome αποδομεί οξειδωμένες πρωτεϊνες

Oxidized proteins are upregulated in the diaphragm after CMV Hussain S et al, Am J Respir Crit Care Med 2010; 182:1377-86

Zergeroglu et al. J Appl Physiol 2003;95: 1116-1124 Η ακτίνη και η μυοσίνη δέχονται τη βλαπτική επíδραση του οξειδωτικού stress Zergeroglu et al. J Appl Physiol 2003;95: 1116-1124

Jaber et al, Am J Respir Crit Care Med 2011;183:364-371 Structural injury Jaber et al, Am J Respir Crit Care Med 2011;183:364-371

Η μείωση της δύναμης είναι αντιστρόφως Ανάλογη του μεγέθους της βλάβης Sassoon C. et al, J Appl Physiol 2002;92:2586-2595

Αναπνευστικοί μύες Σκελετικοί μύες που εμφανίζουν βλάβη Στην έντονη χρήση-φόρτιση Στην αχρησία Οι μηχανισμοί βλάβης είναι κοινοί Οξειδωτικό stress Κυτταροκίνες