پاسخ‌های تنفسی به استرس فیزیولوژیک

این بخش به چگونگی تنظیم تنفس توسط سیستم تنفسی برای حفظ تبادل گاز و تعادل اسید و باز در مواجهه با چالش‌های بدن می‌پردازد. چه استرس ناشی از افزایش نیاز متابولیکی حین ورزش باشد، چه اکسیژن کم استنشاقی در ارتفاعات بالا، چه وضعیت کنترل تغییر یافته در خواب، یا یک اختلال اولیه اسید و باز، کنترل‌کننده تنفس ورودی‌های شیمیایی و عصبی خود را بازتنظیم می‌کند تا اکسیژن شریانی، دی‌اکسید کربن و pH را در محدوده قابل تحمل نگه دارد.

Definition

پاسخ‌های تنفسی به استرس فیزیولوژیک، تنظیمات کنترل‌شده در تهویه و الگوی تنفس هستند که توسط آن‌ها سیستم کنترل تنفسی، گازهای خون شریانی و pH را هنگامی که نیازهای متابولیکی، محیطی یا شیمیایی از شرایط استراحت منحرف می‌شوند، حفظ می‌کند.

Scope

این مدخل خواننده را با چهار پاسخ استرسی یکپارچه که در گره‌های موضوعی آن به تفصیل بررسی شده‌اند، آشنا می‌کند: هایپرپنه ورزش، سازگاری تهویه‌ای با ارتفاع و هیپوکسی، تعدیل کنترل تنفسی در طول حالت‌های خواب، و جبران تنفسی و پاسخ به اختلال اسید و باز. این یک نقشه مفهومی از فیزیولوژی تنفسی یکپارچه است، نه راهنمایی بالینی.

Sub-topics

• ارتفاع و هم هوایی
• هایپرپنه ورزشی
• پاسخ‌های تنفسی به اختلالات اسید و باز
• خواب و کنترل تنفس

Core questions

• چگونه تهویه با افزایش نیاز متابولیکی ورزش به قدری دقیق مطابقت دارد که گازهای خون شریانی تقریباً حفظ می‌شوند؟
• چگونه بدن در طول ساعت‌ها تا هفته‌ها با اکسیژن کم استنشاقی در ارتفاع سازگار می‌شود؟
• چگونه کنترل تنفسی بین بیداری و خواب تغییر می‌کند و چرا این برای پایداری تنفس اهمیت دارد؟
• چگونه تنفس یک اختلال اولیه متابولیکی اسید و باز را جبران می‌کند و چگونه سهم خود آن در ایجاد اختلال شناسایی می‌شود؟

Key concepts

• کنترل رفلکس شیمیایی (گیرنده‌های شیمیایی مرکزی و محیطی)
• تنظیم پیش‌خور و بازخوردی تهویه
• بهره حلقه و پایداری تهویه‌ای
• سازگاری تهویه‌ای با هیپوکسی
• جبران تنفسی برای اختلال اسید و باز
• کنترل وابسته به حالت تنفس

Mechanisms

در تمام این استرس‌ها، یک کنترل‌کننده مشترک در کار است: گیرنده‌های شیمیایی مرکزی که pH مایع بینابینی مغز و مایع مغزی نخاعی را حس می‌کنند (که توسط دی‌اکسید کربن شریانی هدایت می‌شود)، گیرنده‌های شیمیایی محیطی در اجسام کاروتید که اکسیژن شریانی، دی‌اکسید کربن و pH را حس می‌کنند، و ورودی‌های عصبی از مراکز بالاتر و اندام‌های در حال ورزش. هایپرپنه ورزشی تهویه را از طریق سیگنال‌های پیش‌خور و بازخوردی به نرخ متابولیکی مرتبط می‌کند؛ قرار گرفتن در ارتفاع یک پاسخ تهویه‌ای هیپوکسیک حاد را تحریک می‌کند که سپس طی روزها با سازگاری تقویت می‌شود؛ خواب محرک بیداری را کاهش داده و وابستگی سیستم به بازخورد شیمیایی را افزایش می‌دهد و پایداری را تغییر می‌دهد؛ و اختلالات اسید و باز گیرنده‌های شیمیایی را برای تغییر تهویه و در نتیجه دی‌اکسید کربن شریانی به کار می‌گیرند. هر گره موضوعی سیگنال‌دهی خاص برای استرس مربوطه را توسعه می‌دهد.

Clinical relevance

درک این پاسخ‌های یکپارچه زیربنای تفسیر گازهای خون شریانی، تست ورزش، قرار گرفتن در ارتفاع و اختلالات تنفسی مرتبط با خواب است. این مطالب فیزیولوژی طبیعی و تحت استرس و مکانیسم‌های پشت علائم بالینی را توصیف می‌کند؛ این یک محتوای مرجع و آموزشی است و مبنایی برای تشخیص یا درمان فردی نیست.

Evidence & guidelines

فیزیولوژی یکپارچه که در اینجا خلاصه شده است، بر اساس بررسی‌های جامع کنترل تهویه حین ورزش، هیپوکسی مزمن، پاتوفیزیولوژی آپنه خواب، و ارزیابی اسید و باز استوار است. در مواردی که یک پاسخ استرسی ترجمه بالینی مستقیمی دارد، مانند بیماری حاد ارتفاع، دستورالعمل‌های رسمی بالینی وجود دارد و در گره موضوعی مربوطه ذکر شده است.

History

فیزیولوژی تنفسی یکپارچه از مطالعات قرن نوزدهم و بیستم در مورد کنترل شیمیایی تنفس و از سفرهای اکتشافی به ارتفاعات بالا که سازگاری را مستند کردند، نشأت گرفت. کارهای اواسط قرن بیستم، اجسام کاروتید و گیرنده‌های شیمیایی مرکزی را به عنوان حسگرهای رفلکس شیمیایی معرفی کرد، و تحقیقات بعدی این چارچوب را به ورزش، خواب و تنظیم اسید و باز گسترش داد و آن‌ها را به عنوان تغییراتی در یک سیستم کنترلی مشترک در نظر گرفت.

Key figures

• John B. West
• Jerome A. Dempsey
• Hubert V. Forster

Seminal works

• forster-2012
• west-2017
• dempsey-2010
• berend-2014

Frequently asked questions

چه چیزی پاسخ‌های مختلف استرس تنفسی را به هم پیوند می‌دهد؟

آنها یک کنترل‌کننده مشترک تنفس دارند که سیگنال‌های گیرنده‌های شیمیایی مرکزی و محیطی را با ورودی‌های عصبی یکپارچه می‌کند و این ورودی‌ها را برای حفظ اکسیژن شریانی، دی‌اکسید کربن و pH تحت هر نوع استرس بازتنظیم می‌کند.

آیا این بخش در مورد بیماری است؟

خیر. این بخش در مورد فیزیولوژی طبیعی و تحت استرس و مکانیسم‌هایی است که چگونگی سازگاری تنفس را توضیح می‌دهند؛ شرایط بالینی فقط برای توضیح فیزیولوژی ارجاع داده می‌شوند.