Fyziologie

Máte zapnutý náhled celé osnovy, zpět na běžné zobrazení.

Načítání a prohlížení osnovy může být v závislosti na množství obsahu pomalejší.

Fyziologie
Fyziologie

Fyziologie

 
  
Kapitoly:
 
6 Fyziologie a patofyziologie trávení a vstřebávání
Přejít
Kapitola obsahuje:
3
Audio
8
Obrázek
1
Odpovědník
24
Text
8 Fyziologie a patofyziologie metabolismu
Přejít
Kapitola obsahuje:
2
Audio
1
Obrázek
1
Odpovědník
22
Text
11 Fyziologie a patofyziologie ledvin a vylučování
Přejít
Kapitola obsahuje:
3
Audio
2
Obrázek
1
Odpovědník
15
Text
12 Fyziologie a patofyziologie vnitřního prostředí
Přejít
Kapitola obsahuje:
2
Audio
1
Odpovědník
17
Text
13 Fyziologie a patofyziologie žláz s vnitřní sekrecí
Přejít
Kapitola obsahuje:
4
Audio
3
Obrázek
1
Odpovědník
31
Text
19 Vliv životního prostředí na fyziologické funkce
Přejít
Kapitola obsahuje:
1
Audio
1
Odpovědník
1
Text
20 Souhrnné testovací otázky
Přejít
Kapitola obsahuje:
1
Odpovědník


1 Základní fyziologické a patofyziologické principy a koncepty

1 Základní fyziologické a patofyziologické principy a koncepty
 
 
V této části budou probrány nejdůležitější principy, které se ve fyziologii uplatňují. S příslušnými pojmy a ději se budeme setkávat i v dalších kapitolách. Pochopení daných dějů však vyžaduje určité znalosti z chemie a fyziky na středoškolské úrovni a částečně již též navazuje na znalosti histologie či stavby buňky.
 
 
Audio 1.část
 
Audio 2.část
 
Audio 3.část
 
Audio 4.část

1.1 Molekulární, buněčné a tkáňové základy fyziologie a patofyziologie

1.1 Molekulární, buněčné a tkáňové základy fyziologie a patofyziologie
 
 
   
Poznání v oblasti fyziologie je v současné době rozpracováno nejen na úrovni tkáňových systémů (např. krevní oběh, krev, dýchání), ale i na úrovni jednotlivých tkání, buněk a molekul.
Jde o velmi rozsáhlou oblast s dynamickým rozvojem, z níž probereme jenom základní principy nezbytné pro pochopení fyziologie a patologické fyziologie.
 
Buňka, její stavba a funkce jsou probírány v anatomii a histologii. V této části budou proto probrány jen některé fyziologicky významné funkční aspekty.
 
 

1.1.1 Buněčné transportní procesy

1.1.1 Buněčné transportní procesy
 
 
Poznání v oblasti fyziologie je v současné době rozpracováno nejen na úrovni tkáňových systémů (např. krevní oběh, krev, dýchání), ale i na úrovni jednotlivých tkání, buněk a molekul.
Jde o velmi rozsáhlou oblast s dynamickým rozvojem, z níž probereme jenom základní principy nezbytné pro pochopení fyziologie a patologické fyziologie.
 
Buňka, její stavba a funkce jsou probírány v anatomii a histologii. V této části budou proto probrány jen některé fyziologicky významné funkční aspekty.
  
Buněčné transportní procesy
Buňka transportuje řadu látek jak dovnitř, tak ven a zároveň se přenášejí látky uvnitř buňky. Buňka i její organely jsou obaleny buněčnou membránou, která má lipofilní (tukový) charakter, proto přes ni snadněji přestupují látky v tucích rozpustné či např. alkohol. Některé další prostupují díky speciálním přenašečům, jiné (např. velké molekuly bílkovin) nepřestupují vůbec. Dále jsou v membráně četné proteiny, z nichž část patří různýcm buněčným kanálům či specifickým transportérům. Při transportu látek je nutné vzít v úvahu několik faktorů:
- vlastnosti buněčné membrány
-  velikost látky
-  náboj látky
-  rozpustnost látky ve vodě či v tucích
-  koncentrační gradient (tj. látka přestupuje směrem k nižší koncentraci)
-  elektrochemický gradient (kladně nabité látky přestupují do prostředí negativního a naopak).
 
Vlastnosti buněčné membrány
Membrána je tvořena dvojvsrtvou fosfolipidů, cca polovinu hmotnosti tvoří četné bílkoviny, které jsou v membráně. Dále obsahuje rovněž např. cholesterol.
Buněčná membrána je polopropustná – semipermeabilní. To znamená, že propouští snadno jen některé látky a jiné nikoliv.
 
V zásadě membránou prostupují:
-  voda
- ionty
- malé molekuly
 
Naopak membránou neprostupují:
- velké molekuly bílkovin
 
Dále je na membráně přítomno napětí, tzn. rozdílné rozložení kladných a záporných iontů na obou stranách. V případě buňky to znamená, že vnitřek buňky je proti vnějšku mírně negativní.
 
Hlavní typy buněčných transportů
Transport se dělí na paracelulární, tj. mezi buňkami (okolo buněk). Záleží na tom, jaký typ mezibuněčného spojení je přítomen. Při transportu přes buňky – transcelulárním – musí látka projít přes buněčnou membránu.
 
K přenosu látek je dále třeba zvážit potřebu:
- energie
- přítomnost speciálních bílkovin v membráně, a to buď ve formě přenašečů (transportérů), nebo kanálů
 
Některé přenosy nevyžadují ani jedno, jiné naopak oboje. Přítomnost přenašečů může znamenat, že kapacita přenosu je omezená, protože při jejich úplném obsazení není možné dále transport zvyšovat.
 
Hlavním procesy jsou:
- difuze prostá a facilitovaná
- aktivní transport primární a sekundární
- prostup iontovými kanály
- endocytóza: pinocytóza, fagocytóza
- exocytóza
 
Prostá difuze
Difuze je proces, jímž přestupují látky rozpustné v tucích (tudíž mohou přecházet přes membránu), též kyslík či oxid uhličitý, částečně též voda. Přestup se děje po koncentračním gradientu, nevyžaduje tedy žádnou energii, ani žádné speciální přenašeče. Čím je vyšší koncentrace látky na jedné straně, tím je rychlost difuze vyšší.
 
Facilitovaná difuze
Je druhem pasivního transportu, nevyžaduje energii, probíhá po gradientu a vlastní přenos je prováděn („usnadňován“, facilitován) speciálním přenašečem – ten však může být nasycen, a tak počáteční rychlost přenosu dosáhne maxima a nelze ji již dále zvyšovat.
 
Aktivní transport
Tento transport vyžaduje energii, protože se děje proti elektrochemickému gradientu. Energii dodává ATP. Nejběžnějším příkladem aktivního transportu primárního je tzv. sodíková pumpa (správně sodíkovo-draslíková, resp. Na+-K+ pumpa), která přenáší ven z buňky 3 kationty sodíku a dovnitř buňky 2 kationty draslíku – přitom uvnitř buňky je draslíkových kationtů daleko více než zevně a naopak zevně je daleko vyšší koncentrace sodíkový kationtů. Tento děj samozřejmě rovněž přispívá k vzniku elektrického napětí na buněčné membráně, protože znamená větší nahromadění kladných kationtů vně buňky než uvnitř.
Tento transport tedy kromě energie zprostředkovávají molekuly bílkovin, které jsou přítomny v buněčné membráně – označují se jako pumpy.
Aktivní transport pasivní se děje rovněž proti gradientu, ale jako energii využívá aktivního transportu, je s ním spřažen. Pokud jsou látky transportovány stejným směrem, jde o symport, v případě transportu opačným směrem jde o antiport. Příkladem je přenos glukózy (cukr) s využitím energie přenosu sodíku.
 
Endocytóza
Jde o proces transportu látek, které neprojdou (např. pro svou velikost či jinou vlastnost) ani buněčnou membránou, ani nejsou schopny transportu kanály či transportními proteiny. Principem je, že příslušná látka se uzavře, je obklopena celou buněčnou membránou, která ji posléze uzavře do měchýřku (vezikuly).
K tomuto typu patří fagocytóza, kterou jsou pohlcovány velké částice či bakterie, jejich části, odumřelé buňky atp., a pinocytóza, kterou se přenášejí kapénky tekutých látek.
 
Exocytóza
Jde v podstatě o opačný proces než endocytóza, látka, která má být exportována z buňky, je ve vezikule obalené membránou, která splyne s membránou buněčnou a látka se tak dostane ven z buňky.
 
Iontové kanály
Iontové kanály jsou proteinové molekuly v buněčné membráně, jimiž procházejí elektricky nabité částice – anionty (záporný náboj) či kationty (mají kladný náboj). Lze si je představit jako jakési „brány“, které iontům otvírají cestu přes buněčnou membránu, kterou by normálně neprošly. Prostup iontů pak ovlivňuje jejich elektrochemický gradient (tj. jdou po svém koncentračním spádu a do oblasti, která je opačně nabitá, tj. přitahuje je), nicméně často se tak děje opačně, navzdory gradientu, pak je ovšem tomuto procesu nezbytné dodat energii.
 
Kanály se dělí:
 

1. podle typu přenášeného iontu
- draslíkové
- sodíkové
- vápníkové aj.

2. podle mechanismu řízení – to znamená, jakým mechanismem je kanál otvírán.

 - trvale otevřené
- řízené elektrickým napětím
- řízené chemicky (např. hormonem, mediátorem)
- řízené napětím i chemicky
- řízené mechanicky

 
Trvale otevřené kanály jsou pro mnohé běžné sloučeniny, aminokyseliny apod., které nemohou přecházet snadno přes buněčnou membránou, ale prostupují podél svého gradientu těmito kanály.
Kanály řízené napětím se výrazně uplatňují při vzniku membránového akčního potenciálu. Znamená to, že se otevírají až tehdy, dojde-li k určité změně napětí na membráně.
Chemicky řízené kanály se mění tehdy, jestliže se na jejich část naváže určitá chemická látka, změní potom konfiguraci a otevřou se.
Mechanicky řízené kanály se otevírají, pokud se např. buňka natáhne, roztáhne apod.
 
Iontové kanály mají význam při udržování napětí na buněčných membránách a zásadní význam mají na buňkách, na nichž změny tohoto napětí (membránový akční potenciál) jsou součástí jejich funkce.
To platí pro buňky:
- nervové
- svalové vč. svalu srdečního
 
 

1.1.2 Přesuny tekutin

1.1.2 Přesuny tekutin
 
 
V lidském těle dospělého 70 kg jedince je asi 42 litrů vody, tj. 60 % hmotnosti. Podstatně více vody mají novorozenci a kojenci. Tekutiny se dělí na:
- nitrobuněčnou (intracelulární) vodu (2/3, tj. 40 % tělesné hmotnosti, cca 28 litrů)
- mimobuněčnou (extracelulární) vodu (1/3, tj. 20 % tělesné hmotnosti, cca 14 litrů)
 
Mimobuněčná voda se dělí na:
- krevní plasmu (1/4, cca 3,5 litru, tj. 5 % tělesné hmotnosti)
- tkáňový mok (3/4, intersticiální tekutinu, cca 10,5 litru, tj. 15 % tělesné hmotnosti)
 
Tkáňový mok vzniká filtrací z krevní plasmy a má podobné složení, ale na rozdíl od plasmy obsahuje jen minimum bílkovin, které většinou zůstávají v krevním řečišti! Rozložení iontů je v tkáňovém moku částečně odlišné, což je dáno nepřítomností bílkovin a ustavením tzv. Gibbsovy-Donnanovy rovnováhy (viz dále).
  
Filtrace
Ve fyziologii je filtrace proces, kterým se přesouvá tekutina přes membránu (buněčnou, přes cévy), přičemž pro přesun je rozhodující rozdíl hydrostatických tlaků na obou stranách membrány. Tekutina se přesouvá z oblasti s vyšším tlakem do oblasti s nižším tlakem.
Filtrace se uplatňuje při tvorbě tkáňového moku (intersticiální tekutiny) z plasmy (tj. z cév). V cévách – v kapilárách je vyšší tlak (tlak daný činností srdce) než v intersticiu a tekutina je filtrována do intersticia. Naopak na konci kapiláry je větší část tekutiny zase nasávána zpět (podrobněji v části věnované krevnímu oběhu – Starlingova rovnováha).
Speciálním příkladem je pak ultrafiltrace (filtrace vysokým tlakem), k níž dochází v klubíčkách (glomerulech) ledvin při tvorbě primární moči, která se touto ultrafiltrací dostává do Bowmanova pouzdra a dále je upravována v tubulech (podrobněji v kapitole věnované fyziologii ledvin). 
 
Osmóza, osmotický tlak
Osmóza je druh pasivního transportu tekutiny (rozpouštědla) přes polopropustnou membránu (např. buněčnou membránu), a to z oblasti s méně koncentrovaným roztokem (nižší osmolaritou) do oblasti s více koncentrovaným (s vyšší osmolaritou). Tlak rozpouštědla, který takto vzniká na membráně, je osmotický tlak a rozdíl těchto tlaků na obou stranách membrány určuje velikost osmózy.
Tento proces se uplatňuje např. při výměně tekutin mezi buňkou a zevním prostředím (tkáňovým mokem). Je-li v buňce vyšší osmolarita a vyšší osmotický tlak, buňka nasává tekutinu a zvětšuje se. Naopak je-li v ní nižší osmolarita, tekutina z buňky odchází a buňka se smršťuje.
V patologických situacích dochází k nadměrným přesunům tehdy, jestliže se mění výrazně osmolarita vnitřního prostředí (např. změny iontového složení plasmy a tudíž tkáňového moku z různých důvodů, např. v důsledku nahromadění velkého množství osmoticky aktivní glukózy při těžším diabetu).
 
Onkotický tlak
Onkotický tlak je v podstatě osmotický tlak způsobený přítomností bílkovin. Způsobuje přestup tekutiny z prostředí s nižším tlakem do prostředí s vyšším onkotickým tlakem.
Typicky se uplatňuje při výměně tekutin mezi kapilárou a tkáňovým mokem – Starlingova rovnováha. Tekutina na konci kapiláry se do kapiláry, čili krevního oběhu, vrací z větší části zpět i díky tomu, že v kapiláře je více bílkovin a tudíž je tam i vyšší onkotický tlak. V případě malého množství bílkovin v krvi (z různých důvodů, třeba při úniku močí nebo malé tvorbě), je i onkotický tlak nižší, méně tekutin se vrací do kapiláry, více jí zůstává v intersticiu a tudíž vzniká otok (tzv. hypalbuminemický či hypoproteinemický otok).
 
Akvaporiny
Jde o druh membránových proteinů, které jsou jakési kanály pro vodu, aby mohla výrazně lépe přestupovat buněčnou membránou. Jsou vysoce specifické pouze pro vodu. Vlastní přesun je pak dán osmotickými poměry.
Nápadné je jejich množství ve sběracích kanálcích ledvin, kde je jejich množství řízeno antidiuretickým hormonem (ADH) z neurohypofýzy – jde o proces, kterým se koncentruje či zřeďuje moč na základě potřeby organismu (více v kapitole o vnitřním prostředí a ledvinách).
 
 

1.1.3 Rozložení iontů na membráně, elektrický membránový potenciál

1.1.3 Rozložení iontů na membráně, elektrický membránový potenciá
 
 
Složení intracelulární tekutiny a plasmy
Ve složení tekutiny buněčné a intersticiální (tkáňového moku) existují značné rozdíly, dané především tím, že tkáňový mok obsahuje minimálně bílkovin (nezaměňovat s krevní plasmou !).
Hlavní rozdíly shrnuje tabulka (anionty červeně, kationty modře). Jde o orientační čísla, každá koncentrace má své intervaly, v nichž je normální.
 
 
Uvnitř buňky (intracelulárně)
Vně buňky (extracelulárně)
Sodík (Na+) – mmol/l
12
130
Draslík (K+) – mmol/l
150
4
Vápník (Ca+) – mmol/l
10-5 až 10-4
2,5
Chlorid (Cl-) – mmol/l
4
110
Bikarbonáty (HCO3-) – mmol/l
8
30
Bílkoviny_ – mmol/l
155
 
 
Z tabulky vyplývá:
- bílkoviny jsou většinou negativně nabity (velké neprostupující anionty)¨
-  bílkoviny jsou uvnitř buňky
- hlavním nitrobuněčným kationtem je draslík
- hlavním extrabuněnčným kationtem je sodík
- sodíku je mnohem více vně buňky než uvnitř
- draslíku je mnohem více uvnitř buňky než vně
- vápníku je mnohem více vně buňky než uvnitř
-  hlavní anionty uvnitř buněk jsou bílkoviny
- hlavní anionty vně buněk jsou chloridy a bikarbonáty
 
Gibbsova-Donnanova rovnováha
popisuje rozložení molekul (kationtů, aniontů) na semipermeabilní membráně, jsou-li na jedné straně obsaženy velké anionty (bílkoviny), které membránou neprostupují, zatímco nízkomolekulární (malé) ionty ano.
Uplatňuje se např. v rozdílech na buněčné membráně mezi tkáňovým mokem a plasmou. V plasmě, kde jsou anionty též v podobě bílkovin, je trochu vyšší množství kationtů sodíku a draslíku, zatímco je tam méně chloridů a bikarbonátů.
Přibližně je v plasmě 140 mmol/l sodíku, 4,5 mmol/l draslíku, chloridů 105 mmol/l, bikarbonátu 24 mmol/l.
V intersticiálním prostoru je pak sodíku cca 130, draslíku 4, chloridů 110, bikarbonátu 30 mmol/l.
 
Elektrický membránový potenciál
Na buněčné membráně je přítomen klidový membránový potenciál, tj. membrána buněk je za klidového stavu polarizována, je na ní odlišné rozložení iontů.
Vnitřek buněk je elektricky negativní, rozdíl činí cca -30 až -90 mV (milivoltů).
Potenciál vzniká díky rozdílnému rozdělení iontů na membráně činností iontových kanálů vč. sodíko-draslíkové pumpy, tj. je to stav vyžadující též energii a při poklesu energie v buňce může být narušen. Hlavním iontem, který určuje tento potenciál je draslík. Je to dáno tím, že buněčná membrána je pro něj relativně propustná i v klidovém stavu, uniká z buněk po koncentračním gradientu.
Výzamný je tento potenciál u dráždivých buněk – nervových, svalových – kde pak vzniká membránový akční potenciál, který ovlivní činnost těchto buněk (např. stah u svalu) a zároveň je schopen se šířit na buňky sousední a přenášet tak vzruch daleko po těle (jak u svalů, tak zejména je to výrazné v nervovém systému).
Membránový akční potenciál srdeční buňky je popsán v kapitole věnované srdci, nervový akční potenciál je popsán v kapitole věnované obecné neurofyziologii.
 
 

1.1.4 Buněčná komunikace

1.1.4 Buněčná komunikace
 
 
Buňky spolu komunikují jednak bezprostředním kontaktem, jednak pomocí látek, které vylučují a které působí na jiné buňky buď blízké, ale i vzdálené.
 
Kontakty buněk
Buňky mají či mohou mít na svém povrchu molekuly, kterými udržují kontakt s buňkami jinými, popř. se těmito molekulami ovlivňují. Základní skupinou takových molekul jsou adhezivní molekuly.
Jsou to molekuly, které jsou v membráně buněk, mají různou strukturu a mohou komunikovat s jinými molekulami na povrchu ostatních buněk. Tyto reakce jsou dány strukturou těchto molekul a uspořádáním nábojů (tj. opačné náboje se přitahují, stejné odpuzují – náboj je pak dán aminokyselinovými zbytky v bílkovinách). Některé z těchto molekul jsou trvalou součástí membrány buněk, jiné se mohou vyskytnout např. po stimulaci buňky některým z podnětů či za chorobných stavu, kdy se mohou zmnožit, či naopak vymizet.
K adhezivním molekulám patří např. integriny, kadheriny, selektiny.
 
Význam adhezivních molekul a jejich role v patologických stavech
Molekuly se podílejí na běžné stavbě tkání, kde buňky samozřejmě tvoří solidní tkáň. V krevních buňkách a v imunitním systému jsou důležité např. při zánětu či imunitní odpovědi. Buňky jsou stimulovány zánětovým procesem, na svém povrchu zvýší množství molekul, přilnou k jiným tkáním a buňkám a mohou např. likvidovat bakterie či nekrotickou tkáň. Podobné procesy jsou důležité rovněž při hojení ran či reparaci či obnově tkání. Význam mohou mít rovněž při růstu nádorů, kdy např. jejich úbytek vede k rozvolnění nádorové tkáně a uvolňování buněk nádoru a vzniku metastáz.
 
Komunikace zprostředkovaná vylučovanými látkami
V nejširším slova smyslu se tyto látky označují jako působky. Patří k nim jednak klasické hormony (probírány jsou v kapitole věnované endokrinologii a žlázám s vnitřní sekrecí), jednak látky nazývané cytokiny. To jsou látky, které vylučují různé typy buněk, a které na působí na mnoho odlišných typů buněk, na rozdíl od hormonů nejsou tedy zřetelně vyhraněny jak co do tvorby, tak účinku. Mohou působit bezprostředně na okolní buňky (tzv. parakrinní sekrece), mohou dokonce působit i buňku, která je produkuje (autokrinní sekrece), nebo působí na buňky vzdálené. Cytokinů je velké množství (patří k nim např. interleukiny, interferony), obv. nepůsobí na určitý děj či buňku pouze jeden cytokin, ale více cytokinů, které se různě navzájem též ovlivňují – hovoří se proto o cytokinové síti. Nejvíce jich je účastno imunitních dějů a imunitní buňky jsou rovněž jejich velkým producentem. Některé se využívají v medicíně – mohou se stanovit v krvi a využít v diagnostice nebo dokonce v léčbě.
Růstové faktory jsou látky k cytokinům někdy též řazené, jednou z jejich funkcí je obv. podpora růstu určitých buněk či tkání (např. jaterní růstový faktor), obv. to však není funkce jediná. Patří k nim i faktory podporující např. růst cév (angiogenezi), což má význam při poruchách prokrvení či naopak při nadměrné tvorbě cév, např. v sítnici či v zhoubných nádorech.
 
 

1.1.5 Buněčné dělení a buněčná smrt

1.1.5 Buněčné dělení a buněčná smrt
 
 
Buněčné dělení 
Buňky se dělí dvěma typy buněčného dělení:
-  mitózou, běžné dělení na dvě buňky dceřinné, geneticky identické a obsahující opět diploidní počet chromozomů
-  meiózou, dělení, při němž vznikají dceřinné buňky s polovičním (haploidním) počtem chromozomů, tj. buňky pohlavní (vajíčka, spermie)
 
Buněčná smrt 
Buňky v organismu zanikají dvěma způsoby:
-  nekrózou, tj. klasickou smrtí, vyvolanou těžkým poškozením. Buňky se rozpadají, jejich obsah se může dostat do okolí a může dojít k zánětu.
-  apoptózou, tzv. programovanou buněčnou smrtí, vyvolanou lehčím poškozením, ale i vlastním programem buňky (např. během vývoje některé buňky musí zmizet, aby se vytvořili např. v těle dutiny). Takto umírající buňka je fagocytována a nevyvolává zánět. V buňce je speciální program, četné bílkoviny i speciální geny, které apoptózu vyvolávají či ji brání. Nadměrná apoptóza může vést k poškození tkání, nedostatečná bývá spojena např. se zhoubným bujením.
  
Kmenové buňky
jsou primární nediferencované buňky (tj. nemají ještě žádné konkrétní určení, žádnou specifickou funkci), nicméně jsou schopny dalšího dělení, kterým se jednak samy mohou obnovovat (tj. v organismu či v tkáni zůstává určité množství těchto buněk), ale zároveň jsou schopny se diferencovat, tj. vyvinout do určitého typu buněk.
 
Dále se nazývají podle své schopnosti dalšího vyzrávání:
-  totipotentní kmenová buňka může dát vznik jakékoliv buňce organismu, odpovídá to v podstatě několika prvním buňkám vzniklým po splynutí vajíčka a spermie
-  pluripotentní a multipotentní jsou již schopny diferencovat se omezeného rozsahu cílových buněk
 
Kmenové buňky jsou studovány s ohledem na možnost obnovy tkání, léčby nádorů, zejm. krevních, a jsou již v některých oblastech využívány.
Jejich běžným zdrojem je kostní dřeň, ale mohou se odebrat z pupečníkové krve, byly získány a dále využivány i z hlubších vrstev kůže.
 
 

1.1.6 Geny, genová exprese

1.1.6 Geny, genová exprese
 
 
Každá tělesná jaderná buňka má 46 chromozomů, z toho je 44 tvořeno dvěma páry 22 autozomů, zbylé dva chromozomy jsou tzv. pohlavní chromozomy (gonozomy), XX u ženy, XY u muže (diploidní buňky). Chromozomy jsou tvořeny deoxyribonukleovou kyselinou (DNA), která je tvořena cca 9 biliony bazí (A, G, C, T), které kódují genetickou informaci. Ta je uspořádana do cca 22 tisíc genů, zbylá část DNA není přímo kódující. DNA je spojena s proteiny (např. histony) a vytváří tak strukturu chromozomů. Pohlavní buňky (vajíčko, spermie) mají poloviční (haploidní) počet chromozomů, tj. 22 + X (vajíčko) a 22 + X nebo 22 + Y (spermie).
Pohlavní buňky vznikají meiózou a rozdělení chromozomů z příslušných párů je zcela náhodné, takže vzniká různá kombinace a proto i následná variabilita; ta je doplňována i procesem, při němž si párové chromozomy navzájem jsou schopny vyměnit část genové informace (crossing-over).
Každá tělesná buňka má tedy genetickou informaci pro všech genů (v páru, u muže s výjimkou těch, které jsou na X chromozomu). Konkrétní forma genu se nazývá alela (v klasické genetice např. gen pro barvu, alela pro červenou, resp. žlutou barvu). Má-li nositel stejnou alelu, je v daném genu homozygotem, má-li odlišnou, je heterozygot. Alela, která převáží nad druhou je dominantní, opak je recesivní. Má-li tedy jedinec dominantní gen pro chorobu, stačí to, aby byl nemocný. Naopak je-li gen pro chorobu recesivní, uchrání ho druhý (zdravý) gen a je pouze přenašečem jedné vadné alely.
 
V buňce jsou však aktivní jen některé geny, které daná buňka potřebuje, jiné jsou (či dokonce musí) být inaktivovány. Vyjádření určitého genu, resp. jeho aktivita, je tzv. genová exprese. Je složitě regulována, uplatňují se jiné geny i signály působící na buňku zvenčí (např. hormony, růstové faktory).
 
Genová exprese představuje přepis (transkripci) daného genu do formy mediátorové (messenger) ribonukleové kyseliny (mRNA), která danou informaci přenáší z jádra buňky do cytosolu k ribozomům, kde je přeložena (translace) do konkrétního řetězce proteinového (pořadí aminokyselin). Informace je dána genetickým kódem, tj. tím, že trojice bazí vždy kóduje určitou aminokyselinu, popř. začátek či konec celého procesu translace.
 
Kromě toho variabilita narůstá i různým sestřihem prvotně přepsané mRNA, epigenetickými úpravami DNA (tzn. úpravou bazí, např. methylací) a dále pak ještě úpravami výsledných proteinů (štěpením, navazováním cukrů – glykací atp.).
 
To celé umožní, že stačí vlastně poměrně malé množství genů k vyjádření velké variability každého jedince.
  
Mutace
Změny genetické informace se nazývají mutace. Mohou postihnout celé chromozomy nebo jen jejich část, časté jsou však mutace pouze jednotlivých genů. U řady dědičných chorob jde pouze o záměnu jediné baze v DNA, která však změní pořadí aminokyselin v tvořené bílkovině a tato změna pořadí může zásadním způsobem změnit vlastnosti bílkoviny, což může mít zásadní důsledky – např. se změní funkce enzymu, buněčného receptoru atp.
 
Je-li mutace přítomna i v zárodečných buňkách (vajíčka, spermie), může se přenést na potomky, kteří ji pak mají ve všech buňkách těla a opět ji mohou předávat dále. Pokud vznikne pouze v buňkách tělesných (somatických), na potomky se nepřenáší, může však poškodit danou buňku a orgán. Četné mutace tohoto typu se vyskytují ve zhoubných nádorech
 
Příčiny mutací jsou různé. Jde o mutace spontánní (dané např. neopravením chyby při replikaci DNA) nebo jsou mutace vyvolány zevními faktory. K nim patří vlivy:
-  fyzikální – zejm. ionizační, rentgenové ale i ultrafialové záření
-  chemické – celá řada chemických látek může vyvolat mutace a látky se na tuto schopnost testují a vysoce mutagenní chemikálie jsou považovány za nebezpečné látky
-  biologické – zejm. některé viry, které jsou schopny se zabudovat do genetické informace člověka
 
 

1.2 Regulace ve fyziologii

1.2 Regulace ve fyziologii
 
 
Principy regulace (pato)fyziologických dějů 
V regulaci fyziologických dějů se uplatňuje několik principů. Základní je zpětná vazba.
Zpětná vazba znamená, že produkt či výsledek nějakého děje působí zpětně na svého vykonavatele a ovlivňuje jej.
 
Dělí se na:
- negativní, tj. zpětnou vazbou, kdy produkt tlumí svou další produkci, proces působí na svoje zastavení apod. Negativní zpětná vazba je tedy jakousi brzdou.
- pozitivní, tj. zpětnou vazbou, kdy produkt podporuje svou další produkci, proces působí na svoje zesílení apod.
 
Ve fyziologických dějích se uplatňují oba procesy. Vždy je však nutné na ně nazírat v komplexu všech ostatních dějů, které definitivně ovlivní konečný výsledek. Porucha působení zpětné vazby bývá často příčinou poruchy či onemocnění.
Klasické jsou zpětné vazby v endokrinologii. Např. hormony štítné žlázy kromě svého účinku tlumí produkci svého nadřazeného hormonu v hypofýze (podvěsku mozkovém), a tím zabraňují, aby jich vznikl nadbytek; naopak přestává-li se jich dostávat, je to pro hypofýzu signál jejich produkci prostřednictvím svého nadřazeného hormonu opět stimulovat.
Je-li však štítná žláza nemocná, nemusí tyto vazby fungovat.
 
Primání a sekundární poruchy
Poruchy v organismu se z pohledu regulačního dělí na primární a sekundární. Toto dělení je ovšem běžné v medicíně.
Primární porucha je dána přímou poruchou či poškozením daného orgánu či daného děje.
Sekundární porucha je dána poruchou regulace daného orgánu či daného děje, (které samy fungují „normálně“, ale jsou špatně řízeny).
Jako příklad mohou posloužit onemocnění žláz s vnitřní sekrecí, např. štítné žlázy.
Primární snížená funkce štítné žlázy (hypotyreóza) je způsobena přímou nemocí tohoto orgánu, např. následkem zánětu dojde k poklesu tvorby hormonů štítné žlázy.
Sekundární hypotyreóza vzniká tehdy, jestliže z podvěsku mozkového (hypofýzy) nepřichází ke štítné žláze dostatek regulujícího hormonu (TSH). Vlastní štítná žláza není poškozena, poškozena je hypofýza, která neprodukuje daný hormon. Příznaky obou stavů mohou být nicméně stejné, protože budou vyplývat z nedostatku hormonů štítné žlázy. Léčba však bude částečně odlišná.
 
 
Nervová a humorální regulace 
Hlavními regulačními a integrujícími systémy v organismu jsou systém nervový a systém endokrinní (či humorální v širším slova smyslu).
Většina tělesných funkcí je ovlivňována autonomním (vegetativním) nervovým systémem.
Sympatikus je obvykle ve většině funkcích stimulující, aktivizující. Zrychluje srdeční činnost, zvyšuje tlak krve, vede k štěpění energetických zásob, rozšiřuje průdušky. Připravuje organismus k výkonům, aktivitě, sportu, klasicky též boji nebo útěku, aktivuje se rovněž při stresu.
Parasympatikus má účinky zhruba opačné, snižuje srdeční frekvenci, podporuje spíše činnost trávicího ústrojí, vylučování trávicích šťáv a pohyb trávicí trubice. Oba systémy nicméně pracují v rovnováze, převaha jednoho z nich pak může vést k vychýlení rovnováhy s některými příznaky vyplývajícími z této převahy.
Hormonální (humorální) regulace je kromě klasických hormonů zajišťována různými působky, lokálními hormony apod.
Typické je toto rozlišení patrné např. v trávicím systému, kde se kromě výrazné regulace vegetativními nervy uplatňují četné látky, lokální hormony typu gastrinu, sekretinu apod. Budou podrobněji probrány v příslušných kapitolách.
 
 

1.3 Základní pojmy v patofyziologii

1.3 Základní pojmy v patofyziologii
 
 
Etiologie je příčina nemoci. Příčiny jsou buď vnitřní (zejm. genetické), nebo zevní (např. choroboplodné zárodky, zevní vlivy chemické či fyzikální apod.). Mnoho chorob má etiologii kombinovanou, k vzniku nemoci vede více faktorů, často jejich kombinace. V některých případech je (zejm. zcela přesná) etiologie neznámá či známá jen částečně. Pro choroby s neznámou etiologií se používá někdy termín idiopatický či kryptogenní.
 
Patogeneze je proces vzniku nemoci, chorobné změny, sled dějů a jejich změn, které vedou k vzniku nemoci a příznaků. Ve spojení se znalostí etiologie se hovoří o etiopatogenezi.
 
Insuficience je nedostatečnost daného orgánu či orgánového systému. Systém je schopen plnit základní funkce, ale rezervy jsou vyčerpány, není schopen dostatečně zvyšovat výkon při větší zátěži.
 
Selhání je stav, kdy orgán nebo systém již neplní své funkce ani za klidových podmínek a rozvíjejí se příznaky dané neplněním funkce daného orgánu.
 
Kompenzace je souhrn dějů, jimiž se organismus či jiné orgány snaží nahradit či doplnit výpadek funkce jiného orgánu.
 
Dekompenzance je stav, kdy původní kompenzace již nedostačuje či selhala a původní chorobný stav (selhání) opět pokračuje. Může k ní dojít vyčerpáním možností kompenzace, pokračováním choroby či jinou přidanou chorobou. Samotné mechanismy kompenzace mohou při delším působení způsobit zhoršení původního stavu (kompenzace neléčí, jen dočasně a částečně nahrazuje, obv. na úkor něčeho jiného).
 
Akutní je prudký, rychle probíhající, náhle vzniklý.
 
Chronický je vleklý, trvalý. Někdy vzniká z akutního, někdy se přímo choroba vyvíjí jako chronická.
 
Symptom je příznak.
 
Syndrom je soubor příznaků v typické kombinaci.
 

2 Fyziologie a patofyziologie krve

2 Fyziologie a patofyziologie krve
 
 

2.11 Testovací otázky

2_Fyziologie_a_patofyziologie_krve

 
Krev je tekutina obíhající v krevních cévách, jde o suspenzi buněčných elementů v plasmě. Dospělý člověk má cca 5-6 litrů krve. Krev je tvořena plazmou a krevními buňkami (krevními tělísky).
 
Audio 1.část
Audio 2.část

2.1 Složení krve

2.1.1 Plazma

2.1.1 Plazma
 
  
Plasma je vodný roztok bílkovin a dalších sloučenin. Tvoří něco přes polovinu objemu krve, zatímco červené krvinky tvoří necelou polovinu (tuto hodnotu, cca 45 %, označujeme jako hematokrit). Hlavní součástí plasmy je voda (lehce přes 90 %). Dále jsou v plasmě elektrolyty (zejm. sodík, chloridy, ale důležitý je též draslík, vápník, hořčík) a malé organické molekuly (např. glukóza, močovina, močová kyselina, vitamíny, hormony a mnoho dalších).
Z bílkovin je nejhojněji zastoupen albumin, který je důležitý pro udržení onkotického tlaku a tudíž udržení tekutiny v cévách a k její výměně mezi cévami a tkáňovým mokem v intersticiálním prostoru. Dále jsou na albumin vázány četné látky, např. hormony či léky. Albumin je tvořen v játrech. Jeho množství klesá při závažném jaterním onemocnění (selhání) či při jeho velkých ztrátách močí. Je-li albuminu v plasmě málo, tekutina se do cév nedostatečně vrací a vznikají otoky.
Další bílkoviny se souhrnně s ohledem na své vlastnostmi a tvar označují jako globuliny, patří k nim např. transportní bílkoviny – přenašeči (např. transferin přenášející železo), protilátky (imunoglobuliny), faktory srážení krve (koagulační faktory včetně fibrinogenu), enzymy a mnoho dalších.
 
Obsah a množství (koncentrace) mnoha z těchto látek v plasmě může odrážet stav celého těla a jednotlivých orgánů, a proto se mnoho těchto látek v krvi (plasmě, event. séru) vyšetřuje.
 
Plasma se v kapilárách vyměňuje s tkáňovým mokem, který má obdobné složení až na nízký obsah bílkovin. K tkáním se tak dostávají látky roznášené krví a zároveň jsou odplavovány zplodiny metabolismu.
 

2.1.2 Červené krvinky

2.1.2 Červené krvinky
 
 
Červené krvinky (erytrocyty) jsou poměrně jednoduché bezjaderné buňky, jejichž hlavní funkcí je přenos kyslíku. Vlastním přenašečem je krevní barvivo hemoglobin, které je tvořeno bílkovinou globinem a hemem, který obsahuje železo. Množství hemoglobinu v litru krve je u žen nejméně 120g, u mužů pak 130g. Pokles pod toto množství se označuje jako anémie (chudokrevnost) a způsobuje obtíže vyplývající z toho, že krev nepřenáší dostatek kyslíku.
 
Červené krvinky mají bikonkávní tvar, který jim umožňuje procházet i malými vlásečnicemi. Pro udržení tvaru je důležitá membrána a její bílkoviny. Krvinky přežívají cca 120 dnů, staré erytrocyty jsou vychytávány (fagocytovány) v makrofázích, zejm. ve slezině, a nahrazovány buňkami novými z kostní dřeně.
 

2.1.3 Bílé krvinky

2.1.3 Bílé krvinky
 
 
Bílé krvinky (leukocyty) jsou různorodější skupinou. Jejich hlavní funkcí je účast v boji proti infekci, jsou důležité pro imunitu (obranyschopnost těla). V zásadě se dělí do dvou skupin – na lymfocyty a buňky tzv. myeloidní vývojové řady, k níž patří monocyty a granulocyty. Granulocyty se dělí na neutrofilní, eosinofilní a basofilní. Název vznikl z přítomnosti zrníček (granul) v buňkách; jiným názvem, odvozeným z vícelaločnatého jádra, jsou polymorfonukleáry. Monocyty a lymfocyty se nazývají někdy mononukleáry, protože nemají členitý vzhled buněčného jádra.
 
Lymfocyty jsou hlavní buňky imunitního systému. Některé (tzv. B) jsou při imunitní stimulaci schopny se měnit na plasmatické buňky a produkovat protilátky. Jiné (tzv. T) jsou schopny likvidace některých chorobných zárodků či nemocných buněk, popř. pomáhat jiným buňkám imunitního systému. Lymfocyty mohou v těle dlouho přežívat, jsou rovněž nositeli tzv. imunitní paměti. Kromě krve jsou výrazně přítomny v lymfatické tkáni (např. uzlinách).
 
Monocyty jsou buňky, které se mění v tkáních na makrofágy, což jsou buňky, které jsou schopny pohlcovat (fagocytovat) buňky staré, nemocné, stejně jako mohou fagocytovat některé choroboplodné zárodky. Produkují rovněž některé významné látky, které regulují imunitu.
 
Granulocyty jsou buňky funkčně jednodušší. Neutrofilové jsou především schopny fagocytózy, na rozdíl od makrofágů žijí krátce a působí hlavně proti některým bakteriím. Eozinofilní se podílejí na alergických reakcích a imunitě proti parazitům. Role nejméně početných (bazofilů) je méně jasná. Granula obsažená v granulocytech obsahují některé enzymy, které jsou schopny ničit fagocytované bakterie.
 
Nedostatek či špatná funkce leukocytů obecně vedou k infekcím a ke snížené odolnosti.
 
 

2.1.4 Krevní destičky

2.1.4 Krevní destičky
 
 
Krevní destičky (trombocyty) jsou nejmenší buňky krve, nemají jádro a obsahují četná granula s látkami důležitými pro zástavu krvácení (hemostázu), což je jejich hlavní role. Jsou významné zejména pro počáteční reakci na krvácení či narušení cév, podílejí se na vzniku tzv. prvotní zátky. Významnou látkou obsaženou v destičkách je tromboxan. Jeho tvorbu potlačuje acetylsalicylová kyselina (Aspirin, Acylpyrin).
Destičky přežívají cca 10 dnů. Nedostatek či špatná funkce destiček vedou ke krvácivým stavům.
 

2.2 Funkce krve

2.2 Funkce krve
 
 
Krev je tekutina, která propojuje celý organismus. Přenáší tkáním a orgánům výživu a kyslík, odvádí z nich zplodiny. Jsou v ní přítomny hormony a další působky, jimiž se jednotlivé části těla informují o svém stavu a ovlivňují se. Krev je důležitá v obranyschopnosti těla (imunitě), termoregulaci (zvýšený průtok krve kůží může např. vést k ochlazování těla), udržení stálosti vnitřního prostředí. Dostatečný objem je nutný pro správnou činnnost oběhového systému, jehož funkce je naopak nezbytná pro funkce krve.
S ohledem na tyto funkce je krev (zejm. plasma, event. sérum) zároveň důležitou tekutinou, jejímž vyšetřením lze získat cenné informace o stavu lidského těla a event. nemocech.
 
 

2.3 Tvorba krve

2.3 Tvorba krve
 
 
Tvorba krevních buněk – hem(at)opoeza
Krevní buňky se tvoří v kostní dřeni. U dětí je krvetvornou většina kostní dřeně, u dospělých pak jen tzv. červená kostní dřeň v osovém skeletu (např. obratle, pánev, hrudní kost) a proximální části dlouhých kostí končetin.
Krvetvorba vychází z tzv. kmenových buněk, které jsou schopné sebeobnovy a postupně se jsou schopny přeměnit na jednotlivé buňky. Tento vývoj může zahrnovat mnoho buněčných dělení a je regulován různými působky (cytokiny, interleukiny) a vyžaduje speciální prostředí kostní dřeně a spolupráci buněk.
  
Tvorba červených krvinek – erytropoeza
Hlavním faktorem pro tvorbu červených krvinek a její regulaci je erytropoetin. Je to látka (glykoprotein) tvořená v ledvinách, která stimuluje vyzrávání předchůdců (prekurzorů) červených krvinek v kostní dřeni, které by bez něj zanikaly. Erytropoetin se tvoří v určitém množství trvale, aby bylo možné doplňovat nové červené krvinky za ty, které zanikly. Je-li v těle nedostatek kyslíku (hypoxie) či došlo-li ke ztrátě krve, erytropoetinu se začne tvořit mnohonásobně více a tím se více stimuluje kostní dřeň k produkci nových červených krvinek. Erytropoetin existuje i v lékové podobě a používá se při nedostatku přirozené tvorby (selhání ledvin), při stimulaci kostní dřeně a rovněž je někdy zneužíván k dopingu.
 
Nezralé červené krvinky v kostní dřeni, které ještě mají jádro, se označují jako (erytro)blasty, poslední, již bezjaderná forma, která se již vyplavuje do krve, je retikulocyt; během dvou dnů se mění na zcela zralý erytrocyt. V kostní dřeni se všechny tyto prekurzory dělí a postupně vyzrávají.
 
Kromě erytropoetinu je k tvorbě červených krvinek třeba v závěrečné fázi železo (je obsaženo v krevním barvivu hemoglobinu), vitamíny B12 a listová kyselina (jsou důležité pro dělení buněk a tvorbu DNA).
Nedostatečná tvorba erytrocytů je jednou z příčin anémie. 
 
Tvorba bílých krvinek – leukopoeza je částečně odlišná pro jednotlivé typy, zejm. lymfocyty a myeloidní buňky (monocyty a granulocyty). Myeloidní buňky vznikají ze svých prekurzorů v kostní dřeni, ve vývoji lymfocytů pak má vliv i lymfatická tkáň (tymus – brzlík, lymfatické uzliny).
  
Tvorba destiček probíhá z velkých buněk v kostní dřeni zvaných megakaryocyty.
 
 

2.4 Zástava krvácení a krevní srážení

2.4 Zástava krvácení a krevní srážení
 
 
Zástava krvácení (hemostáza) je životně důležitým dějem, který zabraňuje vykrvácení. Je tvořena třemi základními ději – reakcí cév (jejich zúžením, vazokonstrikcí), činností krevních destiček a srážením krve – hemokoagulací. Tyto děje jsou částečně provázány a jejich poruchy vedou buď k nadměrnému krvácení, nebo naopak přispívají k závažnému nadměrnému srážení krve – trombóze.
Reakcí cév je vazokonstrikce. Je rychlá, vzniká vlastní reakcí cév i k ní přispívají některé látky, včetně látek z destiček.
Reakce destiček vede k vzniku tzv. prvotní, provizorní zátky, která je významná zejm. v malých cévách. Destičky v první fázi adherují (přilnou) na tkáň pod cévní výstelkou (endotelem), např. na kolagen. Posléze se aktivují, shlukují se navzájem (agregace), přičemž uvolňují látky, které zužují cévy (např. tromboxan) a zároveň posilují toho shlukování (tzv. sekundární agregace, která je podstatně pevnější) a aktivují i proces následné koagulace. Jednou z takových látek je tromboxan. Prvotní zátka, tvořená převážně jen destičkami, musí být totiž zejm. ve větších cévách zpevněna vznikem vláknitého fibrinu, což je proces k němuž vede hemokoagulace.
 
Hemokoagulace je děj, při němž se krev přeměňuje z tekuté na gelovou formu. Výsledkem je krevní sraženina, jejíž základ je tvořen vláknitou bílkovinou fibrinem. Tato sraženina je již dostatečně pevná a umožňuje konečnou zástavu krvácení. Hemokoagulace vzniká postupnou aktivací koagulačních faktorů, na jejímž konci je vznik aktivního trombinu, který mění jednotlivé molekuly fibrinogenu na vláknitý fibrin.
Koagulační faktory jsou většinou bílkoviny, často enzymy, které se navzájem kaskádovitě aktivují, čímž dochází k zesílení reakce. Jsou tvořeny zejména v játrech a v některých dalších buňkách, tvorba některých (II, VII, IX, X) z nich vyžaduje vitamin K. Některé jsou přítomny přímo v krvi, některé v tkáních. Na jejich aktivaci se dále podílejí faktory z uvolňované z krevních destiček a vápníkové ionty (ty se označují jako faktor IV). Krev, z níž je vyvázán vápník, je nesrážlivá, čehož se využívá při některých odběrech krve. Koagulační faktory se obvykle označují římskými číslicemi, mají ale i své názvy, které uvedeme jen u hlavních z nich. Malé písmeno „a“ za číslem znamená aktivovaný faktor (např. VIII , resp. VIIIa).
 
K zahájení hemokoagulace může dojít tzv. vnitřní cestou (tzn. uvnitř cév, přičemž všechny faktory jsou obsaženy v plasmě) nebo cestou zevní, čímž se myslí aktivace faktorem uvolněným z tkání (tkáňový faktor č. III). Obě tyto cesty se spojují u faktoru č. X, od nějž již vede společná cesta.
 
Vnitřní cesta je zahájena aktivací faktoru XII, většinou poškozeným cévním povrchem (u něhož se mění elektrický náboj). K faktorům této vnitřní cesty dále patří faktory XI, IX a VIII. Faktor VIII se označuje jako antihemofilický faktor, protože jeho geneticky zapřičiněný nedostatek je podstatou krvácivé choroby hemofilie. Aktivované faktory IXa, VIIIa za účasti vápníku aktivují faktor X (X se mění na Xa).
 
Zevní cesta je aktivována tkáňovým faktorem (faktor III) přítomným na membránách řady buněk mimo cévy, který ve spolupráci s aktivovaným faktorem VIIa a vápníkem rovněž aktivuje faktor X.
 
Ve společné cestě pak aktivovaný faktor Xa společně s faktorem Va a vápníkem aktivuje protrombin (faktor II) na trombin (faktor IIa). Trombin odštěpuje kousky molekuly fibrinogenu (faktor I) tak, že se následně zbylé části molekuly mohou spojovat do vláknitého fibrinu (faktor Ia). Tím vzniká vláknitá struktura, která se následně ještě pomocí faktoru XIII stabilizuje.
  
Aby tyto změny nevedly k nadměrnému srážení, existují i přirozené inhibiční, tzv. antikoagulační mechanismy a dále fibrinolytický systém.
K inhibičním antikoagulačním faktorům patří antitrombin III a proteiny C a S. Antitrombin III inaktivuje trombin (a některé další faktory), k jeho účinku je třeba heparin. Heparin je přítomen v řadě buněk (zejm. tzv. žírných buněk, mastocytů), ale je rovněž podáván jako lék v případě, kdy je třeba srážení krve potlačit. Protein C inaktivuje faktor V.
 
Fibrinolytický (trombolytický) systém je schopen rozpouštět již vzniký trombus. Hlavním efektorem je plasmin, který vzniká z inaktivního plasminogenu. Aktivaci zajišťují některé látky v těle (tPA – tkáňový plasminový aktivátor) či zevní, např. z bakterií (streptokináza). Kromě fyziologického významu se tzv. fibrinolýza (trombolýza) využívá léčebně za účelem rozpouštění nežádoucích krevních sraženin. Typickým příkladem je léčba akutního infarktu myokardu.
 
 

2.5 Krevní skupiny

2.5 Krevní skupiny
 
 
Jako krevní skupiny se označují typy červených krvinek, které jsou dány charakteristickými molekulami cukrů na povrchu jejich membrány.
Hlavní krevní skupinou je systém AB0. Existují 4 hlavní skupiny: 0, A, B, AB.
Skupiny 0 a A jsou u nás velmi časté, skupiny B je menší množství a nejméně je AB. Podstatné je, že lidé určité skupiny mají přirozeně protilátky proti antigenům na povrchu krvinek jiné skupiny. Jedinec s krevní skupinou A má protilátky anti-B, nositel skupiny B má anti-A, jedinec se skupinou 0 má anti-A i anti-B. Člověk se skupinou AB nemá žádné protilátky (označuje se jako univerzální příjemce, zatímco jedinec skupiny 0 je tzv. univerzální dárce, protože na svých krvinkách nemá ani A, ani B). Tato pravidla je zásadně nutné dodržovat při transfuzích krve. Při podání špatné krve (např. krve od dárce se skupinou A jedinci s krevní skupinou B) by příjemcovy protilátky (anti-A) zaútočily na cizí krvinky (skupiny A), které by se masivně rozpadaly, uvolňoval by se z nich hemoglobin, došlo k selhání ledvin i dalších orgánů.
 
Dalším znakem na erytrocytech je tzv. Rh faktor (antigen D). Přes 80 % lidí je Rh-pozitivní, zbytek je Rh-negativní. U Rh-negativních jedinců neexistují přirozené protilátky proti antigenu D, vyvíjejí se až (jen) po podání Rh+ krve. Tato situace je nevýznamnější v těhotenství. Je-li matka Rh negativní a plod Rh+, dochází po porodu k imunizaci matky červenými krvinkami plodu. Matka si následně vytváří protilátky proti antigenu D. V následném těhotenství, je-li plod opět Rh pozitivní, tyto protilátky pronikají placentou do plodu a ničí jeho krvinky. Může tak dojít k závažnému poškození plodu zvanému fetální erytroblastóza. Proto se v takových případech matkám Rh negativním v případě porodu dítěte Rh+ podávají anti-D protilátky, které ihned ničí krvinky dítěte v matce (mohou tam pronikat při porodu), dříve než může dojít k vytvoření matčiných protilátek.  
 
 

2.6 Anémie a polycytémie

2.6 Anémie a polycytémie
 
 
Anémie (chudokrevnost) je snížené množství hemoglobinu v krvi; u muže méně než 130 gramů v litru, u ženy méně než 120. Obvykle bývá i snížené množství červených krvinek.
 
Příznaky anémie
Obtíže pacientů při anémii vyplývají z faktu, že krev obsahuje méně kyslíku, který je z 97 % přenášen právě na hemoglobinu. Nedostatek kyslíku v krvi způsobuje i nedostatek kyslíku v tkáních (hypoxii) a jejich zhoršenou funkci. Hlavními příznaky jsou únava, bledost, nízká výkonnost, dušnost zejména při námaze, bušení srdce. Tyto příznaky jsou tím nápadnější, čím rychleji anémie vznikla.
Trvá-li anémie déle a postupně se vyvíjela, organismus se částečně stavu přizpůsobí. Zvýší a prohloubí se dýchání, zrychlí se srdeční činnost (dojde k tachykardii) a z méně viditelných projevů je důležitá i změna metabolismu na úrovni tkání a buněk, které se svými enzymy a dalšími pochody snaží nedostatku kyslíku přizpůsobit.
 
Dělení anémií
Anémie se dělí především podle příčiny a podle vzhledu červených krvinek – tj. jejich velikosti a obsahu krevního barviva (tudíž „barevnosti“). Normální červené krvinka se označuje jako normocyt a je normochromní (tzn. má přiměřené množství hemoglobinu). Malá krvinka je mikrocyt, velká krvinka je makrocyt; velký prekurzor krvinky v kostní dřeni je megaloblast. Krvinka s normálním obsahem hemoglobinu je normochromní, se sníženým množstvím je hypochromní, se zvýšeným je hyperchromní. Podle typu krvinek se pak označují rovněž anémie, ale zásadní je dělení a poznání anémie podle přičin jejího vzniku.
 
Příčiny anémie
Příčiny anémie se dělí na stavy se sníženou tvorbou červených krvinek a na stavy s jejich zvýšenými ztrátami.
  
Anémie ze snížené tvorby erytrocytů 
Faktor tvorby červených krvinek
Druh anémie
Obv. typ anémie
Kostní dřeň
Aplastická anémie
Normocytární, normochromní
Erytropoetin
Anémie při selhání ledvin
Normocytární, normochromní
Železo
Anémie z nedostatku železa
Mikrocytární, hypochromní
Vitamin B12 a listová kyselina
Megaloblastová anémie
Makrocytární, hyperchromní
Zánět
Anémie chronických chorob
Obv. normocytární, normochromní
  
Aplastická anémie
Kostní dřeň může být utlumena či zničena různými faktory, zářením, některými léky, někdy z neznámých příčin. Většinou bývají též postiženy i ostatní krevní řady, tj. je nedostatečná i tvorba krevních destiček a leukocytů myeloidní řady. Hovoří se někdy o útlumu či selhání kostní dřeně. K anémii se proto řadí i příznaky ze zvýšené krvácivosti (modřiny, krvácení z dásní, nosu, z ran) a častých infekcí (horečka, hnisavé projevy apod.).
 
Anémie při selhání ledvin
Ledviny jsou místem tvorby erytropoetinu. Při jejich těžkém chronickém selhání (např. u diabetiků či jiných závažných chorob ledvin) nejsou schopny produkovat dostatek erytropoetinu a rozvíjí se anémie.
 
Anémie z nedostatku železa (sideropenická)
Tato anémie je nejčastější jak u nás, tak ve světě. Bez dostatku železa se netvoří dostatek krevního barviva. Příčin nedostatku je mnoho: jde o nedostatečný příjem v potravě (významným zdrojem je zejména maso, méně některé rostlinné potraviny), jeho špatné vstřebávání (např. u nemocí trávicího ústrojí) a jeho ztráty, především krvácením (vč. menstruačního či porodu), či spotřeba při těhotenství či růstu; proto je tato anémie častější u žen.
 
Anémie z nedostatku vitaminu B12 a listové kyseliny
Tyto dva vitamíny jsou nezbytné pro tvorbu DNA; při jejich nedostatku se buňky hůře množí, což se týká i červených krvinek. Nedostatek vitaminu B12 se vyvíjí postupně zejm. při onemocnění žaludku, v němž se tvoří tzv. vnitřní faktor nezbytný pro vstřebávání vitaminu B12. Nedostatek listové kyseliny může vznikat rychleji, bývá častější u alkoholiků či nastává vlivem některých léků.
 
Anémie chronických chorob
Tento typ anémie provází převážně zánětlivé choroby. Zánět a jeho produkty (některé cytokiny) působí tlumivě na kostní dřeň, snižuje tvorbu erytropoetinu a zároveň zasahuje do metabolismu železa, jehož metabolismus v těle se mění, železo je zadržováno v zásobách a není dostupné pro nově vznikající červené krvinky.
 
Anémie ze zvýšených ztrát erytrocytů 
Anémie ze ztrát krve
Ke ztrátám erytrocytů patří krvácení a jejich zkrácené přežívání a rozpad (hemolýza). Chronické krvácení vede nejen ke ztrátám krvinek, ale současně železa, takže se může rozvinout jeho nedostatek. Rozsáhlé akutní krvácení ohrožuje i selháním krevního oběhu a šokem.
 
Hemolytické anémie
Hemolýza je rozpad červených krvinek. Dochází k němu buď přímo v cévách, nebo jsou erytrocyty nadměrně destruovány ve slezině. Je zkrácené přežívání erytrocytů a pokud nejsou předčasně zaniklé krvinky dostatečně nahrazovány novými, vzniká anémie. Z nadměrného rozpadu červeného krevního barviva jeho dalším metabolismem vzniká žlučové barvivo bilirubin; proto jsou lidé s výraznější hemolýzou někdy žlutí (jeden z typů žloutenky).
Příčin hemolýzy a následně anémie (hemolytické anémie) je mnoho. Tyto příčiny mohou být přímo v červené krvince (korpuskulární hemolýza) nebo jsou mimo ni (extrakorpuskulární).
Červené krvinky mohou mít defekt v typu hemoglobinu, ve své membráně nebo v metabolismu. Ve velké většině jsou to vrozené, geneticky podmíněné nemoci, např. srpkovitá anémie v Africe, talasémie ve Středomoří či tzv. sférocytóza u nás. První dvě jsou podmíněny poruchou hemoglobinu, poslední je způsobena defektem bílkoviny v membráně krvinky.
Extrakorpuskulární hemolýzy jsou vyvolány často autoimunitními procesy. Jinou příčinou jsou některé jedy nebo rozbíjení krvinek na umělých srdečních chlopních.
  
Polycytémie
Polycytémie je nadbytek červených krvinek. Vzniká buď jako onemocnění kostní dřeně (tzv. primární polycytémie), nebo je důsledkem nadměrné tvorby erytropoetinu a následně nadměrné stimulace kostní dřeně, která je však jinak normální – tato polycytémie se označuje jako sekundární a vzniká často u závažných plicních chorob a následném nedostatku kyslíku v krvi (hypoxémii), který výrazně stimuluje tvorbu erytropoetinu v ledvině.
 
 

2.7 Nedostatek a nadbytek bílých krvinek

2.7 Nedostatek a nadbytek bílých krvinek
 
 
K nedostatku leukocytů – leukopenii – vede zejména selhání či poškození kostní dřeně, důsledkem bývají infekce. Leukopenie se dělí podle typu bílých krvinek, kterých je nedostatek (neutropenie, eozinopenie, lymfopenie). Úbytek tzv. CD4 lymfocytů je typický pro AIDS.
Zvýšené množství leukocytů (leukocytóza) je obv. způsobeno infekcemi – v případě neutrofilních granulocytů (jde o tzv. neutrofilii) především hnisavými bakteriálními záněty, u eozinofilních granulocytů (eozinofilie) je příčinou často alergická reakce. Zvýšení množství monocytů a lymfocytů (lymfocytóza) bývá u virových či chronických zánětů. Ve všech těchto případech je zvýšené množství leukocytů reakcí na určitý podnět.
Odlišná situace je u leukémií, kde se jejich počet zvyšuje nekontrolovatelně v rámci nádorového bujení kostní dřeně.
 
 

2.8 Leukémie

2.8 Leukémie
 
 
Leukémie jsou závažná zhoubná krevní onemocnění, při nichž je narušeno vyzrávání bílých krvinek. Nádorové buňky se v kostní dřeni nadměrně množí, nedozrávají, ale utlačují normální krvetvorbu, což vede k nedostatku erytrocytů, destiček i normálních funkčních bílých krvinek. K příznakům proto patří anémie, únava, zvýšená krvácivost a četnější infekce. Nádorové buňky někdy také zaplavují další orgány.
 
Příčiny leukémií jsou poznány částečně. Riziko zvyšuje radioaktivní záření, některé chemické látky, vrozené genetické poruchy (např. Downův syndrom), vzácněji viry; mnohdy se však příčina nenalezne. Některé leukémie jsou spojeny s poruchou chromozomů v nádorových buňkách – v důsledku těchto změn vznikají nová spojení genů, jejich abnormální aktivace či funkce. Tyto změny vznikají již na úrovni kmenových buněk. Významnou vlastností leukemických buněk je jejich omezený vývoj a dozrávání a naopak omezení jejich přirozeného zániku.
 
Leukémie se dělí na myeloidní (zmnoženy jsou granulocyty či monocyty) a lymfoidní, dále pak na akutní a chronické.
 
 

2.9 Krvácivé stavy

2.9 Krvácivé stavy
 
 
Krvácivé stavy vznikají z poruchy jednoho nebo více složek zástavy krvácení – tedy cév, krevních destiček nebo (hemo)koagulace.
 
Poruchy cév mohou být vrozené, zánětlivé nebo jsou spojeny s těžkým nedostatkem vitaminu C (kurděje).
 
Krevní destičky (trombocyty) mohou mít špatnou funkci (trombocytopatie) nebo je jich nízký počet (trombocytopenie).
Funkce destiček je snížena např. po podání acetylsalicylové kyseliny, čehož se využívá i léčebně k prevenci infarktu myokardu (začíná jako srážení krve v aterosklerózou poškozené věnčité tepně).
Nedostatek destiček vzniká při jejich špatné tvorbě v kostní dřeni (útlum kostní dřeně, leukémie), jejich nadměrném ukládání ve velké slezině, spotřebě při těžkém krvácení nebo často též zkrácením jejich života, např. v důsledku autoimunitního onemocnění.
Destičková krvácení se vyznačují poruchou prvotní zástavy krvácení, časté je krvácení do kůže (modřiny či tečkovitá krvácení) a do sliznic (z dásní, z nosu, ale i do mozku či oka).
 
Poruchy koagulace (koagulopatie) jsou nejčastěji způsobené nedostatkem koagulačních faktorů. Může jít o dědičně podmíněný nedostatek jednoho faktoru – nejčastější je hemofilie A, u níž je nedostatek faktoru VIII – nebo se netvoří více faktorů z jiných důvodů. K nejčastějším patří těžké jaterní onemocnění (řada faktorů se tvoří v játrech) nebo nedostatek vitaminu K. Při poruše koaguace dochází ke krvácení do kloubů, svalů, nedostatečné zástavě krvácení při úrazech či chirurgických výkonech.
 
Zásadním problémem všech stavů je jednak možnost spontánního (samovolného) krvácení nebo nedostatečné zástavy krvácení po poranění či chirurgickém či jiném lékařském zákroku, někdy i po pouhé aplikaci injekce.
V opačném stavu naopak hrozí vznik krevní sraženiny – trombózy.
 
 

2.10 Trombóza

2.10 Trombóza
 
 
Trombóza je vznik krevní sraženiny v cévách. Existují tři základní faktory, které její vznik podmiňují. Poškození cévní stěny, změna vlastností krve a zpomalení toku krve. Poškození cév je např. zánětem. Změna vlastností krve vyplývá někdy z geneticky podmíněné poruchy antikoagulačního systému – tito lidé mají sníženou schopnost koagulační procesy tlumit (trombofilie). Nejčastější je tzv. APC rezistence, neboli rezistence k aktivovanému proteinu C. Příčinou je mutace koagulačního faktoru V, (který je proteinem C za fyziologických okolností inaktivován, čímž se koagulace tlumí), který se stává odolným proti štěpení proteinem C. Nejčastější typ mutace se označuje jako Leydenská mutace. Podobně působí kouření a ženské pohlavní hormony (opatrnost např. při perorální antikoncepci s obsahem estrogenů). Vyšší riziko trombóz je z těchto důvodů i při nádorech. Zpomalení toku krve nastává např. při nedostatečném pohybu (končetinou), zejm. u osob s křečovými žilami. K vzniku trombózy může přispívat i dehydratace, která zvyšuje viskozitu krve.
 
Trombóza může vzniknout v žilách nebo tepnách.
Žilní trombóza je častá v žilách dolních končetin a pánve. Zhoršuje odtok krve z končetin, které mohou být nateklé a namodralé (nemusí však být vždy patrno). Dalším problémem je, že část trombu se může uvolnit a utrhnout a být přenesena až do srdce a z něj z pravé komory vypuzena do plic, kde vznikne k embolie.
Tepenná trombóza naopak znemožní přítok krve do orgánu, což vede k jeho nekróze (odumření). Typickým příkladem je infarkt myokardu.
  
Diseminovaná intravaskulární koagulace (koagulopatie) – DIC
Jedná se o život ohrožující stav. V první fázi dochází k vzniku četných drobných krevních sraženin v malých cévách, což vede k poškození tkání. Zároveň toto masivní chorobné srážení vede k vyčerpání faktorů důležitých pro zástavu krvácení (koagulačních faktorů i destiček) a zároveň k intenzivní aktivaci mechanismů fibrinolytických. Následuje fáze silného, neztišitelného krvácení (z ranek, vpichů, ze sliznic atd.), které může být i smrtelné.
DIC vzniká z různých příčin – některé operace, nádory, toxické stavy. Závažný a obávaný je vznik DIC v porodnictví.

3 Fyziologie a patofyziologie imunity

3.1 Imunitní systém

3.1 Imunitní systém
 
  
Imunita je schopnost specializovaných částí a buněk organismu rozeznat cizí struktury, popř. vlastní struktury poškozené, a reagovat proti nim řadou mechanismů, zahrnujících např. přímou buněčnou likvidaci, pohlcení, tvorbu protilátek atd. Uplatňuje se při udržení celistvosti těla, obraně proti infekci či nádorům. Někdy je však sama zdrojem poškození, a to v případě nepřiměřené reakce (alergie) či v případě reakce zaměřené proti vlastním buňkám a tkáním (autoimunita).
 
Základem rozeznání cizího je antigen, tj. určitá molekula, resp. její část, kterou buňky imunitního systému rozeznávají jako cizí. Většinou jde o bílkovinu, často s navázanými cukry (glykoprotein). I vlastní buňky mají antigeny, na které však imunitní systém nereaguje (tzv. imunitní tolerance), zatímco na ně reaguje imunitní systém jiného jedince – proto co největší shoda v antigenech je předpokladem transplantace. Zcela identické antigeny mají jen jednovaječná (monozygotní) dvojčata.
 
 

3.2 Hlavní buňky imunitního systému

3.2 Hlavní buňky imunitního systému
 
  
Lymfocyty jsou skupina bílých krvinek, dělí se na B a T.
B-lymfocyty (B-buňky) se po aktivaci antigenem mohou diferencovat až do stadia plasmatických buněk (plasmocyty), které produkují protilátky (imunoglobuliny).
T-lymfocyty (T-buňky) mají funkce regulační či pomocné. Název T je odvozen od brzlíku (tymus), který je pro jejich vývoj nezbytný.
 
Patří k nim:
- pomocné T-lymfocyty (T helper) – jsou nezbytné pro průběh imunitních reakcí včetně produkce protilátek
- cytotoxické T-lymfocyty (Tc) – popsány detailněji v oddílu Buněčná imunita
- supresorové lymfocyty (Ts) – potlačují funkce Tc buněk i B-lymfocytů, tlumí tak imunitní reakci, aby se zastavila a nepoškozovala vlastní organismus
 
Podle znaků na povrchu buněčné membrány se helper buňky označují CD4, ostatní dva typy jsou CD8. Lymfocyty patří k specifické imunitě, jsou schopny reagovat s konkrétním antigenem.
  
lymfatickcá uzlina
fyz107.png


  
Makrofágy vznikající z krevních monocytů, jsou schopny fagocytózy, ale mají i regulační funkce, produkují cytokiny stimulující imunitní děje. Po vycestování z krve se monocyty usazují v různých tkáních, stávají tzv. tkáňovými makrofágy. Stejně jako dendritické buňky  „předkládají“ antigeny ostatním imunitním buňkám (tzn. že po zpracování např. cizího mikroorganismu vystaví jeho antigeny na svém povrchu, a tyto antigeny jsou rozeznány dalšími buňkami, které proti těmto antigenům, a tudíž mikroorganismům, následně reagují). Dendritické buňky a makrofágy představují důležité propojení mezi přirozenou a adaptivní imunitou.
fyz108.png


Granulocyty jsou další skupinou bílých krvinek. Neutrofilní granulocyty jsou zejména fagocytující buňky, účastní se zánětu, mohou být i zdrojem poškození, protože obsahují četné enzymy, které likvidují pohlcené mikroorganismy, ale za určitých okolností mohou poškodit vlastní tkáň. Eozinofilní a čátečně též bazofilní granulocyty se podílejí zejm. na alergických reakcích.
 
 

3.3 Hlavní histokompatibilní systém

3.3 Hlavní histokompatibilní systém
 
  
Jde o soubor antigenů na povrchu jaderných buněk (není na červených krvinkách) důležitý pro imunitní reakce a rozeznání a prezentaci antigenů. Jde o antigeny tzv. tkáňové slučitelnosti, u člověka rovněž nazývaný HLA systém. Kombinace jednotlivých antigenů je jedinečná pro každého člověka (zcela identická je pouze u jednovaječných dvojčat); to má velký význam při transplantacích.
 
 

3.4 Cytokiny

3.4 Cytokiny
 
  
Cytokiny jsou bílkovinné látky, které produkují různé buňky a které jsou schopny se vázat na receptory na jiných buňkách a tím ovlivňovat jejich funkci. Většinou působí mnoho cytokinů najednou, hovoří se o tzv. cytokinové síti. Např. stimulují množení některých buněk, přitahují je do místa zánětu (tzv. chemokiny), mohou ale ovlivňovat i tělesnou teplotu, metabolismus, chuť k jídlu atd. Typickými cytokiny jsou interleukiny či interferony, produkované typicky různými typy bílých krvinek. Výrazně se uplatňují v imunitních reakcích, některé se používají i v klinické medicíně – léčebně, popř. se stanovují za diagnostickým účelem. 
 
 

3.5 Imunita nespecifická

3.5 Imunita nespecifická
 
  
Jde o soubor dějů, které nejsou specificky vázány na konkrétní antigen, působí proti různým zárodkům, a to rychle. Poskytují určitý čas, než se vyvine specifická imunita, která je zaměřena proti konkrétním antigenům. Zároveň jsou některé děje posléze specifickou imunitou zesilovány a naopak, takže nelze se na obě složky imunity dívat jako na něco striktně odděleného.
 
K nespefické imunitě patří:
- fagocytóza
- soustava krevních bílkovin zvaných komplement
- působení nespefických antimikrobních peptidů
- přirození zabíječi (NK buňky)
 
Fagocytóza je pohlcování cizorodých částic (tj. mikroorganismů, vlastních poškozených buněk a jejich částí, prachových a jiných částic) buňkami. Hlavními fagocytujícími buňkami jsou některé typy bílých krvinek (např. neutrofilní granulocyty a makrofágy). Fagocytóza zahrnuje vazbu fagocytované částice na povrch buňky, její pohlcení a následnou likvidaci. Fagocytóza může být usnadněna tzv. opsonizací fagocytované částice, na níž se podílejí složky komplementu nebo protilátky. Uvnitř buňky dochází k likvidaci pohlceného materiálu. Na likvidaci fagocytované částice se podílí štěpení strukturních molekul enzymy a kyslíkové radikály.
 
Komplement je soubor cca 30 bílkovin v krvi a na buněčných membránách (komplementový systém) kaskádovitě se aktivujících. K aktivaci komplementu vede nejčastěji spojení antigenu s protilátkou (tzv. imunokomplex), ale někdy je komplement aktivován přímo některými antigeny. Aktivované komponenty usnadňují fagocytózu (opsonizace – dochází k lepší vazbě fagocytované částice na fagocytující buňku, jakési „ochucení“), účastní se zánětové reakce, přitahují bílé krvinky, rozšiřují cévy, mohou i přímo narušit membránu buněk a bakterií.
 
Antimikrobní peptidy jsou malé peptidy přítomné v různých tělesných tekutinách, které jsou schopny poškozovat např. bakterie.
 
NK buňky (natural killers, přirození zabíječi) jsou podobné lymfocytům, jsou schopny likvidace infikovaných či nádorových buněk i bez předchozí senzibilizace.
 
 

3.6 Imunita specifická

3.6 Imunita specifická
 
  
Soubor dějů a reakcí organismu, jimiž tělo reaguje na konkrétní antigen, tudíž i na konkrétního vyvolavatele choroby či cizorodou látku. Antigen je rozpoznáván specifickými strukturami na povrchu lymfocytů či protilátkami. Vyvolání specifické imunitní reakce trvá déle než nespecifické, ale tato imunita má tzv. paměť, tzn. setkání si „pamatuje“ – imunologická paměť. Během prvního kontaktu vzniká (množí se) velké množství buněk, které dokážou reagovat přímo na daný antigen a rovněž protilátky. V těle pak dlouhodobě přetrvávají jak příslušné paměťové buňky (jde o lymfocyty) a při novém setkání (infekci) mohou reagovat rychle a mohutně. Zůstávají přítomny i protilátky, které lze v některých případech vyšetřovat.
Specifická imunita se dělí na humorální a buněčnou.
 
Imunita humorální
Jde o součást specifické imunity, která je zprostředkována protilátkami, které působí specificky na určitý antigen. Působí především na bakteriální toxiny, některé viry a též některé bakterie, které přežívají v infikovaném organismu mimo buňky.
Protilátky jsou vytvářeny plasmatickými buňkami (plasmocyty), které vznikají z B-lymfocytů (B-buněk). Tyto lymfocyty se na plasmatické buňky mění po stimulaci konkrétním antigenem (a následně vyrábějí přesně takovou protilátku proti takovému antigenu) a za spolupráce dalších buněk imunitního systému.
 
Imunoglobuliny (Ig)
Jde o proteiny, k nimž patří protilátky. Nacházejí se v krvi (plasmě) či v jiných tělních tekutinách. Jedna konkrétní protilátka je zacílena proti jedinému antigenu (resp. jeho části), ale v organismu vzniká velké množství protilátek, které působí proti velkému množství antigenů či choroboplodných zárodků. Po setkání s novým antigenem se po určité době začnou proti němu vytvářet protilátky a mohou v organismu dlouhodobě přetrvávat – proto je následná odpověď imunitního systému na opakovanou infekci silnější a účinnější.
 
Třídy Ig
Existuje 5 tříd – M, G, A, D, E.
 
Základní struktura Ig je obdobná – tvoří jakési písmeno Y, dolní část je schopna vazby na některé buňky, dvě ramena vážou konkrétní antigen. V této oblasti se jednotlivé protilátky velmi liší.
 Dalšími rozdíly jsou funkce.
 
IgM jsou první imunoglobuliny, které se tvoří při časné infekci. Jejich průkaz proti určitému zárodku ukazuje na současnou, právě probíhající infekci. Molekula IgM je tvořena 5 základními molekulami – proto jsou imunoglobuliny třídy M nejtěžší. A protože jsou velké, neprocházejí placentou z matky na plod.
 
IgG jsou „klasické“ dlouhodobě přetrvávající protilátky, procházejí z matky na plod, čímž mu mohou poskytovat ochranu po narození (časem se mateřské protilátky rozloží a postupně vznikají vlastní protilátky plodu). Tvoří hlavní část skupiny bílkovin plasmy, jimž se říká „gamaglobuliny“.
 
IgA jsou přítomny především na sliznicích a poskytují místní ochranu.
 
IgE jsou typické protilátky spojené s alergií a imunopatologickou reakcí I. typu.
 
Role IgD je méně jasná, zřejmě regulační.
 
 
Imunoglobulin
 
Funkce protilátek
Protilátky jsou účinné zejména proti infekcím způsobeným běžnými bakteriemi a proti některými viry. Protilátky se uplatňují v obraně proti extracelulárním (mimobuněčným) bakteriálním infekcím, při neutralizaci toxinů a některých virů. Mohou urychlovat jejich likvidaci, pohlcení bílými krvinkami (fagocytózu prostřednictvím opsonizace), bránit jejich zachycení se na buňkách. Průkaz protilátek v těle člověka je podstatou tzv. sérologie. Má-li člověk proti určitému mikroorganismu protilátky, znamená to, že se s infekcí setkal. Nemusí to vždy však znamenat, že je proti infekci chráněn, protože proti některým infekcím není protilátková ochrana dostatečná.
 
Imunita buněčná (buněčně zprostředkovaná)
Buněčná imunita je představována T-lymfocyty. Cytotoxické Tc lymfocyty patří k CD8+ buňkám, jsou přímo schopny rozlišit cizí antigeny na buňkách (např. infikovaných či jinak změněných, např. nádorových) a přímo je likvidovat. Mají na svém povrchu specifické receptory a reagují současně s vlastními antigeny HLA systému. Cytotoxické („likvidační“) působení spočívá v produkci bílkovin, které přímo do cílové buňky udělají otvory, kterými do buňky vniká voda a následně buňka zaniká. Důležité je to u virových infekcí, protože viry napadají přímo vnitřek buňky. Za cenu zničení části vlastních, ovšem infikovaných buněk, mohou zlikvidovat celou infekci.
Buněčná imunita je účinná zejména proti virové infekci, plísním a v protinádorové imunitě.
 
 

3.7 Imunopatologické reakce

3.7 Imunopatologické reakce
 
  
Jde o reakce, při nichž imunitní děje jsou zdrojem chorobného poškození, uplatňují se při vzniku alergií a autoimunitních nemocí.
Důsledkem aktivace jednotlivých imunopatologických reakcí je vznik klinických příznaků. Účastní se rovněž rozvoje zánětu.
 
Rozdělují se do čtyř typů:
Reakce I. typu (časná přecitlivělost, anafylaktická reakce, atopie)
Tato reakce se uplatňuje při vzniku „klasických“ alergických nemocí. K nim patří např. senná rýma, kopřivka, průduškové astma. Uvolňují se při ní aktivní látky z žírných buněk (mastocytů – buňky přítomné ve vazivové tkáni) a bazofilních a eozinofilních granulocytů. K jejich uvolnění dojde po vazbě antigenu (alergenu) na imunoglobulin E (IgE), který je na povrchu těchto buněk. Musí dojít k vazbě na více molekul. Vyplavené látky (např. histamin, leukotrieny, některé enzymy, chemotaktické faktory) pak silně účinkují na hladkou svalovinu  cévy, zvyšují propustnost stěny kapilár. Proto dochází k otoku, rozšíření cév, zúžení průdušek, zčervenání, kopřivce, svědění atp.
Tato reakce může probíhat lokálně a nebo systémově. Při lokálním postižení hovoříme o tzv. atopii, k níž se řadí nemoci jako atopický ekzém, některé typy kopřivek, senná rýma, průduškové astma, záněty spojivek.
Při celkové reakci dochází k rozvoji anafylaktického šoku. To je závažný stav, který bezprostředně ohrožuje život pacienta. Vznikají otoky sliznic dýchacího ústrojí, obtíže s dýcháním až dušení, výrazné rozšíření cév způsobuje závažný pokles tlaku krve s následným únikem tekutin z cév a zrychlením srdeční činnosti. Je narušeno krevní zásobování orgánů.
U reakce I. typu dochází k vývoji stavu ve dvou fázích. V první fázi je nutná expozice danému antigenu (alergenu), kdy se rozvíjí imunitní reakce a vznikají IgE (fáze senzibilizace). V této fázi nedochází k alergické reakci. Nicméně ve druhé fázi při novém kontaktu s alergenem naopak dochází k mohutné reakci s vyplavením látek.
 
Reakce II. typu (cytotoxická reakce)
Tato reakce je zprostředkována protilátkami, které rozpoznávají antigeny na povrchu buněčné membrány. Vazba protilátky pak aktivuje komplement, který provede cytolýzu („zničení“ buňky). Příkladem této reakce je rozpad červených krvinek po transfuzi inkompatibilní (neslučitelné v systému AB0) krve a některé autoimunitní hemolytická anemie.
Zvláštním typem je reakce, při které se (auto)protilátky vážou na buněčné receptory, které aktivují nebo blokují. Příkladem je Gravesova-Basedowova nemoc (zvýšená funkce štítné žlázy). Autoprotilátky stimulují na buňkách štítné žlázy receptory pro tyreostimulační hormon (TSH – nadřazený stimulační hormon z hypofýzy), což vede k nadměrné a zcela nepřiměřené stimulaci štítné žlázy s produkcí jejích hormonů se vznikem patologických příznaků. Opačným případem je myasthenia gravis, u které protilátky blokují přenos signálu na nervosvalové ploténce. Dochází tak k velké svalové slabosti.
 
Reakce III. typu (imunokomplexová)
Protilátky proti volným antigenům (tj. nevázaným na buňky) tvoří s těmito antigeny tzv. imunokomplexy (komplex antigen-protilátka). Imunokomplexy se ukládají do tkání, kde aktivují komplement. Často k tomu dochází ve stěně cév. Aktivovaný komplement se stejně jako u reakce II. typu aktivuje bílé krvinky, vzniká zánět, který poškozuje příslušné tkáně. Z bílých krvinek se uvolňují enzymy, které tkáně poškozují. Příkladem takto vzniklých chorob jsou záněty ledvin typu (glomerulonefritidy), některé vaskulitidy (záněty cév), systémový lupus erythematodes.
 
Reakce IV. typu (oddálená přecitlivělost)
Tato reakce spočívá v aktivaci pomocných T lymfocytů (Th), které trvale stimulují makrofágy a cytotoxické T lymfocyty, což vede k chronickému zánětu. Vzniká při tuberkulóze a pak je přítomna u některých orgánově specifických autoimunitních chorob (např. roztroušená skleróza, diabetes mellitus I. typu, kontaktní ekzém aj.)
 
 

3.8 Alergie

3.8 Alergie
  

Alergie je chorobný stav, který vzniká přecitlivělou reakcí imunitního systému na jinak běžné antigeny v okolí (pyl, prach, roztoči, zvířecí chlupy, různé chemické látky, léky). Vzniká z důvodu nepřiměřené reakce imunitního systému na běžný („bezpečný“) antigen okolního prostředí, který se v tomto případě často označuje jako alergen. Alergeny se do těla dostávají vdechnutím, potravou, či kontaktem. Může jít o pyly, exkrementy roztočů, některé potraviny, ale i kovy (např. nikl v náramku hodinek). V některých případech se malé molekuly, označované jako hapten mohou navázat na větší molekulu, čímž vznikne nová antigenní struktura.

Při vzniku alergických nemocí se uplatňují popsané imunopatologické reakce. Nejvýznamnější skupinu alergiků tvoří atopici. Jde o osoby s náchylností k reakcí I. typu, často s familiárním výskytem. K hlavním projevům atopie patří atopický ekzém, asthma bronchiale, senná rýma; dále bývá kopřivka, zánět spojivek apod.

Klasickou alergií jsou atopie (imunopatologická reakce I. typu s časnou přecitlivělostí). Tzn. že projevy včetně život ohrožujících mohou vznikat velmi rychle. U senzibilizovaného jedince dochází k alergické reakci krátce po kontaktu s alergenem a má buď projevy lokalizované do určitého orgánu (místní projevy, např. senná rýma či kopřivka), nebo má celkovou reakci (anafylaktický šok). Akutní fáze vzniká několik minut po kontaktu s alergenem, vyplavuje se masivně histamin a další látky, rozšiřují se cévy, zvyšuje se jejich propustnost, mohou se zúžit průdušky atd. Po této fázi nastupuje cca do 12 hodin pozdní fáze, je méně dramatická, ale protože došlo k přilákání dalších buněk, objevují se známky zánětu a může dojít k trvalému poškozování tkání, což je nápadné např. u průduškového astmatu..

 
 

3.9 Autoimunita

3.9 Autoimunita
  

Autoimunita je stav, kdy imunitní systém působí proti vlastním buňkám, tkáním a orgánům. V obvyklém smyslu se tím myslí situace, kdy je tato reakce poškozuje a způsobuje tak onemocnění (autoimunitní nemoci, někdy se též používá termín autoagrese). V takovém případě existují v organismu buňky a protilátky, které jsou zaměřeny proti vlastnímu tělu, popř. buněčné klony, které likvidují vlastní buňky. Protilátky proti vlastním strukturám se nazývají autoprotilátky. Ty mohou být namířeny proti některým buněčným částem (např. DNA či mitochondriím) nebo jsou namířeny proti konkrétnímu orgánu – orgánově specifické autoprotilátky, např. proti štítné žláze či sliznici žaludku. Mechanismy poškození jsou různé imunopatologické reakce, zejm. II. až IV. typu, tj. vlivem působení protilátek, ukládáním imunokomplexů či přetrváváním aktivity cytotoxických lymfocytů či makrofágů.
Obecně jsou tato onemocnění častější u žen.
 
Příčiny autoimunity nejsou zcela jasné. Většinou jde o poruchu regulace imunitního systému, kdy se vytvoří reaktivita proti vlastním tkáním. Někdy předcházejí infekce či jiná zátěž. Většinou existují více příčin.
Jde o proces, v němž se uplatňuje mnoho faktorů. Mezi vnitřní faktory opět zahrnujeme genetickou predispozici, vlivy hormonů a dalších látek, ze zevních faktorů působí infekce, poškození tkání, UV záření nebo působení cizorodých látek. Za normálních okolností imunitní systém toleruje antigeny vlastního těla (tzv. imunologická tolerance), která se zřejmě vyvinula během vývoje imunitního systému jedince a je neustále udržována regulačními mechanismy. Ty likviduje takové buňky, které by s vlastním organismem reagovaly, a nedovoluje jim se aktivovat.
 
Tato tolerance může být narušen např.
- poruchou regulace imunitních dějů,
- změnou vlastních antigenů (např. se na ně jako hapten naváže lék či mikroorganismus),
- podobností některých vlastních antigenů s antigeny infekčních agens (zkřížená reaktivita – imunitní systém reaguje nejprve proti infekčnímu činiteli, ale poté si „splete“ vlastní podobné antigeny),
- reakcí proti skrytým tkáním (např. varle či tkáně uvnitř oka běžně nejsou v kontaktu s imunitním systémem),
- aktivací imunitního systému některými antigeny, které vyvolají reakce velkého počtu imunitních buněk.
 
Autoimunitní nemoci se dělí na orgánově specifické (postižen je konkrétní orgán) nebo orgánově nespecifické (s postižením spíše typických struktur, např. cév či pojivové tkáně).
 
K autoimunitním chorobám orgánově specifickým patří například:
- nemoci štítné žlázy a další onemocnění žláz s vnitřní sekrecí včetně cukrovky (diabetes mellitus) 1. typu
- některé záněty ledvin (glomerulonefritidy)
- některé záněty střeva, plic, kůže
- onemocnění sliznice žaludku s poškozením tvorby žaludeční šťávy a faktoru, který  umožňuje vstřebávát vitamin B12
V podstatě však může autoimunita způsobit onemocnění většiny orgánů.
 
Orgánově nespecifické autoimunitní choroby jsou především onemocnění systémová. K nim patří onemocnění revmatická (revmatoidní artritida), vaskulitidy (záněty cév), systémový lupus erythematodes (SLE), sklerodermie aj. Často bývají postiženy cévy, klouby, ledviny, kůže aj. 

 

3.10 Imunodeficience a imunosuprese

3.10 Imunodeficience a imunosuprese
 
 
Jde o stavy, při nichž je funkce imunitního systému snížena, což vede k častějším, někdy netypickým infekcím, jejich těžším projevům, častému opakování, popř. mohou vznikat častěji některé nádory. Konkrétnější projevy závisí na tom, jaká složka imunity je postižena či je-li postižena imunita jako celek a samozřejmě na tom, jaká je intenzita snížení imunity.
 
Jako imunodeficience se označuje snížené imunity či některé její složky v důsledku vrozeného nebo získaného onemocnění. Může jít o těžké stavy vrozené a geneticky podmíněné či stavy získané vlivem některých infekcí (např. virových včetně HIV infekce), nedostatečné výživy, chybění důležitých vitaminů a dalších látek, působení toxických látek, velké znečištění životního prostředí apod. Sníženou imunitu navozují i četná závažnější onemocnění, např. leukémie, selhání jater či ledvin, některé chronické infekce a mnoho dalších.
 
Termín imunosuprese nejč. označuje stavy, kdy je imunita potlačena v souvislosti se zevními podmínkami, často vlivem léčby, a to jako její vedlejší účinek nebo naopak přímo cíleně v situacích, kdy je léčebně třeba imunitu potlačit – to jsou nejčastěji stavy po transplantacích či léčba chorob autoimunitních. Imunosupresivní léčba je v těchto případech nezbytná, i když je nutné u léčených osob počítat s rizikem a možným těžším průběhem infekčních chorob a vyšším rizikem vzniku nádorů. 
 
Imunodeficience v oblasti přirozené nespecifické imunity vede k častějším hnisavým bakteriálním infekcím. Závažné stavy vznikají u některých vrozených vzácných chorob. Může jít o defekty komplementu, které se projevují zejména bakteriálními infekcemi či rizikem autoimunitních chorob. Při poruše bílých krvinek a fagocytózy může být porušen každý z jejích kroků, přibližování leukocytů do místa zánětu, adheze (přilnutí) a pohlcení cizí částice fagocytem nebo schopnost fagocytu likvidovat fagocytovaný materiál (např. bakterii). Defekty fagocytózy se projevují hnisavými kožními infekcemi, někdy až abscedujícími, záněty v dutině ústní, v těžších případech závažnějšími celkovými infekcemi.
 
Poruchy humorální imunity jsou způsobené poruchou vývoje B-lymfocytů nebo poruchou komunikace mezi T- a B-lymfocyty. Vzácná, závažná je vrozená Brutonova agamaglobulinémie, která postihuje chlapce (je přenášena na X chromozomu), projevuje se brzy po narození těžkými infekcemi. Chybějí zcela imunoglobluliny, je nutné jejich injekční podávání. Některé defekty humorální imunity se objeví až v pozdějším věku, je přítomen pokles koncentrace protilátek v krvi (hypogamaglobulinémie) či poruchou jednotlivých tříd protilátek a jejich nevyvážeností (dysgamaglobulinémií). Projevují častějšími hnisavými bakteriálními infekcemi v oblasti dýchacích cest (záněty průdušek, středního ucha), častějšími průjmy, záněty kloubů, infekcemi centrálního nervového systému. Na druhou stranu je téměř normální imunitní odpověď na infekci některými viry.
 
Poruchy buněčné imunity se projevují infekcemi plísňovými, infekcemi bakteriemi infikujícími přímo vnitřek buňky (intracelulární bakterie), infekcemi některými parazity a viry a jejich těžším průběhem (např. těžké virové infekce zejména herpetickými viry – oparem či pásovým oparem.)
 
Vrozené poruchy buněčné imunity jsou charakterizovány defektem T-lymfocytů. V případě defektu na úrovni vývoje společného prekurzoru T- a B-lymfocytů nebo při poruše pomocných  T-lymfocytů (Th) dochází k rozvoji kombinovaných imunodeficiencí. Jedná se o závažná vrozená onemocnění spojená s poruchou buněčné i humorální imunitní odpovědi.
Pacienti s těžkými kombinovanými imunodeficiencemi (severe combined immunodeficiencies, SCID) trpí infekcemi oportunními patogeny (tj. choroboplodnými zárodky příležitostnými, takovými, které využívají „příležitosti“ k infekci, protože zdravý jedinec si s nimi obvykle poradí). Závažný je i průběh infekcí intracelulárními (nitrobuněčnými) patogeny (např. mykobakteriemi, které mj. vyvolávají tuberkulózu). Kombinované imunodeficience mohou být součástí komplexních syndromů, u kterých se kromě imunodeficience vyskytují i další vývojové anomálie.
 
HIV infekce a AIDS
 
Patří k významným příčinám snížení imunity, a to především ve své rozvinuté a terminální fázi – AIDS (získaném syndromu imunodeficience). Virus vede k postupnému zániku skupiny bílých krvinek (T-lymfocytů ze skupiny Th, tzv. CD4+, které jsou důležité pro průběh řady imunitních reakcí). S úbytkem těchto krvinek se zvyšuje výskyt infekcí, často netypických či oportunních (kterými zdravý člověk neonemocní) a s těžkým průběhem, dále se mohou objevovat neobvyklé nádory atp. V neléčeném či velmi pokročilém stavu pacienti některé z těchto nemocí podléhají.
 
HIV (virus lidské imunodeficience) je zvlášní virus, který napadá buňky imunitního systému (zejm. pomahačské T-lymfocyty, ale i makrofágy) a je v nich schopen dlouhodobě přežívat. Během několika let v důsledku úbytku těchto buněk způsobuje závažné poškození imunity. Dochází k rozvoji řady těžkých a u zdravých lidí neobvyklých infekcí či k častějšímu vzniku některých (někdy neobvyklých) nádorů. Dochází také k neuropsychiatrickým příznakům (demenci) a k celkovému metabolickému rozvratu, hubnutí. Účinnější léčba a předcházení infekcím vedou k delšímu přežívaní i bez větších obtíží, ale vyléčit nemoc zatím není možné, stejně jako neexistuje očkování.
 
Přenos HIV se děje
- pohlavním stykem,
- krví vč. použitých injekčních stříkaček (v minulosti často z transfuzí),
- z matky na plod.   

Po vstupu HIV do organismu dochází k fázi rychlého pomnožení s klinickými příznaky obdobnými chřipkovému onemocnění. Vzniká imunitní reakce a protilátky (ty lze využít k detekci a diagnostice infekce), virové částice jsou sice odstraněny z krevního oběhu, ale přetrvávají uvnitř imunitních buněk. Nastává různě dlouhé bezpříznakové období, během něhož může jedinec být stále infekční. Dochází k postupnému  úbytku CD4+ T-lymfocytů, jejichž počet lze stanovit v krvi.

4 Fyziologie a patofyziologie dýchání

4.1 Přehled fyziologie dýchání

4.1 Přehled fyziologie dýchání
 
  
Dýchání je proces, při němž se do těla dostává kyslík a odstraňuje oxid uhličitý, tento děj probíhá v plicích (tzv. zevní dýchání). Kyslík je přítomen ve vzduchu, oxid uhličitý je výsledkem metabolismu (spalování živin obsahujících uhlík podobně jako vzniká CO2 při spalování dříví). Využití kyslíku a tvorba oxidu uhličitého při látkové výměně v buňkách a výměna těchto plynů na úrovni tkání se nazývá vnitřní dýchání.
 
Funkční stavba dýchací soustavy
Dýchací systém zahrnuje horní (nosní dutinu, hrtan, průdušnici) a dolní dýchací cesty (průdušky, průdušinky, alveoly – plicní sklípky). Pro výměnu plynů je zásadní i krevní průtok malým oběhem.
 
 

4.2 Hlavní procesy dýchání

4.2 Hlavní procesy dýchání
 
  
Ventilace
Ventilace je proces, jímž dochází k výměně plynů mezi zevním prostředím a plícemi, resp. alveoly (alveolární ventilace). Vzduch prochází dýchacími cestami od dutiny nosní a ústní až po plicní sklípky a jeho pohyby (přesuny) jsou dány mechanikou dýchaní.
 
Při nádechu – inspiriu – se pomocí dýchacích svalů (bránice, některé hrudní svaly) rozšíří hrudní dutina, proto v ní klesá nitrohrudní tlak. Stává se negativním vůči tlaku v okolním prostředí a vzduch začne proudit dýchacími cestami až do plicních sklípků. Zde dochází k výměně plynů.
 
Při výdechu – exspiriu – se plíce díky své elasticitě začnou samy smršťovat – obsahují elastická vlákna, která byla nádechem rozepjata, stejně jako hrudník, jehož elasticita je rovněž důležitá. Tím uvnitř hrudníku a plic tlak stoupá a vzduch je vytlačen (vydechnut ) ven. Usilovný výdech, kdy je třeba vydechnout celou vitální kapacitu, však vyžaduje aktivní účast exspiračních svalů.
 
Pro správnou ventilaci je třeba několik faktorů:
- dostatečná průchodnost dýchacích cest
- přiměřená elasticita plic a hrudníku
- tlakové poměry v hrudní dutině – podtlak v prostoru mezi pohrudnicí a poplicnicí (interpleurální prostor)
- činnost dýchacích svalů a jejich řízení příslušnými nervy
- nervové řízení ventilace (dechová centra v mozkovém kmeni)
 
Nitrohrudní (interpleurální) tlak je tlak v hrudníku. Je negativní vůči tlaku atmosférickému, tzn. že je nižší. Je to důležitý předpoklad k tomu, aby plíce byla rozepjatá, protože má tendenci se díky své stavbě smrťovat. Při usilovném nádechu se nitrohrudní tlak ještě více snižuje, zatímco při usilovném výdechu se naopak stává výrazně pozitivním, tj. převyšuje tlak v plicích.  
 
Klidový dechový objem tvoří cca 500 ml, z toho 150 ml zůstává v tzv. mrtvém prostoru. To je prostor uvnitř dýchacích cest, v němž nedochází k výměně plynů. Jde tedy o horní cesty dýchací (nosní dutinu, hrtan, průdušnice, velké průdušky a jejich větve). Mrtvý prostor však slouží úpravě vzduchu, který se dostává do plicních alveolů. Vzduch se zde čistí, zvhlčuje a předehřívá. Vlastní výměna plynů probíhá v plicních sklípcích (alveolech). Vyměňuje se tedy cca 350 ml vzduchu.
 
Jako alveolární ventilace se označuje ventilace alveolů, tj. prostorů, kde dochází k výměně plynů.
Hyperventilace je zvýšené dýchání, hypoventilace je snížené dýchání.
 
Spirometrie
Jde metodu, která měří základní parametry ventilace. Jsou jimi:
- dechový objem (VT): objem vyměněný jedním nádechem/výdechem, cca 500 ml
- inspirační rezervní objem (IRV): objem, který může osoba dále nadechnout po skončení klidného nádechu
- exspirační rezervní objem (ERV): objem, který může osoba dále vydechnout po skončení klidného výdechu
- vitální kapacita (VC): maximální objem vzduchu vyměněný při usilovném nádechu/výdechu; VC=IRV+VT+ERV. Tato hodnota klesá u restrikčních chorob (viz dále).
- usilovný výdech a vteřinová vitální kapacita (FEV1s): provádí se po maximálním nádechu, kdy následuje co nejrychlejší a nejusilovnější výdech (tzv. „usilovný výdech“) – údajem je objem vzduchu vydechnutý za 1 sekundu. Tato hodnota klesá u obstrukčních chorob (viz dále).
- Tiffeneauův index: poměr vteřinové vitální kapacity a vitální kapacity (FEV1s/VC), fyziologicky by měl být minimálně 80 % (tzn. že za 1 vteřinu člověk vydechne asi 80 % toho, co z plic může vydechnout po předchozím usilovném nádechu). Tato hodnota klesá u obstrukčních chorob (viz dále).
- maximální minutová ventilace: objem vzduchu, který člověk může dýchat za minutu při maximálním úsilí
 
Složení atmosférického a alveolárního vzduchu
Díky mrtvému prostoru je odlišné od vzduchu vdechovaného. Obsahuje méně kyslíku, více oxidu uhličitého a vodních par.
Přibližné a zaokrouhlené hodnoty uvádí následující tabulka – první číslo je parciální tlak v mm Hg, číslo v závorce jsou %. V malém množství jsou ještě vzácné plyny (neon, xenon atd.).
 
 
Atmosférický vzduch
Alveolární vzduch
Dusík
596 (78 %)
573 (74 %) 
Kyslík
158 (21 %)
100 (14 %)     ↓
Oxid uhličitý
0,3 (0,03 %)
40 (5 %)         ↑
Vodní páry
5,7 (0,7 %)
47 (6 %)         ↑
 
Výměna krevních plynů a difuze
K výměně dochází v alveolech pomocí difuze. Difuze probíhá přes alveolokapilární membránu, na níž se setkávají buňky alveolů (pneumocyty) ze strany plic – tj. vzduchu – a cév (endotelie) – ze strany krve. Pro difuzi je podstatná
- velikost difuzní plochy (celá plocha, na níž se výměna plynů odehrává, je několik desítek metrů čtverečních)
- rozdíl tlaků plynu na alveolární a kapilární straně (tlakový gradient, v jehož směru pak difuze probíhá) – tzn. kyslík jde do krve a oxid uhličitý z krve
- průchodnost plynů přes difuzní membránu, která se liší – oxid uhličitý difunduje asi 20× snadněji než kyslík
Hemoglobin v krvi se dostatečně nasytí kyslíkem již v první třetině svého kontaktu s alveolem („vzduchem“); zbylé dvě třetiny času slouží jako určitá rezerva v případě fyzické námahy (zrychlení průtoku krve plícemi) nebo při nemoci.
 
Průtok krve plícemi a perfuze
Plicní tkáň získává kyslík tepennými větévkami z aorty (nutritivní, výživový oběh, součást velkého oběhu). Podstatný je oběh funkční, který neslouží přímo plícím, ale slouží výměně plynů v plicích, a tak celému organismu.  
 
Funkční oběh je v podstatě malý oběh. Vychází z pravé komory, která vypuzuje neokysličenou krev s vyšším obsahem oxidu uhličitého do plicní tepny (plicnice), která se v plicích větví až po plicní kapiláry obklopující plicní alveoly. Zde dochází difuzí k výměně plynů, poté se krev okysličená a se sníženým množstvím oxidu uhličitého stéká do plicních žil, které ústí do levé srdeční síně.
Za jednu minutu proteče plícemi srdeční výdej.
 
Poměr ventilace/perfuze
Poměr ventilace/perfuze (V/Q) je tak rovněž nerovnoměrný. Liší se zejména vrcholy a baze plic. Baze plic (dolní části) jsou více prokrveny, zatímco horní části (vrcholy) méně. Plicní baze jsou i více ventilovány než části horní, ale tento nárůst je méně výrazný než nárůst perfuze. Z toho vyplývá, že poměr V/Q je vyšší v horních částech plic.
 
Poddajnost (compliance) plic
Plicní tkáň je dostatečně poddajná a zároveň přiměřeně elastická. Poddajnost se uplatňuje zejména při nádechu (aby se plíce nádechu poddala), elasticita při výdechu (plíce se sama smrští, takže klidný výdech nevyžaduje žádnou další energii). Málo poddajná plíce by se málo či obtížně roztahovala při nádechu, málo elastická by se naopak špatně smršťovala při výdechu. Obě takové poruchy skutečně existují.
Poddajnost a elasticita jsou vzájemně obrácené hodnoty. Compliance (C) je tak 1/E (elasticita). Poddajnost se vyjadřuje jako změna objemu, kterou lze docílit změnou tlaku.
 
C = ΔV/ ΔP
 
Znamená to, že poddajná plíce je taková, jejíž objem (tj. roztažení) se více zvýší i při malé změně tlaku. Naopak k roztažení plíce málo poddajné je třeba vyvinout velkou tlakovou změnu – tj. vyvinout tak velké úsilí při nádechu, které více sníží tlak v hrudníku během nádechu.
Tento princip compliance platí i pro jiné orgány, např. srdce a další duté orgány těla.
 
Plicní surfaktant
Během nádechu a výdechu se mění velikost plicních alveolů. Při nádechu se zvětšují, při výdechu zmenšují. Zmenšování alveolů (které si lze s určitým zjednodušením představit jako kouli, resp. balónek) vede k velkému zvýšení povrchového napětí*, což by mohlo způsobit jejich smrštění, „vyfouknutí“ (kolaps) a tím i jejich uzavření a vyřazení z ventilace a výměny plynů.
K zabránění tohoto kolapsu je na vnitřním povrchu alveolů tzv. surfaktant. Je to tuková látka, fosfolipid, který je tvořen pneumocyty typu II (větší buňky na rozdíl od pneumocytů typu I účastnících se výměny plynů). Pokud surfaktant není přítomen, dochází při výdechu ke kolapsu (smrštění) alveolů.
Porucha plicního surfaktantu je závažnou poruchu u nedonošených novorozenců nebo při některých plicních chorobách. Lze ho dodávat léčebně přímo do plic.
 
*) vychází z Laplaceova zákona – čím je poloměr koule menší a její stěna tenčí, tím je v její stěně větší povrchové napětí 
  
plíce11.jpg

Arbor alveolaris s plicními alveoly obklopenými kapilárními sítěmi, ve kterých dochází k výměně plynů.
 
 

4.3 Krevní plyny

4.3 Krevní plyny
 
  
Krevní plyny jsou kyslík a oxid uhličitý. Plíce získávají kyslík pro organismus z okolního atmosférického vzduchu a je v nich vydýchávání oxid uhličitý. V tkáních je kyslík naopak spotřebován a metabolismem se tvoří oxid uhličitý.
Plyny lze v krvi vyjádřit v absolutním množství (obvykle ml/l krve) či jako jejich parciální tlak (pO2, pCO2).
 
Množství kyslíku v tepenné krvi závisí na:
- alveolární ventilaci
- difuzi
- poměru ventilace/perfuze
- správném průtoku krve plícemi a srdcem
 
Množství oxidu uhličitého v tepenné krvi závisí v podstatě jen na:
- alveolární ventilaci
  
Transport krevních plynů a jejich množství v krvi
Kyslík je přenášen především vázaný na hemoglobin, jen asi přes 1 % kyslíku je rozpuštěno fyzikálně. 1 gram hemoglobinu může vázat 1,34 ml kyslíku, v arteriální krvi je parciální tlak kyslíku paO2 cca 100 mm Hg a hemoglobin je nasycen (saturován) z 97-99 %.  Saturace (nasycení) hemoglobinu kyslíkem závisí na jeho parciálním tlaku.
 
Čím je vyšší, tím se saturace zvyšuje, ale není zde lineární závislost. Závislost obou veličin ukazuje disociační křivka hemoglobinu. Má esovitý průběh. Důležité je to, že počáteční pokles parciálního tlaku kyslíku ovlivňuje nasycení hemoglobinu méně, ale později naopak každý pokles parciálního tlaku způsobuje velký pokles saturace. Dále vazbu kyslíku ovlivňuje teplota, oxid uhličitý a pH – vyšší teplota, více CO2 a nižší pH zvyšují uvolňování kyslíku z hemoglobinu.
 
Tzn. že např. při množství 150 gramů hemoglobinu v jednomu litru krve to představuje cca 200 ml kyslíku v 1 litru krve (např. 150 g × 1,34 × 0,99). Okysličená krve odtéká z plic plicními žilami do levé síně, poté do levé komory, odkud je vypuzena do aorty a do celého těla.
 
Oxid uhličitý je přenášen odlišně. Nemá speciální přenašeč, je přenášen částečně rozpuštěn v krvi, další část se váže na bílkoviny či hemoglobin (ale odlišně než kyslík), část je přenášena ve formě hydrogenuhličitanu (HCO3-).
V arteriální krvi je jeho tlak asi 40 mm Hg, což odpovídá asi 490 ml oxidu uhličitého v 1 litru.  
V žilní krvi je více oxidu uhličitého a méně kyslíku. Je to krev z tkání, která posléze teče do duté žily, pravé sině a pravé komory, odkud je vypuzena plicní tepnou do plic.
Množství kyslíku ve smíšené žilní krvi je cca 140 ml, saturace hemoglobinu je cca 70 % (např. 150 g × 1,34 × 0,7).
Množství oxidu uhličitého je asi 540 ml v 1 litru krve, jeho parciální tlak je asi 47 mm Hg.
 
Spotřeba a tvorba plynů – arteriovenózní diference
Kyslík vstupuje do krve ze vzduchu, je přenášen do tkání, kde se ho část spotřebuje v metabolismu. Rozdíl mezi obsahem kyslíku v tepenné a žilní krvi je tzv. arteriovenózní diference. Její velikost závisí na metabolické aktivitě tkání. Tkáň s intenzivním metabolismem kyslíku spotřebuje více a vyprodukuje více oxidu uhličitého.
Výsledná AV diference se pak měří ve (smíšené) žilní krvi v pravé síni, kde se stéká krev z celého velkého oběhu.
Ve smíšené žilní krvi je asi 140 ml kyslíku v 1 litru, tzn. že se z 1 litru spotřebovalo cca 60 ml (200-140). V některých tkáních je to ovšem více, v jiných méně. Proteče-li tělem za 1 minutu 5 litrů krve (srdeční výdej), znamená to výslednou spotřebu kyslíku 300 ml.
Rozdíl oxidu uhličitého jsou cca 50 ml na 1 litr krve (540-490), tj. asi 250 ml za 1 minutu je vydýcháno.
 
Respirační kvocient
Poměr mezi vzniklým oxidem uhličitým a přijatým kyslíkem se nazývá respirační kvocient (RQ):
 
RQ = CO2/O2
 
RQ je ovlivněn metabolickými ději a typem „spalovaných“ živin. Např. z hodnot uvedených výše lze dosadit výdej CO2 250 ml, příjem O2 pak 300 ml, tedy RQ = 0,80.
 
 

4.4 Respirace a acidobazická rovnováha

4.4 Respirace a acidobazická rovnováha
 
  
Dýchání je procesem, který výrazně ovlivňuje acidobazickou rovnováhu prostřednictvím oxidu uhličitého. Zadržením oxidu uhličitého vzniká kyselina uhličitá a dochází k okyselování vnitřního prostředí – respirační acidóze, naopak při jeho větším výdeji se prostředí alkalizuje, vzniká respirační alkalóza.
 
Tyto děje mohou vznikat o sobě z důvodů plicních nebo vznikají druhotně, aby kompenzovaly poruchy metabolické. Při metabolické acidóze se zvyšuje ventilace, klesá množství oxidu uhličitého a tato alkalizační tendence zmenšuje acidózu.
 
Respirace ovlivňuje acidobazickou rovnováhu i nepřímo hypoxémií a následnou hypoxií – vede k vzniku mléčné kyseliny při metabolismu s nedostatkem kyslíku a tím okyselení vnitřního prostředí.
 
 

4.5 Regulace dýchání

4.5 Regulace dýchání
 
  
Hlavním centrum regulace je v prodloužené míše. Je-li porušeno nebo je-li přerušena jeho komunikace s dalšími centry (např. míšní úraz), může dojít k zástavě dýchání. Naopak pacient s poruchou mozkové kůry a v bezvědomí či v kómatu může spontánně dýchat.
 
Významným regulátorem je oxid uhličitý. Jakmile se nahromadí v těle, stimuluje centrum a nutí k nadechnutí.
 
Kyslík jako takový rovněž stimuluje dýchání, ale uplatňuje se při výraznějším poklesu.
 
 

4.6 Obranné dýchací reflexy

4.6 Obranné dýchací reflexy
 
  
Kašel vzniká po nádechu prudkým vypuzováním vzduchu přes uzavřenou hlasovou štěrbinu. Vysokým tlakem vzduchu umožňuje vyčistit dýchací cesty (od hlenu, od cizích těles). Je v těchto situacích přirozeným a může zabránit zadušení. Vzniká rovněž jako příznak onemocnění dýchacích cest při jejich dráždění. I zde je někdy prospěšný (čištění od hlenu), někdy je však vhodné jeho tlumení léky. Podstatné je, že kašli předchází nádech, aby bylo v plicích dostatek vzduchu.
 
Kýchání čistí oblast horních cest dýchacích, nosní dutinu.
 
Apnoe je krátká zástava dechu (apnoická pauza) při nadechnutí dráždivé látky.
 
 

4.7 Hypoxie

4.7 Hypoxie
 
  
Jako hypoxie se označuje nedostatek kyslíku, přičemž může jít o nedostatek v celém organismu (systémová, celková hypoxie) nebo jen v jeho části (lokální, místní hypoxie).
 
Rozlišují se 4 základní typy hypoxie:
- hypoxická
- anemická
- cirkulační
- histotoxická
 
Hypoxická hypoxie
Při této hypoxii je snížen parciální tlak kyslíku v tepenné krvi a tudíž je sníženo i sycení krevního barviva hemoglobinu, takže klesá i množství kyslíku v krvi a proto hypoxie zasahuje celý organismus. Tento stav se nazývá hypoxémie. Saturace (nasycení) se běžně měří v akutní medicíně, a to tzv. pulzním oxymetrem (přiloženým na prst). Tato hypoxie vzniká nejčastěji v důsledku závažnějšího onemocnění dýchacího ústrojí – akutně např. při těžkém zápalu plic, pneumothoraxu, otoku plic. Z dlouhodobějších nemocí k ní vede např. rozedma plic při chronické obstrukční plicní nemoci, plicní fibróza. Porušeny mohou být při těchto stavech alveolární ventilace, difuze či poměr ventilace/perfuze.
Přirozeně tento stav nastává při pobytu ve vysokých nadmořských výškách.
 
Anemická (transportní) hypoxie
Tato hypoxie je způsobena poruchou transportu kyslíku v krvi, nejčastěji při nedostatku krevního barviva hemoglobinu. To je při anémii. Vzácněji při poškození hemoglobinu (např. otravě oxidem uhelnatým nebo při jeho změně v důsledku otravy dusičnany u novorozenců a kojenců).
Parciální tlak kyslíku v arteriální krvi je při této hypoxii normální, ale protože je málo přenášeče, přesto je kyslíku v arteriální krvi méně. Proto rovněž zasahuje celý organismus.
 
Cirkulační hypoxie
Tento stav je způsoben poruchou krevního oběhu, místní či celkovou. V arteriální krvi je sice kyslíku dost, ale k tkáním krev nepřitéká v dostatečné míře v důsledku zúžení přívodné cévy (např. aterosklerózou, spasmem či vazokonstrikcí, ucpáním cévy např. trombem či embolem), tkáním se tak opět nedostává dost kyslíku. Nedokrvení tkání se označuje jako ischémie, proto tento typ cirkulační hypoxie je ischemická hypoxie. Příkladem takových stavů je např. ischemická choroba (srdeční či dolnich končetin), šokový stav s rozsáhlou vazokonstrikcí ve většině organismu. Úplná zástava přítoku krve by vedla k odumření (infarktu, nekróze).
Jiným typem je hypoxie stagnační – při ní se hromadí krve v dané oblasti většinou zamezením žilního odtoku, typické je to při vzniku sraženiny v žíle (při žilní trombóze).
 
Histotoxická hypoxie
Stav, kdy tkáně organismu nemohou využít kyslík, ačkoliv k nim přitéká dostatek krve s dostatkem kyslíku. Přesto nedochází k výrobě energie. Klasickým stavem je otrava kyanidy („cyankáli“). Jsou zablokovány enzymy v buňce zodpovědné za využití kyslíku a tvorbu energie.
  
Důsledky hypoxie a snaha organismu ji kompenzovat
V důsledku hypoxie nemůže metabolismus využívat kyslík a spalovat živiny až na oxid uhličitý s velkým ziskem energie (aerobní metabolismus). Místo toho probíhá metabolismus anaerobní, při němž vzniká mléčná kyselina (laktát) a energetická účinnost je mnohem nižší. Navíc mléčná kyselina okyseluje organismus či tkáň (vzniká tzv. metabolická laktátová acidóza). Místně se uplatňuje při únavě svalu.
 
Organismus se snaží hypoxii či její důsledky odstranit či zmírnit. K hlavním mechanismům (které se však nemohou vždy uplatnit) patří:
- zvýšené dýchání (není-li ovšem jeho porucha sama příčinou)
- zvýšení množství červených krvinek (nejde-li ovšem primárně o hypoxii anemickou)
- zvýšení činnosti srdce a oběhu (nejde-li o hypoxii celkovou cirkulační)
- změny metabolismu
- zvýšení počtu kapilár v tkáních
 
 

4.8 Hypokapnie a hyperkapnie

4.8 Hypokapnie a hyperkapnie
 
  
Hypokapnie je nízký parciální tlak oxidu uhličitého v arteriální krvi, hyperkapnie je vysoký tlak. Tyto parametry závisejí na intenzitě alveolární ventilace. Prohloubené dýchání (hyperventilace) vede k hypokapnii a naopak snížené dýchání (hypoventilace) k hyperkapnii.
 
Oxid uhličitý se zároveň podílí na kyselosti vnitřního prostředí (acidobazické rovnováze) a jeho prostřednictvím tak do těchto dějů zasahují i plíce.
 
 

4.9 Poruchy respiračních funkcí

4.9 Poruchy respiračních funkcí
 
  
Poruchy ventilace
Příčiny porušené ventilace se dají odvodit ze znalosti výše uvedených faktorů, které jsou pro správný průběh ventilace nezbytné. K příčinám poruch ventilace proto mohou vést následující stavy:
- nedostatečná průchodnost dýchacích cest. Při obturaci (ucpání) větší průdušky může dojít ke kolapsu plíce za touto překážkou. Obstrukce drobných dýchacích cest je přítomna u obstrukční plicní choroby. Další příčinou je ztráta alveolů. Ty mohou být dočasně zaplněny tekutinou při zánětu či otoku plic nebo mohou být kolabované či zničené chorobným procesem.
- poruchy poddajnosti (compliance) a elasticity plic a hrudníku. Znesnadňují mechaniku dýchání. K poruchám vedou některé plicní choroby, např. fibróza, při níž se zmnožuje vazivo v plicích, snižuje poddajnost naopak při emfyzému, kdy dochází k úbytku vazivové tkáně. Poruchy páteře či deformity hrudníku (např. při Bechtěrevově nemoci) rovněž poškozují tyto vlastnosti.
- poruchy intrapleurálního tlaku. Závažnou poruchou tohoto tlaku je proniknutí vzduchu a následný kolaps plíce – pneumothorax.
- poruchy dýchacích svalů. Jako každý sval vyžadují dostatečný přísun kyslíku ke svému metabolismu a potřeba kyslíku se zvyšuje zejména při usilovném dýchání. Může nastat situace, že hypoxie vyvolaná plicní chorobou sama o sobě tak zhoršuje jejich činnost a následně porucha jejich činnosti ještě sníží ventilaci. Vzácnějšími, ale závažnými poruchami jsou např. vrozená, geneticky podmíněná onemocnění svalů (myopatie).
- poruchy nervové regulace. Mohou postihovat dýchací centra stejně jako nervy vedoucí k dýchacím svalům, receptory pro kyslík a oxid uhličitý a nervosvalovou ploténku. K příčinám patří např. otravy (včetně drog a narkotik), otok mozku např. po úrazu či mozkové příhodě (stlačuje dýchací centra), poranění míchy, blokáda nervosvalové ploténky některými jedy či léky či při onemocnění myasthenia gravis.
 
Obstrukční choroby
Jako obstrukční choroby se nejčastěji označují nemoci plic, při nichž v nitrohrudních dýchacích cestách, zejména v drobných průduškách, vzniká obstrukce, tj. zúžení. Příčinou je jejich zánět, někdy na alergickém podkladu. To následně klade vydechovanému vzduchu zvýšený odpor a ztěžuje dýchání. Hlavními obstrukčními chorobami je asthma bronchiale a chronická obstrukční plicní nemoc (CHOPN). Jde o velmi častá onemocnění. Příznakem je dušnost, zejména výdechová, někdy provázená pískáním. Při nádechu klesá nitrohrudní tlak a průduška je rozšiřována, při výdechu tlak stoupá a stlačuje již takto zúžené průdušky.
V těžkých případech může dojít k závažnější poruše výměny plynů, vzniká nedostatek kyslíku (hypoxémie, čili hypoxie hypoxická) a nadbytek oxidu uhličitého (hyperkapnie).
Nápadné na spirometrii je to, že člověk při usilovném výdechu vydechuje méně vzduchu a vydechuje jej pomaleji.
  
Restrikční choroby
Jako restrikční plicní nemoci se označují stavy, při nichž došlo k úbytku celkové plochy pro výměnu plynů v plicích. Nápadné na spirometrii je snížení vitální kapacity. Může jít o ztrátu anatomickou nebo funkční. Pacient má proto tendenci dýchat spíše rychleji a povrchněji, obtíže mu na rozdíl od chorob obstrukčních činí nádech. K restrikčním poruchám vede řada stavů, např. vazivovění (fibróza) plic, ztráta části plíce operací, těžká tuberkulóza či zaprášení plic, akutně pak třeba i otok plic či zápal plic.
 
Poruchy difuze
Nastává při zluštění alveolokapilární membrány. Může k tomu vést přítomnost vaziva (fibróza) či tekutiny (otok). Postihuje hlavně přestup kyslíku, protože oxid uhličitý difunduje mnohem snadněji.  Důsledkem je nedostatek kyslíku v tepenné krvi (hypoxémie).
 
Poruchy poměru ventilace a perfuze
Při tomto stavu se narušuje vzájemný poměr těchto dějů. Je to časté u těžších onemocnění plic.
1. Alveoly mají přítok krve (perfuzi), ale nikoliv vzduchu (ventilaci). V tomto případě se krev okolo nich protékající neokysličuje a dochází k poklesu množství kyslíku v krvi z plic vytékající.
 
2. Alveoly mají přívod vzduchu (ventilaci), ale nikoliv krve (perfuzi). Znamená zvýšení mrtvého prostoru a zvyšuje nároky na dýchání („svaly se hodně unaví, ale dechová práce nepřinese více kyslíku do těla).
 
Aby k těmto nerovnováhám nedocházelo, existují mechanismy, které se snaží tento nepoměr zvrátit. U alveolů, které nejsou ventilovány, dochází k vazokonstrikci, takže se omezí i jejich perfuze (neteče k nim krev).
Dojde-li však k vazokonstrikci ve větším rozsahu, je-li např. ventilace omezena ve velké části plic, stoupne odpor v plicním řečišti a vzniká plicní hypertenze a je zatěžována pravá srdeční komora (cor pulmonale). Takto plicní nemoci poškozují srdce.
 
 

4.10 Patofyziologie hlavních onemocnění plic

4.10 Patofyziologie hlavních onemocnění plic
 
  
Průduškové astma (asthma bronchiale)
Časté onemocnění, klasicky se záchvaty dušnosti vyvolané např. alergií, ale někdy i jinými faktory. Jde o obstrukční chorobu s ataky zúžení průdušek a obtížemi s výdechem.
 
Chronická obstrukční plicní nemoc (CHOPN)
Závažné onemocnění vznikající velmi často u kuřáků, s opakovanými záněty průdušek a jejich chronickým charakterem, kašlem, vykašláváním a narůstající trvalou dušností, někdy se vznikem rozedmy (emfyzému) plic. Jde o obstrukční chorobu.
 
Plicní edém (otok plic)
Z hlediska příčin se plicní edém dělí na kardiální (vznikající v souvislosti s onemocněním srdce – především levostranným selháním – viz tam) a nekardiální.
Nekardiální otok je způsoben např. přímým poškozením plic, např. při šoku, některých otravách apod. (viz syndrom dechové tísně v následujícím textu).
 
Syndromy dechové tísně (respiratory distress syndrome) – RDS a ARDS
Postihují nedonošené novorozence s nezralými plícemi a dospělé, u nichž dojde k poškození plic (šok, toxické látky apod.). Podstatou je nedostatek surfaktantu a následný kolaps alveolů, čili vyřazování velkých částí plic z dýchání. Plíce jsou oteklé, mají nerovnováhu mezi ventilací a perfuzí a jsou málo poddajné. Jde o akutní stavy vyžadující urgentní léčbu.
 
Atelektáza a kolaps plic
Jedná se o stavy nevzdušnosti plic v důsledku jejich špatného rozvinutí nebo špatné ventilace alveolů, obvykle též při poruše surfaktantu.
 
Plicní fibrózy
Jde o stavy s chorobným vazivověním (fibrotizací) plic, zlušťováním alveolokapilární membrány, narušením difuze kyslíku, snížením poddajnosti plic. Jde o restrikční choroby.
 
Pneumothorax
Pneumothorax je stav, kdy dojde k smrštění plíce v důsledku proniknutí vzduchu do (inter)pleurálního prostoru. Vymizí dosavadní mírný podtlak nezbytný pro rozvinutí plíce. Může jít o zevní úraz (probodnutí hrudníku) či vnitřní prasknutí plíce (u rozedmy, někdy i u jinak zdravých osob). Velmi závažný je tzv. ventilový pneumothorax. Každým nádechem dochází k dalšímu nasávání vzduchu do pleurální dutiny, zatímco při výdechu se jakýsi „ventil“ uzavře, čímž nemůže tento vzduch zpět. Tlak v hrudníku neustále narůstá, stlačuje i druhou plíci, srdce, cévy a může dojít k ohrožení života.
 
Hydrothorax (fluidothorax)
Hydrothorax je přítomnost tekutiny (výpotku) v pohrudniční dutině. Stlačuje plíce a brání jejich pohybům, popř. může vést i k jejich kolapsu, což negativně ovlivní ventilaci (restrikční porucha) a dodávku kyslíku tkáním.
  
Důsledky závažných plicních chorob
1. poruchy krevních plynů (hypoxémie, hyperkapnie apod.) a následné důsledky – viz respirační insuficience, hypoxie
2. zvýšení odporu v plicních cévách, vzestup tlaku v plicní tepně (plicní hypertenze), zbytnění (hypertrofie), poškozování až selhávání pravé srdeční komory (cor pulmonale – tzv. plicní srdce)
 
 

4.11 Respirační insuficience

4.11 Respirační insuficience
 
  
Stav, kdy plíce nejsou schopny zabezpečit přiměřené množství krevních plynů v tepenné krvi, zejm. kyslíku. Základním stavem je nedostatek kyslíku v tepenné krvi (hypoxémie), čili pokles jeho parciálního tlaku.
 
Respirační insuficience se dělí na dva typy:
Typ 1 má vedle hypoxémie normální či dokonce snížený parciální tlak oxidu uhličitého (normo- či hypokapnii). Bývá u některých restrikčních poruch, kdy zbylé části plic jsou schopny zvýšeným dechovým úsilím (hyperventilací) CO2 vydýchat.
Typ 2 má vedle hypoxémie zvýšený parciální tlak CO2, čili hyperkapnii. Je přítomna u velkého poklesu ventilace či u těžkých obstrukčních chorob.
 
Důsledky respirační insuficience vyplývají z následné hypoxie celého těla, příslušných změn oxidu uhličitého a z vlastního plicního onemocnění (může jít např. o těžkou obstrukční plicní nemoc, závažný záchvat astmatu, těžký zápal plic, pneumothorax).
 
Je obvykle nutné podávat kyslík a často i přistoupit k podpůrnému (přístrojovému) dýchání.

5 Fyziologie a patofyziologie oběhu krve a lymfy

5 Fyziologie a patofyziologie oběhu krve a lymfy
 
 
 
 
Audio 1.část
Audio 2.část
Audio 3.část

5.1 Přehled krevního a lymfatického oběhu

5.1 Přehled krevního a lymfatického oběhu
 
  
Krevní oběh umožňuje všem orgánům a buňkám získat kyslík a živiny a zároveň dochází k odplavování zplodin metabolismu. Zároveň umožňuje přívod regulujících molekul (např. hormonů). Krevním oběhem cirkuluje krev, z jejíž části – plasmy – vzniká na úrovni tkání tkáňový mok (intersticiální tekutina). Kromě výměny s cévním řečištěm je tkáňový mok ve většině orgánů zdrojem lymfy (mízy), která se mízním systémem vrací nakonec rovněž do cévního řečiště.
 
Cévní systém je soustava trubic, kterou protéká krev. Hlavním zdrojem pohybu (toku) krve je činnost srdce; do jisté míry se uplatňují i vlivy gravitace, činnost svalů, dýchání i reakce cév. Pro proudění krve je podstatný její tlak, který ji přesouvá z míst s vyšším tlakem do míst s tlakem nižším. V některých oblastech je oběhový systém vybaven chlopněmi, které zabraňují zpětnému toku krve v místech, kde by z tlakových důvodů mohl tento jev nastat (např. mezi síněmi a komorami nebo v žilách dolních končetin). Popisem oběhu krve na základě fyzikálních principů se zabývá hemodynamika.
 
Velký (též systémový) oběh přenáší okysličenou krev všem orgánům a buňkám. Okysličená krev přitéká z plic do levé síně a poté do levé komory. Z levé komory je krev pod vysokým tlakem vypuzena do aorty a z ní potom teče do dalších tepen, tepének a kapilár v orgánech, kde dojde k odevzdání kyslíku a živin a k odebrání oxidu uhličitého a zplodin metabolismu. Krev se posléze stéká do venul a vén, které ústí do dolní, resp. horní duté žíly, které tečou do pravé síně.
 
Malý (též plicní) oběh slouží okysličení krve v plicích a odevzdání oxidu uhličitého. Krev z pravé síně teče do pravé komory, z níž je vypuzena do plicní tepny (plicnice), která se posléze větví až po kapiláry v okolí plicních sklípků, kde dochází k výměně plynů. Poté se okysličená krev vrací plicními žilami do levé síně.
 
 

5.2 Srdce

5.2.1 Srdce jako pumpa

5.2.1 Srdce jako pumpa
 
  
Průtok krve srdcem
Krev z velkého oběhu přitéká horní a dolní dutou žilou do pravé síně. Z pravé síně teče nejprve volně do pravé komory, ke konci je tento přítok zesílen systolou (stahem) pravé síně. Po naplnění pravé komory v ní dochází k vzestupu tlaku, který uzavírá triskuspidální chlopeň mezi pravou síní a pravou komorou a následně otvírá chlopeň pulmonální a krev je vypuzována do plicnice, kterou teče do plic a plicních kapilár, kde je okysličena. Z plicních kapilár se postupně stéká do čtyř plicních žil, které ústí do levé síně. Z levé síně vtéká během diastoly volně do levé komory. Aortální chlopeň je během této doby uzavřena, protože v aortě je tlak na úrovni diastolického tlaku (cca 60-80 mm Hg), zatímco v levé komoře je stejný jako v levé síni a mnohem nižší (cca 5-12 mm Hg). Na konci diastoly levé komory dojde k systole síní, která dokončí plnění levé komory. Poté začíná stah levé komory, nejprve v ní stoupá tlak, který uzavře mitrální chlopeň mezi levou síní a levou komorou a po dosažení tlaku se aortě otevře aortální chlopeň, čímž dochází k ejekci krve do aorty. V komoře i v aortě je během systoly (stejný) systolický tlak (cca 120 mm Hg). Po ukončení systoly tlak v komoře prudce klesá, což vede k uzávěru aortální chlopně a když klesne tlak pod úroveň tlaku v levé síni, otvírá se chlopeň mitrální a opět nastává plnění komory.
Přestože je průtok srdcem takto popsaný vlastně sériový, pravá a levá síň se stahují současně, podobně jako pravá a levá komora.
 
 
Srdeční revoluce (srdeční cyklus) a srdeční objemy
Srdeční revoluce je tvořena diastolou a systolou.
Diastola je období klidu (relaxace), kdy se příslušná dutina začne plni krví; zároveň srdce „odpočívá“ a prokrvuje se.
Systola je stah (kontrakce) dutiny, kdy dochází k vypuzení krve.
Systolu i diastolu lze rozdělit ještě každou na dvě fáze, podle změn objemu, resp. tlaku.
 
Fáze izovolumické kontrakce je počáteční fáze systoly komor, kdy v nich pouze stoupá tlak a nemění se objem (izo-volumická), protože se vzestupem tlaku uzavírá chlopeň mezi síněmi a komorami (ustane plnění), ale tlak ještě není natolik vysoký, aby otevřel chlopeň pulmonální (v pravé komoře) či aortální (v levé komoře), proto nedochází k vypuzování krve.
 
Izotonická (ejekční) fáze kontrakce je druhou fází systoly, již se v ní nemění tlak (izo-tonická), ale zato dochází k vypuzení krve (ejekci) z komory do plicnice (pravá komora) či aorty (levá komora), protože tlak vyvinutý srdeční svalovinou již dosáhl tlaku v plicnici, resp. aortě a příslušné chlopně se proto otevřely.
 
Fáze izovolumické relaxace je první fáze diastoly komor, kdy klesá tlak v komoře, což vede k uzavření chlopně pulmonální, resp. aortální, končí tedy vypuzování; tlak je však dosud vyšší než v síních, proto jsou chlopeň trikuspidální (pravá komora) či mitrální (levá komora) dosud uzavřené – ještě nenastává plnění.
 
Fáze plnění znamená, že tlak v komoře klesl natolik, že se trikuspidální, resp. mitrální chlopně mohou otevřít a nastává plnění komor krví, přičemž tlak v nich během tohoto plnění stoupá jen nepatrně.
Objem na konci diastoly se označuje enddiastolický objem (cca 120 ml), objem vypuzené krve je tzv. systolický (tepový objem) a činí cca 70 ml. Po systole zůstává tedy v komoře cca 50 ml reziduálního objemu (tzv. endsystolický objem).
 
 
Přehled srdečních dutin a chlopní během srdeční revoluce
Diastola pravé síně – neokysličená krev vtéká do pravé síně z dolní a horní duté žíly
Systola pravé síně – krev je vypuzena do pravé komory
Diastola pravé komory – neokysličená krev vtéká do pravé komory z pravé síně, trikuspidální chlopeň je otevřena, pulmonální chlopeň je zavřena
Systola pravé komory – neokysličená krev je vypuzena do plicnice, pulmonální chlopeň je otevřena, trikuspidální chlopeň je uzavřena
Diastola levé síně – okysličená krev vtéká do levé síně z plicních žil
Systola levé síně – krev je vypuzena do levé komory
Diastola levé komory – okysličená krev vtéká do levé komory z levé síně, mitrální chlopeň je otevřena, aortální chlopeň je zavřena
Systola levé komory – okysličená krev je vypuzena do aorty, aortální chlopeň je otevřena, mitrální chlopeň je uzavřena
 
 
Tlaky v srdci
Obecně jsou tlaky nižší v diastole než v systole a v pravém srdci než v levém.
Pravé srdce
Tlak v pravé síni a velkých dutých žilách je lehce nad 0 mm Hg, stejně jako v pravé komoře v diastole. V systole tlak v PK dosahuje až 25 mm Hg, stejně jako je v systole v plicní tepně. V plicní tepně v je v diastole tlak cca 10 mm Hg.
Levé srdce
Tlak v levé síni a v levé komoře v diastole je do 12 mm Hg a v systole je roven systémovému systolickému tlaku (např. 120 mm Hg u zdravých osob, ale až 200 u hypertoniků).
Tlaky jsou důležité pro vypuzení krve, ale zároveň se jimi uzavírají příslušné chlopně.
Např. v systole LK je tlak v komoře 120, v LS kolem 10, mitrální chlopeň je uzavřena, ale je otevřena chlopeň aortální a v aortě je systolický tlak rovněž 120.
 
 
Srdeční výdej (SV, minutový srdeční objem)
Jde o objem krve přečerpaný (vypuzený) srdcem za jednu minutu. Za fyziologických okolností je cca 4-7 litrů, ale může se zvýšit i několikanásobně v závislosti na trénovanosti osob či naopak jeho nedostatečné zvýšení je patrné u osob se srdečním selháním. K regulaci a zvýšení SV využívá organismus různých mechanismů (viz dále).
Srdeční index je srdeční výdej přepočtený na 1 m2 plochy těla.
 
 
Distribuce srdečního výdeje
Jednotlivé orgány dostávají určité množství krve, které neodpovídá jejich velikosti, nýbrž významu, resp. funkci.
Srdce tak dostává asi  5 %, ledviny 20 %, mozek cca 15 %. Trávicí ústrojí či kosterní svaly dostávají v závislosti na jejich funkci. Tato procenta se mohou měnit při fyzické námaze, zejm. ve prospěch kosterních svalů, přičemž např. trávicí ústrojí dostane krve relativně méně. Prokrvení mozku je v podstatě zachováno.
 
 
Regulace SV
SV je dán tepovým (systolickým) objemem, tj. množstvím krve vypuzeným při jednom stahu, a srdeční frekvencí.
Tepový objem závisí především na preloadu, kontraktilitě a afterloadu.
 
Preload, předpětí, je náplň a napětí v srdci na konci diastoly. Čím je srdce více naplněno, tím více vypudí – i když to platí jen do určité míry. To je principem tzv. Frank-Starlingova zákona. Jeho podstatou je to, že při vyšším napětí (roztažení) svalových vláken se zvyšuje následně možnost jejich kontaktu a tudíž stahu. Tepový objem tak závisí na diastolické náplni.
Preload je určován naplněním komory krví. To závisí na celkovém množství krve a jejím přítoku do komory. Ten je rovněž dán činností síní a stavem síňokomorových chlopní, popř. odporem vlastní srdeční komory či jejím stlačením z osrdečníku. Objem krve v komoře na konci diastoly se označuje jako enddiastolický (tj. na konci diastoly) objem či volum, zkratkou EDV. Fyziologicky se pohybuje kolem 130 ml.
 
Srdeční kontraktilita a ejekční frakce
Srdce může při stejné náplni vypudit více či méně krve – to závisí na stažlivosti (kontraktilitě) srdeční svaloviny. Čím je vyšší kontraktilita, tím srdce z EDV vypudí více krve (vyšší tepový objem). Poměr mezi tímto objemem (TO) a objemem na konci diastoly (EDV) se označuje jako ejekční frakce (EF=TO/EDV). Měla by mít minimálně 50 %, u zdravého srdce bývá ještě vyšší. EF se obvykle zjišťuje ultrazvukem a je důležitým parametrem srdeční činnosti.
Srdeční kontraktilita souvisí se vstupem vápníkových iontů do svalových buněk. Je zesilována působením sympatických nervů a adrenalinu, oslabena např. nedostatečným prokrvením srdečního svalu.
 
Dotížení (afterload) je napětí vyvinuté ve stěně srdce během celého stahu, výrazně je zejména ovlivněno odporem řečiště. Zvýšený afterload SV snižuje.Srdce je pumpa, která přečerpává krev z jednoho oběhu do druhého.
 
 

5.2.2 Elektrická činnost srdce

5.2.2 Elektrická činnost srdce
 
  
Srdce (přesněji jeho část myokard) je svalová tkáň, která je schopna kontrakce, ale zároveň je elektricky aktivní. Elektrická aktivita je signálem pro kontrakci. Je svalovou tkáni vedena a dokonce generována. Pro tyto speciální funkce existuje zvláštní svalovina v srdci, která vytváří tzv. převodní systém srdeční.
 
Membránový akční potenciál
Základem elektrických dějů je klidový membránový potenciál a membránový akční potenciál. Za klidového stavu je díky rozložení iontů na membráně vnitřek buňky vůči okolí negativní (polarizace), potenciální rozdíl (napětí) dosahuje cca -50 až -90 mV dle typu buněk. Toto napětí je udržováno rozložením iontů (zejména draselných), přítomností speciálních pump, které ionty čerpají i proti elektrochemickému gradientu, a energií, která je nutná k jejich činnosti.
Při podráždění dojde k průniku kladně nabitých sodíkových iontů sodíkovými kanály do buňky, což napětí vyrovná, resp. dojde i k vzniku napětí okolo +20 mV. Hovoří se o depolarizaci. Následuje poměrně dlouhé období takřka nulového, resp. mírně kladného napětí (plató), typické právě pro srdeční buňky, během něhož dochází k vstupu kalciových iontů a výstupu iontů draslíkových. Po ukončení vstupu vápníkových iontů pokračuje stále se zvyšující výstup draslíkových iontů, což opět negativizuje vnitřek buňky - dochází k obnovení napětí – reporalizaci.
Buňka, u které probíhá akční potenciál, není drážditelná dalšími podněty – je tzv. refrakterní. Po většinu doby trvání potenciálu je absolutně refrakterní, k jeho konci je relativně refrakterní, což znamená, že může být velmi silným podnětem opět aktivována.
 
Iontové kanály v srdci
K uskutečnění elektrických dějů musí být v buňkách iontové kanály, které propouštějí za určitých okolností ionty do buňky či naopak ven z buňky. Hlavní kanály jsou:
- sodíkové, zejm. rychlý sodíkový kanál, který zahájí depolarizaci (velký průnik kladně nabitých iontů sodíku do buňky)
- draslíkové
- vápníkové (vstup vápníku do srdečních buněk je důležitý pro jejich stah – kontrakci)
Na iontové kanály působí různé léky např. k léčbě poruch srdečního rytmu.
 
Převodní systém srdeční a jeho funkce
Převodní systém je část srdeční svaloviny specializovaná na vznik a převod vzruchů.
Srdce má značnou autonomii, převodní systém je schopen vzruchy sám vytvářet, přičemž v organismu je jeho aktivita ovlivňována vegetativními nervy, čímž je činnost srdce přizpůsobena potřebám organismu.
Základní rytmus je udáván ze sinoatriálního (sinusového) uzlíku – SA (fyziologický sinusový rytmus). Jeho buňky jsou schopny spontánní diastolické depolarizace (tzn., že v nich samovolně klesá napětí na membráně) dané specifickým uspořádáním iontových kanálů, nižším napětím a postupně se snižující propustností pro draslíkové ionty. Následný pokles napětí v těchto buňkách neotevře sodíkový kanál, nýbrž vápníkový, který je zodpovědný za jejich depolarizaci. Tyto děje jsou ovlivňovány vegetativními nervy, které tak ovlivňují srdeční frekvenci – sympatikus ji zvyšuje, parasympatikus ji snižuje.
Ze SA uzlíku se vzruch šíří síněmi k atrioventrikulárnímu (AV) uzlu, kde je převáděn na komory. V komorách se šíří nejprve Hisovým svazkem, poté levým a pravým Tawarovým raménkem do levé a pravé komory a následně Purkyňovými vlákny ke všemu buňkám. Po rozšíření a depolarizaci všech buněk nastává mechanická odezva – kontrakce (systola). Následuje elektrická reporalizace, po ní mechanická relaxace (diastola). Postupná depolarizace i repolarizace je patrná v průběhu elektrokardiografické (EKG) křivky.
 
K základním vlastnostem převodního systému patří schopnost:
- tvořit vzruch
- vést vzruch
- hierarchie jednotlivých oddílů – tzn., že i nižší oddíly jsou schopny tvořit vzruch, ale s pomalejší frekvencí (např. AV uzel), proto jsou za normálních okolností vybity vzruchy z SA uzlu. Nicméně při výpadku vyšších center mohou nižší centra nahradit a udávat (pomalejší rytmus). Patologické změny na převodním systému a v tvorbě a vedení vzruchu se projeví jako arytmie.
 
Srdeční frekvence a rytmus
Srdeční frekvence (SF) se pohybuje fyziologicky mezi 60-90 údery za minutu. Vyšší se označuje jako tachykardie, nižší jako bradykardie. Fyziologicky je dána činností SA uzlu a jeho ovlivněním vegetativními nervy. Převaha parasympatiku ji zpomaluje, sympatikus naopak zrychluje. Při zrychlování SF se nejprve sníží tlumivý vliv parasympatiku, pak následuje vlastní aktivita sympatiku. Uplatňuje se tak vliv potřeb celého organismu i některé jeho patologie. Rytmus, který je takto udáván z SA uzlu, se označuje jako sinusový.
Mimo to může být SF ovlivněna poruchami přímo v srdci a jeho převodním systému, tj. arytmiemi.
 
Zrychlená srdeční činnost zkracuje především diastolu.
 
SF výrazně ovlivňuje srdeční výdej. Zrychlená jej zvyšuje, zpomalená jej snižuje. Neplatí to však absolutně. Příliš rychlá frekvence zkrácením diastoly sníží plnění komor a následně tepový objem, navíc srdce vyčerpává. Naopak někteří sportovci mají bradykardii, ale jejich srdce se dobře plní a stahuje velmi efektivně, takže jejich klidový srdeční výdej je dostatečný a navíc mají velkou rezervu pro náročný fyzický výkon.
 
 

5.2.3 Krevní zásobení srdce a jeho metabolismus

5.2.3 Krevní zásobení srdce a jeho metabolismus
 
 

Cévy a nervy srdce

 
Větvení a. coronaria sinistra
Dělí se na ramus interventricularis anterior /RIA/ a ramus circumflexus.
 
Srdeční sval zásobují dvě věnčité (koronární) tepny, které vystupují ze samotného začátku aorty a dále dále se větví. Za minutu proteče srdečními tepnami asi 250 ml (cca 5 % srdečního výdeje). Srdce se prokrvuje pouze v diastole, proto je tak důležitá její délka. Se zvyšující se  srdeční frekvencí se délka diastoly zkracuje. Při systole vzniká ve svalu tak vysoké napětí, že znemožňuje průtok krve. Proto je pro perfuzi myokardu důležitá hodnota diastolického tlaku. Příliš nízký diastolický tlak může zhoršit průtok krve myokardem.
 
Srdce je na dostatečné prokrvení zcela odkázáno, protože zvýšit dodávku kyslíku jinak nedokáže (i klidově pracující srdeční sval si již extrahuje takřka maximum kyslíku z přitékající krve). Přitom spotřeba kyslíku v srdci je značná a zvyšuje se především:
- při rychlé činnosti (tachykardii),
- zvýšené kontraktilitě a
- vysokém krevní tlaku (zvyšuje práci při fázi izovolumické kontrakce).
To jsou často faktory, kterou jsou zvyšovány sympatickým nervovým systémem, proto je jeho aktivací (např. při velkém stresu či námaze) především již nemocné srdce velmi namáháno.
 
Průtok koronárními tepnami je možné zvýšit u zdravého srdce cca 4×. To se označuje jako tzv. koronární rezerva. Regulace průtoku se děje především místními humorálními vlivy (hromadění zplodin způsobuje rozšíření cév), ale působí i vegetativní nervstvo (sympatikus vede k vazodilataci).
Jako zdroj energie myokard využívá mastné kyseliny, glukózu, laktát.

5.3 Tlak krve

5.3 Tlak krve
 
  
Tlak krve je tlak, kterým krev působí na stěnu cév. Tlak je různý v arteriálním a venózním řečišti a ve velkém a malém oběhu. Existují pak významné tlaky v určitých specifických oblastech těla.
 
Tlak krve v systémovém tepenném řečišti se pohybuje mezi hodnotou svého maxima (systolický TK) a minima (diastolický TK). Rozdíl mezi nimi se označuje jako tlaková amplituda. Jako střední tlak se označuje střední hodnota tlaku během srdečního cyklu, běžně se odhaduje jako hodnota tlaku diastolického + 1/3 tlakové amplitudy: např. tlaku 125/80 by to bylo 80 + 1/3 (125-80) = 80 + 15 = 95.
 
fyz113.png


Systolický TK je určen především srdečním stahem, množstvím krve, které srdce vypudí (tepovým objemem) a odporem, resp. poddajností aorty a velkých tepen během systoly, do nichž krev vypuzuje. Tyto cévy musí být dostatečně poddajné, aby množství krve pojaly; jsou-li málo poddajné (čili tuhé), systolický tlak se výrazně zvýší.
 
Diastolický tlak naproto tomu závisí spíše na odporu cév v periferii, tj. zejm. v oblasti arteriol. Dojde-li k jejich rozšíření (vazodilataci), krev z velkých cév snadno odtéká a diastolický tlak je nízký. Při vazokonstrikci naopak stoupá.
Systémový TK je tlak ve velkém oběhu. Arteriální tlak dosahuje v systole 120 mm Hg (hodnoty pod 100 se obvykle označují jako hypotenze, nad 140 a zejm. nad 160 jde již o hypertenzi); tento tlak musí být i v levé komoře během její kontrakce. Diastolický tlak je okolo 80 mm Hg (60-90).
Dostatečné hodnoty TK jsou nutné k udržení perfuze tkání a orgánů krví a příliš nízký tlak tak může vést k jejich nedostatečnému prokrvení.
 
Krevní tlak zpětně ovlivňuje činnost srdce.
Vysoký zejména systolický TK nutí srdce k vyššímu úsilí při kontrakci, což dlouhodobě může srdce poškozovat. Na druhou stranu dostatečná úroveň tlaku, zejm. diastolického, je nezbytná, aby byl zabezpečen dostatečný průtok krve tkáněmi.
 
Regulace TK probíhá přes čidla tlak registrující (baroreceptory) v tepenné vysokotlaké části řečiště, především v aortálním oblouku a krkavicích. Dojde-li k poklesu TK, aktivují se centra oběhu v mozkovém kmeni, následně se zvyšuje aktivita sympatiku, který ovlivní cévy a činnost srdce. Důležitá je i role ledvin, zejména systému renin-angiotenzin-aldosteron.
TK se mění s fyzickou i duševní aktivitou, proto je často nutné opakované měření a někdy i jeho trvalejší monitorování.
Příkladem nízkého systolického tlaku může být šok po vykrvácení, těžkého selhání srdce či přímo kardiogenního šoku (viz dále), u diastolického tlaku je to pak velká periferní vazodilatace, např. při vysoké horečce či alergickém (anafylaktickém šoku). Vysoký systolický tlak je u arteriální hypertenze a izolovaně pak u velmi tuhé, rigidní aorty.
 
Žilní tlak je podstatně nižší, např. ve velkých žilách a v pravé síni je jen lehce na 0 či během nádechu se může stávat i lehce negativním. Nicméně s ohledem na tenkou stěnu žil je nutné počítat s vlivy gravitace a polohy těla (např. u žil dolních končetin).
 
 
 
fyz110.png


 srdeční cyklus

5.4 Fyziologie cév

5.4 Fyziologie cév
 
  
Dělení cév a základy cévní hemodynamiky 
Cévy se dělí na krevní a lymfatické, krevní pak na tepny, kapiláry a žíly. Dále je možné je dělit funkčně na cévy:
- pružníkové, zejm. aortu a velké tepny, které se roztáhnou vlivem vypuzené krve a svou elasticitou ji pak v diastole přenášejí do periferie
- rezistenční, které regulují přítok k tkáním svým rozšířením (dilatací) či zúžením (konstrikcí)
- prekapilární sfinktery a kapiláry
- kapacitní cévy, v podstatě žíly, v nichž jsou pak až ¾ krve obsažené v systémovém řečišti
 
Tok krve cévami závisí nejen na vlastnosti cév (elasticita, poddajnost), ale na jejich průměru, a to na jeho čtvrté (!) mocnině. Průměr cévy tak ovlivňuje nejen průtok cévou, ale i odpor cévy. Proudění je za fyziologických okolností laminární, v podstatě rovnoběžný ve všech vrstvách, při změnách cév se může stát turbulentním (vířivým).
  
Kapiláry, Starlingova rovnováha a intersticiální tekutina
Množství kapilár v těle je úctyhodné, hovoří se až o 40 miliardách, přičemž ne všechny jsou v daném okamžiku otevřeny a i jejich hustota je rozdílná v různých tkáních.
V kapilárním řečišti probíhá výměna tekutiny s intersticiální tekutinou (tkáňovým mokem). Pro výměnu jsou rozhodující:
- tlaky na arteriálním a venózním konci řečiště
- tlak intersticiální tekutiny  
- onkotický tlak krevních bílkovin
 
Na tepenném konci je tekutina filtrována z cévy ven, na venózním konci je opět nasávána.  K návratu tekutiny přispívá i onkotický tlak krevních bílkovin, především albuminu.
 
Celkově tyto přesuny tekutin a tlaky vyjadřuje Starlingova rovnováha.
Narušení jednotlivých parametrů způsobuje otoky. Může jít o otoky z vysokého tlaku na venózním konci (hydrostatické otoky, např. při ztíženém žilním odtoku při ucpání žíly trombózou) nebo otoky z nízkého tlaku onkotického (tzv. hypalbuminemické) – malé zpětné nasávání tekutiny při nedostatku krevních bílkovin vede k jejímu hromadění v intersticiu. Další typy otoků jsou zánětlivé (zde se podílí zvýšený tlak na ateriálním konci při vysokém přítoku do zaníceného místa a zánětem zvýšeně propustná kapilární membrána) a lymfatické (lymfedém) při narušeném odtoku lymfy.¨
 
fyz112.png


Venózní (žilní) cirkulace
Tlak v žilní cirkulaci je velmi nízký. Na tok krve žilami má vliv činnost srdce (tzv. vliv a tergo, část žilního tlaku je stále pozůstatkem tlaku vznikajícího v srdci, a sací síla srdce), ale působí tu i další vlivy: svalová pumpa (činnost svalů stlačuje žíly a posouvá krev zpět k srdci), anatomická blízkost tepen a žil (pulsová vlna na tepně také stlačuje žíly a působí obdobně jako svaly) a významný je i vliv dýchání. Během nádechu klesá v hrudníku tlak, tím se velké žíly roztahují a nasávají více krve. Naopak při výdechu se stlačují a tlak v nich stoupá (patrné např. jako viditelné krční žíly při křiku).
Mimoto mají žíly i svůj vlastní tonus (napětí stěny) ovlivňovaný rovněž sympatickými nervy.
V žilách dolních končetin jsou navíc žilní chlopně, které zamezují zpětnému toku krve, k němuž by vedl hydrostatický tlak u stojícího člověka.
K zlepšení odtoku krve ze žilního systému, zejm. dolních končetin, je tak vhodné uložit je výše či vykonávat svalovou činnost (chůzi či aspoň stoupání na špičky na místě).
  
Lymfatická (mízní) cirkulace
Lymfa vzniká z tkáňového moku (intersticiální tekutiny), která se ne zcela vstřebala na venózním konci kapiláry (za den jsou to asi 2 litry z 20 litrů profiltrované tekutiny, tedy cca 10 %). Obsahuje malé množství bílkovin, které však musejí být z tkání odstraněny. Lymfa odtéká slepě začínajícími lymfatickými vlásečnicemi, které se postupně sbíhají do větších cév. Lymfa protéká lymfatickými uzlinami, které ji obohacují o lymfocyty a kde zároveň může docházet k imunitním reakcím. Příkladem je šíření infekce či nádorů – zduření příslušných uzlin je proto významným příznakem některých chorobných stavů.
Lymfa výsledně ústí do žilního systému, tedy zpět do krve.
Porucha cirkulace lymfy vede k její stagnaci a vzniku specifického, tuhého otoku – lymfedému.
 
 

5.5 Speciální oblasti krevního oběhu

5.5 Speciální oblasti krevního oběhu
 
  
Malý oběh
Tlaky v malém oběhu jsou nižší. V pravé síni a ve velkých žilách se tlak blíží 0, resp. může při nádechu být negativní, v plicnici je tlak cca 25/10. V cévách plicního oběhu je cca 10 % krve. Nízký tlak v plicních kapilárách znamená, že se zde za normálních okolností nefiltruje tekutina, protože ta by zaplavovala plicní sklípky jako otok (nastává to patologicky).
                             
Portální oběh
Jako portální oběh se označuje speciální uspořádání oběhu, kde krev prochází ve velkém oběhu dvakrát kapilárním řečištěm – tj. z jednoho kapilárního řečiště vtéká do žíly, která se však opět vlévá do kapilárního systému, z něhož se sbírá do dalšího žilního systému, který pak ústí do pravé srdeční síně. 
Hlavním příkladem je portální systém v játrech. První kapilární řečiště jsou nepárové trávicí orgány (žaludek, střeva) a slezina – z nich se krev sbírá do žíly vrátnice (portální žíla), která spolu s jaterním tepnou vstupuje do jater, kde se obě krve mísí a procházejí znovu kapilárním řečištěm, z něhož se pak sbíhají do jaterních žil ústících do dolní duté žíly. Smyslem je, že krev bohatá na vstřebané živiny se okamžitě dostává k jaterním buňkám, které je mohou začít zpracovávat. Za určitých patologických stavů vzniká v portální žíle vysoký tlak – portální hypertenze (více v kapitole o patofyziologii jater)
 
 

5.6 Regulace krevního oběhu

5.6 Regulace krevního oběhu
 
  
Krevní oběh je regulován výrazně nervovým systémem a místními vlivy a působky.
 
Regulace srdce
Činnost srdce je výrazně regulována vegetativními nervy. Sympatikus má účinky:
- chronotropní (zvyšuje srdeční frekvenci působením na sinoatriální uzlík)
- inotropní (zvyšuje stažlivost myokardu zvýšením vstupu vápenatých iontů)
- batmotropní (zvyšuje vzrušivost)
- dromotropní (zvyšuje vodivost, zejm. síňokomorový převod)
 
Účinky parasympatiku jsou vesměs opačné.
Sympatikus v srdci působí stimulací beta1 adrenergních receptorů, parasympatikus stimulací muskarinových cholinergních receptorů.
Farmakologické ovlivnění těchto receptorů a dějů se používá i léčebně (např. betablokátory inhibují účinek sympatiku blokádou jeho beta receptorů, čili např. zpomalují srdeční frekvenci).
 
Regulace cév
Cévy, zejm. drobné tepénky (arterioly) jsou regulovány místními metabolickými vlivy (hromadění odpadních látek cévy rozšiřuje) a chemickými látkami místního nebo systémového původu, z nichž některé cévy rozšiřují (vazodilatace) – zejm. oxid dusnatý (NO), zatímco jiné je zúžují (vazokonstrikce) – např. endotelin, leukotrieny, vazopresin, angiotenzin II, adrenalin atp. Některé z těchto látek hrají roli např. při alergických reakcích.
Další je regulace nervová. Hlavní působení sympatiku je vazokonstrikční přes alfa adrenergní receptory, vazodilatační účinky má spíše parasympatikus. Nicméně v některých tkáních mají cévy i receptory, jejichž prostřednictvím sympatikus cévy rozšiřuje.
 
 

5.7 Patofyziologie krevního oběhu

5.7 Patofyziologie krevního oběhu
 
  
Srdeční selhání
Při srdečním selhání selhává srdce jako pumpa. Je neschopné adekvátně přečerpat krev z jednoho oběhu do druhého (tj. z malého do velkého a z velkého do malého). Je nedostatečný minutový srdeční výdej a nepřečerpaná krev se hromadí v části oběhu před selhávající komorou – při selhání pravé komory tedy ve velkém oběhu, při selhání levé komory v plicích.
Nízký srdeční výdej vede k nedostatečnému prokrvení orgánů, svalů, kůže, ledvin atp. Příznaky městnání jsou proto odlišné podle toho, jestli selhává komora levá či pravá. Při selhání levé komory se krev městná v malém oběhu, tedy v plicích, což vede k dušnosti, nejprve námahové, posléze i klidové a noční a v nejtěžším případě dochází k otoku plic.
Selhání pravé komory způsobuje městnání ve velkém oběhu, krev se hromadí v dolních končetinách, trávicím ústrojí (zvětšují se játra), velkých žilách, např. na krku.
Nízký srdeční výdej způsobuje tak únavu, nevýkonnost, špatné prokrvení orgánů.
Pro příznaky odvozené z nedostatečného srdečního výdeje se někdy používá termínu selhání dopředu, termínu selhání dozadu se používá pro příznaky odvozené z městnání.
 
Změny v objemech a tlacích v selhávajícím srdci
Ve chvíli, kdy srdeční komora není schopna dostatečné kontrakce, zůstává v ní větší množství krve a zvyšuje se preload. Zvyšování preloadu tak dle Frank-Starlingova zákona působí příznivě na kontrakci, která může zesílit. Selhávající srdce pracuje trvale s vyšší náplní, vylepšuje si tak vydatnost svého stahu (kontrakce). Důsledkem je to, že na konci diastoly je v komoře vyšší objem krve (tzv. enddiastolický objem, EDV) a dochází k rozšíření srdce, tj. dilataci. Větší množství krve však vede k zvýšení tlaku, který je v komoře na konci diastoly (tzv. enddiastolický tlak, EDP, nazývaný též plnící tlak). Kromě objemu krve tento tlak závisí i na vlastnostech stěny komory, její poddajnosti (compliance). Je-li snížena, např. díky zbytnění stěny po předchozí hypertenzi, stoupá tlak v této komoře více při stejné náplni.
Srdce, které je málo poddajné, tzn. že jeho plnění během diastoly je provázeno příliš vysokým vzestupem tlaku, má známky tzv. selhání diastolického.
OBR.
 
Důsledek zvýšení enddiastolického tlaku
Stagnující krev a stoupající EDV se přenášejí do oblastí před postiženou komorou. Z levé komory do plic a z pravé komory do velkého oběhu. Vznikají tak výše uvedené příznaky selhání dozadu.
 
Snížená kontraktilita
Selhávající srdce má obvykle sníženou kontraktilitu, tj. systolicky selhává. Stejný tepový objem je docilován ze zvýšeného EDV, efektivita srdeční činnosti je nižší. Parametrem, který slouží k vyjádření systolické funkce je ejekční frakce. Ta se v tomto případě snižuje pod 50 % i více.
Srdce, které je neefektivní v této fázi, vykazuje známky tzv. selhání systolického.
K poruše srdeční kontraktility vede ischemie srdce, kdy srdeční sval nemá dost energie ke kontrakci, navíc je při dlouhodobé ischemii i dále poškozován, dochází k nárůstu množství vaziva a v nejtěžším případě k nekróze části srdečního svalu – infarktu. Kontraktilitu snižuje i nedostatek kyslíku, acidóza, některé léky a další choroby srdce.
 
Příčiny srdečního selhání
Srdce může selhávat z několika obecných příčin.
1. poškození či porucha srdce samotného, zejm. myokardu – např. ischemickou chorobou vč. infarktu myokardu, vrozenými poruchami, kardiomyopatiemi, zánětem srdečního svalu (myokarditidou)
2. tlakovým přetížením srdce, zejm. při nutnosti pumpovat proti vysokému odporu – arteriální hypertenze či zúžení chlopně oddělující levou komoru od aorty (selhání levé komory) nebo plicní hypertenze či zúžení chlopně oddělující pravou komoru od plicnice (selhání pravé komory)
3. objemovým přetížením srdce, např. při výrazně zvýšeném objemu krve a tekutiny (např. při akutním selhání ledvin), dále při některých vadách srdečních chlopní, při nichž jsou srdeční komory přetěžovány vracející se krví (tzv. nedostatečnosti chlopní)
Detailněji budou tyto stavy popsány dále.
 
Kompenzace srdečního selhání
Kompenzace srdečního selhání jsou děje, jimiž se srdce i celý organismus snaží zmírnit některé důsledky srdečního selhání, zejména nízkého srdečního výdeje, resp. nízký srdeční výdej opět zvýšit, aniž by se ovšem odstranila přímo vlastní příčina srdečního selhání.
Tyto mechanismy zahrnují nejen samotné srdce, ale týkají se vlastně celého organismu, zapojují se zejména nervový a endokrinní systém a ledviny, ale důsledky mohou ovlivnit i další orgány.
Důležitým rysem kompenzací je to, že ač mají stav zlepšovat, paradoxně po delší době naopak přispívají k jeho dalšímu zhoršování. Je to dáno i tím, že jsou to mechanismy, které mají sloužit srdci zdravému k zvýšení jeho funkce a nejsou připraveny na to, aby působily dlouhodobě na srdce již selhávající.
 
K hlavním mechanismům patří:
- aktivace sympatického nervového systému
- zrychlení srdeční frekvence (tachykardie)
- změny na srdci – hypertrofie při velké tlakové zátěži, dilatace při objemové zátěži a při dekompenzaci
- hormonální změny
- zadržování tekutin v těle
 
Aktivace sympatického nervového systému zvyšuje srdeční frekvenci (tachykardie), což má zlepšit srdeční výdej. Tachykardie však srdce vyčerpává, zkrácení diastoly zhoršuje plnění komory (preload), navíc má sympatikus i nepříznivé účinky na cévy, ledviny, metabolismus i samotný myokard.
Srdce reaguje na tlakovou zátěž hypertrofií a na objemovou zátěž dilatací. Hypertrofie zlepšuje kontraktilitu, ale postupně zhoršuje krevní zásobování a snižuje poddajnost komory, čímž přispívá k diastolickému selhání. Dilatace zvýší napětí ve stěně srdeční, může dojít i k poruchám srdečního rytmu.
Retence (zadržení) tekutin vzniká v důsledku nižšího prokrvením ledvin při sníženém srdečním výdeji. Zásadní je následná aktivace systému renin-angiotenzin-aldosteron. Aldosteron je hormon kůry nadledvin (mineralokortikoid), který způsobuje zadržení sodíku a vody v ledvinách. Tento stav se označuje jako sekundární hyperaldosteronismus. Přispěje sice i k zvýšení preloadu a dle Frankova-Starlingova mechanismu vylepšuje srdeční stah, ale zejména vede k hromadění tekutin a vzniku otoků, čímž srdeční selhání dále zhoršuje.
 
 
Poruchy tlaku krve
Arteriální hypertenze (vysoký krevní tlak)
Arteriální hypertenze je zvýšení TK v systémovém arteriálním řečišti. Normální TK u dospělých osob by měl být do 140/90 mm Hg (torrů), nad 160/95 se hovoří o hypertenzi. Optimální tlak je však nižší než 140/90.
Podle Ohmova zákona (tlak se rovná průtok krve násobený rezistencí, P=Q×R) vede k zvýšení tlaku vzestup množství krve nebo zvýšená periferní rezistence, popř. oboje.
Je-li zvýšen tlak diastolický, hovoří se o hypertenzi distolické, obdobně pak systolické, popř. může jít o hypertenzi kombinovanou.
Podle příčin se hypertenze dělí na primární neboli esenciální a druhotnou – sekundární. Primární představuje cca 95 % všech hypertenzí, příčina není jednoznačně známá, uplatňuje se genetika, způsob života, obezita, stres, nadměrný příjem soli, někdy bývá často i cukrovka. Sekundární hypertenze je nejčastěji způsobena onemocněním ledvin, zvýšenou produkcí adrenalinu či noradrenalinu z nádoru dřeně nadledvin (feochromocytomu) či aldosteronu z nádoru kůry nadledvin (Connův syndrom).
Krevní tlak je třeba bedlivě sledovat v těhotenství, hypertenze může být známkou gestózy, která někdy vyústí v život ohrožující stav.
Hypertenze nemusí mít žádné příznaky, později se však projeví komplikacemi – nemocemi srdce, aterosklerózou, infarktem myokardu, mozkovou cévní příhodou, popř. poškozením ledvin či sítnice.
 
Arteriální hypotenze (nízký krevní tlak)
Jde o snížení tlaku v systémovém tepenném řečišti. Vzniká při nepoměru mezi
jímavostí cévního řečiště a množstvím krve, které v něm cirkuluje. Nejčastější příčinou, někdy konstituční hypotenze je menší reakce cév, např. při změně polohy (vzpřímení se) – tzv. ortostatická hypotenze. Tento stav vzniká někdy i vlivem některých léků či u diabetiků. Menší množství krve vzniká při krvácení či velkém odvodnění z různých důvodů. Za fyziologických okolností jsou tyto stavy korigovány – rychlá je zejm. reakce cév.
Pokles TK se projeví závratí, únavou, zatměním před očima, někdy krátkou mdlobou – synkopou. Závažná hypotenze však snižuje průtok krve tkáněmi a dochází tak k jejich poškození. To je příklad oběhového šoku.
 
 
Cirkulační šok
Oběhový (cirkulační) šok je stav charkaterizovaný výraznou a závažnou poruchou průtoku krve – hypoperfuzi – orgány. Tkáně a orgány nedostávají dostatek kyslíku a živin, nejsou odváděny zplodiny metabolismu a postupně dochází k selhávání oběhu na úrovni tkání – tj. k selhání mikrocirkulace. K tomuto stavu vede nepřiměřený rozvoj neurohumorálních reakcí a výsledkem je poškozování klíčových orgánů s postupnými ireverzibilními změnami na úrovni celého organismu (mnohotné orgánové selhání).
 
Šok se z hlediska mechanismu vzniku dělí na tři typy, přičemž se dá zohlednit hledisko nepoměru mezi objemem cirkulující tekutiny a velikostí řečiště, resp. schopností srdce krev do krevního řečiště pumpovat.
1. Hypovolemický šok vzniká ze ztrát či nedostatku tekutiny (též oligemický šok), často vzniká po krvácení (hemoragický šok), ale může vzniknout i při těžkém odvodnění (dehydrataci) organismu. Je nízký žilní návrat, srdce se nedostatečně plní krví, proto při jeho kontrakci se vypudí poměrně málo krve (klesá tepový objem) a i přes zrychlení pulzu klesá srdeční výdej a tudíž prokrvení tkání. Organismus reaguje vazokonstrikcí, kůže je chladná, pulz zrychlený.
 
2. Distributivní šok vzniká při špatné distribuci krve v krevním řečišti, zejm. při nadměrné vazodilataci periferního řečiště, což je příklad šoku anafylaktického při alergické reakci. Jiným příkladem je šok septický, kdy se otvírají četné tepenno-žilní spojky vlivem zánětových stimulů. Tkáně opět nedostávají dostatek krve, tlak krve klesá.
 
3. Kardiogenní šok je důsledkem těžké poruchy činnosti srdce. Často příčinou je závažný infarkt myokardu, ale může to být i náhle vzniklá chlopenní vada, nahromadění tekutiny v osrdečníku apod. Nízký srdeční výdej zde vzniká poruchou srdce i při normálním objemu tekutiny (krve), která se díky tomu městná zejm. v plicích, čili kromě těžké hypoperfuze tkání jsou i příznaky srdečního selhání.
 
Organismus se při šoku snaží zabezpečit prokrvení především životně důležitým orgánům (mozek, srdce, plíce), proto omezuje prokrvení jiných (trávicí systém, ledviny) – vzniká tzv. centralizace oběhu. Dochází k výrazné aktivaci sympatoadrenálního systému s vazokonstrikcí,  která ovšem přispívá k špatnému prokrvení orgánů a navíc se po vyčerpání mění na svůj opak – vazodilataci, která dále zhorší celkové cirkulační poměry v důsledku poklesu tlaku krve. Spolu s poruchami cirkulace na úrovni organismu se zhoršují poměry na úrovni kapilár, aktivuje se endotel a postupně se hroutí mikrocirkulace, což s poškozením orgánů vede k nezvratnosti (ireverzibilitě) šoku. Rozvíjí se tzv. mnohotné orgánové selhání, selhávají ledviny (šoková ledvina), plíce, játra atd.
 
 
Hypertenze v malém oběhu (plicní hypertenze) a plicní embolie 
Kromě patologicky zvýšeného tlaku v systémovém arteriálním řečišti může být zvýšen tlak i v malém oběhu, tedy v a. pulmonalis (plicnici). Tento stav se nazývá plicní hypertenze (PH) a má několik příčin, resp. typů. K hlavním typům patří:
- PH přenesená z levého srdce, tzv. postkapilární – příčinou je vysoký tlak v levé síni, nejč. při selhávání levé srdeční komory, event. při mitrální stenóze (zúžení mitrální chlopně)
- PH způsobená zúžením cév v plicním řečišti, tzv. prekapilární – příčinou je nedostatek kyslíku (hypoxie) v důsledku závažných plicních chorob, popř. pobytu ve vysokých nadmořských výškách
- PH způsobená ucpáním plicních cév, tzv. obstrukční – přičinou je embolizace větš. krevními sraženinami
 
PH znamená zvýšenou zátěž pro pravou komoru, která musí tepat proti vysokému odporu. Důsledkem je proto její zbytnění (hypertrofie), posléze selhávání (pravostranné srdeční selhání).
 
Plicní embolie
Plicní embolie (embolie plic) znamená vmetení nejč. krevní sraženiny do plicního řečiště (do plicní tepny či některé z jejích větví). Zdrojem je obv. trombóza v žilách dolních končetin či pánve. V závislosti na velikosti ucpané tepny může vzniknout smrt (ucpání kmene plicnice) či se rozvíjí plicní hypertenze s dalšími komplikacemi. Někdy vznikají opakované drobné embolizace, které postupně vyřadí velkou část plicního řečiště.
 
 
Patofyziologie myokardu 
Ischemická choroba srdeční (ICHS)
ICHS je onemocnění s poruchou prokrvení srdečního svalu. V naprosté většině vzniká na podkladě aterosklerózy.
Při ischémii se nejen nedostává tkáni kyslíku, ale zároveň vázne odplavování škodlivin, např. produktů metabolismu, okyselujících látek atp. Ischémií trpí srdeční sval, který hůře pracuje a dojde-li k úplně zástavě přítoku krve, tkáň odumírá, vzniká nekróza – infarkt.
K zúžení a ischemii přívodných tepen v oblasti myokardu vedou tři mechanismy. Základem je obvykle trvalé zúžení způsobené aterosklerotickým plátem, ale roli může hrát i krevní sraženina (trombus) a přechodné zúžení cév (spasmus). Z hlediska aterosklerotického plátu je podstatné, jak je velký (tj. jak výrazně zúžuje cévu) a jak je stabilní – stabilita či nestabilita plátu totiž znamená jeho pevnost. Nestabilní plát obsahuje hodně tuku, má tenký kryt a může snadněji prasknout, jeho obsah se může do cévy uvolnit a ucpat ji a navíc může vyvolat vznik trombu. Céva se pak může ucpat kompletně. Naopak plát stabilní má silný vazivový kryt.
 
Ischemie, při níž je nedostatečné zásobení myokardu kyslíkem a dochází zároveň k hromadění zplodin, vede k vzniku bolesti. Bolest vzniká často tehdy, kdy se vystupňují nároky na srdce fyzickou námahou – srdce tepe rychleji, spotřebuje více kyslíku, ale zkracuje se diastola (v níž prokrvení svalu probíhá). To je typické pro anginu pectoris, kdy bolest sama ustoupí po zklidnění či podání léků (nitrátů). Bolest nastane i při úplném uzávěru cévy a vzniku nekrózy (infarktu) – tato bolest neustupuje ani v klidu (a může i v klidu začít), ani po běžných lécích.
Dalším důsledkem ischémie je porucha stažlivosti (kontraktility) srdečního svalu, porucha elektrických dějů a vznik arytmií.
Důležité je vědět, že zúžení tepny se začíná projevovat až od určitého rozsahu, cca od 70 %. Nicméně i malé zúžení, které se nijak neprojevuje, může – je-li tvořeno nestabilním plátem – dát při jeho ruptuře vznik infarktu myokardu, který tak může vzniknout náhle i u dosud „zdravého“ člověka.
 
Angina pectoris je bolestivou formou ICHS. Pro klasickou, tzv. námahovou anginu pectoris je typická silná bolest na hrudi, která vzniká v přímé vazbě na fyzickou námahu, při níž se zrychluje srdeční činnost. To znamená zrychlení srdeční frekvence, vyšší nároky na zásobení myokardu krví a kyslíkem a zároveň zkrácení diastoly, v níž je srdce prokrvováno. U pacienta je však koronární tepna zúžena aterosklerotickým plátem, takže při námaze se stane prokrvení srdečního svalu nedostatečným a vzniká bolest. V klidu se pak činnost srdce zklidní, prokrvení se dostane do rovnováhy s požadavky a bolest ustoupí.
 
Tzv. vazospastická (Prinzmetalova) angina vzniká v klidu a je způsobena spasmem cév.
 
Nestabilní angina pectoris znamená již riziko vzniku infarktu myokardu – aterosklerotický plát není stabilní, vznikají drobné tromby a může vzniknout trombus velký, který zcela zastaví přítok krve.
 
Infarkt myokardu (IM) je akutní forma ICHS. Kvůli úplnému uzávěru části koronárního řečiště nejč. trombózou nasedající na aterosklerotický plát nedostává část srdeční svalu žádnou dodávku kyslíku. Vzniká proto jeho odumření – nekróza.
Akutní IM se projeví krutou bolestí na hrudi, která nemusí být vázána na námahu a hlavně neustupuje.
 
Ischemie a nekróza mají několik následků:
- zhoršuje se celkový výkon srdce jako pumpy: záleží na velikosti nekrózy, při velké nekróze může dojít k srdečnímu selhání či dokonce kardiogennímu šoku s velkým poklesem srdečního výdeje
- srdce se elektricky destabilizuje, což může vést k poruchám jeho elektrické aktivity a rytmu – arytmiím, z nichž některé mohou být smrtelné (zejm. fibrilace komor)
- poškození papilární svalu může vést akutně k chlopenní vadě a srdečnímu selhání
- srdeční sval se nehojí regenerací, nýbrž reparací jizvou, která trvale zhoršuje výkon srdce
- velká nekróza či jizva mohou vést k vzniku výdutě (aneurysmatu) – tato poškozená část svalu se nestahuje a dokonce se díky vysokému tlaku v systole vydouvá; výduť může prasknout, což vede k srdeční tamponádě či se v ní tvoří trombus, který může být zdrojem embolizace
 
Kromě ischemie patří k dalším onemocněním myokardům zánět srdečního svalu (myokarditida), který rovněž zeslabuje stažlivost srdečního svalu a může vést k poruchám srdečního rytmu.
Závažné je i další poškození srdečního svalu buď vrozené, nebo získané – kardiomyopatie. U těchto onemocnění je buď část srdce nadměrně zbytnělá (tzv. hypertrofická kardiomyopatie) nebo je sdce výrazně dilatováno (dilatační kardiomyopatie). Také tyto stavy vedou k srdečnímu selhání či poruchám srdečního rytmu; vrozené kardiomyopatie mohou i u mladých jedinců způsobit závažné stavy vč. náhlého úmrtí.
 
 
Poruchy průtoku krve srdečními oddíly – srdeční vady
Průtok srdečními dutinami je dán tlaky v srdci a usměrňován srdečními chlopněmi. Při jejich poškození vznikají srdeční chlopenní vady, které jsou příčinou poruch průtoku krve mezi jeho jednotlivými oddíly. Funkční zdravá chlopeň se dostatečně uzavírá a vlivem změny tlaku, zároveň však nesmí bránit volnému průtoku krve.
 
Srdeční chlopenní vady se rozdělují podle postižení jednotlivé chlopně (aortální, mitrální, pulmonální, trikuspidální) a podle charakteru poruchy na:
- stenózu (zúžení): cípy chopně se nedostatečně otvírají protékající krvi v situaci, kdy v obou dutinách je stejný tlak, krev se částečně hromadí před zúženou chlopní a v této dutině stoupá tlak
- insuficienci (nedomykavost):  cípy chlopně se nedostatečně uzavírají v situaci, kdy v jedné části oběhu je tlak podstatně vyšší, dochází proto k zpětnému toku krve (regurgitaci) do oddílu před chlopní, který se rozšiřuje
 
Obecnými důsledky chlopenních vad je narušení průtoku krve, jsou patrny šelesty, v těžších případech může dojít i k srdečnímu selhání či výskytu arytmií.
 
Mitrální stenóza znamená, že je v diastole levé komory zúžený otvor, jímž krev z levé síně má protékat do levé komory. Krev se hromadí v levé síni a zvýšený tlak, který zde je, se může šířit do plic, což způsobí dušnost až plicní otok. Při mitrální insuficienci se naopak mitrální chlopeň zcela neuzavře při systole komor a část krve z levé komory se tak vrací do levé síně, která se značně zvětšuje.
Aortální stenóza je zúžení chlopně mezi levou komorou a aortou, chlopeň se při systole komor nedostatečně otevírá, levá komora musí čerpat proti zvýšenému odporu a zbytňuje. Při aortální insuficienci se naopak část krve vrací zpět z aorty do levé komory. Levá komora je výrazně objemově přetěžována.
Srdeční cirkulační zkraty jsou vady, při nichž je anomální komunikace mezi levou a pravou částí srdce, tj. krev si při svém toku “zkracuje“ cestu z malého oběhu do velkého (pravolevý zkrat) či z velkého do malého (levopravý zkrat), např. defektem v srdeční přepážce. Směr toku závisí na rozdílu tlaků mezi oběma řečišti.
 
Pravolevé zkraty znamenají, že část krve ještě před okysličením v plicích vtéká do oběhu systémového. V tepenné krvi se tak snižuje obsah kyslíku (hypoxémie) a protože hemoglobin je nedostatečně nasycen kyslíkem, je tmavší a vzniká proto modré zbarvení, tzv. cyanóza centrálního typu. Tyto vady jsou často vrozené (tzv. modré děti, “blue babies“).
Levopravé zkraty nezpůsobují snížení okysličení, ale více krve protéká malým oběhem, vzniká zde vyšší tlak (druh plicní hypertenze), který následně zatěžuje pravou srdeční komoru.
 
 
Patofyziologie perikardu, srdeční tamponáda 
Z patofyziologického hlediska je nejzávažnější poruchou perikardu nahromadění tekutiny (hydroperikard) či krve (hemoperikard). Jeho průběh je tím těžší, čím rychleji toto nahromadění vzniklo. Hlavním důsledkem je zhoršení plnění srdečních komor, které jsou stlačovány tekutinou. Srdce se málo plní (je nízký preload), přitom je i v diastole v komorách vysoký tlak, který se přenáší do dalších částí řečiště. Dochází k příznakům oboustranného srdečního selhání až kardiogenního šoku s nízkým srdečním výdejem.
Pro stav s velkým obsahem tekutiny v perikardu, který vede k závažným příznakům, se užívá termín tamponáda srdce.
 
 
Poruchy srdečního rytmu (arytmie)
Arytmie jsou poruchy srdečního rytmu. Jde o velkou skupinu poruch různé klinické závažnosti. Těžké arytmie mohou být příčinou smrti. Hlavní diagnostickou metodou je elektrokardiografie (EKG).
 
Elektrická podstata poruch srdečního rytmu
K poruchám elektrických dějů v myokardu v zásadě vedou tyto stavy:
- změny srdečního svalu: ischemie, hypoxie, acidóza: zhoršují metabolický stav buněk, vytvářejí nedostatek energie, která je nezbytná pro činnost iontových kanálů, dále dilatace
- vliv vegetativních nervů: sympatikus obecně zrychluje a zesiluje děje, parasympatikus zpomaluje
- odchylné koncentrace iontů v krvi, zejména draslíku (hypokalémie, hyperkalémie)
- působení léků či jedů, které často působí na iontové kanály
- vzácně např. vrozené choroby, mutace iontových kanálů
 
Arytmie se dělí podle různých kritérií. Jedním z kritérií je místo jejich vzniku:
- sinusové arytmie vznikají v sinusovém (sinoatriálním) uzlu
- supraventrikulární arytmie vznikají “nad komorami“, tj. v oblasti síní a síňokomorového přechodu (junkce)
- komorové (ventrikulární) vznikají v komorách
 
Dalším kritériem je mechanismus vzniku:
- poruchy vzniku vzruchu
- poruchy vedení
- jejich kombinace
 
Srdeční rytmy
Fyziologický je rytmus sinusový, který vychází ze sinusového (sinoatriálního) uzlíku, který je m.j. ovlivňován vegetativními nervy. Rytmus junkční je pomalejší, vychází z oblasti spojení síní a komor, rytmus komorový je ještě pomalejší (30-40 za minutu) a má svůj zdroj v komorách.
 
Důsledky arytmií
Důsledky mohou být relativně nevýrazné, ale naopak i fatální. Zásadní je, jak arytmie ovlivňuje hemodynamiku srdce a celého oběhu a zdali je výsledkem závažného onemocnění srdce, které se může stejně jako arytmie dále zhoršovat.
Důležitým faktorem, který ovlivňuje výsledek arytmie, je výsledná srdeční frekvence, její pravidelnost a síla stahu.
 
Hlavní druhy arytmií
Jako tachykardie se označuje zrychlená srdeční činnost nad 90 stahů/min. Zvýšená srdeční frekvence zvyšuje srdeční výdej, ale současně tachykardie zkracuje diastolu a snižuje plnění komor. Dále zhoršuje prokrvení srdečního svalu, které probíhá v diastole.
 
Běžným stavem je sinusová tachykardie, kdy je zrychlení dáno jen rychlejší tvorbou vzruchu v sinoatriálním uzlíku, často vlivem sympatiku (např. při fyzické námaze či rozrušení, popř. jako kompenzace srdečního selhání či jiných chorobných stavů.) 
 
Supraventrikulární tachykardie vzniká abnormálními elektrickými ději v oblasti síní, komorová tachykardie je závažný stav, kdy místo vzruchu je v komorách.
Bradykardie je zpomalená srdeční činnost. Za hranici se obvykle považuje 60 stahů/min.
Stav, kdy srdce tepe pomalejší stimulací ze sinusového uzlu, se označuje jako sinusová bradykardie. Bývá u sportovců, vlivem působení parasympatického nervstva či při některých patologických stavech. Pomalu tepe srdce rovněž při blokádách převodu (viz dále).
Jako extrasystoly (ES) se označují předčasné stahy vzniklé v různých částech srdce mimo sinusový uzel. Mohou vznikat v oblasti síní nebo komor. Jsou to nepravidelné, předčasné údery, občasné ES se vyskytují i u zdravých osob.
Fibrilace je závažná arytmie s nekoordinovanou abnormální elektrickou aktivitou vedoucí k nedostatečné mechanické aktivitě svaloviny. Ta nevyvine dostatečnou kontrakci, a tudíž prakticky nevypuzuje krev. Při fibrilace síní se toto děje na úrovni síní, komory se stahují, ovšem nepravidelně, protože dostávají nepravidelné impulsy ze síní. Smrtelná je neléčená (neresuscitovaná) fibrilace komor. Zde se nekontrahují komory, proto srdeční výdej je prakticky roven nule, není hmatný puls, oběh se zastavuje, do několika málo minut hrozí smrt (odumření mozku). Fibrilace komor vzniká často při akutním infarktu myokardu, úrazu elektrickým proudem a jiných stavech vedoucích k těžkému narušení elektrických dějů.
 
Poruchy vedení (blokády, bloky) jsou stavy, při nichž  je narušeno vedení elektrického vzruchu v převodním systému srdečním. Nejčastější je blokáda síňokomorová, atrioventrikulární (AV). Blokády se obecně rozlišují na 3 stupně – I. zpomalení převodu, II. částečná blokáda (převede se jen část vzruchů), III: úplná blokáda (nic se nepřevede). Úplná blokáda vede k zástavě činnosti komor; po určité době převezmou komory samy svoji regulaci a vzniká velmi pomalý rytmus komorový (idioventrikulární), zatímco síně tepou rychleji a bez vztahu k tepání komor.
 
 
Patofyziologie cév 
Tyto stavy jsou podrobněji předmětem patologie, zde jsou zmíněny jen hlavní patofyziologické důsledky.
 
Nemoci tepen
Hlavní nemocí tepen je ateroskleróza, při níž se ve stěně ukládají tukové látky, vápník – charakter těchto změn je probírán v patologii. Z patofyziologického hlediska je podstatné, že tato stěna je tuhá, vnitřek tepny může být zúžen (vzniká ischemie), popř. dokonce zcela uzavřen krevní sraženinou (vzniká infarkt). V jiných případech je naopak stěna oslabena a vzniká výduť (aneurysma).
 
Nemoci žil
Nejčastější nemocí je chronická žilní nedostatečnost na dolních končetinách. Dochází k narušení chlopní a vlivem gravitace se zhoršuje odtok krve, vznikají městky (varixy), otoky a změny na kůži vč. bércového vředu.
Závažný je vznik žilní trombózy v žilách dolních končetin či pánve; část trombu se může utrhnout a embolizovat do plic.
 
Poruchy lymfatického oběhu
Při váznutí odtoku lymfy se v tkáních nehromadí jen tekutina, nýbrž i určité množství bílkovin. Vzniká tuhý otok – tzv. lymfedém, někdy velmi bizarních tvarů (tzv. elefantiáza pro „podobnost“ se sloními končetinami). Příčinou těchto stavů je obvykle poškození mízních cév a uzlin, někdy nádorové, elefantiáza se vyskytuje i při parazitárních onemocněních obvykle v tropických oblastech.

6 Fyziologie a patofyziologie trávení a vstřebávání

6 Fyziologie a patofyziologie trávení a vstřebávání
 
 
Fyziologie
 
 
 
Hlavní oddíly trávicího ústrojí a postup tráveniny (1 až 8)  
 
Patofyziologie
  
V této kapitole budou popsány hlavní funkční poruchy trávicího systému; jednotlivé choroby jsou popsány v patologii.
 
V patofyziologii (nejen) trávicího traktu se uplatňuje dělení poruch na funkční a organické.
 
Funkční porucha je dána poruchou regulace, přičemž na daném orgánu není přítomno žádné viditelné či prokazatelné poškození. Může jít o stavy vyvolané nervovými či psychickými vlivy (např. průjem „z nervozity“, občasné bolesti v oblasti žaludku či žlučníku v důsledku nadměrných stahů svaloviny atp.).
 
Organická porucha má vždy příčinu v nějakém viditelném poškození a onemocnění. Může jít o zánět, nádor, žlučový kámen atp.
 
V některých případech může být rozlišení poměrně složité, protože stanovení funkční poruchy je často možné až po vyloučení poruch organických. 
 

6.24 Testovací otázky

fyziologie_a_patofyziologie_trávení_a_vstřebávání

 
Audio 1.část
 
Audio 2.část
Audio 3.část

6.1 Přehled a základní pojmy z fyziologie trávicího ústrojí

6.1 Přehled a základní pojmy z fyziologie trávicího ústrojí
 
  
Trávením se rozumí přípravu látek přijatých potravou ze zevního prostředí k jejich vstřebání do krve a následně dalších tělesných tekutin.
 
Vstřebávání je přestup látek ze zevních prostředí do tělesných tekutin. Hlavním místem vstřebávání je trávicí soustava. Látky se však do těla mohou vstřebávat např. kůží (podávají se tak některé léky), popř. dýchacím ústrojím (zejm. plynné látky, nejen kyslík či oxid uhličitý).
 
Trávicí ústrojí zabezpečuje vlastní trávení a vstřebávání potravy a dalších přijatých látek (třeba léků), některé z jeho orgánů jsou schopny látky rovněž skladovat. Důležité je, že jde o systém, který je se zevním systémem v úzkém kontaktu, proto musí být chráněn, a to nespecificky (sliznice, hlen atp.) i specificky, tj. imunitním systémem.
 
Trávicí systém je v podstatě dlouhá trubice, kterou prochází potrava, která je postupně měněna na tráveninu (chymus), která se částečně vstřebává, zatímco ze zbytku vzniká stolice. K trávení je třeba chemických procesů, převážně enzymů, které látky v potravě štěpí – ty produkují spolu s dalšími látkami a tekutinami trávicí žlázy. K velkým patří játra, slinivka břišní, slinné žlázy, ale malé žlázky jsou rozesety i v průběhu trávicí trubice. Trávenina je pak posouvána trávicí trubicí, která tak musí vykonávat patřičné koordinované pohyby. Pro celý systém je důležitá jeho souhra a tudíž řízení, která je zabezpečováno jednak vegetativními nervy, jednak chemickými látkami typu hormonů (humorální řízení).
 
Trávicí systém je velmi složitá soustava s velmi vypracovanou koordinací jednotlivých dějů, pohybů, vylučování šťáv, kde hraje roli i imunitní systém, bakteriemi, psychika a další. Narušení této koordinace či některé z jejích složek vede k poruchám trávení a jejich důsledkům.
 

6.2 Řízení trávicího systému

6.2 Řízení trávicího systému
 
  
V řízení se uplatňují vlivy nervové a humorální. V mnoha ohledech jsou vzájemně propojeny, např. působení nervu vede i k tvorbě hormonů.
 
Nervové řízení
Trávicí trakt ovlivňují útrobní vegetativní nervy. V zásadě parasympatikus jeho aktivitu zvyšuje, zrychluje pohyb, zvyšuje vylučování trávicích šťáv. Sympatické nervy působí spíše opačně, tlumí aktivitu trávicího ústrojí s výjimkou některých svěračů (sympatikus např. zvyšuje napětí svěrače v oblasti řiti a přechodu mezi tenkým a tlustým střevem). Tyto změny jsou v souladu se základním působením daných nervových systémů – sympatiku se aktivuje zejm. při stresu, velké aktivitě, zatímco parasympatikus je spojen s příjmem potravy a jejím trávením.
 
Přítomnost nervů a nervových pletení jen v trávicím systému velmi bohatá, tvoří pleteně přímo ve stěně trávicí trubice i okolo ní a v oblasti útrobní obecně. I proto reaguje trávicí systém výrazně na četné nervové poruchy (např. neuropatie, vč. diabetické) i psychické stavy.
Hlavním nervem ovlivňujícím trávicí systém je X. hlavový bloudivý nerv (nervus vagus) vedoucí parasympatická vlákna hluboko do útrob.
 
 
Humorální (endokrinní) řízení
Tímto řízením se myslí vliv gastrointestinálních hormonů, tj. speciálních hormonů vznikajících přímo v trávicím ústrojí v jeho speciálních buňkách. Tyto hormony pak ovlivňují jiné části trávicího traktu, a to jak jeho pohyb (motilitu), tak vylučování šťáv (sekreci). Mimo mají ovšem některé účinky i mimo trávicí trakt, působí např. i v mozku a mohou mít mimo jiné vliv na pocit sytosti. Těchto hormonů je celá řada, zmíníme jen několik hlavních. Chemicky jde o peptidy.
 
Sekretin (vůbec první objevený hormon na samém počátku 20. století) je tvořen slizničními buňkami tenkého střeva. Jeho produkci stimuluje zejm. nízké (kyselé) pH ze žaludeční tráveniny. Sekretin pak zvyšuje produkci alkalické šťávy ze slinivky břišní. Působí částečně i na žaludek (může zpomalit jeho vyprazdňování).
 
Cholecystokinin (CCK) vzniká v podobných místech jako sekretin, ale podnětem je spíše obsah mastných kyselin v trávenině a některých aminokyselin (zbytky bílkovin). Podobně jako sekretin zvyšuje sekreci z pankreatu, ale více působí na vyloučení enzymů nutných k trávení (tuků, bílkovin). Dále pak vyvolá stah (kontrakci) žlučníku, který vylučuje žluč do dvanáctníku, což opět napomáhá trávení tuků. Mimoto tlumí chuť k jídlu.
 
Gastrin je hormon silně ovlivňují tvorbu žaludeční šťávy. Zvyšuje zejm. její kyselost (obsah HCl), dále obsah enzymů (pepsinogenů), zvyšuje pohyb trávicího ústrojí, vyprazdňování žaludku. Podnětem pro jeho vytvoření je vyšší pH v žaludku a jeho rozpětí, tj. příchod potravy i její složením, zejm. obsah bílkovin. Vzniká ve sliznici dolní části žaludku, ale i ve slinivce a v duodenu.
 
Somatostatin je tvořen ve sliznici celého trávicího ústrojí, ale je přítomen i v nervových vláknech a v mozku. Jeho účinek je převážně tlumivý, tlumí činnost trávicího ústrojí, jeho sekreci i pohyb.
 
Existuje ještě několik těchto hormonů, některé působí i na nervových zakončeních jako mediátory.
 
 

6.3 Pohyby trávicí trubice

6.3 Pohyby trávicí trubice
 
  
Trávicí trubice vykonává pohyb, který posunuje tráveninu směrem od úst ke konečníku. Tomuto pohybu se říká peristaltika. Kromě toho vykonává trubice i pohyby místní, kdy odděluje části tráveniny a pohyby mísící, kdy je mísí s trávicími šťávami.
Pohyby vykonává svalovina, která je s výjimkou počáteční (hltan a část jícnu) hladkou svalovinou. Ta jako každá svalovina má svou elektrickou aktivitu a částečnou autonomii, tzn. schopnost samovolných vzniků pohybů (do jisté míry se dá srovnat s automacií pacemakeru v srdci) a pohybů reflexních. Zároveň je řízena nervově a humorálně, tj. jsou vlivy, které ji zrychlují, a vlivy, které ji zpomalují.
 
Kromě toho jsou v určitých oblastech umístěny svěrače (sfinktery), které se mohou regulovaně uvolňovat, a tak tráveninu propouštět do dalších oddílů, a zároveň mají schopnost bránit zpětnému průniku tráveniny z nižších částí do vyšších (s trochou nadsázky tak připomínají chlopně). Jde o to, že např. ze žaludku se trávenina nemůže překotně vyprázdnit do dvanáctníku, který by nebyl schopen ji ve velkém objemu zpracovat ani neutralizovat (žaludeční obsah má nízké pH, je velmi kyselý) a naopak zpětný průnik tráveniny z dvanáctníku do žaludku by zhoršoval trávení v žaludku, mimo jiné by do něj pronikaly žlučové kyseliny.
V některých případech (např. při zvracení) se pohyb trávicí trubice může obrátit a směřovat směrem k ústům.
 
V trávicím ústrojí existuje řada reflexů, které ovlivňují i pohyb. Např.:
- polykací reflex (dostane-li se sousto na kořen jazyk, spustí se polykací reflex)
- dávivý reflex
- gastrokolický reflex – přísun potravy do žaludku vyvolá pohyb v tlustém střevě, trávenina se posouvá do konečníku a vzniká nucení na stolici
- defekační (velká náplň konečníku vyvolává nucení na jeho vyprázdnění)
 
 

6.4 Principy trávení a vstřebávání

6.4 Principy trávení a vstřebávání
 
  
Principem trávení je rozklad velkých, složitých látek na látky menší, které mohou být vstřebány. Tento proces má složku mechanickou, např. kousání, mísení atp. a složku chemickou, danou trávicími šťávami, které obsahují enzymy a další látky trávení usnadňující (např. žluč). Výsledkem jsou malé látky (např. jednotlivé aminokyseliny, mastné kyseliny, jednoduché cukry), které se vstřebávají sliznicí, nejč. střevní sliznicí, a to různými mechanismy – pro některé existují speciální přenašeče, jiné přecházejí prostou difuzí.
 
K hlavním enzymům patří:
- amyláza štěpící škrob a velké cukry na menší, je obsažena ve slinách a šťávě ze slinivky břišní
- lipáza – enzym štěpící tuky, zejm. ve šťávě ze slinivky
- proteázy a peptidázy – enzymy štěpící bílkoviny a peptidy. Patří k nim zejm. pepsin (žaludek), trypsin, chymotrypsin, elastáza (slinivka), peptidázy ve střevních buňkách
- sacharidázy – enzymy štěpící nižší cukry (disacharidázy štěpící disacharidy), jsou přímo obsaženy ve střevních buňkách
 
Příkladem je laktáza, štěpící mléčný cukr laktózu na glukózu a galaktózu, které se poté již mohou vstřebat (zatímco laktóza nikoliv).
Enzymy vznikají nejprve v neaktivní formě (aby samy nemohly natrávit vlastní orgány), jako tzv. zymogeny (např. pepsinogen, trypsinogen). Teprve mimo buňky v trávicí šťávě se různými vlivy aktivují (např. změněným pH).
 
Kromě enzymů jsou důležité složky upravující kyselost/zásaditost. K těm patří zejm. kyselina chlorovodíková (HCl) v žaludku a bikarbonát (HCO3-) ze slinivky, slin či ve střevní šťávě.
 
Žluč sama enzymy neobsahuje, ale díky obsahu žlučových kyselin emulguje tuky na malé kapičky, k nimž potom může účinně pronikat lipáza.
Samozřejmou součástí trávicích šťáv je voda, dále jsou v nich obsaženy různé ionty (sodík, draslík, chloridy, vápník apod.). Celkem se za den vyprodukuje několik litrů trávicích šťáv (7-8), z nichž většina je opět vstřebána (tj. voda a ionty). Velké průjmy vedou ke ztrátám těchto šťáv a tudíž i ke ztrátám vody (dehydrataci).
Trávicí šťávy jsou tvořeny a vylučovány na podněty nervové i humorální. Mají určitou trvalou sekreci základní (bazální) – tj. v trávicím ústrojí není nikdy „sucho“, nicméně sekrece masivně stoupá po stimulaci.
 
Ta má 3 fáze: 
- cefalickou (tj. „od hlavy“) – stačí myšlenka, chuť, představa
- gastrickou – vstupem potravy do žaludku
- intestinální – vstupem kyselé tráveniny do dvanáctníku
 
I v řízení sekrece se uplatňují různé reflexy, např. zvýšené slinění již při vůni, hovoru o potravě či signálu k potravě (klasické pokusy I. P. Pavlova se psy, jimž se podávání potravy spojovalo se zvoněním a následně psi slinili při pouhém zvonění bez samotné potravy).
 
 
Základní principy trávení jednotlivých živin 
Sacharidy – větší sacharidy jako škrob je štěpeny amylázou ve slinách a ve šťávě ze slinivky břišní. Menší sacharidy jsou štěpeny speciálními enzymy (např. mléčný cukr laktóza enzymem laktázou ve střevních buňkách), jednoduché cukry (monosacharidy) jako glukóza jsou pak vstřebávány. Nestravitelné sacharidy (celulóza a jiné vlákniny) jsou důležité pro tvorbu stolice a pohyb střev, částečně jsou rozkládány bakteriemi tlustého střeva.
 
Tuky jsou štěpeny enzymy lipázami především ze slinivky břišní za účasti žluči z jater. Žlučové kyseliny působí emulgačně, spolu s pohyby trávicího ústrojí vytvoří malé kapičky (micely), které pak štěpí lipázy. Štěpí se na mastné kyseliny či monoacylglyceroly, které se pak vstřebávají.
 
Bílkoviny jsou štěpeny enzymy proteázami a peptidázami postupně až na jednotlivé aminokyseliny, které se vstřebávají. V žaludku je nezbytné kyselé pH (pro pepsin), v duodenu naopak alkalické (pro trypsin, chymotrypsin).
Trávenina a posléze i nestravitelné a nevstřebatelné zbytky jsou posouvány trávicí trubicí. Jejímu pohybu se říká peristaltika. Probíhá ve vlnách, část hladké svaloviny se stáhne, část se naopak uvolní. Nelze ji ovlivnit vůlí. Je možné ji slyšet v břiše, popř. někdy i cítit pohmatem.
 
 
Vstřebávání v trávicím ústrojí 
Vstřebávání znamená přechod z dutiny trávicího systému do buněk (nejč. střevních buněk – enterocytů) a z nich následně do krve či do mízy. Enterocyt má dva buněčné póly: jeden komunikuje s tráveninou, má četné výběžky (mikroklky), přenašeče a enzymy, druhý pól komunikuje s krví, zde se přenáší látky již přímo do krevního oběhu. Jednotlivé látky mohou mít různý systém přenosu.
 
Sacharidy se vstřebávají jako jednoduché cukry – monosacharidy (glukóza, galaktóza, fruktóza), mají svůj přenašečový systém, energie je dodávána např. současným přenosem sodíku (kotransport). Sodík má tendenci vstupovat do buněk, energie přenosu je využita pro vstřebání cukrů; sodík je pak opět vyčerpán ven sodíkovou pumpou za spotřeby energie.
 
Bílkoviny se vstřebávají jako jednotlivé aminokyseliny, opět využívají energie spřažením svého přenosu se vstupem sodíku. Existuje několik přenašečů pro různé typy aminokyselin. Vstup do krve se pak děje jednoduše s využitím koncentračního gradientu. Některé přenašeče jsou podobné přenašečům v ledvinných tubulech.
 
Tuky a tukové látky jsou přítomny v tráveniny ve formě micel, tj. kulovitých útvarů („kapiček“), kde jsou obsaženy jak látky částečně hydrofilní (na povrchu), tak hydrofobní (uvnitř). Jde o mastné kyseliny, 2-monoacylglyceroly, cholesterol a některé fosfolipidy a obsaženy jsou rovněž žlučové kyseliny. Z micel se postupně uvolňují tyto látky a jsou vstřebány do střevních buněk; látky hydrofobní (čili lipofilní), což jsou obecně právě tuky, snadno prostupují buněčnou membránou, která je rovněž lipidového charakteru a většinou tak nevyžadují speciální přenašeče. Uvnitř střevní buňky dochází k opětovné syntéze některých tuků (např. na triacylglyceroly) a spolu s proteiny tak tuky vytvářejí částice zvané chilomikrony (druh lipoproteinů), které vystupují ze střevní buňky a jsou přenášeny nejprve lymfou (mízou) a teprve poté se s ní dostávají do krve. Menší mastné kyseliny mohou procházet přímo do krve. Žlučové kyseliny se vstřebávají zpět do krve v ileu – vykonávají tzv. enterohepatální oběh: tj. přecházejí ze střeva zpět do krve a krví zpět do jater, kde se opět vyloučí do žluči a s ní se dostávají opět střeva (většina se jich tak opětovně využívá).
Vstřebávání a trávení tuků je nezbytné pro správné vstřebávání vitaminů rozpustných v tucích, tj. vitaminu A, D, E, K.
Voda v trávicím pochází nejen z potravy, ale ještě více z trávicích šťáv. Vstřebává se zejména v tenkém střevě, zbytek pak ve střevě tlustém. Vstřebá se naprostá většina vody. Přechod vody zajišťují osmotické a hydrostatické poměry. S vodou jsou často vstřebávány různé minerály, vitaminy rozpustné ve vodě.
 
Speciální přenašeče mají i některé další látky, např. kovy, zejm. železo.
 
 

6.5 Imunitní systém trávicího ústrojí

6.5 Imunitní systém trávicího ústrojí
 
  
Trávicí ústrojí v kontaktu se zevním prostředím, s potravou, četnými antigeny. Proto je zároveň ústrojím bohatým na lymfatickou tkáň a imunitní systém. Nejvýraznější jsou tzv. Peyerovy plaky ve sliznici tenkého střeva, ale lymfatická tkáń je např. i v žaludku.
 
Dalšími antigeny jsou bakterie, které osídlují masivně zejm. tlusté střevo. Jejich správné složení je důležité i pro trávení.
 
 

6.6 Krevní oběh trávicího ústrojí

6.6 Krevní oběh trávicího ústrojí
 
  
Zvláštností krevního oběhu je tzv. portální systém. Krev ze žaludku a střeva (též sleziny) se dostává do žíly vrátnice (portální žíla, vena portae), která teče nejprve do jater, kde se opět dělí až na kapiláry. Játry protéká, přičemž játra jsou tak prvním orgánem, který může živiny z krve odebrat a vstřebat. Protože játra jsou kromě metabolického i detoxikační orgán, mohou se zde odstranit z těla některé toxické látky. Více v kapitole věnované játrům.
 
 

6.7 Dutina ústní

6.7 Dutina ústní
 
  
V ústní dutině dochází k rozmělnění potravy žvýkáním, k jejímu smísení se slinami a k polknutí. Kromě zubů hraje roli i jazyk a svalovina tváří. V dutině ústní probíhá i část trávení – sliny obsahují enzym amylázu (též ptyalin), což je enzym štěpící velké cukry typu škrobu na menší části. Sliny dále obsahují vodu, hlen, minerály, alkalizující látky (bikarbonát). Potravu částečně rozpouštějí, tím usnadňují i polykání, díky hlenu se sousto stává hladším, je kluzké. Zásadité látky mají zároveň ochranný vliv na zubní sklovinu, stejně jako ve slinách obsažený vápník. Zvlhčení dutiny ústní pomáhá rovněž řeči. Sliny obsahují i některé antimikrobiální látky a protilátky, takže ochraňují dutinu ústní i proti choroboplodným zárodkům. V dutině ústní jsou přítomny i za fyziologických okolností četné bakterie, více pak u osob se zkaženým chrupem či nemocnými dásněmi.
 
Denní produkce slin je cca 2 litry, tekutina ze slin se následně opět vstřebá, nicméně při poruše polykání a ztrátě slin může dojít k velkým ztrátám tekutin.
Produkce slin má část sekreční (kdy se produkují i enzymy, tato fáze se může unavit) a část pouze filtrační, kdy se z krve vlastně filtruje a získává voda; tento mechanismus není unavitelný.
 
Tvorba slin je řízena především nervově. Řídí je parasympatická vlákna v hlavových nervech. K slinění vede kontakt dutiny ústní s potravou, ale významně je slinění aktivováno pouhou představou jídla či s ní spojenými dalšími vjemy. Klasicky tyto reflexy rozpracoval ruský fyziolog I. P. Pavlov na psech, které „naučil“ slinit při pouhém zazvonění poté, co toto zvonění po určitou dobu spojoval s krmením.
 

6.8 Hltan (farynx) a jícen (ezofagus)

6.8 Hltan (farynx) a jícen (ezofagus)
 
  
Jde o část trávicí soustavy přenášející potravu do žaludku. Dochází zde tedy k polykání, potrava není v těchto úsecích trávena. Polykání lze navodit vůlí, ale je to i reflex (polykací reflex), dotkne-li se potrava kořene jazyka, hltanu či patrových oblouků. Dojde k postupnému přesouvání potravy (sousta – bolusu) jícnem do žaludku. V jícnu probíhají peristaltické vlny, které posunou tráveninu do žaludku. Při přechodu do žaludku se musí uvolnit dolní jícnový svěrač, který naopak musí mimo polykací akt hránit jícen před průnikem kyselého žaludečního obsahu zpět do jícnu.
Inervace těchto orgánů je zejm. z IX. a X. hlavového nervu, jejichž jádra jsou v mozkovém kmeni. Polykání má část vůlí neovladatelnou i ovladatelnou (k polykání se můžeme „rozhodnout“, nicméně jeho další část pak proběhne nezávisle na naší vůli, nelze ho již „zastavit“).
 
Polykání má tři fáze:
- ústní
- hltanovou
- jícnovou
 
Velmi důležitým dějem při polykání je uzavření hrtanu (laryngu). Zvednutí hrtanu a uzavřením záklopky hrtanové (epiglotis) dojde k zabránění vdechnutí sousta (porušení této souhry může mít závažné důsledky, lehkou formou je „zaskočení sousta“ s kašlem).
 
 

6.9 Žaludek

6.9 Žaludek
 
  
Jde o místo výrazného trávení a shromažďování potravy. Žaludek může pojmout až 1,5 litru tráveniny, což je dáno velkou schopností jeho stěny relaxovat. Po naplnění žaludku nastává klidová fáze, tekutiny mohou dále odtékat, naopak tuky zůstávají v horní části („na hladině“) a opouštějí tak žaludek jako poslední. Horní (proximální) část žaludku (fundus, část těla žaludku) slouží spíše jako zásobárna, distální část (druhá část těla, vratník – pylorus) pak vykonává výrazné peristaltické pohyby, které tráveninu posouvají směrem k dvanáctníku. Vzniká peristaltika, která tráveninu posouvá jak směrem ven do duodena, tak částečně zpět, což vede k jejímu dobrému promísení s trávicí šťávou.
 
 
Vyprazdňování žaludku se děje regulovaně. Principem je, aby duodenum nebylo zahlceno příliš kyselým obsahem a příliš velkým množstvím tuků, což by potom trávicí šťávy duodena a slinivky nebyly schopny zpracovat. Proto je toto vyprazdňování regulováno jednak nervově, jednak gastrointestinálními hormony z dvanáctníku, které reagují na obsah látek v tráveniny a na její pH.
 
Buňky žaludeční sliznice se dělí na buňky hlavní a buňky krycí (parietální). Hlavní buňky tvoří pepsin, krycí buňky kyselinu chlorovodíkovou a tzv. vnitřní faktor. Dále jsou zde např. G buňky produkující gastrin a četné hlenové žlázy.
 
Žaludeční šťáva je velmi kyselá díky obsahu kyseliny chlorovodíkové a obsahuje enzym pepsin, který štěpí bílkoviny. Vzniká z neaktivního pepsinogenu. Kyselina pomáhá trávit bílkoviny a maso, chrání žaludek a celý trávicí systém před infekcí, aktivuje pepsinogen na pepsin, usnadňuje vstřebávání vitaminu C a železa; zároveň však sliznici může poškodit, proto je přítomen i hlen a další ochranné faktory. Tvoří se zde tzv. vnitřní faktor nezbytný pro správné vstřebávání vitaminu B12.
V žaludku potrava setrvává až několik hodin, tučná déle než sacharidová.
 
Kyselina chlorovodíková se tvoří z vody, oxidu uhličitého a chloridových aniontů. Voda s oxidem uhličitým vytvoří v žaludeční buňce uhličitou kyselinu (H2CO3, katalyzuje enzym karboanhydráza), z níž se odštěpí proton (H+), který je pumpován do nitra žaludku spolu s chloridem (Cl-). Ze zbylé kyseliny zůstává bikarbonát (HCO3-), který se vrací do krve a vyměňuje právě za chloridový anion. Zatímco se vnitřek žaludku okyseluje, krev vytékající ze žaludku se stává alkaličtější a obsahuje méně chloridů.
 
Žaludek musí mít i ochranné mechanismy, které jej chrání před poškozením kyselého prostředí. Významnou roli hraje hlen, kterými je sliznice pokryta. Je v něm přítomen i alkalický bikarbonát a ochrannou funkci má i řádné prokrvení sliznice a prostaglandiny. Porušení těchto ochranných vrstev přispívá k vzniku vředů.
V žaludku probíhá i vstřebávání, může se tu vstřebávat alkohol, některé léky aj.
 
 

6.10 Tenké střevo

6.10 Tenké střevo
 
  
Tenké střevo je hlavním místem vstřebávání živin a ostatních látek, probíhá zde i trávení pomocí enzymů ze slinivky břišní a pomocí žluči a část trávení pak probíhá přímo ve střevních buňkách (enterocytech). Povrch tenkého střeva je zvětšen uspořádáním sliznice do klků a dále tím, že každý enterocyt má na svém povrchu velké množství dalších výběžků, tzv. mikroklků.
 
Tenké střevo má tři hlavní části – dvanáctník (duodenum) do něhož ústí žaludek, lačník (jejunum) a kyčelník (ileum), který vyúsťuje do první části tlustého střeva (slepého střeva – céka). Nejvíce trávicích a vstřebávacích procesů probíhá v prvních dvou částech, nicméně např. vitamin B12 se vstřebává právě až v ileu.
 
V tenkém střevě probíhají peristaltické vlny, které posouvají tráveninu, která zde obvykle setrvá 2 až 4 hodiny. Kromě posouvání tráveniny zde svalovina vykonává i pohyby mísící. Přechod do tlustého střeva zajišťuje tzv. ileocékální svěrač, který vyvine vyšší tlak, než je v céku, proto protlačí tráveninu do tlustého střeva a zároveň zabraňuje jejímu zpětnému pronikání.
 
Trávení v tenkém střevě  
Do duodena ústí žluč a šťáva z pankreatu na tzv. Vaterově papile. Pokračuje zde trávení všech složek potravy. Enzymy na rozdíl od pepsinu v žaludku vyžadují alkalické pH, které zajišťuje právě šťáva ze slinivky. Působí tu enzymy lipáza, (chymo)trypsin, elastáza, amyláza aj.
 
Další část trávení zajišťují přímo enzymy v enterocytech. Jde o:
- peptidázy (enzymy štěpící malé peptidy již před tím vzniklé z velkých proteinů působením pepsinu, trypsinu apod.)
- enzymy trávicí menší cukry, např. sacharázu štěpící běžný cukr (sacharózu na glukózu a fruktózu), laktáza štěpící mléčný cukr (laktózu na glukózu a galaktózu)
- lipázy (v menším množství zde ještě dochází k trávení některých tuků)
 
Tenké střevo dále produkuje šťávu obsahující vodu, hlen, ionty. Speciální buňky zejm. v duodenu syntetizují gastrointestinální hormony.
 
 

6.11 Tlusté střevo a konečník

6.11 Tlusté střevo a konečník
 
  
Tlusté střevo slouží jako rezervoár zbylé tráveniny a stolice a reguluje množství vstřebané vody a iontů.
 
Tlusté střevo vykonává pohyby posouvající tráveninu směrem ke konečníku. Rychlost průchodu je zvýšena obsahem nevstřebaných látek, zejm. vlákniny. Během přesunu se vstřebává především voda s ionty, vstřebá se cca 90 %. I tak je stolice tvořena následně ještě ze tří čtvrtin vodou. Dále stolice obsahuje velké množství mrtvých bakterií (jednu třetinu až polovinu tuhé, tj. bezvodé části), dále různé zbytky bakterií, buněk, neztrávenou potravu (zejm. vlákninu) atp.
 
Tlusté střevo obsahuje velké množství bakterií. Nejznámější je Escherichia coli, ale většina bakterií je tzv. anaerobní, tj. přežívající pouze bez přítomnosti kyslíku. Jsou schopny rozkládat neztrávené zbytky potravy (zejm. vlákninu), tvořit střevní plyny, u člověka částečně přispívají k tvorbě vitaminu K. Jejich správné složení je důležité pro činnost střeva, narušení přirozené bakteriální flóry (např. antibiotiky) vede k průjmům i dalším příznakům.
  
Stolice je vyprazdňována defekací. Její přesun do konečníku (rekta) vyvolá reflex, který spustí velkou peristaltickou vlnu v tlustém střevě. Objeví se nucení na stolici a uvolňuje se vnitřní řitní (anální) svěrač. Nucení může být vůlí oddalováno, čímž reflex na určitou dobu vyhasne (potlačení nucení na stolici). K vyprázdnění dojde „se souhlasem“ vyšších etáží (vůle), následně se uvolní  zevní svěrač, po nádechu se zapojí břišní svaly, aby stoupl nitrobřišní tlak (břišní lis) a dojde k odchodu stolice. Míra nutkání závisí i na konzistenci stolice, velké množství tekuté stolice (průjem) může být hůře udržitelné a reflex obtížně potlačitelný. Ve stolici jsou i produkty činnosti bakterií vč. látek sirných (např. sirovodík), které způsobují zápach stolice.
 
Kromě tráveniny a tekutiny je v tlustém střevě velký obsah střevních plynů. Původ plynů je: 
- spolykaný vzduch
- plyny tvořené bakteriemi
- plyny pronikající do střeva z krve
 
Za den je v tlustém střevě až 10 litrů plynů, nicméně velká většina se vstřebá, podobně jako se vstřebají plyny i z horních částí trávicí trubice. Zbylý asi půllitr ve střevě je přítomen, občas odchází konečníkem jako flatus. Plyn je vidět i na rentgenovém snímku a při poklepu na břicho vytváří charakteristický bubínkový poklep. Větší tvorba plynů se označuje meteorismus a jejich časté vypouštění jako flatulence. Tvorba plynů je ovlivněna složením potravy (klasicky je zvyšují luštěniny), složením a množstvím bakterií, vyšším polykáním vzduchu (aerofagie), některými onemocněními trávicího ústrojí či jater. Výrazná flatulence provází zrychlenou činnost tlustého střeva, třeba i psychického původu. Naopak hromadění plynů, které nemohou odcházet, způsobuje až bolestivé stavy a závažné je při střevní neprůchodnosti, kde přispívá k jeho rozpětí a poškození.
 
Složení střevních plynů je různé, jde o dusík ze vzduchu, metan, vodík, oxid uhličitý aj. 

6.12 Slinivka břišní (pankreas)

6.12 Slinivka břišní (pankreas)
 
  
Jde o orgán, který se dělí na tzv. exokrinní pankreas (velká většina, trávicí orgán) a endokrinní pankreas, kterým jsou Langerhansovy ostrůvky produkující inzulin a některé další hormony.
 
Exokrinní pankreas tvoří pankreatickou šťávu, která obsahuje vodu, bikarbonáty (ve vysoké koncentraci, která umožňuje neutralizovat kyselý obsah přicházející do duodena ze žaludku) a trávicí enzymy. K enzymům patří lipáza, fosfolipáza, (deoxy)ribonukleáza, trypsin, chymotrypsin, elastáza, amyláza aj. Některé enzymy vznikají nejprve jako neaktivní a jsou až poté aktivovány (např. trypsinogen na trypsin). To zabraňuje samonatrávení slinivky.
 
Šťáva je vylučována do duodena ve společném místě jako žluč. Její produkce je stimulována parasympatickými vlákny a sekretinem a cholecystokininem, tlumena somatostatinem.
 
Slinivka je tak nezbytná k trávení všech živin.
 
 

6.13 Játra a žluč

6.13 Játra a žluč
 
  
Tento orgán, jeho funkce a poruchy jsou popsány ve zvláštní kapitole.
 
 

6.14 Poruchy tvorby slin

6.14 Poruchy tvorby slin
 
  
Poruchy tvorby (sekrece) slin se projeví ve smyslu snížení nebo zvýšení.
 
Ke snížení dochází:
- při nedostatku tekutin (dehydrataci), např. při žíznění, krvácení, těžkých průjmech, horečce
- při snížené nervové parasympatické stimulaci (např. podání látek blokujících jeho účinek, včetně atropinu či od něj odvozených léků)
- cíleně po navození léky (viz výše), např. před chirurgickými zákroky, kdy je vhodné slinění potlačit
- při onemocnění slinných žláz, jejich poškození např. autoimunitním procesem (tzv. Sjögrenův syndrom)
Nedostatečná tvorba zhoršuje polykání, ztíží řeč, zvyšuje riziko zubního kazu a zhoršuje trávení
 
Zvýšená sekrece (ptyalismus) nastává:
- při podráždění sliznice zánětem (např. anginou)
- při mechanickém podráždění (např. špatně provedená zubní náhrada)
- přirozeně vlivem potravy (včetně reflexu) a jejího složení (např. velmi kořeněná potrava)
- nadměrnou nervovou stimulací (během nevolnosti, před zvracením – nadměrný vliv parasympatiku)
- v těhotenství
 
Nadměrná tvorba slin je závažná zejména tehdy, pokud nedochází k jejich polykání, protože jejich ztrátami se ztrácí z těla tekutiny a může vznikat dehydratace.
 
 

6.15 Poruchy polykání (dysfagie)

6.15 Poruchy polykání (dysfagie)
 
  
Porucha polykání či ztížené polykání znamená váznutí sousta. Polykání může být narušeno v oblasti hltanu či jícnu. Pro správný akt polykání je nezbytná nervo-svalová souhra v oblasti hltanu, průchodnost jícnu, jeho přiměřená pohyblivost.
 
K dysfagii tak vede např.
- poškození hlavových nervů vč. poškození oblasti mozku (mozkového kmene), odkud vycházejí jeho vlákna, a to různými   neurologickými poruchami, otokem mozku, mozkovou příhodou, nádorem atp.
- poškozením či onemocněním hltanu (otokem, zánětem, nádorem)
- poškozením jícnu, a to jeho stěny a svaloviny (např. sklerodermie, rakovina jícnu, těžké záněty jícnu, stavy po poleptání)
- porucha uvolnění dolního jícnového svěrače z nervových příčin, tzv. achalázie. Jde o nemoc, která je charakterizována ochabnutím až ztrátou peristaltických pohybů jícnu. V jícnu se hromadí potrava a celý jícen je roztažen a prodloužen.
- stlačení jícnu, např. velkou štítnou žlázou (strumou) či nádorem v mezihrudí (mediastinu)
 
Rizikem dysfagie je zpětný návrat potravy (regurgitace) s rizikem zejm. u horní dysfagie vdechnutí sousta (aspirace) s nebezpečím dušení (u velkých soust) či poškození plic (např. při vdechnutí kyselé žaludeční šťávy). Toto riziko je zejm. u osob v bezvědomí či zhoršeném vědomí (včetně alkoholiků při zvracení) či v pooperačním stavu.
Dlouhodobé poruchy polykání snižují přívod potravy a vedou k hubnutí.
Typické je, že čím větší a tužší sousto je, tím spíše je při dysfagii hůře polykáno. Nicméně u tzv. paradoxní dysfagie je dříve zhoršeno polykání tekutin.
Jako odynofagie se označuje bolestivé polykání.
 
 

6.16 Gastroezofageální reflux (GER)

6.16 Gastroezofageální reflux (GER)
 
  
Tento pojem znamená návrat (reflux) žaludečního obsahu do jícnu. Za normálních okolností je mu bráněno dolním jícnovým svěračem. Kyselé prostředí (které je v žaludku) je pro sliznici jícnu škodlivé. Kromě svěrače je pro zabránění refluxu třeba normální pohyblivosti jícnu (peristaltiky), zároveň se uplatňuje i alkalický charakter slin.
 
Hlavním příznakem je pálení žáhy – pyróza.
 
Dále se uvádí, že může docházet i k vdechování malého množství kyselin, což může vést ke kašli či astmatickým obtížím.
 
K refluxu může dojít jen občas, např. vlivem potravy. Nepříznivě působí kofein (káva), některá tučná, kynutá, kořeněná či nadýmavá jídla. Vliv má i poloha těla, v horizontální poloze je riziko větší. Dále vyšší nitrobřišní tlak včetně těhotenství.
 
Závažné důsledky může mít dlouhodobý reflux. Jícnová sliznice je dlouhodobě poškozována, může dojít k její přeměně – metaplazii – na sliznici podobnou žaludku. V ní hrozí riziko krvácení, ale zejména riziko vzniku zhoubného nádoru. Takto změněnému jícnu se říká Barrettův jícen. Proto vyžaduje dlouhodobý GER léčbu.
 
 

6.17 Poruchy žaludeční motility a sekrece

6.17 Poruchy žaludeční motility a sekrece
 
  
Poruchy motility a vyprazdňování žaludku se vyskytují při některých žaludečních chorobách a rovněž při některých systémových celkových onemocněních. V zásadě jde o příčiny mechanické (organické) či regulační (tzv. funkční změny).
 
Zpomalené vyprazdňování žaludku na základě mechanické překážky může vést k částečnému nebo úplnému omezení vyprazdňování. Příčinou je např. zhoubný nádor v distální části žaludku nebo při chronickém peptickém vředu v oblasti pyloru, při stenóze (zúžení) pyloru a dále na přechodu žaludku do duodena (v těchto oblastech je totiž žaludek již normálně úzký, zatímco v oblasti kardie je velký a proto k příznakům poruchy vyprazdňování nedochází).
 
K funkčním změnám dochází po aplikaci některých léků (tlumí např. nervovou stimulaci žaludeční svaloviny), při poranění břicha, podráždění n. vagus (inervuje žaludek), při metabolických či iontových poruchách (např. snížené činnosti štítné žlázy, nedostatku draslíku). V důsledku porušené nervové regulace vede k poruchám vyprazdňování žaludku též cukrovka.
Žaludek se při omezeném vyprazdňování rozšiřuje a zvětšuje, hromadí se v něm potrava, která může být následně vyzvracena.
 
Zrychlené vyprazdňování se může vyskytnout při peptickém vředu duodena, při zvýšené činnosti štítné žlázy a zejména bývalo časté po částečném odstranění žaludku (dnes je tento výkon vzácnější i díky lepší léčbě vředů). Může vést k špatnému trávení.
 
Při poruše funkce vrátníku (pyloru) se může obsah dvanáctníku vracet zpět do žaludku, což je tzv. duodenogastrický reflux. Nežádoucí je především kvůli průniku žlučových kyselin, které poškozují žaludeční sliznici.     
 
Poruchy sekrece nastávají často vlivem věku, poruch sliznice a poruch regulace.
Krátkodobé zvýšení sekrece bývá při akutním zánětu žaludeční sliznice či po jejím podráždění např. některými léky a alkoholem.
 
Déletrvající zvýšení sekrece spojené s hyperaciditou (zvýšenou kyselostí, tj. zvýšeným množstvím HCl) a zvýšením produkce enzymů (pepsinu) může provázet duodenální vřed. Velmi závažné zvýšení je při nadměrné produkci gastrinu (z nádoru gastrinomu, např. ve slinivce břišní). Nadměrnou kyselostí je žaludeční sliznice poškozována, vznikají opakované žaludeční vředy, které se špatně hojí (tzv. Zollingerův-Ellisův syndrom).
 
Snížená sekrece (hyposekrece) se týká:
- jen snížení objemu vytvořené šťávy
- snížení objemu se sníženým množstvmí HCl (hypohydrie) či jejím úplným chyběním (achlorhydrie)
- sníženého množství enzymů proteináz (pepsinu)
 
Tento stav může dlouhodobě vznikat při poškození žaludeční sliznice, zejm. při chronickém zánětu žaludku (chronické gastritidě) na autoimunitním podkladu.
Nedostatečná sekrece zhoršuje trávení, zejm. bílkovin a masa, zhoršuje vstřebávání železa a též vitaminu B12 (je poškozena i produkce vnitřního faktoru), což vede k anemii.
 
 

6.18 Peptický vřed

6.18 Peptický vřed
 
  
Na vzniku peptického vředu se uplatňuje:
- působení kyseliny chlorovodíkové (HCl)
- působení enzymů proteináz (pepsinu)
- přítomnost Helicobacter pylori
- stresové a endokrinní faktory
- snížení obranných vlastností žaludeční sliznice
 
HCl může porušit ochrannou slizniční bariéru a navíc aktivuje pepsin. Její zvýšené množství (hyperacidita) se vyskytuje zejména u vředů v duodenu, zejména pokud je kyselá trávenina přicházející ze žaludku nedostatečně neutralizována alkalickou šťávou ze slinivky.
 
Proteinázy napomáhají k poškození sliznice a jejich obsah je zvýšen rovněž zejména u vředů dvanáctníku.
 
Helicobacter pylori je bakterie, která je schopna přežívat i ve velmi kyselém žaludku, což je dáno její schopností štěpit močovinu za vzniku alkalického amoniaku. Zvyšuje produkci kyseliny i proteináz, narušuje hlenovou vrstvu žaludku. Odstranění (eradikace) bakterie antibiotiky je jednou z léčby vředu, pokud byla její přítomnost prokázána.
 
Stresové a endokrinní faktory se rovněž mohou podílet na vzniku vředu. Stres může zvyšovat sekreci, ale zároveň zhoršuje prokrvení žaludku a tím zhoršuje ochranné vlastnosti. Nepříznivé účinky mají rovněž glukokortikoidy (kortizol a od něj odvozená protizánětlivá léčiva), které zvyšují sekreci, snižují tvorbu hlenu.
 
K narušení ochranných funkcí patří zejm. změna hlenové vrstvy, která žaludeční sliznici chrání. Dalším faktorem podílejícím se na vzniku peptického vředu je snížená produkce prostaglandinů (vznikají v žaludeční sliznici a působí lokálně), které produkci hlenu zvyšují a příznivě působí na prokrvení sliznice. Důležité je, že tvorba prostaglandinů je narušena léky užívanými proti bolesti či horečce, např. aspirinem.
 
Peptický vřed se může projevit bolestí, krvácením, někdy značným, v těžkých případech až perforací stěny.
 
 

6.19 Nevolnost a zvracení

6.19 Nevolnost a zvracení
 
  
Nevolnost (nauzea) je nepříjemný pocit charakteru nucení na zvracení, při němž dochází k aktivaci vegetativního nervstva s četnými příznaky. Patří k nim slinění, bledost, pokles tlaku krve a srdeční frekvence.
 
Zvracení (vomitus, emesis) je reflexní akt, který vede k vypuzení již polknuté potravy zpět ústy. Nejprve dojde k hlubokému nádechu, dále k uzavření příklopky hrtanové, stahu břišních svalů, bránice a hrudních svalů. Dochází proto k zvýšení nitrohrudního a nitrobřišního tlaku. Ochabnutí žaludku vede k vytlačení žaludečního obsahu zpět do jícnu a dále do dutiny ústní.
 
Akt zvracení je řízen z centra pro zvracení v retikulární formaci prodloužené míchy, které je uloženo v blízkosti respiračních a kardiomotorických center. Z toho vyplývají i doprovodné příznaky.
 
Podněty vyvolávající nauzeu a zvracení jsou shodné. Mají zdroj centrální a periferní. Jedná se o nepříjemné zrakové, čichové a chuťové vjemy, podráždění rovnovážného ústrojí, bolest, působení některých léků, toxických látek, alkoholu. Časté je zvracení na počátku těhotenství (tzv. ranní zvracení, někdy však v poměrně těžké formě). Dále pak i selhání ledvin, ozáření atp.
 
Zvracení i nauzeu mohou vyvolat podněty ze samotného zažívacího ústrojí (roztažení jícnu, žaludku a duodena, zpomalené vyprazdňování žaludku).
Speciální otázkou je zvracení vyvolané záměrně u poruch příjmů potravy (mentální anorexie, mentální bulimie).
 
Důsledky zvracení závisejí na jeho častosti, resp. délce. Vede ke ztrátám tekutin, iontů, kyselin (vzniká metabolická alkalóza), při delším trvání k špatné výživě. Kyselina v dutině ústní může poškodit zuby.
 
 

6.20 Malabsorpční syndrom

6.20 Malabsorpční syndrom
 
  
Poruchy vstřebávání (resorpce) mohou vzniknout jako následek nedostatečného trávení (maldigesce) nebo poruch transportu látek ze střeva do krve (malabsorpce).
 
Nedostatečné trávení potravy při průchodu střevem může vzniknout jako následek nedostatečné funkce trávicích orgánů, zejm. jater a slinivky břišní, změnou bakteriálního osídlení tenkého střeva a také následkem zrychlené pasáže natrávené potravy.
Je zvýšena pohyblivost střeva, k čemuž přispívají štěpné produkty látek, které nebyly vstřebány a které jsou měněny bakteriemi na toxické sloučeniny (může jít o produkty tuků či nestrávené sacharidy).
 
Hlavními projevy malabsorpčního syndromu jsou:
- průjem
- postupně se rozvíjející nedostatek živin s mnoha důsledky (malnutrice)
 
V průjmu jsou často obsaženy nestrávené tuky – steatorea. Nedostatek živin vede k hubnutí, nedostatku vitaminů, železa, může být anemie, nervové poruchy, únava, slabost.
  
Hlavní příčiny malabsorpčního syndromu:
- porucha krevního zásobení střevní stěny či odtoku lymfy
- zrychlený průchod střevem
- porucha enzymatické výbavy enterocytů (deficit laktázy s neschopností trávit mléčný cukr – intolerance laktózy)
- zmenšení resorpční plochy (stavy po chirurgickém odstranění části tenkého střeva)
- nadměrné pomnožení bakterií v tenkém střevě
- autoimunitní poškození střevních buněk (celiakální sprue)
  
K tzv. primárnímu malabsorpčnímu syndromu patří:
- Deficit laktázy: chybění enzymu štěpícího laktózu (tj. mléčný cukr) ve střevních buňkách. Neštěpená a nevstřebaná laktóza je kvašena bakteriemi, a tak vzniká průjem a zvýšená plynatost. Pacienti trpí nedostatkem vápníku, protože jeho hlavní zdroj, mléčné výrobky, nemohou být konzumovány (snášeny jsou jogurty a jiné výrobky, kde již došlo ke zkvašení mléčného cukru). Deficit laktázy je poměrně častý, v některých oblastech i geneticky podmíněný.
 
- Celiakální sprue (celiakie) je podmíněna nesnášenlivostí glutenu (lepku) z obilí na imunologickém podkladě. Jeho přítomnost v potravě vyvolá změny na střevní sliznici a naruší vstřebávání. Kromě střevních příznaků mohou být postiženy i jiné orgány (např. kůže). Po jeho vyloučení z potravy příznaky ustupují, ale bezlepkovou dietu je nutné dodržovat trvale.
 
 

6.21 Průjem a zácpa

6.21 Průjem a zácpa
  
 
Oba stavy jsou příznaky nemocí trávicího ústrojí, ale mohou být způsobeny i chorobami jiných orgánů.
 
 
Průjem (diarea) je častější vyprazdňování řídké stolice.
 
Příčiny průjmu
Nejběžněji vzniká krátkodobý průjem při dietních chybách (špatná kombinace jídel, jídlo z nekvalitních surovin atp.) a při běžných střevních infekcích (virových i bakteriálních). Závažnější je infekce salmonelami či shigellami (bacilární úplavice).
Funkční průjem vzniká i z psychických příčin.
Ze závažnějších nemocí trávicího traktu jej mohou vyvolat všechny nemoci vedoucí k malabsorpčnímu syndromu.
Z celkových chorob vyvolává průjem zvýšená funkce štítné žlázy.
 
Mechanismy vzniku průjmu:  
- osmotický průjem: zvýšený osmotický tlak ve střevě v důsledku přítomnosti nestrávených látek, např. laktózy
- sekreční průjem: zvýšená sekrece vody vyvolaná např. bakteriálními toxiny (typické pro choleru)
- snížená resorpce
- zrychlená střevní pasáž (peristaltika)
 
Důsledky průjmu: 
- ztráta tekutin a iontů vedoucí až k těžké dehydrataci s rozvratem vnitřního prostředí a s metabolickou acidózou (ztrácí se  zásaditý obsah střeva)
- nedostatek živin, vitaminů a dalších složek v podstatě jako u malabsorpčního syndromu
 
  
Zácpa (obstipace) je obtížné, málo časté vyprazdňování střev.
 
Příčiny zácpy:
- útlum defekačního (vyprazdňovacího) reflexu – tzv. habituální zácpa; vede k ní malý příjem vláknin a tekutin, časté        
- potlačování defekačního reflexu, sedavý způsob, stres, nepravidelný příjem potravy – proto má civilizační ráz
- reflexně při chorobách konečníku či řitní oblasti (např. poranění, trhlinky, zanícené hemoroidy)
- organické příčiny: při zhoršení průchodu střevem (může jít o nádor, který se dříve projeví, je-li umístěn v konečníku nebo esovité kličce, které jsou užší než slepé střevo)
- porucha nervových regulací na úrovni vegetativních nervů i CNS (např. diabetická neuropatie, nemoci či poranění mozku a míchy)
- snížená činnost štítné žlázy
- změny iontového složení krve, zejména nedostatek draslíku (hypokalémie)
 
 

6.22 Ileus

6.22 Ileus
 
 
Ileus je termín označující neprůchodnost střevní.
Rozlišuje se několik typů:
 
Mechanický ileus je vyvolán mechanickými příčinami, které mohou být:
- uvnitř střeva (intraluminárně)
- v jeho stěně
- zevně (extraluminárně), tj. střevo stlačují
Příčinou jsou např. o nádory, velmi tuhá stolice, spolknutý předmět. Dalšími možnostmi jsou jizvy po zánětových procesech, srůsty po předchozích střevních operacích a zauzlení střevních kliček.
 
Cévní ileus vzniká při zaškrcení cévního zásobení střeva nebo trombóze či embolii cév. Může tak komplikovat uskřinutí kýly.
 
Funkční ileus (střevní pseudoobstrukce) je zastavení pasáže tráveniny, aniž by byla přítomna mechanická blokáda. Podstatou je porucha motility střevní svaloviny. Má formu paralytickou a spastickou.
Může vzniknout reflexně, např. po chirurgických výkonech, infekcích v břišní dutině, vlivem léků, nedostatku draslíku (dochází k snížení reaktivity hladké svaloviny), ale někdy i přeneseně např. při infarktu myokardu.
Vzácně vzniká chronická forma, např. při těžší snížené funkci štítné žlázy či neurologických nemocích.
 
Důsledky ileu
V důsledku ileu dochází ke stagnaci tráveniny. Jsou zadrženy i střevní plyny a navíc se do střeva  vylučují voda a ionty. Pronikání tekutiny a iontů má i důsledky na celkové vnitřní prostředí. Objem stagnující tráveniny v neprůchodném střevě se zvětšuje. Tím se rozpíná střevní stěna, která je poškozována. Díky tomu procházejí stěnou toxické látky, zejména z bakterií.
U mechanického ileu se střevní stěna snaží překážku překonat, což vede k bolestem kolikového typu (kolísavý typ bolesti). Spolu s rozpětím se tím dále zhoršuje stav stěny střeva a jejího prokrvení, což může vést až k nekróze tkáně. Při pokračujícím stavu může dojít až k prasknutí (perforaci) střevní stěny, k proniknutí infikované tráveniny do dutiny břišní a k vzniku zánětu pobřišnice – peritonitidě. To může vést až k sepsi, septickému šoku a mnohotnému orgánovému selhání.
 
 

6.23 Nedostatečnost slinivky břišní (pankreatická insfucience)

6.23 Nedostatečnost slinivky břišní (pankreatická insfucience)
 
  
Pokles zevně sekretorické funkce s příznaky z porušeného trávení se označuje jako insuficience (nedostatečnoost) pankreatu.
 
Příčinou je nejč. zánět slinivky (pankreatitida), a to buď těžký akutní průběh nebo zánět chronický s postupným zánikem žlázové tkáně slinivky a jejím nahrazováním vazivem. Častou příčinou je alkoholismus, někdy autoimunitní proces či nádor. Speciální příčinou je geneticky podmíněné onemocnění cystická fibróza.  
 
V důsledku insuficience klesá produkce enzymů slinivky, tudíž se zhoršuje trávení všech složek potravy v duodenu, zejm. pak tuků, ale i bílkovin či sacharidů. Chybí-li sekrece zásaditých látek (bikarbonátu), nedochází navíc v dvanáctníku k neutralizaci kyselé tráveniny přicházející do něj ze žaludku. Tím se zhoršuje i aktivace enzymů.
 
Trávenina obsahuje hodně nestrávených součástí, které postupují dále do střeva, nevstřebávají se a navíc vyvolávají průjem – jde vlastně o maldigesci s následnou poruchou resorpce. Důsledky jsou proto podobné, průjmy, nedostatek živin, vitaminů rozpustných v tucích, hubnutí, únava. Navíc mohou být bolesti břicha.

7 Fyziologie a patofyziologie jater

7 Fyziologie a patofyziologie jater
 
 

7.3 Testovací otázky

7_Fyziologie_a_patofyziologie_jater

  
Játra jsou největší žlázou v lidském organismu. Jejich funkce i poruchy výrazně souvisí s jejich stavbou, zejm. na mikroskopické úrovni, a s jejich prokrvením.
 
 
Audio 1.část
 
Audio 2.část

7.1 Fyziologie jater

7.1.1 Stavba jater z funkčního pohledu

7.1.1 Stavba jater z funkčního pohledu
 
  
Makroskopicky se dělí především na pravý a levý lalok, ale důležitá je jejich stavba mikroskopická. Jaterní buňky (hepatocyty) jsou uspořádány do lalůčků, v nichž buňky probíhají v trámcích. Okolo nich protéká širokými kapilárami (sinusoidy) krev, přičemž ve stěnách sinusoidů jsou značné otvory (fenestrace), umožňující přestup látek, a zároveň jsou zde kromě endotelových buněk i makrofágy (Kupfferovy buňky). Hepatocyty mají na svém povrchu mikroklky zvětšující jejich povrch. To proto, že jejich kontakt s protékající krví je zcela zásadní pro funkci jater. Na druhém polu vznikají mezi jaterními buňkami tzv. žlučové kapiláry, kterými začíná proudit v játrech utvořená žluč.
 
jatra.jpg

 
Jaterní lalůček
 

7.1.2 Cévní zásobení jater

7.1.2 Cévní zásobení jater
 
  
Podstatné je cévní zásobení jater. Krev, která k jaterním buňkám přitéká, pochází jednak z arteriální krve (jaterní tepna, arteria hepatica), jednak z žíly vrátnice (portální žíla, vena portae), která vzniká z kapilár v trávicích orgánech (žaludek, střevo) a ve slezině. Přináší proto velké množství vstřebaných živin a rovněž léků či event. jedů. Krev z obou cév se v játrech opět mísí (tzn. že i vena portae se znovu rozvětvuje v kapilární systém) a protéká jaterními sinusoidy kolem jaterních buněk z periferního periportálního prostoru až do centra lalůčku, kde ústí do centrální žíly. Krev z těchto žil se postupně slévá až do velkých jaterních žil, které ústí do dolní duté žíly.
Játry proteče až čtvrtina srdečního výdeje, ale přes tento intenzivní průtok je v nich nízký tlak, tzn. že za fyziologických okolností je průtok krve játry volný, bez velkého odporu (což se zásadně mění při patologické přestavbě jater).
 
 

7.1.3 Základní funkce jater

7.1.3 Základní funkce jater
 
  
Játra mají vztah zejména k trávení a metabolismu, ale právě tím ovlivňují i mnohé další děje v organismu.
 
K hlavním funkcím jater patří:
- tvorba žluči
- syntéza krevních bílkovin vč. albuminu a koagulačních faktorů
- tvorba močoviny z amoniaku a tím jeho odstraňování z krve
- zpracování živin po jejich vstřebání
- metabolismus endogenních (tj. tělu vlastních) látek vč. hormonů
- detoxikační funkce zevních látek, toxických látek i léků
- metabolismus tuků, tvorba lipoproteinů
- metabolismus sacharidů
- zásobárna mnohých látek, např. glykogenu, vitaminů rozpustných v tucích, vitaminu B12, železa aj.
- aktivace vitaminu D
- termoregulace
 
 
Tvorba a funkce žluči 
Žluč je trávicí šťáva tvořená v játrech a nezbytná pro správné trávení tuků. Má především detergenční účinky, za něž je odpovědná přítomnost žlučových kyselin (resp. jejich solí – žlučanů). Žlučové kyseliny jsou syntetizovány z cholesterolu, jsou povrchově aktivní a ve střevě přispívají k emulgaci tuků (tuky se mění na malé kapičky přístupné enzymu lipáze ze slinivky břišní).
 
Žluč obsahuje vodu a elektrolyty, žlučové kyseliny, cholesterol, fosfolipidy a žlučové barvivo bilirubin. Žlučové kyseliny jsou látky steroidního charakteru, vznikají z cholesterolu. Mají významný detergentní účinek na tuky ve střevě, které se mění na menší kapičky navzájem odpuzované negativními náboji žlučových kyselin a jsou tak přístupné trávení enzymem lipázou.
 
Důležitý je enterohepatální oběh žlučových kyselin. To znamená, že 90 % těchto látek je v tenkém střevě znovu resorbováno a opět se dostávají portální žilou do jater, odkud jsou znovu do žluči vyloučeny. Jen malá část je vyloučena stolicí a nově syntetizována.
Bilirubin vzniká z hemu obsaženého především v krevním barvivu hemoglobinu. Jaterní buňky bilirubin vychytávají, konjugují (spojují) ho s kyselinami (např. glukuronovou), čímž se původně nerozpustná látka stává rozpustnou. Vyvážený obsah těchto látek je důležitý pro dostatečnou tekutost žluči, její porucha může být základem tvorby žlučových kaménků.
 
Jaterní buňky vychytávají některé látky z krve (cholesterol, bilirubin), syntetizují žlučové kyseliny a společně tyto látky vylučují
na tzv. žlučovém pólu do žlučových kapilár. V těchto místech jsou buňky utěsněny tak, aby nemohlo dojít k úniku žluči, která by poškodila i vlastní jaterní buňky a tkáň.
Žlučí se z těla mohou dostávat i některé zevní či škodlivé látky a rovněž některé léky.
Žluč postupně odtéká žlučovými cestami, které jsou nejprve intrahepatální (tj. v játrech), posléze extrahepatální, které pak ústí do duodena na Vaterově papile společně s vývodem ze slinivky břišní.
Denně se tvoří cca 800 až 1200 ml žluči.
Fluidita (tekutost) žluči je dána poměrem hlavních součástí, tj. cholesterolu, žlučových kyselin a fosfolipidů.
 
 
Syntéza krevních bílkovin
V jaterní buňce probíhá intenzivní proteosyntéza. Podstatná je tvorba bílkoviny albuminu, hlavní bílkoviny krve nezbytné pro udržení onkotického tlaku v kapilárách. Dále se zde tvoří většina koagulačních faktorů nezbytných pro srážení krve. Vzniká zde i bílkovinná část lipoproteinů, tj. molekul přenášejících různé tuky krví.
 
 
Tvorba močoviny 
Močovina (urea) je konečným produktem metabolismu dusíku v těle. Dusík je především v aminoskupinách bílkovin (aminokyselin), po jejich katatabolismu se části dusíku tělo zbavuje. Amoniaa (NH3) je látka toxická, proto je přenášena do jater většinou navázána na jiné látky a v játrech dochází k syntéze močoviny. Ta se z jater opět dostává do krve a je vylučována močí. Část amoniaku, který se přímo do jater dostává, pochází z metabolismu bakterií v tlustém střevě a játra tak zabraňují jeho pronikání do systémového oběhu
vč. mozku.
 
 
Zpracování živin
Játra se jako první orgán dostávají do kontaktu s většinou vstřebaných živin. Zároveň do jater tečou některé gastrointestinální hormony (tvořené např. ve střevě či ve slinivce), takže játra mohou tyto živiny hned zpracovat, popř. uložit. Brání tak např. nadměrnému vzestupu krevního cukru (glykémie) po jídle a naopak mohou glukózu uvolňovat či tvořit při hladovění.
 
 
Metabolismus endogenních látek
Játra jsou vybavena mnoha enzymy, které přeměňují jak živiny, tak látky v těle tvořené. Kromě syntézy mnoha látek jsou v játrech jiné endogenní látky naopak rozkládány a inaktivovány. Patří k nim i mnohé hormony.
 
 
Detoxikační funkce 
Vřazení jater do systému trávení umožňuje i odstraňování toxických látek vstřebaných ve střevě. Platí to i pro léky. Mnohé z mechanismů, které se na těchto funkcích podílejí, jsou společné jak pro látky endogenní, tak exogenní.
Významnou roli v detoxikačních procesech hraje tzv. cytochrom P450 (CYP). Je to bílkovina – enzym, obsahující rovněž hem.
 
Ve skutečnosti jde o celou rodinu enzymů, které zpracovávají různé látky různým způsobem. Jedním z významných dějů je hydroxylace (navázání skupiny –OH), která zvyšuje rozpustnost dané látky a zvyšuje tak možnost jejího vyloučení z těla.
Další významnou vlastností těchto enzymů je schopnost jejich indukce, tzn. zvýšení jejich aktivity. Způsobuje rychlejší odbourávání látek či léků, a to mnohdy nejen těch, které tuto indukci vyvolaly, ale i jiných, které jsou daným enzymem také metabolizovány.
 
Jednou z látek, které se v játrech metabolizují, je alkohol (etanol). Alkohol je nejprve oxidován na acetaldehyd a poté na octovou kyselinu. Pro první krok je důležitá alkoholdehydrogenáza (ADH) a při vyšším příjmu alkoholu se indukuje i tzv. mikrozomální systém s cytochromem P450. Proto se může zvýšit tolerance alkoholu, což však neznamená, že nemá škodlivé účinky. Acetaldehyd, meziprodukt metabolismu, je škodlivý. Octová kyselina se zapojí do metabolismu, ale její nadbytek může vést k nadbytečné tvorbě tuků.
 
 
Metabolismu tuků a sacharidů
Část vstřebaných tuků směřuje do jater. Do jater navíc vstupují i tuky uvolněné v jiných částech těla a z jater naopak tuky vystupují. Významnou funkcí jater je syntéza lipoproteinů. Syntetizují se zde VLDL (very low density lipoproteins, lipoproteiny o velmi nízké hustotě), které obsahují hojně triglyceridů, které se tak dostávají z jater do tkání.
 
Sacharidy se v játrech mohou ukládat i syntetizovat. Zásobním sacharidem je glykogen, který se v případě potřeby štěpí na glukózu, naopak při dostatku energie se glykogen syntetizuje.
 
 
Funkce zásobárny 
Játra uskladňují mnohé látky, vitamíny rozpustné v tucích (zejm. A, D), vitamin B12, železo aj.
 
 
Aktivace vitaminu D
Probíhá zde první krok aktivace, tj. hydroxylace na 25. uhlíku, další krok pak probíhá v ledvinách.
 
 
Termoregulace
Při metabolických dějích vzniká poměrně velké množství tepla.
 
 

7.1.4 Fyziologie žlučových cest

7.1.4 Fyziologie žlučových cest
 
  
Žluč tvořená v játrech obvykle vtéká nejprve do žlučníku, kde se zahušťuje vstřebáváním vody. Samotný žlučník však není pro trávení nezbytný. Po jídle se žlučník vyprazdňuje. Jídlo vyvolává stahy žlučníku stimulací vzniku cholecystokininu, což je gastrointestinální hormon tvořený mj. ve střevě. Zvláště účinná je tučná potrava (mastné kyseliny) a aminokyseliny. Podobně účinkuje i parasympatická inervace (nervus vagus). Zároveň oba uvolňují svěrač (Oddiho svěrač), který je u vyústění žlučovodu do dvanáctníku.
Na tvorbu žluči působí i sekretin a samotné žlučové kyseliny.
Ze žlučníku odtéká žluč do žlučovodu (choledochus) a poté do duodena.
 
 
 
Vliv složení žluči na její tekutost
 
 

7.2 Patofyziologie jater

7.2 Patofyziologie jater
 
 
  
Játra mohou být poškozena četnými vlivy, přičemž nejvýznamnější a nejčastější jsou viry a alkohol. Důležitá jsou ovšem i poškození toxická či léková. Dalšími faktory jsou poruchy oběhu krve, metabolická onemocnění vč. vrozených, autoimunita aj.
Játra na poškození reagují do jisté míry stejně, bez ohledu na konkrétní vyvolávající faktor. Poškozují se jaterní buňky a mění se jejich metabolické funkce, může dojít k hromadění tuku (steatóza), při těžším poškození jaterní buňky zanikají a mohou být nahrazovány vazivem. Dochází k úbytku funkční jaterní tkáně a v některých případech navíc k jejich uzlíkové přestavbě, která přispívá k dalšímu poškození a zejména k narušení průtoku krve.
Na druhou stranu játra mají významnou schopnost regenerace (obnovy).

7.2.1 Hlavní onemocnění a poškození jater

7.2.1 Hlavní onemocnění a poškození jater
 
  
Záněty jater – hepatitidy  
Hepatitida je klasicky způsobena viry poškozujícími játra, jde o tzv. virovou hepatitidu. Virové hepatitidy se dělí podle vyvolavatelů.
 
Hepatitida A je tzv. infekční žloutenka, je přenášena především znečištěnou vodou, potravinami, v důsledku špatné hygieny. Někdy probíhá v epidemiích, obvykle probíhá příznivě, zejm. v mladším věku a dětství. Nestává se chronickou - možné je očkování.
 
Hepatitida B se přenáší krví, vč. injekčních stříkaček, pohlavním stykem, z matky na plod. Inkubační doba je až několik měsíců, může vyústit v chronickou formu.
 
Hepatitida C je přenášena podobně, je však závažná častým přechodem do chronického stádia a dalšími komplikacemi vč. vzniku cirhózy. Není proti ní dosud dostupné očkování.
 
Existují ještě další, vzácnější typy. Typ D je vždy vázán na typ B, typ E je podobný typu A a je častější v tropických oblastech.
Dále se hepatitidy dělí na akutní a chronické. Akutní se mohou zhojit bez následků, i když někdy mohou mít velmi těžký průběh, chronické hepatitidy naopak mohou postupně dospět až do jaterní cirhózy.
 
Hepatitidy způsobují i jiné viry (např. virus Epsteina-Barrové u infekční mononukleózy) některé bakterie a alkohol.
 
Hlavní typy virových hepatitid
Typ
Virus
Přenos
Chronicita
Očkování
A
HAV
Fekálně-orální
Ne
Ano
B
HBV
Krev, placenta
Ano
Ano
C
HCV
Krev, placenta
Často
Ne
 
 
Toxické a alkoholové poškození jater
Tato poškození mohou vést, jak k akutním poškozením až k selhání jater, tak postupně k jejich dlouhodobému poškození vedoucímu až k jaterní cirhóze.
Hlavním faktorem poškozujícím játra je alkohol. Způsobuje tvorbu volných radikálů, narušuje metabolismus jater. Z léků může těžké akutní selhání způsobit při předávkování jinak bezpečný lék paracetamol. Těžké poškození jater vyvolávají jedy z muchomůrky zelené. Seznam látek, která mohou funkci jater narušit, je velký, někdy je závažná jejich kombinace.
 
Poruchy jater v těhotenství
Některá onemocnění jater v těhotenství mohou být závažná. Patří k nim těhotenská steatóza a HELLP syndrom, kde je navíc přítomna závažná porucha srážení krve (diseminovaná intravaskulární koagulace).
 
 
Jaterní cirhóza
Chronické onemocnění s nezvratnými změnami ve stavbě jater, zvyšuje se tvorba vaziva, ale současně dochází k uzlíkové přestavbě. Tím je narušena funkce jater i průtok krve játry – vzniká přetlak v povodí žíly vrátnice – portální hypertenze (viz dále). Jaterní cirhóza (lidově „tvrdnutí jater“, protože játra bývají tužší díky nadprodukci vaziva) je často konečným stádiem jaterního poškození, často do něj vyústí chronické záněty či nadměrné požívání alkoholu. Způsobuje selhání jater a její komplikace mohou být smrtelné.
 
 

7.2.2 Portální hypertenze

7.2.2 Portální hypertenze
 
  
Portální hypertenze znamená zvýšený tlak v povodí žíly vrátnice (vena portae), která sbírá krev z nepárových orgánů dutiny břišní (žaludek, střevo, slezina).
Hlavním mechanismem je zvýšený odpor, který protékající krve kladou poškozená a přestavěná játra při jaterní cirhóze. Při této nemoci přispívá k portální hypertenzi i nadměrný přítok krve do břišní oblasti v důsledku vazodilatace (rozšíření) útrobních cév.
Portální hypertenze však může vznikat i tehdy, je-li odpor krve kladen ještě před játry (např. při trombóze ve v. portae) nebo až za játry (při ucpání jaterních žil, kterými krev z jater odtéká, nebo při selhávání pravé srdeční komory, kdy vázne odtok kvůli přeplnění selhávající pravé komory a síně.
Kromě pasivního přetlaku se na portální hypertenzi podílí i vazokonstrikce v jaterním řečišti.
 
Portální hypertenze má závažné důsledky. Způsobuje hromadění a městnání krve v povodí žíly vrátnice.
 
Hlavními projevy jsou:
- zvětšení sleziny (splenomegalie)
- překrvení sliznice trávicího ústrojí, žaludku, střev a v důsledku toho riziko krvácení či poruchy vstřebávání a poruchy trávení
- hromadění volné tekutiny v břišní (peritoneální) dutině – ascites
- vznik a rozšíření náhradního spojení (kolaterálních cév) mezi řečištěm portálním a systémovým – jsou zejm. v oblasti dolního jícnu a konečníku. Vznikají tak nebezpečné jícnové varixy s rizikem závažného krvácení a hemoroidy. Navíc velké množství krve obchází játra a přispívá k poruše činnosti mozku.
- portální (portosystémová) encefalopatie
 
 

7.2.3 Jaterní selhání

7.2.3 Jaterní selhání
 
  
Při jaterním selhání nejsou játra schopna plnit své funkce.
Akutní selhání má prudké projevy a může vést k smrti. Způsobují jej těžké otravy (např. i předávkování paracetamolem), může být způsobeno i těžce probíhajícim zánětem či poruchou krevního zásobení a nedostatkem kyslíku. Chronické selhání se rozvíjí dlouho, jeho příčinou je obvykle cirhóza, která vzniká z různých důvodů, např. z chronického zánětu jater či vlivem alkoholu.
Příznaky jaterního selhání vyplývají z poruchy funkcí jater.
 
 
Poruchy funkce mozku – jaterní portosystémová encefalopatie a jaterní kóma
Tato porucha funkce mozku vzniká v důsledku výrazného poškození jater s úbytkem jaterní tkáně a v případě chronickém pak při existenci výrazných portokaválních zkratů. Základním problémem je, že do systémové cirkulace se dostávají látky, které za normálních okolností jsou metabolizovány během průchodu játry. Za chorobných stavů však velká část krve játra obchází příslušnými zkraty, popř. játra nedokážou tyto látky již metabolizovat. Příslušné látky se dostávají do mozku, kde působí poruchu jeho činnosti, k čemuž přispívá i to, že je zvýšená propustnost hematoencefalické bariéry. Některé z těchto látek vznikají v tlustém střevě i činností bakterií. Patří k nim zejména amoniak (NH3), který vzniká rozkladem látek bílkovinného původu obsahujících dusík (aminoskupinu). Amoniak je značně toxický a v organismu (v krvi) fyziologicky přítomen jen v malém množství a je metabolizován v játrech na ureu (močovinu), která je vylučována močí.
 
Děje v mozku, které způsobují encefalopatii, jsou poznány jen částečně. Jde zejména o poruchy v nervovém přenosu (neurotransmisi), je nerovnováha přenašečů ve prospěch inhibičně působící g-aminomáselné kyseliny (GABA). Dále odchylky metabolismu vedou k vzniku tzv. „falešných“ neurotransmiterů, které jsou podobné přirozeným přenašečům, ale po vazbě na příslušné receptory mají odlišné působení. 
Encefalopatie vede k poruchám nálady, útlumu až kómatu či smrti.
 
 
Krvácivé poruchy a krvácení do trávicí trubice 
Poruchy zástavy krvácení jsou typické a závažné. V játrech se syntetizuje většina koagulačních faktorů a při úbytku funkční jaterní tkáně se snižuje i jejich tvorba, což vede k jejich nedostatku a poruše krevního srážení. Vzniká koagulopatie. Častý je rovněž úbytek krevních destiček (trombocytopenie) v důsledku jejich většího vychytávání ve slezině, která je zvětšena v důsledku portální hypertenze.
Tyto poruchy hemostázy zhoršují i průběh častého a závažného krvácení, kterým je krvácení z jícnových varixů.
 
 
Otoky, ascites, změny vnitřního prostředí a metabolismu 
Další bílkovinou, která se v játrech syntetizuje, je albumin. Snížení jeho tvorby a z toho vyplývající hypalbuminémie vede k poklesu onkotického tlaku plasmy, který je v kapiláře důležitý k regulaci výměny tekutin s tkáňovým mokem, vede k zpětnému návratu tekutiny do cév. Při poklesu onkotického tlaku se menší množství tekutiny vrací do cév a zůstává ve formě otoků. Tento mechanismus se podílí i na vzniku otoků a ascitu.
 
Ascites je přítomnost tekutiny v peritoneální (břišní) dutině a je jedním z typických příznaků portální hypertenze a jaterního onemocnění (i když může být vyvolán i jinými chorobami).
 
Při jeho vzniku hrají roli:
- portální hypertenze
- hypalbuminémie
- zvýšená aktivace osy renin-angiotenzin-aldosteron (sekundární hyperaldosteronismus) a zvýšená zpětná resorpce vody a sodíku v ledvinách. Příčinou tohoto stavu je nižší průtok krve ledvinami v důsledku úniku tekutin z cév při výše uvedených dvou příčinách. Navíc selhávající játra sníženě inaktivují aldosteron.
- zvýšený průtok cévami v břišní oblasti v důsledku vazodilatace
 
Tyto změny vedou rovněž k změnám ve vnitřním prostředí, zadržuje se sodík a voda, v důsledku vyšší aktivity aldosteronu se naopak ztrácí draslík, což vede zároveň k vzniku metabolické alkalózy.
 
Protože jsou játra také největším metabolickým orgánem, je jejich selhání provázeno i poruchami metabolismu. Nápadné jsou zejm. odchylky v metabolismu sacharidů, nejprve spíše charakteru diabetu, při těžké nedostatečnosti jater jsou nemocní naopak ohrožení poklesem koncentrace krevního cukru (hypoglykémií), protože játra glukózu vyrábějí a zároveň skladují v podobně zásobního sacharidu glykogenu.
 
Poruchy metabolismu zasahují i funkci dalších hormonů, např. pohlavních, což vede u mužů k zvětšování prsů (gynekomastii), poklesu potence, u žen mohou být poruchy menstruace. Je snížena imunita i celková výkonnost.
 
 

7.2.4 Ikterus

7.2.4 Ikterus
 
  
Ikterus je žluté zbarvení kůže, patrné na sliznicích a v počátečních stádiích často na sklérách očí. To zbarvení je dáno žlučovým barvivem – bilirubinem, které je v krvi nadměrné množství, proto se ukládá do kůže. Zvýšená koncentrace bilirubinu v plasmě se označuje jako hyperbilirubinémie.
 
Bilirubin
Bilirubin vzniká degradací hemu, který je nejvíce obsažen v krevním barvivu hemoglobinu. Jeho vznik, metabolismus a jeho poruchy jsou proto částečně spojeny s červenými krvinkami. Krvinky zanikají převážně ve slezině, kde jsou pohlceny makrofágy, z hemoglobinu je uvolněn hem a z něj vzniká bilirubin. Je krví transportován do jater, vychytáván jaterními buňkami, konjugován (spojován) s dalšími látky, aby se zvýšila jeho rozpustnost, a posléze vylučován do žluči a odváděn žlučovými cestami do střeva. Ve střevě je částečně přeměněn bakteriemi na další barviva, z nichž část se opět vstřebává, část se dostává do moči. Bilirubin, který není konjugován, se do moči nedostane, dostane se tam případně až bilirubin konjugovaný.
 
Typy ikteru
- prehepatální (hemolytický)
- hepatální
- posthepatální
 
Prehepatální ikterus způsobuje nadměrný rozpad červených krvinek (hemolýza) a následný vznik bilirubinu. Jeho zvýšený přísun nejsou játra schopna konjugovat. Tento bilirubin se nevyskytuje v moči, protože se ještě nestihl konjugovat a tudíž není rozpustný ve vodě.
 
Hepatální ikterus vzniká při poškození či poruše jater, kdy např. zničené jaterní buňky bilirubin zpět uvolňují, popř. jsou játra natolik poškozena, že se snižuje jejich schopnost bilirubun zpracovat a vyloučit. Typicky vzniká jako „žloutenka“ při hepatitidě, ale může být i příznakem pokročilé cirhózy.
V některých případech je pouze porušen některý specifický mechanismus zpracování bilirubinu, tak to je např. u vrozené a geneticky podmíněného Gilbertova syndromu, který způsobuje nezávažné zvýšení koncentrace bilirubinu v krvi.
 
Posthepatální ikterus způsobuje blokáda v odtoku žluči. V krvi je zvýšen bilirubin konjugovaný, který je i v moči, naopak se nedostává do stolice, která se stává světlou. Příčiny jsou v játrech samotných nebo mimo ve žlučových cestách či jejich okolí.
 
 
Novorozenecká žloutenka
Tato žloutenka je specifickým typem ikteru. Vzniká fyziologicky několik dnů po narození v důsledku zvýšeného zániku červených krvinek novorozence. Navíc je přítomna nezralost enzymů, které jsou zodpovědné za zpracování bilirubinu. Tato žloutenka odeznívá po několika dnech, je možné její ústup urychlit modrým či aspoň denním světlem (fototerapie).
 
Naopak velmi závažné důsledky může mít ikterus při fetální erytroblastóze. Tato nemoc vzniká při neslučitelnosti v Rh faktoru mezi matkou a plodem. Je-li plod Rh+ a matka Rh- a vytvořily-li se již v matce protilátky proti Rh+ krvinkám v důsledku předchozích těhotenství, procházejí tyto protilátky placentou a ničí (hemolyzují) krvinky plodu, což vede k vysoké tvorbě bilirubinu. Ten se u plodu ukládá na rozdíl od pozdějších fází také do mozku a vede k závažnému poškození některých jeho částí a plodu jako takového.
 
 

7.2.5 Cholestáza

7.2.5 Cholestáza
 
  
Jako cholestáza se označuje stav kombinující městnání žluči a současný nedostatek ve střevě. Příčinou mohou být změny v samotných játrech, resp. drobných žlučovodech – nitrojaterní (intrahepatální) cholestáza, nebo mimo játra, ve větších žlučových cestách – mimojaterní (extrahepatální) cholestáza. K příčinám první patří záněty drobných žlučovodů či jejich autoimunitní destrukce. Větší žlučové cesty jsou blokovány často žlučovým kaménkem nebo stlačeny zevně, např. nádorem.
 
Městnání žluči poškozuje játra. Významně zde působí hromadění žlučových kyselin, které svým detergenčním účinkem poškozují buněčné membrány.
 
Nedostatek žluči ve střevě především znesnadňuje trávení tuků, které se špatně vstřebávají. Vznikají průjmy. Navíc je na vstřebávání tuků závislé i vstřebávání vitaminů rozpustných v tucích, tj. vitaminů A, D, E a K, což vede k projevům jejich nedostatku.
 
 

7.2.6 Žlučové kaménky

7.2.6 Žlučové kaménky
 
  
Žlučové kameny (cholelitiáza)
Žlučové kameny pevné objekty různé velikosti, které vznikají v důsledku změn složení žluči a jejího odtoku. U nejčastějších kaménků je jejich hlavní součástí cholesterol. To je nerozpustná látka, která je v roztoku žluči udržována jeho vzájemným poměrem k solím žlučových kyselin (žlučanům) a fosfolipidům. Změny tohoto poměru mohou vyústit ve vznik nejprve přesycené žluči, kde se nejprve vytvoří malé jádro, v němž cholesterol krystalizuje, které se posléze zvětšuje. Dalším faktorem může být nedostatečné vyprazdňování žlučníku.
 
Absolutní nadbytek cholesterolu vzniká např. při nadměrném energetickém přísunu, obezitě. Relativní nadbytek je dán poklesem druhých dvou složek. Střevní nemoci omezují enterohepatální oběh žlučových kyselin, poruchy výživy snižují obsah fosfolipidů. Těhotenství snižuje vyprazdňování žlučníku, estrogeny rovněž mění nepříznivě poměr jednotlivých složek, proto je výskyt kaménků častější u žen.
Méně časté jsou kaménky pigmentové, obsahující bilirubin. V kaméncích může být dále obsažen rovněž např. vápník.
  
Většina žlučových kaménků zůstává během života bez příznaků. Nejčastějším příznakem je zablokování toku a odtoku žluči, což se může projevit bolestmi vycházejícími ze žlučových cest, které se usilovně snaží překážku překonat. Komplikací je vznik trvalé blokády odtoku žluči do střeva, čili cholestáza.

8 Fyziologie a patofyziologie metabolismu

8 Fyziologie a patofyziologie metabolismu
 
 
 
Audio 1.část
 
Audio 2.část

8.1 Přehled metabolismu

8.1 Přehled metabolismu
 
 
 
Dostatek energie a stavebních látek v celém organismu, stejně jako v buňkách, je nezbytný pro celkovou výkonnost organismu, jeho zdraví, schopnost zvládat nemoci, odolnost k zátěži apod. Metabolismus a jeho poruchy mají dosah na všechny orgány a systémy. Do metabolismu pak naopak zasahují i další orgány.
Ústřední postavení mají játra, která přeměňují většinu živin, jsou důležitou zásobárnou, tvoří se zde bílkoviny, lipoproteiny, žluč a jsou místem, kam se dostávají látky vstřebané ve střevě.
 
Proto vlastní trávicí systém je nezbytný pro správný průběh metabolismu, jako místo trávení a vstřebávání živin. Kosterní svaly jsou významným místem spotřeby energie (zejm. při pohybu), ale jsou i zásobárnou bílkovin. Tuková tkáň má funkci izolační (podkožní tuk) a dříve byla považována pouze za zásobu energie; v posledních letech se prokázalo, že kromě toho je místem produkce řady látek, které do metabolismu zasahují (př. je leptin ovlivňující chuť k jídlu).
 
Dýchací a oběhový systém jsou nezbytné pro přívod kyslíku, na němž je lidský metabolismus závislý.
 
Kosti jsou velkou zásobárnou vápníku, ukládat se v nich mohou i jiné látky. 
Výrazně do metabolismu zasahují regulační systémy, a to nervový systém a endokrinní systém. Významná je především činnost nervů vegetativních. Sympatické nervy metabolismus aktivizují, aktivují štěpení zásob, naopak parasympatikus má spíše účinek tlumivý.
 
Endokrinní systém zasahuje do metabolismu na mnoha úrovních, k hlavním hormonům z tohoto pohledu patří inzulin, glukagon, hormony štítné žlázy, glukokortikoidy, růstový hormon i pohlavní hormony. Podrobněji je jejich o účincích pojednáno v další části této kapitoly a pak v kapitole věnované endokrinnímu systému.
 
 
Mitochondrie

8.1.1 Anabolismus

8.1.1 Anabolismus
 
  
Anabolismus je část metabolismu, která zahrnuje tvorbu makromolekul, zejména bílkovin, ukládání energie v podobě tuků (nadbytek energie se ukládá do tuků), částečně i sacharidů (tvoří se glykogen). Patrné může být zvyšování tělesné hmotnosti, zvětšování svalů. Anabolicky působí např. inzulin, pohlavní hormony (zejm. androgeny, které jsou jako tzv. anabolika někdy zneužívány), růstový hormon. Anabolismus je patrný při dostatečném přívodu energie. Z nervů ho podporuje spíše parasympatikus.
 
 

8.1.2 Katabolismus

8.1.2 Katabolismus
 
  
Katabolismus je opačný děj, znamená rozkládání makromolekul (štěpení bílkovin, tuků, sacharidů) a jejich zásob za účelem uvolnění a spotřeby energie. Při déletrvajícím katabolismu dochází k poklesu tělesné hmotnosti, úbytku svalové hmoty. Katabolicky působí sympatické nervy, adrenalin, glukokortikoidy, zánětové procesy a samozřejmě nedostatečný přívod energie.
Jako katabolismus se někdy označuje i odbourávání určité sloučeniny (např. katabolismus hemu).
 
 

8.1.3 Energetický metabolismus

8.1.3 Energetický metabolismus
 
  
Tento pojem zjednodušeně používá při pohledu na metabolismus jen pokud jde o energii. Energii člověk získává z potravy – viz kap. 9 věnovaná výživě. Výdej energie je pak dán fungováním buněk, organismu v základních (bazálních) podmínkách a pak samozřejmě jakoukoliv jeho aktivitou.

Bazální metabolismus je základní energetická přeměna. Slouží udržení základních životních funkcí člověka bez dalších aktivit. Zahrnuje zhruba metabolismus vleže, nalačno, ráno a při indiferentní teplotě. Jde tedy o jakési metabolické minimum, reálně pak metabolismus je zvyšován jakoukoliv aktivitou jedince. Hodnota závisí např. na pohlaví (větší u muže), věku a samozřejmě tělesných parametrech.

Energetický výdej se liší podle speciálních aktivit, největší je u náročné fyzické práce, chůze do schodů, intenzivním sportu apod.

Energie se vyjadřuje v jednotkách zvaných joul, obvykle se používá tisícinásobek, tedy kilojoul (kJ), starší jednotkou je kilokalorie (kcal). Pro hodnotu bazálního metabolismu, stejně jako pro různé aktivity lze najít tabulkovou spotřebu energie, stejně jako ji lze nalézt či vypočítat pro naši potravu.

Z hlediska energetického by tyto dvě veličiny měly být za normálních okolností v rovnováze.
 
 

8.1.4 Katabolické stavy a kachexie

8.1.4 Katabolické stavy a kachexie
 
  
Katabolické stavy jsou charakterizovány převažujícím katabolismem, který je dán výrazně narušenou regulací metabolických dějů. Na rozdíl od „prostého“ hladovění, kde organismus je schopen velmi dlouho šetřit bílkoviny, je pro katabolické stavy typické, že dochází velmi rychle k štepění bílkovin (proteokatabolismu), k nehospodárnému využívání živin a proto se všechny nežádoucí důsledky rozvíjejí velmi rychle. Hovoří se o proteinovém a energetickém deficitu.

Příčinou katabolického stavu jsou různá závažná onemocnění, typicky nádory, těžké infekce s horečkami, AIDS, ale i závažná traumata, stavy po velkých operacích, dlouhodobé znehybnění. V těchto situacích, např. po náročných operacích, je nutné dostatečnou nutriční podporou rozvoji katabolického stavu včas zabránit.

Katabolické stavy vznikají narušením metabolické regulace, a to jak na úrovni nervové, tak zejm. humorální, se zapojením množství hormonů a látek zánětového charakteru (tzv. zánětových mediátorů, např. cytokinů). Z hormonů se obv. zvyšuje inzulin, přičemž tkáně se na něj stávají necitlivými, proto není správně hospodařeno se sacharidy. Zvyšuje se aktivace stresové osy, stoupá množství glukokortikoidů, které zvyšují tvorbu glukózy v podstatě na úkor bílkovin, jejichž rozpad zvyšují. Glukóza není efektivně využita, takže celý energetický metabolismus je neefektivní, „plýtvá“ zdroji a nevyužívá je.

Vystupňováním katabolického stavu je kachexie, výrazné vyhubnutí, sešlost, zchátralost spojená se zeslábnutím jedince.
 
 
Orgánové změny při proteinovém a energetickém deficitu
Důsledky proteinového a energetického deficitu se prakticky dotýkají všech orgánů a tkání. Vzniká:
- úbytek tělesné hmotnosti
- zhoršení funkce myokardu, snižuje se srdeční výdej (vázne přísun okysličené krve k tkáním)
- zhoršení funkce dýchacích svalů (to je závažné, protože svaly zabezpečují ventilaci a dodávku kyslíku do plic, tedy i dále do tkání)
- zhoršení funkce žaludku, závažné změny tenkého střeva, porucha exokrinní funkce pankreatu
- změněná sekrece hormonů
- snižuje se tvorba bílkovin v játrech, klesá onkotický tlak plazmy, čímž může dojít k vzniku otoků
- snížení celkové odolnosti
- zhoršení hojení ran
 
 

8.1.5 Obezita

8.1.5 Obezita
 
  
Obezita (otylost) je stav, kdy se v těle nadměrně hromadí energetické zásoby, tj. tělesný tuk, což zvyšuje tělesnou hmotnost a mění tělesné proporce. Zejména je však obezita rizikovým faktorem pro další onemocnění a prokazatelně zkracuje očekávanou dobu života.

Pro hodnocení tělesné hmotnosti slouží tzv. body mass index (BMI) a množství tělesného tuku (měřené např. impedančně).
BMI = tělesná hmotnost v kg / druhá mocnina výšky (m)
Normální rozmezí hodnot pro BMI je 20-25, hodnota nad 25 se označuje nadváha, nad 30 pak obezita. U množství tělesného tuku je u mužů normální hodnota do 15–20 % a u žen do 25 %).
 
Příčiny obezity
Obezita je vždy projevem dlouhodobě pozitivní energetické bilance, tj. vyššího příjmu energie než jejího výdeje. Z hlediska příčin se dělí na primární a sekundární.
Primární obezita je způsobena nadměrným příjmem potravy při nízkém výdeji, aniž je přítomna zřetelná chorobná porucha. Uplatňují se vlivy dědičné i získané (způsob stravování v raném dětství, v rodině), vlivy sociální (reklama, fast-foody, ekonomicko-sociální situace rodiny), psychické (stresy, útěk od problémů do jídla atp.). V posledních letech byl učiněn značný pokrok ve znalostech regulace příjmu potravy, ale nepodařilo se u lidí objevit jasnou příčinu, která by obezitu většiny lidí jednoduše vysvětlila. V současnosti se ve vyspělých zemích hovoří o epidemii obezity, a to už u dětí, které se jak špatně stravují, tak málo pohybují.

Sekundární obezita je mnohem vzácnější, max. představuje 5 % a doprovází některá onemocnění především hormonální či onemocnění hypothalamu. K obezitě mají tendenci lidé s nízkou funkcí štítné žlázy či naopak nadprodukcí glukokortikoidů, tj. hormonů kůry nadledvin (Cushingova nemoc). Dalšími příčinami jsou některé vzácné, někdy vrozené syndromy.
 
Typy obezity
Obezita se dělí na tzv. obezitu s hromaděním tuku v břišní oblasti, nejen v podkoží, ale i uvnitř břicha, čili obezitu mužského typu (podle vzhledu takové osoby typu „jablko“). Lze ji zjistit měřením obvodu pasu, je typická pro metabolický (Reavenův) syndrom a je spojena s kardiovaskulárními riziky.
Obezita s hromaděním tuku kolem boků se nazývá obezitou ženského typu (podle vzhledu „hruška“). Není tak závažná s ohledem na kardiovaskulární komplikace, ale některé závažné důsledky má rovněž.
 
Komplikace obezity
Ke komplikacím obezity mužského typu patří především:
- porucha glukózové tolerance až riziko vzniku cukrovky (diabetes mellitus 2. typu)
- častější vysoký krevní tlak (arteriální hypertenze)
- urychlení aterosklerózy
- vysoké riziko kardiovaskulárních nemocí (infarkt myokardu, cévní mozková příhoda).

Uvedené stavy se často ještě s poruchou lipidového metabolismu (vysoká koncentrace cholesterolu aj.) sdružují do tzv. metabolického (Reavenova) syndromu.

Další komplikace obezity bez ohledu na typ jsou:
- nemoci pohybového aparátu (artróza)
- kožní nemoci, opruzení, infekce
- vyšší riziko krevních sraženin a embolií (tromboembolické komplikace)
- žilní městky (varixy) na dolních končetinách

Je rovněž prokázán nepříznivý vliv obezity na vznik některých zhoubných nádorů vč. gynekologických.

Komplikací výrazné obezity je rovněž tzv. syndrom spánkové apnoe, kdy jedinci kromě silného chrápání v noci na chvíli přestanou ve spánku dýchat (apnoe). Pak se opět proberou a to se opakuje během noci. Rizikem je zhoršené dodání kyslíku do krve a tkáním a výrazné narušení srdce a krevního oběhu.

8.2 Buněčný metabolismus

8.2.1 Vznik energie

8.2.1 Vznik energie
 
  
Metabolismus a zisk energie jsou výrazně spojeny s kyslíkem. Spalování látek za přítomnosti kyslíku je energeticky nejvýhodnější, a proto je lidský metabolismus aerobní. Znamená to, že je třeba kyslík dopravit do krve a krví ke každé buňce, kde je pak využit v mitochondriích.
 
Hlavní energeticky bohatou sloučeninou, která vzniká v metabolismu při štěpení látek a jejich dalším spalování, je adenozintrifosfát (ATP). Tato sloučenina slouží jako jakýsi „všeobecný energetický ekvivalent“, uchovává energii a může ji poskytnout pro další děje. Energie se uvolňuje při postupném odštěpování fosfátů (ATP má tři), tj. na adenosindifosfát (ADP) či adenosinmonofosfát (AMP). Naopak při dostatku energie probíhá cyklus obráceně. Proces tvorby ATP probíhá v buňce při různých dějích v mitochondriích, které jsou jakousi „elektrárnou“ buňky.
 
Hlavním dějem je dýchací řetězec, sled enzymových reakcí v membráně mitochondrií, kdy za využití kyslíku vzniká právě ATP (podrobněji o tomto ději pojednávají učebnice biochemie). Do dýchacího řetězce přinášejí sloučeniny vzniklé při jiných metabolických reakcích vodík, takže za přítomnosti kyslíku vzniká voda a energie. Dále vzniká oxid uhličitý (CO2), který je tak konečným produktem spalování uhlíku (všechny živiny obsahují uhlík, jde o určitou analogii „hoření“) a který musí být odveden krví do plic a vydýchán.
 
 

8.2.2 Zdroje energie a buněčné procesy

8.2.2 Zdroje energie a buněčné procesy
 
  
Člověk nicméně přijímá energii ve formě potravy, což je kombinace velkého množství nejrůznějších látek, přičemž živiny hrají hlavní roli (tj. sacharidy, tuky, bílkoviny). Z ní musí trávení a následný metabolismus vytvořit základní látky, jejichž dalším zpracováním v několika dalších dějích vzniká energie či konečné látky, které umožní průběh dýchacího řetězce a proto vznik ATP (tj. energie). Těmito látkami jsou zejm. glukóza, mastné kyseliny, ketolátky. Z nich metabolickými procesy buňka může získávat energii, která je potřebná pro různé buněčné děje, a to jak související s jejím vlastním fungováním (např. přenos látek, napětí na buněčné membráně), tvorbu nových látek (tvorba vlastních proteinů apod.) a dále pro děje sloužící organismu jako celku (např. stahu svalové buňky, stah srdečního svalu, obranné děje).
 
Glukóza je jednoduchý cukr (monosacharid, tzv. hroznový cukr), je základním cukrem krve, jeho koncentrace v krvi je glykemie. Je obsažen ve škrobu, řepném cukru (sacharóze), mléčném cukru (laktóze) z nichž se uvolňuje trávením a vstřebáváním, může  však vznikat i v těle procesem zvaným glukoneogeneze. Proces jeho rozkladu v buňce se nazývá glykolýza. Je to sled několika reakcí, který končí látkou zvanou pyruvát, která za přítomnosti kyslíku může vstupovat do dalšího cyklu reakcí (tzv. Krebsova cyklu), který podstatně zlepší energetický zisk, protože z něj vstupují látky do dýchacího řetězce. Zatímco bez přítomnosti kyslíku probíhá tzv. anaerobní glykolýza, při níž vzniká z pyruvátu laktát (tj. mléčná kyselina), energetický zisk je malý, dochází k okyselení vnitřního prostředí (laktátová metabolická acidóza). Tento stav umožňuje nicméně určitou funkci i bez kyslíku, např. v pracujícím svalu (tzv. práce na kyslíkový dluh), nicméně dochází k značné únavě. Při dostatku kyslíku (či jeho obnovenému či zesílenému přísunu) se pyruvát (event. laktát přeměněný zpět na pyruvát) dostává do Krebsova cyklu a energetický zisk je více než 10násobný, navíc nedochází k hromadění laktátu, nýbrž vzniká voda a oxid uhličitý.
 
Mastné kyseliny jsou součástí tuků (triglyceridů), z nichž jsou uvolněny buď při trávení (tuky v potravě), nebo i uvnitř buněk (tuky zásobní). Jsou to organické kyseliny s 16 až 20 uhlíky, které se postupně spalují v tzv. beta-oxidaci. Během ní vznikají opět látky, které směřují do dýchacícho řetězce a navíc tam směřuje konečný produkt, a to acetyl-koenzym A (acetyl-CoA, tzv. aktivní kyselina octová).
 
Ketolátky vznikají rovněž z mastných kyselin, resp. jejich štěpných produktů, tj. z acetyl-CoA. Buňky z nich pak mohou opět získat energii. Větší množství ketolátek vzniká tehdy, když tělo nemůže využít glukózu (což je u cukrovky, diabetes mellitus, a to u jejího 1. typu) nebo ji nemá dostatek (např. při hladovění). Více proto spaluje tuky a vznikají též ketolátky. Jde o látky, které opět okyselují vnitřní prostředí, vzniká ketoacidóza (druh metabolické acidózy). Jejich degradačním produktem je aceton, kterým je pak cítit dech takových osob. Ketolátky se dají prokázat jednoduše i v moči.
 
Krebsův cyklus je cyklus biochemických dějů probíhajících v mitochondriích. Vstupují do něj sloučeniny, které jsou meziprodukty odbourávání větších sloučenin (např. pyruvát z glykolýzy, acetyl-koenzym A z beta-oxidace mastných kyselin). Mohou z něj však zároveň začít syntetické pochody pro řadu dalších látek, vychází z něj např. procesy vedoucí k tvorbě tak základní sloučeniny, jakou je hem. Krebsův cyklus tak slouží vzájemné přeměně živin a dalších látek. Vzniká zde i oxid uhličitý a menší sloučiny, které dále vstupují do dýchacího řetězce, čímž se Krebsův cyklus napojuje i na tvorbu energie.

8.3 Metabolismus živin základních látek v lidském organismu a jeho poruchy

8.3.1 Bílkoviny

8.3.1 Bílkoviny
 
  
Bílkoviny jsou makromolekuly tvořené dlouhými řetězci spojených aminokyselin. Aminokyselin je v lidských bílkovinách 20, chemicky se dělí podle některých kriterií (neutrální, bazické, kyselé, obsahující síru či hydroxylovou skupinu) a z hlediska výživy pak na esenciální (které si člověk nedokáže vyrobit) a neesenciální.
 
Rozklad bílkovin v buňkách se nazývá proteolýza (analogicky i při procesu trávení v žaludku a ve střevě), tvorba bílkovin proteosyntéza. Jsou to trvalé procesy, protože se bílkoviny v těle obnovují. V organismu probíhá metabolismus aminokyselin, který je více méně specifický pro každou aminokyselinu. Při proteolýze a rozkladu aminokyselin vznikají menší látky, které mohou být zdrojem energie či mohou být využity k syntéze jiných látek. Specifický je obrat dusíku. Konečným produktem vylučování dusíku z bílkovin v těle je močovina (urea). Vzniká v játrech v cyklu reakcí, dokáže tak i detoxikovat jinak škodlivý amoniak (NH3). Močovina je vylučována močí. Naopak při syntéze bílkovin je dusík nutné zabudovat do nových aminokyselin a bílkovin. Proto o celkové bilanci bílkovin v organismu vypovídá tzv. dusíková bilance. Za normálních okolností je u dospělého zdravého člověka vyrovnaná. Pozitivní dusíková bilance vzniká při celkovém anabolismu, negativní dusíková bilance vzniká u poruch výživy a u katabolických stavů.
 
Bílkoviny je schopna syntetizovat (pro vlastní potřebu) každá jaderná buňka (tedy ne již zralý erytrocyt). Některé buňky pak bílkoviny vylučují např. do krve či ven z těla. Do krve jsou vylučovány např. albumin či koagulační faktory pro srážení krve (tvoří se v játrech), protilátky – imunoglobuliny (tvoří se v plasmocytech) a četné další, např. transportní bílkoviny.  Ven z těla se vylučují např. trávicí enzymy (je to ven z těla v tom smyslu, že trávicí trubice je spojena s vnějším prostředím). Syntéza bílkovin probíhá v buňkách v ribozomech a informace o pořadí aminokyselin, které je pro každou bílkovinu specifické, je dáno genetickou informací v DNA v jádře buňky. Těmito zákonitostmi se zabývá molekulární biologie a genetika.
 
Jako hypoproteinemie se označuje snížené množství bílkovin v krvi. Jako hypalbuminemie se označuje snížené množství albuminu v krvi. Albumin je tvořen v játrech, je nejhojnější krevní bílkovinou. Přenáší řadu látek a je důležitý pro onkotický tlak plasmy. Při hypalbuminémii vznikají otoky.
Při poruše tvorby močoviny obv. v důsledku selhání jater se hromadí amoniak, který je však toxický a poškozuje mozek. Je to jedna z příčin vzniku jaterní encefalopatie při jaterním selhání.
 
 

8.3.2 Sacharidy

8.3.2 Sacharidy
 
  
Sacharidy jsou cukry (glycidy, nesprávně uhlovodany), které jsou pro lidský organismus významný a nejrychlejší zdroj energie a zároveň mají i některé funkce strukturní a regulační.
Dělí se na jednoduché cukry (např. glukóza, fruktóza), disacharidy (sacharóza, laktóza), oligosacharidy a polysacharidy (např. glykogen, škrob, celulóza). V organismu je základním sacharidem glukóza. Její koncentrace v krvi je glykemie, v buňkách se štěpí glykolýzou a nově syntetizuje glukoneogenezí (zejm. v játrech či ledvinách). Člověk může přímo metabolizovat i některé další monosacharidy, popř. je na glukózu přeměnit. Zásobním sacharidem je glykogen ve svalech a zejm. játrech, který je řetězcem stovek spojených molekul glukózy. Podobá se tak škrobu, což je rostlinný sacharid. Zásoby glykogenu vydrží max. 24 hodin, poté si organismus musí glukózu aspoň částečně syntetizovat pro potřeby mozku a červených krvinek, které jsou na ní nejvíce závislé.
 
Poruchy různých metabolických cest jsou velmi speciální záležitostí, na druhou stranu regulace a poruchy glykemie jsou klíčové pro pochopení (pato)fyziologie člověka a následně i její hlavní poruchy – cukrovky.
 
 
Glykemie
Koncentrace glukózy v krvi – glykémie – je udržována v určitém rozmezí (3,5 až 5,5 mmol/l). Závisí na bilanci přísunu glukózy do krve a jejího odsunu (využití).
 
Glukóza se do krve dostává:
- potravou
- štěpením zásobního glykogenu
- tvorbou glukózy v těle (glukoneogenezí)
 
Hlavní odsun glukózy je do buněk k energetickému využití či uložení do zásob. Jde o svaly, játra, mozek a další buňky. Všechny tyto procesy jsou řízeny.
 
Glykemii zvyšují:
- glukagon
- růstový hormon
- glukokortikoidy (kortizol)
- katecholaminy (adrenalin)
- působení sympatického nervového systému
 
Jde o látky, které buď podporují štěpení glykogenu, nebo podporují její novou syntézu.
 
Jedinou látkou, která glykemii snižuje, je inzulin. Umožňuje vstup a využití glukózy do většiny buněk, a to zejm. do tukové a svalové tkáně (jsou největšími konzumenty glukózy). Buňky mozku inzulin nepotřebují. Tyto rozdíly jsou dány různými typy přenašečů glukózy do buněk.
Narušení některého z těchto regulačních procesů vede k poruchám glykemie, která je buď příliš vysoká (hyperglykemie) nebo nízká (hypoglykemie).
 
 
Hyperglykémie
Hyperglykémie je zvýšená koncentrace glukózy (v krvi nad 7,0 mmol/l na lačno). Je základním příznakem cukrovky – diabetes mellitus (DM). Vzniká při absolutním nedostatku inzulinu (DM 1. typu) nebo při jeho relativní neúčinnosti, tzv. inzulinové rezistenci (DM 2. typu). Glukóza nemůže dostatečně vstupovat do buněk, zůstává v krvi, při dosažení určité koncentrace (cca 10 mmol/l) se dostává i do moči (glykosurie). Váže na sebe vodu, proto postižený více močí a má i větší žízeň. Ztráta cukrů močí představuje i ztrátu energie a zvyšuje riziko močových infekcí (ve sladké moči se lépe množí bakterie). Ztráta vody a iontů může vést k rozvratu vnitřního prostředí.
 
Méně časté příčiny jsou stavy související s výrazným působením ostatních hormonů. Může jít o zvýšenou tvorbu či dodávání glukokortikoidů resp. kortikoidů (tzv. steroidní diabetes), nadprodukci růstového hormonu (akromegalie) či glukagonu (glukagonom – nádor buněk produkujících glukagon, lokalizovaný nejčastěji v pankreatu).
Dlouhodobá hyperglykémie poškozuje organismus, glukóza se váže na různé struktury a poškozuje je – dochází tak  vzniku chronických komplikací cukrovky.
 
 
Hypoglykémie
Hypoglykémie je snížená koncentrace glukózy v krvi (pod 3,0 mmol/l). Nejčastěji vzniká působením nadbytku inzulinu, a to většinou při jeho podávání v léčbě diabetiků. Působí tak i některé jiné léky. Jde obv. o situaci, kdy si člověk dá velkou dávku nebo si dá dávku normální, ale např. se dostatečně nenajedl, zvracel či měl velkou fyzickou zátěž. Vzácnější je nádorová nadprodukce inzulinu nádorem zvaným inzulinom.
 
Z jiných důvodů vzniká hypoglykémie rovněž u těžké otravy alkoholem při nedostatečném příjmu sacharidů, u pokročilého selhání jater (v játrech se glukóza tvoří i se zde skladuje jako glukagon), inzulinomu (trvalá nadprodukce inzulinu) či  některých vzácných vrozených metabolických chorob, dále při extrémní fyzické aktivitě (spotřeba glukózy tkáněmi, např. maraton) či při nedostatečnosti kůry nadledvin a nízké produkci glukokortikoidů.
 
Příznaky mají dvě složky:
1. metabolické, tj. chybění glukózy a energie v mozku: zmatenost, slabost, velký hlad, ale v těžkých případech bezvědomí až kóma, někdy křeče, možnost smrti.
2. aktivace sympatiku, který se stav snaží kompenzovat, štěpí zásoby, ale současně zvyšuje srdeční činnost, vede k pocení, bledosti, třesu apod.
 
 

8.3.3 Lipidy

8.3.3 Lipidy
 
  
Lipidy (tuky) jsou organické sloučeniny, pro něž je charakteristická nerozpustnost ve vodě. V lidském organismu jsou nejbohatším zdrojem energie, tvoří hlavní energetické zásoby, tuková tkáň je ovšem důležitá i izolačně a má strukturní funkce. Lipidy mají i funkci ve stavbě orgánů, zejm. buněčných membrán.
 
Chemicky k lipidům patří triglyceridy rovněž nazývané triacylglyceroly, jde o estery mastných kyselin a alkoholu glycerolu (ten může vázat tři mastné kyseliny, proto triglyceridy).
 
Mastné kyseliny jsou organické karboxylové kyseliny s dlouhým uhlíkovým řetězcem (obv. 16, 18  či 20 atomů uhlíku). Dělí se na nasycené (mají jen jednoduché vazby) a nenasycené, tzn. takové, kde je mezi některými uhlíky i dvojná vazba (jedna či více), přičemž podle polohy této dvojné vazby se označují omega 3, 6 apod. Dvojná vazba mění vlastnosti kyseliny, nenasycené mastné kyseliny jsou typické pro tuky, které jsou za normální teploty tekuté, tedy pro rostlinné oleje, ale jsou též v rybím tuku. Důležité jsou pak i v organismu, kde právě příznivě působí na stav cév, metabolismu, vznikají z nich biologicky důležité látky. Naopak velký přívod nasycených mastných kyselin z živočišných tuků není žádoucí, je rizikovým faktorem aterosklerózy a onemocnění srdce a cév. Umělým procesem se nenasycené mastné kyseliny mohou hydrogenovat (čili nasytit), čímž vznikají „ztužené“ tuky. Mastné kyseliny jsou výrazným zdrojem energie, metabolizují se v mitochondriích buněk procesem zvaným beta-oxidace. Konečným produktem je aktivní octová kyselina (acetyl-koenzym A), který vstupuje do Krebsova cyklu, ale může být i zdrojem syntézy mastných kyselin (přibližně zpětný chod při dostatku energie) a ketolátek.
 
Kromě glycerolu mohou být mastné kyseliny vázány i na jiné alkoholy, zejm. sfingosin, vznikají tzv. sfingolipidy. Ty mohou být fosforylovány (fosfolipidy). Fosfolipidy jsou významnou stavební složkou buněčných membrán, protože mají část polární (danou fosfátovou skupinou) a část nepolární (řetězec mastné kyseliny). V membráně jsou dvě vrsty fosfolipidů, k sobě uvnitř jsou nepolární části, ven pak části polární (hydrofilní). Fosfolipidy jsou i součástí nervových obalů (myelinu), podobně jako jsou v nervovém systému i sfingoglykolipidy (např. cerebrosidy), kterou jsou rovněž významně obsaženy v nervovém systému.
K lipidům se řadí i steroidy, z nichž nejhojnější je cholesterol. Je výchozí látkou syntézy dalších steroidní látek, vitaminu D a steroidních hormonů, je rovněž obsažen v membráně buněk. Je dodáván potravou, ale rovněž syntetizován v těle.
 
 
Lipoproteiny
Protože tuky jsou nerozpustné ve vodě, jsou v krvi přenášeny převážně v komplexních molekulách zvaných lipoproteiny. Jsou to kulovité částice, kde jsou tuky a bílkovinné částice zvané apoproteiny. Nepolární triglyceridy a estery cholesterolu jsou v centru částice, zatímco povrch (plášť) tvoří polární molekuly fosfolipidů. Apoproteiny jsou důležité pro metabolismus lipoproteinů. Jednotlivé lipoproteiny se liší svou velikostí, hustotou, obsahem přenášených lipidů, apoproteiny, místem vzniku, metabolismem atd. Patří k nim:
Chylomikrony, které vznikají ve střevě a přenášejí vstřebané tuky.
VLDL (lipoproteiny o velmi nízké hustotě) přenášejí zejména tuky z jater a jsou východiskem dalších lipoproteinů, a to
LDL (lipoproteiny o nízké hustotě), které na rozdíl od VLDL již neobsahují triglyceridy, ale převážně jen estery cholesterolu. Tento cholesterol je přenášem do tkání včetně buněk, které cholesterol vyžadují, ale jeho zvýšené množství rizikovým z hlediska vzniku aterosklerózy na rozdíl od
HDL (lipoproteiny o vysoké hustotě), které přenášejí cholesterol z tkání zpět do jater; tento lipoprotein, resp. jeho dostatečné množství je žádoucí a představuje ochranu před vznikem kardiovaskulárních nemocí.
 
 
Metabolismus lipoproteinů
Z lipoproteinů se postupně uvolňují tuky, mění se zastoupení příslušných bíkovin (apoproteinů) a dochází i k interakci navzájem. V metabolismu hrají roli specifické enzymy, vzájemná interakce lipoproteinů s výměnou apoproteinů, vlastní apoproteiny (aktivují různé enzymy, umožňují vazbu na specifické receptory, které pak vychytávají daný lipoprotein v tkáních.
1. Zevní cesta slouží k přenosu tuků vstřebaných z potravy, tuky jsou přenášeny chylomikrony tvořenými ve střevě, které procházejí mízou do krve; jsou zdrojem tuků pro tkáně, kde se z nich (ve svalové či tukové tkáni) uvolňují triglyceridy a mastné kyseliny. Zbytky vstupují do jater.
2. Vnitřní cesta je přenos tuků vzniklých v organismu mezi jednotlivými orgány a tkáněmi. V játrech je syntetizován VLDL, obsahuje triglyceridy i cholesterol; triglyceridy se dostávají do tkání a slouží jako zdroj energie (či se ukládají do tukové tkáně), z VLDL se stává LDL, který obsahuje již jen převážně cholesterol.
3. Reverzní cesta je zpětný přenos cholesterolu z tkání pomocí HDL. Mimojaterní cholesterol se dostává do jater a je vyloučen do žluči. Tento systém představuje ochranu před vznikem aterosklerózy.
 
 
Hyperlipoproteinemie
Jde o poruchy metabolismu tuků, kde jsou v krvi zvýšeny koncentrace lipoproteinů. Dělí se podle typu lipoproteinu, který je zvýšen, ale z praktických hledisek se často dělí podle typu tuku, který je v krvi zvýšen:
- hypercholesterolemie: zvýšená koncentrace cholesterolu v krvi
- hypertriglyceridemie: zvýšená koncentrace triglyceridů v krvi
- hyperlipidemie obecně: zvýšená koncentrace tuků v krvi
- dyslipoproteinémie je porucha složení tuků v krvi, obv. je to kombinace vysokého LDL cholesterolu a triglyceridů a nízkého HDL cholesterolu.
 
Příčiny jsou někdy dědičné (vzácné formy podmíněné mutací jednoho genu), většinou se kombinují dědičné předpoklady a vliv zevních faktorů, tj. způsobu výživy a míry fyzické aktivity.
 
Sekundární hyperlipoproteinémie provázejí jiná základní onemocnění. Nejvýznamější je cukrovka, dále některé choroby ledvin, snížená funkce štítné žlázy, u některých žen hormonální antikoncepce.
Často jsou tyto poruchy spojeny s obezitou a tzv. metabolickým syndromem.
Hyperlipoproteinemie jsou rizikové. Vysoká koncentrace cholesterolu (zejm. je-li zvýšena frakce LDL) je riziková pro vznik aterosklerózy a infarktu myokardu. Vysoká koncentrace triglyceridů může také působit na vznik aterosklerózy, ale těžké samostatné formy zvyšují riziko vzniku akutního zánětu slinivky břišní.
Naopak samotné výrazné zvýšení HDL cholesterolu je žádoucí, působí na něj kromě genetického pozadí (ochranně působí i ženské pohlavní hormony estrogeny) i správná výživa, fyzická aktivita a malé dávky alkoholu (vysoký příjem alkoholu je nežádoucí nejen kvůli riziku poškození jater, nervů apod., ale i pro možné poškození srdce).
 
Ketolátky jsou zdrojem energie pro řadu tkání. Vznikají z metabolitů tuků, resp. mastných kyselin, a to z aktivní octové kyseliny (acetyl-CoA). Patří k nim dvě poměrně silné kyseliny – acetoctová a beta-hydroxymáselná. Metabolitem je aceton.
Ketolátky zvýšeně vznikají při hladovění nebo při diabetu 1. typu. Tehdy není k dispozici glukóza, více se štěpí tuky jako náhradní zdroj energie.
Protože ketolátky jsou kyselé, dochází k okyselení vnitřního prostředí a tzv. ketoacidóze (druh metabolické acidózy). Dech bývá cítit po acetonu a ketolátky lze prokázat i v moči.
 
 

8.3.4 Hem a bilirubin

8.3.4 Hem a bilirubin
 
  
Hem a bilirubin
Hem je životně důležitá sloučenina, která je obsažena v krevním barvivu hemoglobinu, myoglobinu ve svalech a ve stovkách různých enzymů (např. cytochromů) v podstatě ve všech buňkách těla. Obsahuje železo, které je vloženo do molekuly zvané porfyrin. Nejvíce hemu se tvoří v červené kostní dřeni a v játrech.
 
Při rozkladu hemu (např. ze starých červených krvinek) je uvolněno železo a ze zbytku molekuly vzniká žlučové barvivo bilirubin, který je také do žluči vylučován. Jednou z příčin vysoké koncentrace bilirubinu v krvi (hyperbilirubinemie až žloutenky – ikteru) je tak vysoký rozpad hemu, zejm. při velkém rozpadu červených krvinek, hemolytické anemii nebo u novorozenců, kdy zaniká velké množství červených krvinek s fetálním typem hemoglobinu.
 
 

8.3.5 Puriny a močová kyselina

8.3.5 Puriny a močová kyselina
 
  
Puriny a močová kyselina
Puriny jsou součástí nukleových kyselin (DNA, RNA) a nukleotidů, které hrají roli v metabolismu (např. ATP). Základními látkami jsou adenin a guanin. Příbuznými látkami jsou kofein v kávě, teofylin v čaji, teobromin v kakau.
Konečným produktem metabolismu purinů z nukleových kyselin a nukleotidů u člověka je ve vodě špatně rozpustná kyselina močová, která se vylučuje do moči.
 
Dna
Dna je metabolická nemoc, při níž je v krvi zvýšená koncentrace močové kyseliny (hyperurikemie). Příčinou bývá kombinace vysokého příjmu purinů (obsaženy jsou výrazně v mase, zejm. mladých zvířat) a porucha vylučování močové kyseliny. Kyselina močová je špatně rozpustná ve vodě, vytváří krystalky solí (tofy) pod kůží, ale i okolo kloubů, v ledvinách atp. Okolo nich vzniká zánět. Typickým příznakem dny je bolest a zánět kloubů, klasicky palce u nohy, ale později i dalších. Častější jsou rovněž choroby kardiovaskulární a ledvin.
Hyperurikemie může být i bez projevů dny, často je rovněž součástí metabolického syndromu. Jinou příčinou je i masivní rozpad buněk (protože se uvolňují nukleové kyseliny), např. při protinádorové léčbě, často v hematologii.
 
 

8.3.6 Volné kyslíkové radikály a oxidativní stres

8.3.6 Volné kyslíkové radikály a oxidativní stres
 
  
Volné radikály jsou vysoce reaktivní sloučeniny. Existují jen velmi krátký čas, ale jsou velmi reaktivní, s krátkým poločasem. Jejich reaktivita souvisí s existencí nepárového elektronu v molekule. Obsahují-li v molekule atom(y) kyslíku, nazývají se někdy kyslíkové radikály.
 
Vznikají přirozeně při některých chemických reakcích a mají důležité funkce: např. likvidují choroboplodné zárodky, účastní se průniku spermie do vajíčka.
Zároveň proti nim má organismus obranné mechanismy, tzv. antioxidanty, které některé přijímá i zevně (např. beta karoten, vitaminy C a E, různé látky rostlinného původu – doporučován je např. zelený čaj, rajčata, víno, ovoce obecně).
 
Za normálních okolností je stav vyvážen, převáží-li produkce radikálů, vzniká oxidativní stres. Přispívá k tomu nesprávná výživa, některé toxické látky, vlivy zevního prostředí, kouření, záření, znečištění ovzduší aj.
 
Oxidativnímu stresu se připisuje podíl na vzniku některých chorob, např. aterosklerózy, cukrovky, nádorů, zánětlivých nemocí, některých neurologických chorob. Předpokládá se vliv radikálů i na samotný proces stárnutí.
Cílené podávání antioxidantů v lékové formě neprokázalo zřetelný kladný vliv na lidský organismus. Jednak samotné radikály nejsou jen škodlivé, jednak jde zřejmě o celý vyvážený komplex jejich metabolismu, kde dílčí zásahy nemusejí mít teoreticky předpokládaný efekt.

8.4 Vrozené metabolické poruchy

8.4 Vrozené metabolické poruchy
 
 
 
Jde o vrozená onemocnění, která jsou způsobena mutací genu pro určitou bílkovinu, která souvisí s určitou metabolickou drahou či metabolickým procesem. Dědičnost může být vázána na autozomy i pohlavní chromozomy, může být dominantní i recesivní. Podle toho je pak charakteristický přenos na potomky i výskyt v rodinách. V současnosti je známo několik set takových chorob, jednotlivě jsou obvykle vzácné, až velmi vzácné, nicméně v celkovém výskytu se v populaci vyskytují (podle některých odhadů 1 případ na 1-2 tisíce novorozenců) a často jde o velmi závažné choroby s obtížnou léčbou. Některé lze aspoň částečně léčit.
 
Geny, které jsou mutovány, kódují nejčastěji enzymy (enzymopatie), které zpracovávající určitý látkou na jinou v rámci metabolické dráhy (ať už syntetické, nebo degradační). Mohou tak postihovat metabolismus uvedených látek (tj. bílkovin, resp. aminokyselin, sacharidů, lipidů, purinů, porfyrinů atd.). Dále může jít o mutací genů kódujících např. transportní proteiny (přenášejí metabolity z/do buňky či v rámci buňky), event. jiných bílkovin.
 
Pro některé metabolické choroby se provádí novorozenecký skrínink (screening), tzn. včasné cílené vyhledávání, zejm. je-li možné včasnou léčbou či jinými opatřeními zmírnit důsledky choroby (typicky u fenylketonurie). V rodinách s výskytem choroby se pak provádí genetické vyšetření a poradenství. Perspektivní léčbou by byla genová terapie (úprava vadného genu).

8.4.1 Obecné důsledky

8.4.1 Obecné důsledky
 
  
DMP mají tyto obecné důsledky:
- hromadění látky, která v důsledku poškození enzymu (či transportéru) není dále metabolizována či přenášena
- chybění látky, která má být syntetizována
- vytvoření látky jiné, které se za obvyklých okolností netvoří či se tvoří minimálně
 
Chybění látky narušuje další metabolické děje, hromadící se látka může škodit svým nahromaděním nebo je přímo toxická.
 
S ohledem na velkou četnost chorob a vzácný výskyt uvedeme jen několik málo typických příkladů.
 
 

8.4.2 Fenylketonurie

8.4.2 Fenylketonurie
 
  
Fenylketonurie (PKU)
Jde o onemocnění autozomálně recesivní (tzn. rodiče jsou zdrávi, ale nosiči, mají jeden vadný gen a s 25%ní pravděpodobností dostane jejich potomek oba vadné geny, čili bude nemocný). Četnost je poměrně vysoká, cca 1:10 000. Podstatou je enzymový defekt při metabolismu aminokyseliny fenylalaninu. Hromadí se metabolity, které způsobí především těžké poškození mozku s trvalými  následky. Nicméně včasná speciální dieta bez aminokyseliny fenylalaninu (tedy i bez kojení) může tomuto stavu zabránit. Proto se u každého novorozence provádí testování.
 
 

8.4.3 Albinismus

8.4.3 Albinismus
 
  
Albinismus
Albinismus je úplné nebo částečné chybění kožního pigmentu – melaninu nejen v kůži, ale i vlasech a tkáních oka. Příčinou je enzymový defekt na počátku syntézy melaninu. Důsledkem nízká pigmentace kůže, velmi světlé vlasy a oči a zejm. citlivost k slunečnímu záření s rizikem poškození kůže i vzniku nádorů.
 
 

8.4.4 Tezaurózy

8.4.4 Tezaurózy
 
  
Tezaurózy
jsou choroby, při nichž nedostatečná funkce určitého enzymu vede k střádání látek, které nemohou být metabolizovány. Je poškozena řada funkcí různých orgánů. Příkladem jsou nemoci se špatným metabolismem některých lipidů – lipidózy.

9 Fyziologie a patofyziologie výživy

9 Fyziologie a patofyziologie výživy
 
 
  
Tato kapitola se zabývá základy výživy a jejich poruchami, které zde jsou probírány z praktických i didaktických důvodů současně. Tato kapitola úzce navazuje na kapitolu věnovanou metabolismu a částečně též na kapitolu věnovanou trávicímu systému.
 
Audio 1.část
 
Audio 2.část
Audio 3.část

9.1 Regulace příjmu potravy

9.1 Regulace příjmu potravy
 
  
Centrum příjmu potravy se nachází v mozku (hypothalamu) – je zde centrum sytosti a centrum hladu. Nechuť k jídlu se označuje jako anorexie. Na centrum příjmu potravy působí faktory, které chuť k jídlu zvyšují (orexigeny) a faktory, které ji snižují (anorexigeny). Tyto podněty odrážejí stav metabolismu, organismu a trávicího ústrojí. Do regulace příjmu potravy vstupují i vlivy mozkové kůry, limbického systému, čili i vlivy psychogenní a jimi zprostředkované vlivy sociální (včetně např. reklamy).
 
K hlavním podnětům patří:
- stav naplnění žaludku nebo naopak jeho hladové kontrakce
- teplota okolí i teplota krve protékající mozkem (obecně horko snižuje chuť k jídlu)
- vlivy psychické, vlivy okolí
- některé hormony z trávicího ústrojí, které se uvolňují při jeho naplnění – např. cholecystokinin vylučovaný po příjmu tukové potravy tlumí chuť k jídlu
- stavy odrážející aktuální metabolický stav – zejm. množství krevního cukru (glykemie) – pokles zvyšuje hlad, nadbytek tlumí
- látky odrážející metabolický stav dlouhodobě – patří k nim cytokiny tvořené v tukové tkáni, tzv. adipokiny. Je jím např. leptin, který chuť k jídlu tlumí (tudíž nahromadění tuku by mělo mít tendenci tlumit chuť k jídlu)
- nervová regulace – sympatikus obecně snižuje chuť k jídlu
- neuropeptid Y chuť k jídlu zvyšuje
- léky (některé působí tlumivě, ale některé naopak chuť k jídlu zvyšují)
- zánětové cytokiny, které vznikají např. zánětu, nemoci a horečce, chuť k jídlu snižují
 
 

9.2 Poruchy příjmu potravy

9.2 Poruchy příjmu potravy
 
  
Jako poruchy příjmu potravy se označují stavy, kdy je porušena regulace příjmu potravy a stav vede k narušení vývoje a metabolismu. Jejich příčina není zcela jasná.
 
Mentální anorexie (anorexia nervosa)
Při tomto onemocnění se pacienti snaží cílevědomě snižovat vlastní tělesnou hmotnost omezováním příjmu potravy, a to za situace, kdy je jejich tělesná hmotnost normální či již podstatně nižší. Často je to spojeno s nadměrnou fyzickou aktivitou a záměrným vyvoláváním zvracení či průjmu. Postupně dochází k výraznému snížení hmotnosti (ačkoliv postižené se považují stále za „tlusté“). Onemocnění postihuje převážně mladé ženy. Průběh může být různě těžký, většinou probíhá dlouhodobě, v nejtěžších případech dochází k vyhubnutí, kachexii až celkovému rozvratu metabolismu a rovněž vnitřního prostředí. I v počátečních fázích bývají poruchy menstruace včetně jejího vymizení (amenorea), plodnosti, klesá produkce a koncentrace pohlavních hormonů, což v budoucnu zvyšuje riziko vzniku osteoporózy. Bývají i další rysy nezralosti osobnosti, lhavost, sexuální nezralost.
Nemoc se objevuje zejm. v pubertě a brzy po ní, mají vliv faktory biologické (změny těla, růst, fyziologické zaoblování a vývoj druhotných pohlavních znaků), sociální (včetně vlivu médií, módy) a psychické.
U postižených osob dochází v těžkých případech k extrémnímu poklesu hmotnosti s celou řadou orgánových změn. S tím kontrastuje trvalý pocit nadměrné váhy i značná aktivita postižených. Může dojít k celkovému vnitřnímu rozvratu se závažnými projevy poškození orgánů.
 
Mentální bulimie
Tato porucha je charakterizována obdobími intenzivního příjmu potravy (přejídání), která mohou být následně vystřídána epizodami, kdy se jedinec snaží svou tělesnou hmotnost snížit (často zvracením, nadměrným cvičení, močopudnými léky). Tělesná váha u bulimiků bývá normální.
Zdravotním problémem jsou zejm. důsledky zneužívání či nadužívání látek vyvolávajících průjem (projímadla, laxativa) a nadměrné močení (diuretika). Vedou totiž k poruchám vnitřního prostředí, ztrátám elektrolytů a následně až k závažným poruchám srdeční činnosti. Mohou být poškozovány zuby a jícen (zvracením) či střeva (projímadly).
 
Hladovění
Hladovění je stav, kdy jedinec nepřijímá potravu. Důvody mohou být různé: u zdravých lidí snaha zhubnout, extrémní situace bez potravy, protestní hladovka, náboženské důvody. Je rozdíl, jde-li o úplné či částečné hladovění a jsou-li či nejsou-li dodávány zásadní látky, jako minerály či vitamíny. Hladovění může nastat i z nechutenství či nemožnosti potravu přijímat u nemocných lidí či osob v bezvědomí. Průběh „prostého“ hladovění u jinak zdravých lidí se pak liší od hladovění osob s jiným závažným onemocněním.
 
V zásadě při nekomplikovaném hladovění
- dochází k vyčerpání zásob sacharidů v játrech (max. do 24 hodin)
- k novotvorbě cukru (glukoneogeneze) pro potřeby mozku a červených krvinek, které nedokážou využívat jiné živiny
- štěpení zásob tuků, z nichž vznikají kyselé ketolátky
- relativní šetření bílkovin u zdravých osob, nicméně při delším hladovění i zde dochází k rozkladu bílkovin (např. v těžkých případech narušení vnitřního prostředí až smrt
 
 

9.3 Složení potravy a její energetická hodnota

9.3 Složení potravy a její energetická hodnota
 
  
Potrava zahrnuje živiny (proteiny, sacharidy, lipidy), vodu, vitaminy, minerální látky, nevstřebatelné látky (zejm. celulózu) a pochutiny a mnoho dalších látek s různými účinky na organismus. Potravou se získává energie, stavební kameny pro výstavbu těla, látky důležité pro metabolismus či specifické látky pro činnost některých orgánů. Proto se hovoří o energetické a biologické kvalitě potravin.
O dalších aspektech pojednává kapitola o činnosti trávicího ústrojí a kapitola o metabolismu.
 
Denní potřeba energie v potravě závisí na jejím výdeji. Ten je dán věkem, konkrétní situací (nemoc, těhotenství, růst) a typem aktivity, zejm. fyzické.
 
Energetický výdej/příjem a příjem bílkovin*
 
Energie (kJ)
Bílkoviny (g)
děti
9000
55 (do 5 let) -75 (nad 5 let)
muži
11000-12000
85 (do 50 let), 70 později**
Ženy
7500-9500
75 (55)**
Těhotné
11000
105
kojící
12000
115
*) věková rozmezí je nutné brát přibližně, závisí i na celkové hmotnosti osoby a fyzické námaze
 
Energetický výdej závisí na fyzické aktivitě. Pokud sedavé zaměstnání u muže (70 kg) představuje výdej 11000 kJ, pak mírná svalová námaha může představovat již 13000 kJ a velmi těžká fyzická námaha může představovat denní výdej třeba i 20 tisíc kJ či více. Z jednotlivých činností je energeticky náročná chůze do schodů (4500 kJ/hodinu); nicméně vhodná je i rychlá turistická chůze (1200 kJ/hod), která se tak velmi doporučuje jako pohybová aktivita s příznivými účinky na metabolismus.
Dlouhodobá nerovnováha mezi energetickým příjmem a výdejem vede k obezitě, resp. hubnutí.
 
Na potravu tak pohlížíme z hlediska kvantitativního (celkový obsah energie) i kvalitativního, tj. složení, zastoupení živin a dalších látek.
Celkově snížená výživa se nazývá podvýživa. Špatné složení potravy je malnutrice, a to i při event. dostatečném energetickém přísunu (např. dost sacharidů, ale velmi málo bílkovin). Jako karence se označuje chybění určité látky.
Opakem je nadměrná výživa, přičemž nadměrný energetický příjem bývá často spojen s celkově nižší kvalitou potravin (např. málo kvalitních bílkovin, ovoce, zeleniny, ryb, ale nadbytek tuků s nasycenými mastnými kyselinami či jednoduchých cukrů).
Výživa má i sociální rozměr, daný jak vzdělaností, tak ekonomickou situací (mnoho kvalitních potravin je dražších, ale neplatí to absolutně).
 
Energetická hodnota a zastoupení jednotlivých živin v potravě
 
kJ/g
Denní příjem
% energetického příjmu
Proteiny
17,2
0,8-1,5 (2,5) g/kg
15-20
Sacharidy
17,2
Minim. 100g
20-30
Tuky
38,9
 
50-60
 
 

9.4 Tělesná hmotnost a její hodnocení

9.4 Tělesná hmotnost a její hodnocení
 
  
Tělesná hmotnost se měří v kilogramech. Protože je ovlivněna rovněž výškou, používá se k hodnocení standardně:
body mass index (index tělesné hmotnosti, BMI).
 
Vypočte se: hmotnost (kg) / tělesná výška (m)2
 
Normální hodnoty jsou cca 20-25.
 
Dále lze hodnotit obvod pasu (v cm, informuje zejm. o mužské obezitě, tj. nahromadění tuku v břišní oblasti) a tloušťku kožní řady, která odráží množství podkožního tuku.
 
Zvýšení tělesné hmotnosti (resp. BMI) se označuje nejprve jako nadváha a poté obezita.
 
 

9.5 Hlavní živiny

9.5 Hlavní živiny
 
  
Proteiny
Proteiny (bílkoviny) jsou zásadní pro stavbu orgánů jako zdroj aminokyselin. Z nich jsou některé nenahraditelné (esenciální), které si tělo samo nedokáže vyrobit, proto ani nelze bílkoviny nahradit. Kvalitnější jsou z tohoto pohledu živočišné bílkoviny (maso, mléko), z rostlinné potravy jsou poměrně kvalitní bílkoviny v luštěninách. Nedostatek bílkovin v potravinách (stejně jako porucha jejich trávení či jejich ztráty močí či stolicí nebo nedostatečná tvorba v játrech) vede k jejich nedostatku v krvi (hypoproteinemii), nedostatku albuminu v krvi (hypalbuminemii) s otoky. Dochází k negativní dusíkové bilanci, tj. dusík (jehož hlavním zdrojem jsou právě bílkoviny) z těla uniká. Narušeny jsou funkce všech orgánů, svalů, imunitního systému aj. Člověk je slabý, unavený, náchylný k infekcím, postupně hubne. 
Množství bílkovin v potravě musí být vyšší u rostoucích jedinců, těhotných žen.
 
Sacharidy
Sacharidy (cukry, uhlovodany, glycidy) zahrnují celou řadu látek – velké molekuly škrobu v rostlinné stravě či glykogenu v živočišné a menší cukry (disacharidy – zejm. sacharózu, tj. hlavní naše sladidlo, a laktózu) a jednoduché cukry (glukózu a fruktózu). V krvi je základním cukrem glukóza a její koncentrace se označuje jako glykemie. Cukry jsou velmi důležité pro činnost nervového systému (mozku), při jejich nedostatku se částečně tvoří znovu (glukoneogeneze). Závisí na nich i červené krvinky. Jsou nejpohotovějším zdrojem energie.
V potravě je vhodné, aby větší část sacharidů byla zastoupena škrobovými látkami (obiloviny, luštěniny, rýže, brambory) a nikoliv jednoduššími cukry (sacharózou – řepným cukrem). Menší cukry rychle zvyšují koncentraci inzulinu v krvi, který rychle sníží jejich množství krvi a vyvolá tak znovu pocit hladu. Podle tohoto efektu se rozlišuje tzv. glykemický index (GI).  Jde o hodnotu, která umožní srovnat účinek jednotlivých typů cukrů (při jejich stejném obsahu v potravině ) na glykemii. Vhodnější jsou proto sacharidy s nižším GI, protože nárůst glykemie je po nich pozvolnější. Příkladem jsou luštěniny, škrob, těstoviny, vícezrnné pečivo. Opak jsou potraviny s jednoduchými cukry či sacharózou (tedy obecně cukrovinky).
Velké množství jednoduchých cukrů je rovněž rizikovým faktorem pro vznik zubního kazu.
Důležitá nejen pro činnost střev je nestravitelná celulóza a další vlákniny.
 
Lipidy
Lipidy (tuky) z hlediska výživy zahrnují různé typy látek – zejm. neutrální tuky (triglyceridy, triacylglyceroly), cholesterol, mastné kyseliny (samostatně nebo v triglyceridech), a to buď nasycené (z živočišných tuků) nebo nenasycené (zejm. z rostlinných tuků). Cholesterol je pouze v potravě živočišného původu. Tuky jsou energeticky nejbohatší látkou a v těle pak tvoří nejvýznamnější zásoby energie.
Kromě energetické funkce jsou tuky součástí orgánů, buněčných membrán, tvoří se z nich některé důležité molekuly (např. hormony z cholesterolu) a jsou nezbytné i pro vstřebávání vitaminů v tucích rozpustných. Proto jsou důležitou součástí potravy, i když je významné jejich složení, resp. zastoupení jejich jednotlivých typů.
Z hlediska výživy a metabolismu je důležité složení lipidů. Nadměrný přívod nasycených mastných kyselin a cholesterolu vede k vyššímu riziku vzniku aterosklerózy. Naopak nenasycené mastné kyseliny (zejm. omega-3, 6) mají ochranný účinek. Jejich zdrojem jsou rostlinné oleje a zejm. ryby.
 
Vitaminy
Vitaminy jsou organické látky, které jsou pro život nezbytné a které si lidský organismus není schopen sám syntetizovat, proto je na jejich příjmu závislý a získává je z potravy.
Vitaminy samy neposkytují energii, ale doplňují různé chemické reakce a metabolické děje v těle, někdy jsou nezbytné pro činnost enzymů (jako základ koenzymů), či mají jiné specifické funkce.
Chemicky jsou to různé látky, na rozdíl od základních živin je jejich definice dána pouze jejich účinky. Pokud vitaminy chybí, dochází k onemocnění, ale u některých může dojít k onemocnění i při jejich předávkování.
Nedostatku vitaminů se říká hypovitaminóza, naprostému chybění avitaminóza. Vznikají v důsledku:
- nedostatečného přívodu
- špatného vstřebávání
- vysoké potřeby
- vzácněji v důsledku enzymových poruch či necitlivosti tkání na působení vitaminů
Naopak nadbytek vitaminů se označuje jako hypervitaminóza. Příčinami jsou nadměrný přívod, a to buď v potravě, ale často též ve formě léků.
 
Dělení vitamínů
Vitaminy se dělí na dvě základní skupiny.
Vitaminy rozpustné v tucích (A, D, E, K) jsou vstřebány s tuky a v tucích v organismu se také mohou ukládat do zásoby, často v játrech. Proto se jimi organismus může také předávkovat a může vzniknout hypervitamóza (týká se ovšem prakticky jen vitaminu A a D). Naopak jejich nedostatek je často spojen s poruchou trávení tuků, čili onemocněním žlučníku, slinivky břišní či střeva.
Vitaminy rozpustné ve vodě (skupina B komplexu, C) se vstřebávají rozpuštěné ve vodě, neukládají se s výjimkou vitaminu B12 v organismu a po vstřebání se vylučují močí, proto se neakumulují, resp. jejich zásoby jsou malé. Jejich nedostatek se rozvine mnohem rychleji, zásoby jsou v řádech dnů či několika málo týdnů.
 
Vitamin A
Hlavním představitelem vitaminu A je retinol. Může vznikat také z provitaminu beta-karotenu.
Zrojem jsou játra a mléčné výrobky, beta-karoten je pak přítomen v zelenině.
Je nezbytný pro činnost buněk v sítnici oka. Dále je nezbytný pro vyzrávání buněk a vývoj a rovněž pro vývoj embrya.
Nedostatek se proto projeví poruchou zraku, zejm. poruchou adaptace na šero – šeroslepostí. Dále vznikají poruchy epitelové tkáně, např. metaplazie. Epitely mohou nadměrně rohovatět, což rovněž může postihnout spojivky a rohovku oka či močové ústrojí. Mohou být častější močové kameny či porucha imunity.
Závažný je však rovněž nadbytek vitaminu A. Existuje i v akutní formě (bolesti hlavy, zvracení) či v podobě chronické – lidé hubnou, mají otoky kloubů a kostí a postižení jater.
Přestože přiměřené množství vitaminu A je důležité pro vývoj embrya, jeho nadbytek je pro vývoj plodu nebezpečný, je teratogenní – těhotné ženy nesmí přijímat nadbytek vitaminu A.
Předávkování nehrozí u beta-karotenu.
 
Vitamin D
Vitamin D (ergokalciferol, cholekalciferol) je látka steroidního charakteru (vzniká z cholesterolu), kterou kromě přívodu potravou (játra, rybí tuk, mléčné výrobky) si organismus je schopen částečně vyrobit v kůži po ozáření ultrafialovým (zejm. tedy slunečním) světlem. K jeho nedostatku proto může vést i nedostatek slunečního záření. Dále je upravován v játrech a v ledvinách, takže zejm. těžší nemoc ledvin či jejich selhání rovněž vedou k jeho nedostatku.
Hlavní funkcí vitaminů D je vliv na vápník a kosti. Je nezbytný pro vstřebávání vápníku ve střevě, čímž vede k udržení a zvýšení koncentrace vápníku v krvi a k dostatku jeho celkového množství v těle. Kromě toho rovněž působí na vyzrávání buněk.
Nedostatek vitaminu D je nejčastěji způsoben poruchou vstřebání ve střevě, a to v důsledku poruch trávení tuků – tedy poruchou žluči a nedostatečností slinivky břišní. K nedostatku může vést nedostatek UV záření a selhání ledvin, kdy se vitamin D nedostatečně aktivuje. Hypovitaminóza vede k nedostatku vápníku a k narušenému vývoji kostí. Vytváří se základní kostní hmota, ale ta se nemineralizuje, tj. neukládá se do ní vápník. Kost je proto měkká a snadno se deformuje při zatížení. Deformace kostí má závažné důsledky pro páteř, pánev i dlouhé kosti končetin. Důsledky jsou jiné v dětství, kdy dochází ke křivici (rachitidě) a narušenému růstu. V dospělosti se nemoc označuje jako osteomalacie (měknutí kostí). Závažné důsledky má deformita pánve pro těhotenství a porod. Nedostatek vápníku a současně fosfátů vede i k nápadné svalové slabosti a někdy k projevům křečí (tetaniím).
Nadbytek vitaminu D naopak zvyšuje množství vápníku, což může poškozovat různé orgány, zejm. ledviny, v nichž se vápník ukládá.  
 
Vitamin E
Jako vitamin E je označována skupina několika sloučenin rozpustných v tucích, nejaktivnější z nich je tokoferol. V potravě je větš. dostatečně přítomen, zejm. v rostlinných tucích. Hlavní funkcí je antioxidační působení, tedy ochrana před volnými kyslíkovými radikály. Významné poruchy související jak s nadbytkem, tak nedostatkem vitaminu E v podstatě neexistují, spíše se vitamin E zkoumá s ohledem na jeho možné ochranné účinky proti některým chorobám souvisejícím právě s nadměrnou tvorbou kyslíkových radíkálů.
 
Vitamin K
Vitamin K je nezbytný pro správné srážení krve, tj. hemokoagulaci. Je důležitý pro vznik aktivních  koagulačních faktorů (II, VII, IX, X), ale zároveň i pro faktory antikoagulační, inhibiční (proteiny C a S). Mimoto ovlivňuje ukládání vápníku do kostních bílkovin.
Vitamin K je částečně tvořen bakteriemi ve střevě, ale zřejmě je nezbytný aspoň určitý přívod v potravě (např. zelená zelenina).
Nedostatek je jako u ostatních vitaminů rozpustných v tucích vázán především na poruchy trávení a vstřebávání tuků. Závažný nedostatek proto vede k porušenému srážení krve. Projeví se poruchou srážení krve. Žádné příznaky nadbytku neexistují.
Je důležité rovněž vědět, že existují léky, které se cíleně podávají, aby působily proti vitaminu K, a tím snížily srážení krve. Podávají se proto, aby nedocházelo k vzniku trombóz. Takovým lékem je warfarin.
 
Vitamin B1 (thiamin)
Je důležitý pro metabolismus sacharidů a činnost nervového systému a svalů, včetně myokardu. Zdrojem je vepřové maso, obilniny. Závažný nedostatek je nemoc zvaná beri-beri, která se projevuje nervovým postižením (tzv. suchá forma), nebo srdečním selháním s otoky (vlhká forma). V této podobě bývala v některých oblastech Asie, v našich oblastech se nedostatek může vyskytovat u alkoholiků a vede k zhoršení nervové činnosti.
 
Vitamin B2 (riboflavin)
Je to vitamin rovněž důležitý pro metabolismus. Zdrojem je maso, mléko, obilniny, ryby, vejce. Nedostatkem mohou trpět lidé s těžkými infekcemi, pokročilými nádory či alkoholici. Typickým projevem nedostatku jsou tzv. ústní koutky, cheilóza, ale změny lze pozorovat i na jiných epitelích, na jazyce, kůži, rohovce oka.
 
Vitamin B6 (pyridoxin)
Vitamin důležitý pro metabolismus, pro funkci řady enzymů. Zdrojem je maso, obilniny, ryby, luštěniny. Nedostatek má obdobné projevy jako při chybění vitamin B2.
 
Vitamin B12 (kobalamin)
Vitamin obsažený především v potravě živočišného původu, zejm. v játrech. Vstřebává se v konečné části tenkého střeva (ileu), ale aby došlo k vstřebání je třeba, aby byl navázán na tzv. vnitřní (intrinsic) faktor tvořený žaludeční sliznicí. Podstatná je jeho funkce pro správnou tvorbu DNA a tudíž dělení buněk. Proto při jeho nedostatku trpí tkáně, v nichž dochází k velkému množení buněk. Dále je důležitý pro tvorbu nervových obalů – myelinu a pro metabolismus sirných aminokyselin.
Nejnápadnějším projevem nedostatku je chudokrevnost s velkými červenými krvinkami, tzv. megaloblastová anemie, nazývaná též perniciózní anemie. Je při ní rovněž vyhlazený jazyk, mohou být zanícené ústní koutky, ale i poruchy nervové činnosti, jako jsou poruchy vnímání v končetinách, slabost a v pokročilých případech dochází až ke stavu charakteru demence.
Vitaminu jsou zásoby v játrech na několika let, ale po vyčerpání dochází k příznakům onemocnění. Příčinou je nejčastěji zánět žaludku autoimunitního původu, kdy se netvoří vnitřní faktor. Nedostatek taky nastává u přísných vegetariánů.
 
Kyselina listová (vitamin B11)
Kyselina listová je podobně jako vitamin B12 významná pro buněčné dělení, včetně vývoje plodu, proto je nutné dbát na její dostatek v těhotenství. Zdrojem je zelenina, mléko, maso. Mezi nejčastější příčiny nedostatku patří nedostatečný příjem. Projevy jsou podobné jako u vitaminu B12 (megaloblastová anémie, změny na jazyku, ústní koutky, trávicí obtíže), bez příznaků postižení nervového systému.
 
Biotin, niacin a kyselina pantotenová se rovněž řadí k vitaminům B komplexu. Jsou důležité pro metabolismus, jsou součástí koenzymů. Zdrojem jsou obvykle maso, vejce, mléko, zelenina. Nedostatek vyvolává poruchy kůže, nervů, u nedostatku niacinu vzniká nemoc zvaná pelagra (nemoc s průjmy, kožními poruchami a v těžkých případech až demencí).
 
Vitamin C (kyselina askorbová)
Kyselina askorbová se podílí na řadě míst metabolismu, nejvýraznější je jeho účinek na tvorbu vláknité bílkoviny pojivové tkáně – kolagenu. Má rovněž antioxidační vlastnosti. Zdrojem je ovoce, zelenina, je nutné dbát na jejich zpracování, protože se může inaktivovat. Nedostatek vzniká při malém přísunu v potravě, více u starých lidí a v období zimy a časného jara.
Rozvinutá hypovitaminóza až avitaminóza se nazývá kurděje (skorbut). Projevuje se postižením kostí a nápadnými změnami v dutině ústní na dásních, krvácením, vypadáváním zubů; jsou i časté infekce.
 
 
Minerální látky a mikronutrienty 
Sůl (kuchyňská čili kamenná, chlorid sodný, NaCl) je běžným doplňkem stravy, její příjem je však obvykle nadměrný, a to zejm. v  uzeninách, různých tyčinkách, krekrech, instantních pokrmech atp. Sůl je obsažena ve většině jídel ve více než dostatečném množství. Nadbytek soli zřejmě působí vysoký krevní tlak a vysloveně je nevhodný u osob s otoky, nemocemi srdce, jater, ledvin atp. K soli je přidáván jodid, čímž se doplňuje jeho množství v těle.
 
Vápník je zejména obsažen v mléčných výrobcích, je nezbytný pro správný vývoj kostí a zubů. Jeho vstřebávání podporuje vitamin D. Nicméně mohou nastat i stavy s přetížením vápníkem a poškozením např. ledvin (mohla by k tomu vést nadměrná spotřeba mléčných výrobků, doplňků s vápníkem, zejm. ještě v kombinaci s užíváním vitaminu D). Naopak dlouhodobý nedostatek vápníku má neblahý vliv na kosti. V těle je cca 1 kg vápníku.
 
Železo je nezbytné pro všechny buňky a tkáně, nejvíce ho je v červených krvinkách, mase, játrech (to je i jeho nejvýznamnější zdroj v potravě, z rostlinné potravy se vstřebává hůře – platí i pro omylem propagovaný špenát). Nedostatek železa vede k anemii, únavě, změnám na jazyku atp. V těle je obsaženo 3-5 gramů železa, více u mužů. Naopak ženy jsou více náchylné k jeho nedostatku v souvislosti s menstruací a těhotenstvím a porodem.
 
Jod je nezbytný pro štítnou žlázu. Zdrojem jsou mořské plody a ryby, sůl je jodidem obohacována uměle, protože zejm. v našich oblastech obyvatelé mohou trpět jeho nedostatkem. Množství jodu v organismu je cca 10-20 mg, a to převážně ve štítné žláze.
 
Fluoridy jsou důležité pro zubní sklovinu a kosti, jsou přidávány do vody a zubních past.
 
Další látky – tzv. stopové – jsou ještě zinek, měď, chrom, selen atd. Mají různé speciální funkce, obv. v enzymech. Při správné výživě a vstřebávání jich obvykle nebývá nedostatek.
 
 
Vlákniny
Jsou to látky rostlinného původu, chemicky různé složité cukry (polysacharidy), které člověk není schopen rozložit a vstřebat, přecházejí proto do tlustého střeva. Zde jsou částečně metabolizovány bakteriemi, částečně tvoří nestravitelné zbytky ve stolici. Jejich přítomnost v potravě zlepšuje činnost střev, vyprazdňování, připisuje se jí ochranné působení proti vzniku rakoviny tlustého střeva, výchlipek (divertiklů), metabolických a kardiovaskulárních chorob (upravují vstřebávání dalších živin). Kromě celulózy k nim patří pektiny a další. Zdrojem je tedy zelenina, ovoce, celozrnné pečivo.
 
 
Další složky potravy
V potravě jsou obsaženy další látky, které mohou mít působení na organismus. Jde o řadu látek z rostlin (např. lykopen z rajčat, různé flavonoidy, polyfenoly např. ze zeleného čaje, resveratrol z vína atd.). Některé z nich působí jako antioxidanty. V zelí či kapustě jsou obsaženy látky, které narušují činnost štítné žlázy, mohou vyvolávat ve velkých dávkách strumu (tzv. strumigeny). V rostlinné potravě jsou dále některé kyseliny, které snižují vstřebávání některých prvků (např. fytáty snižují vstřebávání vápníku či železa).
Člověk dále přijímá koření, pochutiny, kávu, čaj atp. Jde o poměrně individuální záležitost, i tyto látky mohou mít v nadměrném množství výraznější účinky (např. třes po velké dávce kofeinu) a měly by mít omezeny u některých specifických onemocnění.
Obtíže u citlivých lidí způsobují rovněž potravinové alergie, závažná je někdy na arašídy, mořské plody, v lehčí formě často u dětí na kyselé, na jahody aj. Takovým potravinám se pak jedinci musejí vyhýbat, a to často i ve stopových množstvích.
Na druhou stranu mohou v potravě být i nežádoucí látky, které vznikají špatným zpracováním potravy, kontaminací plísněmi atp.
Alkohol je výrazným zdrojem energie (1 g obsahuje takřka 30 kJ, čímž se blíží sacharidům), ale má i toxický účinek. Ve větším množství má škodlivý účinek na játra, nervový systém, sliznici trávicího ústrojí, alkoholismus obv. vede k špatné výživě obecně.
 
 

9.6 Zásady racionální výživy, dietologie, nutriční poradenství

9.6 Zásady racionální výživy, dietologie, nutriční poradenství
 
  
Výživa (nutrice)
Výživou se rozumí příjem potravin k přiměřenému dodání energie, živin a dalších látek pro potřeby organismu s přihlédnutím k jeho konkrétním a specifickým potřebám. Takto dodržovaná výživa včetně zpracování potravin, intervalů příjmu potravin apod. se označuje jako racionální výživa.
 
Obecným doporučením je konzumovat energeticky přiměřené množství, kvalitní bílkoviny, sacharidy s nižším glykemickým indexem, tuky s nenasycenými mastnými kyselinami (např. dostatek ryb), maso s menším množstím tuku (např. drůbeží), dostatek vláknin, zejm. zeleniny, přiměřený příjem vitaminů a mikronutrientů (obv. je dostatečný právě při pestré výživě).
Naopak je žádoucí jíst méně smažených a uzených potravin, méně soli, méně jídel s nasycenými živočišnými tuky, méně cukrovinek.
 
Potravinové doplňky a různé multivitaminové přípravky jsou u jinak zdravých osob doporučovány spíše výjimečně, jen ve specifických situacích, kdy z určitých důvodů nelze zaručit dostatečný příjem všech látek. Kladné účinky přívodu některých speciálních látek nebyly jednoznačně potvrzeny.
 
 
Technologie zpracování potravin
Příprava potravy je zcela zásadní. Tepelná úprava obecně činí potraviny lépe stravitelnými (např. maso), zlepšuje jejich konzistenci a chuť, snižuje riziko infekce (ničení zárodků varem či vysokými teplotami). Může na druhou stranu ničit některé užitečné látky, zejm. vitamin C.
K nepříliš vhodným, zejm. při častém příjmu takových potravin, patří smažení, uzení, opékání na ohni – jednak může zvyšovat příjem tuku obecně, přepálené tuky se obtížně tráví a vznikají při těchto procesech látky, které mají nežádoucí účinky – volné radikály či produkty spalování, které mohou být i kancerogenní.
 
 
Diety
Dieta je speciální výživa určená k ovlivnění zdravotního stavu či podávaná za určitých chorobných stavů. Ve zdravotnických zařízeních existuje několik definovaných typů diet. Základem každé diety je celkový energetický obsah, její složení s ohledem na doplnění či naopak vyloučení některých látek a její technologická příprava.
Základní dieta je tzv. racionální.
Šetřící dieta „šetří“ trávicí ústrojí, obsahuje méně nestravitelných či obtížně stravitelných látek.
Diety při onemocnění žlučníku či slinivky mají zejm. snížený obsah tuků, a to zejména přepalovaných, vyloučena jsou smažená jídla apod.
Diabetická dieta má přesně vymezený obsah sacharidů (tzv. UV – uhlovodanů).
Speciální diety jsou např. při selhání jater, ledvin atp.
Redukční dieta má snížený celkový energetický obsah.
 
Existuje pak řada speciálních lékařských diet pro určitá onemocnění (např. dnu, různá další metabolická onemocnění jako fenylketonurie atd.).
 
Vegetariánské a veganské diety musí respektovat to, že některé látky přicházejí do lidského těla z živočišné potravy (velká část železa, vitaminu B12, kvalitní bílkoviny).
 
Dále existují diety propagované mimo vlastní lékařské indikace – populární časopisy, léčitelé aj. Některé vycházejí z obecných zásad a jsou zcela přijatelné, jiné naopak je nerespektují a zejm. při dlouhodobém užívání mohou mít i nežádoucí účinky. Při jakékoliv takové dietě je nutné vzít do úvahy i věk, event. těhotenství a další choroby.

10 Fyziologie a patofyziologie výměny tepla a kůže

10 Fyziologie a patofyziologie výměny tepla a kůže
 
 
 

Audio

10.1 Fyziologie termoregulace

10.1 Fyziologie termoregulace
 
 
  
Lidský organismus je homoiotermní, tj. má konstatní teplotu, kterou je schopen udržovat nezávisle na zevním okolí, ale i na vnitřních dějích. Procesy k udržení této teploty se nazývají termoregulace
 
 

10.1.1 Zdroje a produkce tepla v organismu

10.1.1 Zdroje a produkce tepla v organismu
 
  
Teplo vzniká nepřetržitě jako součást metabolismu v každé buňce, významně např. v játrech, která jsou metabolicky velmi aktivním orgánem. Výrazným zdrojem tepla je svalová činnost, čili jakýkoliv pohyb.
Oba systémy se uplatňují i v případě, že je organismus v chladu a musí proto teplo zvýšeně vyrábět. Svalovou činností je v tomto případě svalový chladový třes, který je spouštěn mimovolně z oblasti hypothalamu v mozku. Tvorba tepla stoupne až 5×. Druhou možností je využití metabolismu, vzniká tzv. chemická netřesová tvorba tepla (termogeneze). Je ovlivňována některými hormony a nervy, rychleji sympatikem, pozvolný dlouhodobější nástup mají hormony štítné žlázy.
U novorozenců je teplo ještě tvořeno hnědou tukovou tkání, která později vymizí. Bývá zejm. na zádech mezi lopatkami.
 
 

10.1.2 Výdej tepla

10.1.2 Výdej tepla
 
  
Neustálá tvorba tepla metabolismem, pohybem, prací atd. znamená, že teplo musí být z těla odváděno, aby nedošlo k zvýšení jeho teploty. Teplo je vydáváno tělesným povrchem, tedy zejm. kůží, několika procesy:
- radiace (záření). Tělo je zdrojem infračerveného záření a míra jeho výdeje závisí na rozdílu teploty těla a okolí. Představuje cca 60 % ztrát tepla u neoblečeného jedince.
- vedení (kondukce). Přenos energie daný přímým kontaktem s předměty vč. vzduchu, je možný jen potud, pokud je teplota těchto předmětů nižší. Představuje jen velmi malou část ztrát.
- proudění (konvekce), která znamená, že vzduch okolo těla proudí a umožňuje tak vedení tepla. Teplejší vzduchu v blízkosti těla je neustále nahrazován chladnějším. Samozřejmě je tento děj zesílen větrem a jiným výrazným pohybem vzduchu. Představuje cca 15 % ztrát.
- vypařování (evaporace) vody/potu z povrchu těla. Odpařování se neděje jen z kůže, ale i ze sliznic dýchacího ústrojí. Toto odpařování je přítomno neustále, je tedy i neviditelné  (perspiratio insensibilis) v kvantu přes 0,5 litru za den. Při zapojení viditelného pocení jsou pak ztráty tekutin a tudíž i ztráty tepla podstatně vyšší. Jde v podstatě o jedinou možnost ochlazování, je-li teplota okolí vyšší než teplota těla. Zhruba se tak ztrácí více než 1/5 tepla.
V malé míře se teplo ztrácí i močením a stolicí.
 
Je-li teplo vydávané tělesným povrchem a vzniká-li zejm. metabolismem uvnitř těla, musí teplo přecházet z hlubších částí těla na povrch. Vedení tepla mezi orgány je zanedbatelné, proto většinu přenosu tepla zajišťuje proudění krve. Významně tak do termoregulace zasahují procesy ovlivňující tok krve a prokrvení povrchu těla, tj. rozšíření či zúžení cév (vazodilatace, resp. vazokonstrikce).
 
Vazodilatace v kůži zvýší její prokrvení, ohřátí a proto může teplo být vydáváno do okolí. Naopak vazokonstrikce teplo uchovává v organismu.
 
Zvláštním mechanismem šetřícím teplo je protiproudový mechanismus především v okrajových částech těla. Tepny a žíly probíhají anatomicky ve stejných místech, tepenná teplejší krev část svého tepla předá do chladnější žilní krve, takže toto teplo „se vrací“ zpět do jádra, k srdci, zatímco do periferie teče již trochu chladnější krev tepenná.
 
Pot je tvořen potními žlázami v kůži, které jsou inervovány sympatickými nervy, ale mediátorem je zde acetylcholin. Žlázky vytvářejí tekutinu blízkou plasmě, ale bez plasmatických bílkovin. Nicméně ještě před vyloučením jsou hojně zastoupené ionty sodíku a chloridů zpět vstřebávány. Záleží přitom na stimulaci – není-li podnět silný, žláza vylučuje pomalu a většina sodíku a chloridů se vstřebá zpět včetně vody, v potu se naopak zahustí některé organické látky jako je mléčná kyselina či močovina. Při silné stimulaci je zpětné vstřebání iontů i vody slabší a může dojít až k ztrátám převyšujícím 500 ml za 1 hodinu. Kromě ztrát vody to představuje i značnou ztrátu solí.
 
 

10.1.3 Tělesná teplota a její fyziologické kolísání

10.1.3 Tělesná teplota a její fyziologické kolísání
 
  
Normální tělesná teplota se pohybuje mezi 36-37 °C. Existuje teplota tělesného jádra a teplota periferie (povrchu těla), která je více ovlivněna zevním prostředím, prokrvením atp. Na rozložení teploty v těle se podílí jednak tvorba tepla a jednak teplota zevního prostředí. Při pobytu v chladu se periferní části, zejm. končetiny ochlazují a teplota jádra zůstává v oblasti trupu. Při pobytu ve vyšších teplotách se teplota jádra „rozšiřuje“ i periferněji.
 
Teplota jádra se obvykle měří v konečníku, pod jazykem a v podpažní jamce je o několik desetin stupně nižší.
 
Jako bazální teplota se označuje teplota ráno, ještě vleže, bez pohybu, nalačno, tedy bez vlivů, které by ji mohly ovlivnit. Měří se obv. v konečníku (pochvě).
Teplota se mění i během dne, ráno je nejnižší, v pozdním odpoledni dosahuje maxima. K faktorům, které teplotu ovlivňují fyziologicky, patří hormon progesteron, který se vylučuje do krve po ovulaci, ve druhé fázi ovariálního i menstruačního cyklu.
Malé procento lidí má i fyziologicky teplotu cca o 0,5 °C vyšší, naopak u starších lidí může být teplota o něco nižší.
 
Lidé, kteří se dlouhodobě pohybují v prostředích s nízkou či vysokou teplotou, jsou částečně adaptováni, mění se jejich metabolismus, dokáží tak např. ochlazovat organismus bez nutnosti extrémního pocení apod.
 
Kromě fyziologických mechanismů je u člověka výrazná i složka chování zahrnující i řadu sociálních rysů. Kromě oblečení je to i uspořádání režimu dne (siesty v jižných zemích), typy staveb a samozřejmě pak technologické postupy (topení, klimatizace atp.).
 
 

10.1.4 Regulace tělesné teploty

10.1.4 Regulace tělesné teploty
 
  
K udržení stálé teploty musí být uvedené děje regulovány. Každá regulace vyžaduje:
- senzory, které registrují stav a jeho změny
- centrum, které podněty vyhodnocuje, integruje a aktivuje
- efektory, které realizují děje k úpravě na požadovaný stav
 
Termoregulační centrum se nachází v hypothalamu. V zadním hypothalamu je centrum vyhodnocující veškeré informace a vysílající signály, na změny teploty je citlivá oblast předního hypothalamu.
Do center přichází informace z termoreceptorů, tj. tepelných senzorů registrujících změny tělesné teploty. K nim patří periferní (kožní) receptory a vnitřní termoreceptory uvnitř těla. V kůži je registrován spíše chlad, vnitřní termoreceptory jsou zejm. v oblasti CNS.
 
Termoregulační mechanismy jsou zaměřeny buď na chlad či teplo, zahrnují jednak zvýšení/snížení tvorby tepla, jednak snížení/zvýšení výdeje tepla.
V chladu jsou aktivovány tyto děje:
Tvorba tepla je zvýšena svalovou aktivitou, vědomou, posléze svalovým třesem, zvýší se svalové napětí, chuť k jídlu, aktivují se hormony (adrenalin, dlouhodoběji tyroxin). Výdej tepla je snížen vazokonstrikcí.
 
V teple jsou aktivovány tyto děje:
Tvorba tepla je snížena snížením svalového napětí, tělesné aktivity, sníženým příjmem potravy, snižuje se i sekrece adrenalinu a tyroxinu. Cévy v kůži reagují vazodilatací, dochází k pocení, dýchání je intenzivnější. Objevuje se žízeň.
 
Oblečení a počasí
Je zcela zásadní. Rozhoduje materiál, prodyšnost, počet vrstev, odolnost k vodě. Navlhlé oblečení a prádlo působí v chladu velmi negativně. Škodlivé může být i nadměrné utažení oblečení, které zhoršuje cévní zásobení. Je nutné v chladu chránit i okrajové části (nos, boltce atp.).
Podobně i v počasí kromě teploty hraje roli zejm. vlhkost a proudění vzduchu (vítr).

10.2 Patofyziologické aspekty termoregulace

10.2.1 Působení nadměrného tepla

10.2.1 Působení nadměrného tepla
 
  
Lokálně vede k spáleninám I-IV stupně.
Z hlediska celkového působení je nutné si uvědomit důsledky i fyziologických regulačních mechanismů u nemocných osob.
- Nadměrná vazodilatace vede k poklesu tlaku krve. Ten může vyvolat sníženou perfuzi orgánů vč. mozku s mdlobami (synkopou).
- K tomu příspívají i ztráty tekutin a iontů intenzivním pocením, snižuje se objem tekutin v cévách, klesá žilní návrat, následně i srdeční výdej a opět se zhoršuje perfuze mozku. Stoupá osmolarita.
- Zhoršené prokrvení ledvin vede k nižší tvorbě moči, zvyšuje se riziko tvorby močových kamenů. U osob s omezenou schopností koncentrovat moč (dekompenzovaní diabetici se ztrátami glukózy a vody močí, lidé s nemocemi ledvin) je ohrožení dehydratací ještě větší. Dále pak jsou ohroženy  malé děti a staří lidé, kteří nemají dostatečně zdatné regulační mechanismy.
- Poškození nervové činnosti, poruchy vědomí.
- Zvýšení metabolismu.
- Poškozování bílkovin (denaturace) u velmi vysoké teploty.
 
Pozor by si měli dávat:
- staří lidé
- malé děti, kojenci, novorozenci
- kardiaci
- diabetici
- lidé s ledvinovým onemocněním a kameny, s léky na odvodnění
- pacienti s těžším respiračním onemocněním
- lidé s nervovými poruchami
 
Přehrátí se označuje jako hypertermie. Teplota tělesného jádra stoupá nad 39 °C. Při teplotách nad 42-43 °C dochází k selhávání vitálních funkcí, hrozí selhání srdce, těžké arytmie.
 
Úpal (siriasis) je stav přehrátí s uvedenými příznaky, riziky a komplikacemi
 
Úžeh (insolace) je důsledkem přímého působení slunečního svitu na hlavu a šíji. Bývají bolesti hlavy, nevolnost, zvracení, v těžkých případech stoupá tělesná teplota a rozvíjejí se další komplikace.
 
 

10.2.2 Horečka

10.2.2 Horečka
 
  
Horečka je zvýšení teploty tělesného jádra nad změnu danou denním rytmem; toto zvýšení je způsobeno patologickými podněty.
 
Příčiny horečky a její fáze
- zánět
- infekce
- poškození tkání, nekróza
 
Mechanismem je ovlivnění a nastavení termoregulačního centra na vyšší hodnotu. V této fázi je periferie s normální teplotou zdánlivě chladná, proto vzniká často třes (třesavka, zimnice), kůže je spíše bledá a chladná, což jsou mechanismy, které mají teplotu periferie zvýšit (na horečku). Poté dochází k vzestupu teploty, postižený se může potit, má vazodilataci, je červený atp. V poslední fázi vzniká stav opačný, pocení se ještě prohloubí, aby se teplo z těla odstranilo.
K změnám termoregulačního centra vedou zánětové změny, cytokiny, bakteriální produkty. Smyslem horečky je urychlit některé děje, včetně imunitních, a tudíž zlepšit boj s infekcí, hojením atp. Nadměrná a dlouhodobá horečka má však i negativní důsledky.
 
Důsledky horečky
Některé důsledky horečky vyplývají ze zvýšené teploty.
- aktivuje se pocení, ztrácí se tekutiny,
- dochází k rozšíření cév, proto klesá tlak krve, zejm. diastolický, zrychluje se srdeční činnost,
- je zvýšen metabolismus, je větší spotřeba živin,
- dýchání je prohloubeno a zrychleno,
- činnost trávicího ústrojí je utlumena,
- bývají bolesti hlavy, únava,
- vysoké horečky ovlivňují mozek, mohou narušit vědomí, u dětí někdy vznikají křeče (tzv. febrilní).
 
Typy horečky
Typy horečky se rozlišují nejč. podle toho, jakých výkyvů v čase je dosaženo.
- trvalá horečka má výkyvy do 1 °C
- remitující horečka má výkyvy přes 1 °C, aniž dochází k normalizaci teploty
- intermitentní horečka má období, kdy se teplota zcela normalizuje
Dříve tyto typy bývaly poměrně typické pro některé choroby, s léčbou se tyto typy již do značné míry setřely.
 
 

10.2.3 Působení nadměrného chladu

10.2.3 Působení nadměrného chladu
 
  
Lokálně vede k omrzlinám. Z hlediska celkového působení hrají roli opět i regulační mechanismy.
- vazokonstrikce (zúžení cév),
- zpomalení srdeční činnosti, snížení srdeční stažlivosti,
- snížení metabolismu,
- poruchy CNS a vědomí,
- selhávání dechových funkcí.
 
Vazokonstrikce snižuje prokrvení např. dolních končetin, což vadí diabetikům s diabetickou nohou a osobám s poruchami prokrvení dolních končetin (ischemická choroba dolních končetin). Aktivace adrelinu může působit negativně na srdce. Děti a staré osoby opět mají nedokonalé regulační mechanismy.
Podchlazení se označuje jako hypotermie. Teplota tělesného jádra klesá pod 35 °C, teplota pod 25 °C je pak již v podstatě neslučitelná se životem.
Alkohol rozšiřuje cévy a vyvolává tak dojem tepla. Nicméně rozšířením cév může naopak zvýšit ztráty tepla a navíc snižuje kritické hodnocení situace, proto je zásadně nevhodný, pokud již nebylo zajištěno doplnění tepla.
 
Hypotermie metabolismus snižuje, takže zejm. u mladých jedinců (dětí) je určitou ochranou před nevratným poškozením orgánů. Cíleně se provádí tzv. řízená hypotermie pro rozsáhlé chirurgické zákroky. Krevní oběh a dýchání musejí být zajišťovány umělou podporou.

10.3 Fyziologie a patofyziologie kůže

10.3.1 Fyziologický význam kůže

10.3.1 Fyziologický význam kůže
 
  
Povrch kůže je u dospělého 1,5 až 2 m2. Kůže je tvořena epidermis (pokožkou) z epitelu a dermis (koriem, škárou). Pod kůží je pak podkožní tuk.
 
Kůže má tyto důležité vlastnosti:
- nepropustnost pro vodu a ve vodě rozpustné látky, naopak prostupují látky tukové
- pevnost
- elastičnost
- pigmentaci danou melaninem
 
K hlavním funkcím kůže patří:
- mechanická i chemická ochrana
- ochrana proti ultrafialovému záření (zvýšení množství melaninu)
-ochrana proti infekci – kromě vlastní stavby kůže je dána i přítomností imunitních buněk
- termoregulace – jednak mechanicky, význam má podkožní tuk, dále mírou prokrvení a tvorbou potu
- významné místo citlivosti – jsou zde receptory bolesti, tepla, chladu, dotyku; z nich vedou nervová vlákna dále do CNS
- tvorba vitaminu D působením ultrafialového záření
- exkrece látek, kromě potu i mazu
- vstřebávání látek – kůže je místem podávání léků
- sociální funkce
 
Další funkce mají kožní adnexa:
- vlasy
- ochlupení
- nehty
 
 

10.3.2 Patofyziologické aspekty nemocí kůže

10.3.2 Patofyziologické aspekty nemocí kůže
 
  
Kožní lékařství (dermatologie) zahrnuje mnoho chorob různého původu, i když někdy podobného vzhledu.
V tomto textu se zmíníme stručně jen obecné důsledky kožních onemocnění s významem pro celý organismus. V podstatě znamenají závažnější nemoci kůže narušení výše uvedených funkcí s příslušnými důsledky (při větším postižení pro celý organismus).
Kůže je i místem projevů mnoha nekožních chorob (je zde vidět žlutenka, krvácivé projevy atd.).
 
Nemoci kůže znamenají poškození bariéry – snazší průnik bakterií, infekce, při rozsáhlém poškození se systémovými důsledky. To je případ tzv. erytrodermie, kdy je kožním onemocněním různého původu postižena velká část tělesného povrchu.
 
 

10.3.3 Vliv UV záření

10.3.3 Vliv UV záření
 
  
Vyvolávají tvorbu melaninu a zvyšují pigmentaci kůže. To představuje i její ochranu. Lidé se podle množství pigmentu a schopnosti jej tvořit dělí na různé fototypy.
 
Pozitivním účinkem je tvorba vitaminu D ze 7-dehydrocholesterolu.
 
Nicméně UV záření kůži rovněž poškozuje. Kromě urychlení jejího stárnutí poškozuje DNA buněk a může dát vznik kožním nádorům. Nebezpečný je zejména pigmentový melanom.
Více ohroženi jsou lidé se světlou pletí, extrémně pak lidé s neschopností pigment melanin tvořít – albínové (albinismus). Kůže je bílá, taktéž vlasy, obočí, řasy, oči jsou jen světle modré.

11 Fyziologie a patofyziologie ledvin a vylučování

11 Fyziologie a patofyziologie ledvin a vylučování
 
 
 
Ledviny slouží tvorbě moči, kterou se vylučuje z organismu velká část zplodin vlastního metabolismu i látek zevních, např. léků. Dále se vylučují, resp. zadržují minerály a vodu dle potřeb organismu, čímž slouží vodnímu a minerálnímu hospodářství. Kromě toho mají ledviny i další funkce, ovlivňují tlak krve, řídí tvorbu červených krvinek, aktivuje se zde vitamin D a jsou tak důležité i pro fosfokalciový metabolismus včetně kostí. Na regulaci vnitřního prostředí se podílejí rovněž jako jeden z klíčových orgánů acidobazické rovnováhy.
ledviny1.bmp
 
Audio 1.část
 
Audio 2.část
Audio 3.část

11.1 Tvorba moči

11.1.1 Princip a funkční stavba ledvin

11.1.1 Princip a funkční stavba ledvin
 
  
Základem tvorby moči je ultrafiltrace krevní plasmy. Vzniklý ultrafiltrát – primitivní moč – dále protéká soustavou tubulů, v nichž je dále upravována, tj. většina vody je vstřebána, naopak jiné látky jsou do moči vylučovány a v moči jsou zahuštěny. Výsledkem je finální moč.
Ledviny jsou v retroperitoneálním prostoru, chráněny svaly i tukovým pouzdrem, mají pevné pouzdro a krev do nich přivádí ledvinová tepna (a. renalis), která odstupuje přímo z aorty. Makroskopicky je na řezu patrná kůra a dřeň.
 
Vlastní funkční stavba odpovídá uvedeným procesům tvorby moči. Jednotkou je nefron, který začíná klubíčkem krevních kapilár (glomerulem), do něhož vede krev přívodnou tepénkou (vas afferens) a zpět vychází rovněž tepénkou (vas efferens). Glomeruly se vyskytují buď v povrchové části kůry, v její střední části či velmi blízko dřeně. Z glomerulu se plasma pod vysokým tlakem filtruje do Bowmanova pouzdra, v němž se tak shromažďuje primární moč.
 
Primární moč vytéká soustavou tubulů (kanálků):
- proximální tubulus,
- Henleova klička,
- distální tubulus.
Distální tubuly z různých nefronů pak přecházejí do
- sběracího kanálku
 
Zatímco glomeruly, proximální a distální tubulus jsou v kůře ledvin, Henleova klička a sběrací kanálky zasahují do dřeně. Henleova klička zasahuje tím hlouběji do dřeně, čím je glomerulus příslušného nefronu uložen v kůře hlouběji, tj. blíže dřeni.
Nefronů je v každé ledvině cca 1 milion; je to zhruba trojnásobek nutného množství, což představuje rezervu ledviny jako orgánu.
 
Nezbytnou součástí funkce ledvin je jejich cévní zásobení a zvláštní uspořádání cév uvnitř ledviny. Z tepének odstupují přívodné cévy do glomerulů, kde vzniká vysokotlaké klubíčko kapilár k ultrafiltraci primární moči, z něhož vystupuje opět tepénka (!). V kůře jsou kapiláry okolo tubulů, aby sloužily zejm. zpětnému vstřebávání látek a vody z primární moči; do dřeně probíhají jako vlásenkovité cévy vedoucí podél ramének Henleovy kličky (jde o tzv. vasa recta). Ta slouží vytváření protiproudového multiplikačního systému (viz dále).
Většina krve směřuje do kůry, jen asi 10 % do dřeně. Slouží především filtraci, nikoliv pouhému krevního zásobení ledvinové tkáně. Proto je arteriovenózní diference poměrně malá.
 
Tlaky v jednotlivých částech cirkulace v ledvinách jsou zhruba následující. Tlak v renální tepně odpovídá krevnímu tlaku v tepenné části řečiště (např. 120/70), výrazný pokles tlaku nastává ve vas afferens, takže v klubíčku v glomerulu je tlak cca 40-60 (cca ½ polovina systolického tlaku v tepnách), další pokles je ve vas efferens.
Důležitá je role vas afferens, která mírou svého rozšíření či zúžení reguluje průtok krve glomerulem a udržuje ho do velké míry konstatním a nezávislým na systémovém tlaku krve (tzn. že lidé s arteriální hypertenzí, např. tlakem 170/100 nemají vyšší tlak v glomerulu než osoby s normálním tlakem 120/70).
Žilní systém provází systém tepenný (samozřejmě až za glomerulem). Významnou součástí i lymfatický oběh.
 
 

11.1.2 Glomerulus a glomerulární filtrace (GF)

11.1.2 Glomerulus a glomerulární filtrace (GF)
 
  
Glomerulus má část:
1. cévní (kapilární klubíčko), kde dochází k ultrafiltraci. Stěny kapilár jsou velmi propustné ve srovnání s jinými kapilárami, navíc je zde podstatně vyšší tlak. Membrána, kterou dochází k filtraci (filtrační membrána) má tři části:
- fenestrovaný endotel (obsahující značné „mezery, okénka“), který umožní průchod všem částem krve kromě krevních buněk
- bazální membrána zachycující velké molekuly (makromolekuly, zejm. bílkoviny)
- mezery mezi výběžky podocytů, což je vnitřní list Bowmanova pouzdra, které umožní průchod jen menším molekulám a větší zachytí
- filtrační membrána má negativní náboj, čímž odpuzuje stejně negativně nabité molekuly, zejm. bílkoviny.
 
2. Bowmanovo pouzdro má vnitřní část (podocyty) a část zevní, mezi obě se filtruje primární moč, která z něj vytéká do proximálního tubulu.
 
3. Mesangium je mezenchymová tkáň mezi kapilárami glomerulu, slouží jako jejich určitá výztuž a má i některé další funkce.
 
4. Juxtaglomerulární aparát je tvořen buňkami ve vas afferens před vstupem do glomerulu, buňkami tzv. macula densa v distálním tubulu v místech, kde těsně přiléhá glomerulu a přilehlou částí mesangia. Jeho funkcí je zejména produkce reninu a tak ovlivnění tlaku krve a produkce aldosteronu, tj. regulace minerálního hospodářství.
 
Glomerulární filtrace (GF)
Jde o proces analogický filtraci tkáňového moku v kapilárách (srov. Starlingovu rovnováhu v kapitole věnované krevnímu oběhu), ale zde probíhá pod vysokým tlakem. Ten je docílen vmezeřením kapilárního klubíčka – v němž filtrace probíhá – mezi dvě tepénky (vas afferens a efferens), které navíc mohou být ve svém průsvitu regulovány, což může ovlivňovat velikost GF.
 
Velikost glomerulární filtrace závisí na:
- rozdílu tlaku mezi vas afferens a efferens (čím vyšší, tím vyšší filtrace, ale díky regulaci obou tepének je poměrně autonomní v porovnání se systémovým krevním tlakem)
- onkotickém tlaku bílkovin (snižuje filtraci, protože působí zpětné nasávání tekutiny do cév)
- tlaku v Bowmanově pouzdře, který rovněž filtraci snižuje („protitlak“)
- celkové velikosti filtrační plochy (při počtu 2 milionů nefronů je celková plocha všech glomerulárních klubíček, kde dochází k filtraci u dospělého cca 1,5 m2, tj. je přibližně stejná, jako povrch celého těla). Kromě počtu glomerulů je celková plocha fyziologicky ovlivňována zejm. kontrakcí mezangia, která ji zmenšuje. Jeho kontrakci stimuluje angiotenzin II, opačně působí prostaglandiny.
 
Primární moč, tedy ultrafiltrát krevní plasmy, je složením blízká krevní plasmě, ale neobsahuje bílkoviny. Pro tuto funkci je důležitá další funkce glomerulární filtrační membrány, a to je ne/propustnost. Ta je zajištěna uspořádáním kapilár, výběžky buněk, které kapiláry obklopují z vnější strany (podocyty) a negativním nábojem, který je na kapilární krevní straně a který odpuzuje rovněž negativně nabité bílkoviny.
 
Z protékající krve se filtruje asi 20 %. Je to tzv. filtrační frakce. Protože ledvinami protéká za 1 minutu nejméně 1 litr krve (tj. např. při hematokritu 40 % 600 ml, plasmy je glomerulární filtrace 1/5 z tohoto množství, tedy asi 120 ml/minutu).
 
 

11.1.3 Tubulární část nefronu

11.1.3 Tubulární část nefronu
 
  
Proximální tubulus
Je místem zpětné resorpce cca 70-80 % vody a osmoticky aktivních látek (sodíku, chloridů, ale i draslíku, vápníku, močoviny aj.). Dochází tak k podstatné redukci objemu primární moči, a to bez ohledu na stav organismu, resp. jeho hydrataci. Vstřebávání je izoosmotické, tzn. že moč vytékající z proximálního tubulu je v podstatě izotonická s krevní plasmou.
Dále se zde specificky vstřebávají některé látky. Zejména se zde zcela vstřebává glukóza – buňky jsou schopny zpětně vstřebat glukózu cca do její koncentrace v plasmě 10 mmol/l. Přesáhne-li plasmatická koncentrace tuto hodnotu (tzv. renální práh), proniká cukr do definitivní moči, protože dále se již vstřebat glukóza nemůže. To je případ zvýšené glykémie u cukrovky. Podobně se v proximálním tubulu vstřebávají i aminokyseliny a bikarbonát. V proximálním tubulu se zpět vstřebává i malé množství peptidů a bílkovin, které do primární moči proniklo glomerulem.
Vstřebávání některých z těchto látek se děje specifickými přenašeči. Některé z těchto dějů vyžadují energii, proto buňky mají četné mitochondrie a jejich povrch je zvýšen mikroklky.
 
Henleova klička
Henleova klička je součástí protiproudového mechanismu, který přispívá k vytvoření koncentračního gradientu ve dřeni ledvin. Klička má sestupné a vzestupné raménko, účinnost kličky je tím větší, čím hlouběji do dřeně zasahuje.
Do tenkého segmentu Henleovy kličky přitéká izotonická tekutina z proximálního tubulu. V tomto segmentu se volně vstřebává voda. Naopak tlustý segment kličky, který je v její vzestupné části, je pro vodu nepropustný, ale je schopen velmi intenzivní resorpce sodíku. Znamená to, že ze vzestupného segmentu kličky vytéká hypotonická tekutina, což společně se vznikem osmotického gradientu v dřeni ledvin, který stoupá směrem od kůry dovnitř dřeně, je nezbytný předpoklad pro regulaci finálního objemu moči.
 
Distální tubulus
Nachází se opět v kůře a vtéká do něj hypotonická tekutina ze vzestupného raménka Henleovy kličky. Vstřebávají se zde minerály, močovina, voda a na jeho konci zbývá již jen 5 % objemu původní primární moči (stále však ještě cca 10 litrů). Vstřebávání sodíku je zde ovšem ovlivněno hormonálně, a to aldosteronem (zvyšuje zpětné vstřebávání sodíku a zvyšuje vylučování draslíku) a atriálním natriuretickým faktorem, který vylučování sodíku zvyšuje. Hospodaření se sodíkem, draslíkem a tudíž i vodou je tak ovlivněno i systémovým stavem organismu a jeho potřebami. Konečná část DT vede do sběracího kanálku.
 
Sběrací kanálek
Tento kanálek směřuje z kůry dření na vrchol ledvinové papily. Prochází dření, jejíž osmolarita se směrem do hloubky stále zvyšuje. Protože do sběracího kanálku vtéká moč hypotonická, naředěná, průtok hypertonickou dření znamená, že voda z moči se bude vstřebávat do dřeně a moč se bude zahušťovat až na velmi koncentrovanou. Předpokladem tohoto děje ovšem je, že kromě vytvoření onoho gradientu je stěna (buňky) kanálku propustná pro vodu. Tuto propustnost zajišťuje molekula akvaporin. Je-li přítomna, voda prostupuje, není-li přítomna, voda zůstává v kanálku. Množství akvaporinu v buňkách je přitom regulováno antidiuretickým hormonem (ADH, vazopresinem) z hypothalamu-neurohypofýzy. Je-li ADH přítomen, tvoří se akvaporin, voda se vstřebává, moč se zahušťuje. Není-li přítomen, voda se nevstřebává, zůstává v kanálcích, a proto výsledná moč je velmi zahuštěna.
Vylučování ADH je řízeno potřebami organismu, a to osmolaritou vnitřního prostředí. Vyšší osmolarita (málo vody, hodně solí) stimuluje ADH a ledviny proto vodu (bez solí, tzv. čistou) vstřebávají zpět a osmolaritu snižují (naředí). Naopak při nižší osmolaritě (hodně vody, málo solí) se ADH netvoří a nadbytečná čistá voda odchází do moči, moč je velmi naředěná.
 
Koncentrační a zřeďovací (diluční) schopnost ledvin
Uvedené mechanismy jsou podstatou uvedených schopností ledvin, které jsou nezbytné pro regulaci vnitřního prostředí.

11.2 Další funkce ledvin

11.2 Další funkce ledvin
 
  
Produkce erytropoetinu
Ledviny produkují hormon regulující erytropoezu – erytropoetin. Stimulem je nízké množství kyslíku (hypoxie), ať už z důvodu anémie či při malém sycení krevního barviva kyslíkem, např. při plicních chorobách nebo při pobytech ve vysokých nadmořských výškách.
 
Ledviny a acidobazická rovnováha
Ledviny vstřebávájí bikarbonát a vylučují protony. Tato činnost je v principu alkalizující, ale protože tělo se za normálních okolností okyseluje, udržují tím normální acidobazickou rovnováhu. Pokud je tělo více alkalizováno, mohou nadbytečné bikarbonáty vylučovat do moči a tělo naopak okyselovat.
Ledviny představují významnou metabolickou složku regulace acidobazické rovnováhy.
 
Ledviny a fosfokalciový metabolismus a kosti
V ledvinách se vstřebává vápník i fosfáty, tyto děje jsou regulovány parathormonem, který vstřebávání vápníku zvyšuje a naopak snižuje vylučování fosfátů.
Druhým faktorem je aktivace vitaminu D v ledvině. Tím se vitamin D stává podstatně účinnějším na vstřebávání vápníku ve střevě.
Správná činnost ledvin je tak klíčová pro kosti.
 
Systém renin-angiotenzin-aldosteron
Tento systém je klíčovým regulačním mechanismem vnitřního prostředí, udržení dostatečného množství (objemu) tekutin v cévách.
Ledviny jsou schopny registrovat objem tekutin v cévách na základě registrace tlaku ve vas afferens (baroreceptory) a dále sledují průtok chloridu sodného oblastí macula densa, což je část distálního tubulu (anatomicky) v blízkosti glomerulu (chemoreceptory). Na základě těchto signálů (pokles tlaku, pokles průtoku solí) dochází v juxtaglomerulárním aparátu k sekreci reninu. Renin je enzym štěpící peptidy (endopeptidáza) – odštěpuje z krevní bílkoviny angiotenzinogenu peptid angiotenzin I. Ten se pak dalším enzymem angiotenzin konvertujícím enzymem (běžná je angl. zkratka ACE) mění na angiotenzin II. Ten stimuluje v kůře nadledvin sekreci aldosteronu, který zvyšuje zpětné vstřebávání sodíku (a vody) a vylučování draslíku. Navíc angiotenzin II má vazokonstrikční účinky (zužuje cévy, zvyšuje tlak krve), zvyšuje žízeň i chuť na sůl. Výsledkem je zadržování solí a tekutin a opětovný vzestup tlaku krve a náplně krevního řečiště. Angiotenzin II působí i na mesangium a má i další systémové účinky.
Tvorbu reninu dále zvyšuje sympatická inervace, naopak angiotenzin II a aldosteron ji zpětnou vazbou opět tlumí, stejně jako úprava tlaku krve v ledvině.
 
 

11.3 Bilance látek vylučovaných močí

11.3 Bilance látek vylučovaných močí
 
  
Clearance látek a stanovení glomerulární filtrace
Jako clearance (někdy česky klírens) látky se označuje objem krve, který se od určité látky očistí při průtoku ledvinami za určitý časový úsek, např. 1 sekundu nebo 1 minutu. Výpočet cleareance je podle vzorce
Cx = Ux . V / Px
kde Ux je koncentrace látky x v moči, Px je její koncentrace v plasmě, V objem moči za časovou jednotku.
Pokud je látka pouze filtrována v glomerulech a není již upravena v tubulech, je její clearance rovna glomerulární filtraci. To platí (přibližně) pro kreatinin, který je v krvi běžně přítomen. Proto stanovení jeho clearance se rovná přibližně GF.
GF je přibližně 120 ml/min (tedy 2 ml/s), s věkem mírně klesá, ale neměla by klesnout pod 1,3 ml/s. I při poklesu pod tuto hodnotu ledviny jsou schopny většinu funkcí plnit, ale rozvíjí se renální insuficience.
 
Exkreční/resorpční frakce
Označuje se tak podíl určité látky, která je ledvinami vyloučena (exkrece) či v tubulech zpět resorbována, vůči jejímu množství v primární moči.
Je-li např. 99 % sodíku zpět vstřebáno, je jeho exkreční frakce 1 % a exkreční resorpce 99 %. U draslíku je exkreční frakce cca 20 %, může být i přes 100 %, což znamená, že výsledně je v moči více draslíku, než ho bylo v primární moči (tzn. tubuly draslík více vylučovaly, než ho glomeruly filtrovaly).
 
Voda a objem moči
Filtrováno je 120 ml/min primární moči, tj. za přes 170 litrů za den. Finální množství moči za den je zhruba 100x nižší, tzn. že 99 % vody se zpětně vstřebává. Toto množství se může snížit při velké koncentraci moči či zvýšit při velké diluci. Podstatou je zpětná resorpce ve sběracích kanálcích regulované antidiuretickým hormonem. Další regulaci představuje aldosteron, který zvyšuje vstřebávání sodíku, s nímž je vstřebána i voda.
ADH tak reguluje tzv. „čistou vodu“, tj. bez dalších iontů, zatímco aldosteron reguluje sodík i vodu.
 
Sodík a chloridy
Oba ionty většinou procházejí společně, primární jsou pohyby sodíku, chloridy většinou následují. Sodíku je zpětně vstřebáno cca 99 %, významně jsou tyto procesy regulovány spíše v konečných částech nefronu (distálním tubulu), kdy je zpětná resorpce sodíku stimulována aldosteronem a naopak snižována atriálními natriuretickými faktory.
 
Draslík
Draslík se chová částečně odlišně, protože je výrazně též vylučován buňkami tubulů. Za normálních okolností se dostane do moči 5-20 % draslíku profiltrovaného, přičemž je to výsledek jak filtrace, tak pak resorpce i sekrece v tubulech. Nicméně při velkém poklesu filtrace může být stále značná sekrece draslíku tubuly, takže nakonec může být ve finální moči více draslíku, více než v glomerulárním filtrátu (exkreční frakce by byla přes 100 %). Tím se tělo dokáže zbavit draslíku i při pokročilém selhání ledvin, kdy je glomerulární filtrace značně nízká.
 
Kalcium a fosfáty
Kalcium a fosfáty jsou filtrovány a v tubulech je jejich osud určován parathormonem (PTH) z příštítných tělísek. PTH zvyšuje zpětnou resorpci vápníku a naopak zvyšuje vylučování fosfátů.
 
Močovina
Močovina (urea) je konečný produkt metabolismu dusíku v organismu, zejm. z bílkovin. Vzniká v játrech, je filtrována v glomerulech a dále je její obsah v moči upravován tubuly a cirkulace močoviny v dřeni ledvin se podílí na vzniku koncentračního gradientu. Koncentrace močoviny v plasmě citlivě reaguje kromě GF (stoupá při poklesu GF) též na odvodnění organismu – dehydrataci (opět stoupá).
 
Močová kyselina
Močová kyselina je konečným produktem metabolismu purinů u savců (puriny jsou součástí především nukleových kyselin). Močová kyselina je málo rozpustná ve vodě. Porucha jejího vylučování může přispívat k onemocnění zvanému dna.
 
Glukóza, aminokyseliny
Glukóza a aminokyseliny jsou volně filtrovány v glomerulech, ale jsou v proximálním tubuly zpět resorbovány (jejich clearance je tedy rovna 0). Při cukrovce a vyšším vzestupu glykémie je překročena schopnost zpětné resorpce glukózy v tubulu a glukóza se objevuje v moči. Tato hodnota je 10 mmol/l. Podobně je tomu při některých poruchách proximálního tubulu, a to i při normální koncentraci těchto látek v krvi.
 
Bikarbonáty
Bikarbonáty jsou filtrovány a v proximálním tubulu zpětně resorbovány. Není-li tomu tak, je moč alkalická, ale chybění bikarbonátů v krvi vede k okyselování organismu, tedy k metabolické acidóze.
 
Protony, resp. kyseliny
V metabolismu vzniká větší množství kyselin (které odštěpují protony), které je v adekvátním množství nutné vyloučit, aby byla udržena acidobazická rovnováha. Ledviny vylučují protony obvykle výměnou za sodík a v moči jsou protony ve formě kyselin (fosfátů) nebo amonného kationtu (NH4+). Bez této funkce by se organismus trvale okyseloval a vznikala by metabolická acidóza.
 
 

11.4 Složení finální moči a jeho poruchy

11.4.1 Složení moči a její vyšetření

11.4.1 Složení moči a její vyšetření
 
  
U finální (definitivní) moči hodnotíme:
- její množství za 24 hodin (při akutních stavech se sleduje i v podstatně kratších intervalech)
- její hustota (specifická hmotnost) – závisí zejm. na jejím zředění či zahuštění
- její osmolalita (dosahuje hodnot cca od 100 do 1200 mosm/l, opět v závislosti zejm. na zředění či zahuštění a někdy se přibližně nahrazuje hustotou)
- přítomnost látek, které se v moči za normálních okolností nevyskytují – tj. zejména
a) bílkovin
b) cukrů (glukózy)
c) krve, krvinek červených i bílých
d) žlučového barviva (bilirubinu) a urobilinogenu
e) ketolátek
f) nitrátů
 
Moč je tvořena především:
- vodou
- solemi (především chloridem sodným)
- dalšími minerály a ionty (draslíkem, vápníkem, fosfáty…)
- malými organickými látkami, zejm. zplodinami (močovinou, močovou kyselinou)
- stopovým množstvím bílkovin, především z tubulů (tzv. uromodulinem)
- močovými barvivy
- dalšími metabolity
- látkami zevního původu, např. léky
 
Složení moči odráží jednak činnost ledvin, ale též stav celého organismu.
 
Vyšetření moči je zaměřeno především orientačně na event. přítomnost látek, které by v moči být neměly (viz výše – provádí se obvykle testovacími proužky či přímo v biochemické laboratoři dalšími analýzami).
Vyšetření přesného složení je rovněž možné, ale provádí se jen ve speciálních případech.
 
 

11.4.2 Hlavní poruchy složení moči a jejich patofyziologie

11.4.2 Hlavní poruchy složení moči a jejich patofyziologie
 
  
Proteinurie
je přítomnost bílkovin v moči. Vzniká z těchto příčin:
- porucha glomerulární membrány, její zvýšená propustnost
- porucha tubulů, jejich neschopnost vstřebávat zpět malé bílkoviny
- zánět a pronikání bílkovin do finální moči
 
První dvě příčiny jsou popsány dále. Obecně platí, že při poruchách glomerulárních pronikají do moči i velké bílkoviny z krve a proteinurie může být velká. Tubulární proteinurie je vždy méně intenzivní. Z pouhého vyšetření moči však nelze na původ proteinurie přímo usuzovat, zejm. pokud není příliš velká (pak může být teoreticky z obou příčin) – pouze velmi intenzivní proteinurie má vždy alespoň glomerulární složku (ale teoreticky může být smíšená).
 
Hematurie
je přítomnost krve, resp. červených krvinek (erytrocyturie) v moči. Opět může být původu:
- glomerulárního
- následného, z intersticia ledvin či z vývodných močových cest, z jejich poranění atp.
Glomerulární původ svědčí pro poškození glomerulů, často při zánětu (tzv. glomerulonefritidě) a někdy se kombinuje s proteinurií.
 
Leukocyturie
je přítomnost bílých krvinek a je v podstatě vždy znakem hnisavého zánětu v ledvinách či v močových cestách.
 
Glykosurie (resp. glukosurie)
je přítomnost cukrů (obvykle glukózy) v moči. Příčinou je:
- velmi vysoká koncentrace glukózy v krvi, která po průchodu do primární moči nemůže být všechna tubuly vstřebána zpět – to je nejč. případ cukrovky a koncentrace glukózy v krvi vyšší než 10 mmol/l
- porucha tubulů, které nejsou schopny zpět vstřebat ani malé či normální množství glukózy. Jde tedy o poruchu ledvin.
 
Ketonurie
je přítomnost ketolátek v moči jako důsledek jejich nadměrné tvorby při hladovění či diabetu 1. typu (o vzniku ketolátek v kapitole o metabolismu a endokrinologii).
 
Přítomnost bilirubinu či urobilinogenu svědčí pro poruchu jater či nadměrný rozpad červených krvinek, opět tedy nejde o vlastní poruchu ledvin – moč pouze odráží stav organismu.

11.5 Patofyziologie ledvin

11.5.1 Patofyziologie glomerulů

11.5.1 Patofyziologie glomerulů
 
  
Glomeruly mohou být poškozeny různými nemocemi – nejběžnější jsou záněty (glomerulonefritidy) a poškození cukrovkou (diabetická glomeruloskleróza).
 
Důsledky poškození glomerulů jsou:
- změny propustnosti a průnik krvinek či velkých molekul do moči
- snižování glomerulární filtrace
 
Změna glomerulární propustnosti se projevuje především přítomností látek, které se ve finální moči fyziologicky nevyskytují, protože za normálních okolností neprocházejí glomerulární membránou. Při její poruše se dostávají do primární moči, a protože následně není možnost je vstřebat zpět, nalézají se v moči finální.
 
Glomerulární membránou procházejí patologicky:
- červené krvinky – vzniká glomerulární hematurie (erytrocyturie)
- bílkoviny – vzniká glomerulární proteinurie
 
Z proteinů procházejí do primární moči za normálních okolností pouze malé bílkoviny a peptidy. Za patologických stavů prochází albumin a v některých případech bílkoviny ještě větší, např. imunoglobuliny (protilátky). Zatímco malé bílkoviny se mohou v tubulech ještě do jisté míry vstřebat zpět, větší množství bílkovin a zejména velké bílkoviny se dostávají do finální moči.
 
Důsledky ztrát bílkovin moči
Proteinurie má význam diagnostický, ale je-li velká, přináší i vznik dalších stavů. Při velkých ztrátách albuminu (velké albuminurii) se snižuje množství této bílkoviny v krvi, klesá onkotický tlak plasmy, což vede k nižšímu návratu tekutin do kapilár a k vzniku otoků. Je to typické pro nefrotický syndrom, který se vyznačuje:
- přítomností velkého množství bílkovin v moči (proteinurií)
- nedostatkem bílkovin, především albuminu v krvi (hypalbuminémie)
- nízkým onkotickým tlakem vedoucím k otokům i např. hromadění tekutiny v břišní dutině či v hrudní dutině (ascites, hydrothorax)
- kromě toho bývají poruchy složení tuků v krvi a krevního srážení (souvisí se změněnou tvorbou bílkovin v játrech)
Důsledkem ztrát bílkovin může být i snížení imunity, ztráty některých látek na bílkoviny navázané atd.
 
Červené krvinky se při poškození glomerulů rovněž dostávají do primární moči, v tubulech není žádná možnost, jak je vstřebat, proto se ocitají v moči finální. Na rozdíl od krvinek, které se do moči dostanou např. v tubulech či ve vývodných močových cestách, jsou červené krvinky prošlé glomeruly deformované, což lze prokázat speciálním vyšetřením v mikroskopu.
 
Snižování glomerulární filtrace
K snížení GF vede především:
- snížení prokrvení ledvin a tudíž i nízký průtok glomeruly, kdy již je překročena schopnost ledvin udržet filtraci i při poklesu průtoku
- poškození glomerulů v ledvině, jejich úbytek
- vzestup tlaku v Bowmannově pouzdře při váznutí odtoku primární moči tubulárním systémem
 
 

11.5.2 Patofyziologie tubulů

11.5.2 Patofyziologie tubulů
 
  
Při poruchách tubulů zejména váznou jejich schopnosti látky z primární moči vstřebávat, či je do ní naopak vylučovat. Může to být vázáno na jednu či více konkrétních látek nebo jsou tubuly poškozeny celkově. Příčinou jsou jak genetické poruchy, tak poškození tubulů při nemocech ledvin, např. zánětech intersticia.
Příkladem selektivních poruch tubulů je jejich neschopnost zpětného vstřebávání např. glukózy, aminokyselin, fosfátů, bikarbonátů. Jde o tzv. Fanconiho syndrom. Důsledkem jsou ztráty těchto látek z těla. V případě neschopnosti vstřebávat bikarbonáty se ztrácejí z těla alkalické látky, tělo se okyseluje, vzniká acidóza (v tomto případě tzv. renální tubulární acidóza).
 
Může dojít rovněž k tubulární proteinurii, která je způsobena situací, kdy tubuly nejsou schopny vstřebat malé bílkoviny, které glomerulární membránou procházejí.
Tubulární poruchou může být i necitlivost na antidiuretický hormon, kdy následně se ledvinami ztrácí velké množství vody, která je za normálních okolností vstřebávána zpět.
 
Poruchy transportů v tubulech rovněž vedou k neschopnosti vytvořit dostatečný osmotický gradient ve dřeni, který je rovněž nezbytný pro zpětné vstřebávání vody.
Příkladem nedostatečné sekrece je porucha vylučování protonů, čili neschopnost zbavit se kyselých látek (vzniká jiná forma renální tubulární acidózy).
 
 

11.5.3 Akutní selhání ledvin (ASL)

11.5.3 Akutní selhání ledvin (ASL)
 
  
Akutní selhání ledvin je stav, kdy ledviny v důsledku těžkého poškození přestanou plnit své funkce, přičemž tento stav se rozvíjí akutně během hodin či dnů. Podle příčin se ASL dělí na:
- prerenální, tzn. z příčin mimo ledvinu, a to „před“ ledvinou, v podstatě jde o stavy s poruchou prokrvení ledvin v důsledku šoku různého původu (např. velké ztráty tekutin)
- renální, tzn. příčina je přímo v ledvině, např. některé otravy či velmi rychle probíhající nemoci ledvin
- postrenální, tj. „za“ ledvinou, obvykle jde o stavy, kdy je zablokován odtok moči a stagnující moč poškodí ledvinu a zastaví glomerulární filtraci
 
Při ASL dojde k zástavě močení (nazývá se anurie), v těle se hromadí voda, vznikají otoky vč. závažného otoku plic a mozku, nevylučuje se draslík, prostředí se výrazně okyseluje. To ohrožuje jedince selháním srdce, poruchami srdečního rytmu, těžkou dušností a hypoxií, křečemi a smrtí. Po překonání fáze anurické dochází naopak k nadměrnému močení (polyurii), kdy je nemocný opět ohrožen dehydratací a ztrátou iontů.
 
 

11.5.4 Chronické selhání ledvin a urémie

11.5.4 Chronické selhání ledvin a urémie
 
  
U chronického selhání ledvin se stav rozvíjí po dobu měsíců či let a funkce ledvin se postupně snižují. Nejprve vzniká tzv. renální insuficience, kdy ledviny zvládají udržení bazálních funkcí za klidových podmínek, ale k poruchám může dojít při vyšší zátěži. Při renálním selhání již ledviny tyto funkce neplní ani v klidových podmínkách, při normální zátěži a při normálním fungování celého organismu.
 
Stav se rozvíjí postupně a je charakterizován několika závažnými poruchami:
- nedostatečná tvorba erytropoetinu, která způsobí, že se tvoří méně červených krvinek a vzniká anémie
- zadržování kyselých látek v těle a vznik metabolické acidózy
- neschopnost udržet stálost vnitřního prostředí, vázne zejména vylučování draslíku (stoupá jeho koncentrace v krvi – hyperkalémie), ale i hospodaření se sodíkem a dalšími látkami
- klesá vylučování fosfátů, proto v krvi klesá množství vápníku, stoupá tvorba parathormonu, který se snaží vápník získat z kostí, takže se rozvíjí porucha kostí (osteopatie, resp. renální osteodystrofie)
- není dostatečně aktivován vitamin D, což rovněž vede k nedostatku vápníku a přispívá k výše uvedenému stavu
- vázne vylučování vody
- špatně se vylučují a proto se hromadí zplodiny metabolismu, což má závažné nežádoucí důsledky pro fungování mnoha orgánů
- vázne vylučování cizorodých látek a léků, proto hrozí jejich předávkování
- stoupá tlak krve, pravidlem je arteriální hypertenze
 
Urémie je konečný stav chronického selhání ledvin, kdy se k uvedeným příznakům přidávají ještě průjmy, záněty pohrudnice, event. pobřišnice, zvýšená krvácivost, zhoršuje se dušnost a rozvrat vnitřního prostředí může vést k smrti.

12 Fyziologie a patofyziologie vnitřního prostředí

12 Fyziologie a patofyziologie vnitřního prostředí
 
 
 
 
Audio 1.část
 
 
Audio 2.část
 

12.1 Úvod

12.1 Úvod
 
 
Vnitřním prostředím se ve fyziologii rozumí složení bezprostředního okolí buněk, tj. v podstatě intersticiální tekutiny a krve, a to s ohledem na stav tekutin (vody), chemické složení (obsah iontů a dalších látek), osmolaritu a kyselost. Zahrnuje proto stav
- hydratace a osmolarity
- iontového složení
- acidobazické rovnováhy
 
Pro stabilní stav vnitřního prostředí se používá termín homeostáza. K jejímu udržení směřují četné regulační mechanismy organismu, činnost orgánů (ledviny, plíce, krevní oběh atd.) i nerových a hormonálních regulací. Řada dějů k jejímu udržení též vyžaduje energii.
Některé procesy a hodnoty týkající se vnitřního prostředí jsou probírány rovněž v 1. kapitole.
 
 

12.2 Hydratace organismu a její poruchy

12.2 Hydratace organismu a její poruchy
 
12.2.3 Poruchy objemu tělesných tekutin a osmolarity
Přejít
Dospělý člověk má v sobě 60 % vody. Jednotlivé složky tekutiny jsou popsány v 1. kapitole.
 
Kromě objemu tekutin (volémie) je důležitý i obsah látek v ní obsažených (např. důležitých iontů) a její výsledná osmolarita.
 
 

12.2.1 Osmolarita

12.2.1 Osmolarita
 
 
Je celkové množství osmoticky aktivních částic rozpuštěných v litru rozpouštědla, obv. vody. V krevní plasmě patří k takovým látkám soli, např. sodík, chloridy, méně draslík apod., ale rovněž cukry (glukóza) a močovina. Osmolarita plasmy se pohybuje kolem 280 mmol/l.
Změny osmolarity registrují speciální receptory (osmoreceptory) v hypothalamu v mozku.
 
Důležité jsou mechanismy přesunů tekutin mezi základními oddíly (kompartmenty), tj. mezi cévami a tkáňovým mokem a mezi tkáňovým mokem a buňkami:
- Starlingova rovnováha určující přesuny tekutin mezi kapilárou a intersticiálním prostorem
- osmotické děje, které jsou důležité pro přesuny tekutin mezi prostorem nitrobuněčným a mimobuněčným
 
Starlingova rovnováha byla popsána v kapitole o krevním oběhu. V zásadě jde o působení tlaků hydrostatických (na tepenném a žilním konci kapiláry), tlaku onkotického uvnitř kapiláry (souvisí s množstvím krevní bílkoviny albuminu) a tlaku intersticiální tekutiny.
Osmotické děje byly popsány v 1. kapitole věnované obecným fyziologickým pojmům. Pro připomenutí je nutné si uvědomit, že tekutina (voda) prostupuje přes polopropustnou (buněčnou) membránu směrem do prostoru, kde je vyšší osmolarita. Při tomto přestupu vzniká tlak (osmotický tlak), proto se kromě osmolarity hovoří též o tonicitě.
 
 

12.2.2 Regulace objemu tekutin v organismu

12.2.2 Regulace objemu tekutin v organismu
 
 
Tekutiny jsou regulovány s ohledem na jejich celkový objem a jejich osmolaritu.
 
Celkový objem a objem v krevním řečišti je registrován částečně receptory pro tlak v cévním řečišti, významnou roli mají ledviny a systém renin-angiotenzin-aldosteron (popsán též v kapitole 13). Ledvina registrující nižší průtok vylučuje renin, který přes angiotenzinogen, angiotenzin I a II a stimuluje v kůře nadledvin vylučování aldosteronu. Aldosteron způsobuje v ledvinových tubulech zpětné vstřebávání sodíku (a vylučování draslíku), s nímž je zadržována voda. Voda se sodíkem doplňuje cévní řečiště a jeho náplň.
 
Množství čisté vody (tj. vody bez solutů, solí) je registrováno jako její osmolarita (plasmy či tkáňového moku). Je-li osmolarita zvýšena, znamená to, že chybí určitá část čisté vody a naopak, pokud je osmolarita snížena, část čisté vody přebývá. Pozor, nemusí to nutně vypovídat o celkovém množství vody, vypovídá to o poměru vody a solí.
Osmolaritu registruje část mozku zvaná hypothalamus. Je-li osmolarita zvýšena, vylučuje antidiuretický hormon (ADH), který v ledvinách způsobí zpětné vstřebání čisté vody (tedy jen vody, nikoliv solí). Moč je nápadně zahuštěna. Zároveň je výrazný pocit žízně, který vede k příjmu tekutin, které rovněž nařeďují zvýšeně osmolární prostředí (patrná je např. žízeň po konzumaci slaných potravin).
V opačném případě, tj. při nízké osmolaritě, ADH klesá, voda se zpětně nevstřebává a odchází močí, která je velmi zředěná.
 
 

12.2.3 Poruchy objemu tělesných tekutin a osmolarity

12.2.3 Poruchy objemu tělesných tekutin a osmolarity
 
 
Pro objem tekutin a jejich poruchy používáme tyto pojmy:
- normovolémie – normální objem
- hypervolémie – zvýšený objem
- hypovolémie – snížený objem
 
Pro změny osmolarity, resp. tonicity používáme termíny:
- izoosmolarita, resp. izotonicita – tzn. že obě prostředí jsou stejně osmolární, resp. mají stejný osmotický tlak
- hyperosmolarita, resp. hypertonicita – tzn. že jedno prostředí – myšleno obvykle intersticiální – má vyšší osmolaritu, resp. vyšší osmotický tlak (než buňky)
- hypoosmolarita, resp. hypotonicita – tzn. že jedno prostředí – myšleno obvykle intersticiální – má nižší osmolaritu, resp. nižší osmotický tlak (než buňky)
Při izotonicitě nedochází k žádným osmotickým dějům, resp. jejich účinek je vyrovnaný, žádné tekutiny se výsledně nepřemísťují.
Při hypertonicitě přestupuje voda z buněk do intersticia, buňky vodu ztrácejí a zmenšují se.
Při hypotonicitě přestupuje voda z intersticia do buněk, buňky vodu získávají a zvětšují se.
 
 

12.2.4 Příčiny a důsledky poruch objemu tekutin a změn osmolarity

12.2.4 Příčiny a důsledky poruch objemu tekutin a změn osmolarity
 
 
Poruchy objemu se projevují zejm. změnami v oběhovém systému. Hypovolémie snižuje množství obíhající krve, snižuje se minutový srdeční výdej, zásobení orgánů krví a kyslíkem, je únavnost, může dojít ke kolapsům, ztrátě vědomí až smrti. Příčinou je např. krvácení, zvracení, průjmy, velké pocení, horečka a nedostatečný přísun tekutin.
Hypervolémie přetěžuje oběh, může vést k srdečnímu selhání, otokům orgánů, např. plic či mozku. Příčinou je např. selhání ledvin.
 
Poruchy osmolarity/tonicity se projeví na buněčné úrovni, buňky se zmenšují či zvětšují. Výrazně se tento stav projeví zejm. v mozku. Zvětšení buněk způsobuje otok mozku (mozek je uzavřen v tvrdé lebce), jejich zmenšení však rovněž způsobí problémy.
Bývají bolesti hlavy, nevolnost, poruchy vědomí, křeče.
 
V lidském organismu se tyto prouchy mohou kombinovat. Je např. možné mít hypervolémii i hypovolémii izo-, hyper- i izotonickou. Příznaky se pak kombinují. 

12.3 Fyziologie iontového složení tekutin a jejich hlavní poruchy

12.3 Fyziologie iontového složení tekutin a jeho hlavní poruchy
 
12.3.3 Chloridy
Přejít
Hlavní elektrolyty plasmy jsou:
Kationty (s kladným nábojem): sodík (Na+), draslík (K+), vápník (Ca++), hořčík (Mg++).
Hlavní anionty (se záporným nábojem) jsou: chloridy (Cl-), bikarbonáty (HCO3-), bílkoviny.
Iontové složení je samozřejmě elektroneutrální.
Hlavními kationty nitrobuněčnými je draslík, mimobuněčným pak sodík.
 
 

12.3.1 Sodík

12.3.1 Sodík
 
 
Sodíkový kationt (Na+) je nejhojnější kationt zevního prostředí (plasmy, intersticiální tekutiny). Jeho hlavní funkcí je udržování osmolarity a osmotických poměrů.
Hlavní regulací obsahu sodíku v těle je hormon kůry nadledvin aldosteron (zadržení sodíku v ledvinových tubulech) a natriuretické peptidy (především ze srdce, které zvyšují vylučování sodíku).
Koncentrace sodíku v plasmě se označuje jako natrémie, je-li zvýšená, jde o hypernatrémii, je-li snížená, jde o hyponatrémii. Jejich příčinami sice mohou být zadržení či ztráty sodíku, ale částo jde o důsledek ztráty či nadbytku vody.
 
 

12.3.2 Draslík

12.3.2 Draslík
 
Draslíkový kationt (K+) je hlavní intracelulárním kationtem. Významná role draslíku je zejm. pro elektrické děje na buněčných membránách, tedy buněk svalových, srdečních a nervových. Proto jsou poruchy draslíku spojeny s poruchami svalovými (křeče či ochablost), srdečními (arytmie) či nervovými (křeče, poruchy nervového vedení).
Vylučování draslíku způsobuje aldosteron, vstup draslíku do buněk zvyšuje rovněž inzulín. Koncentrace draslíku v krvi je rovněž ovlivněna kyselostí (pH) – při zvýšené kyselosti stoupá, při snížené kyselosti klesá.
Koncentrace v plasmě se označuje jako kalémie.
 
Zvýšená koncentrace je hyperkalémie. Způsobuje ji např.:
- neschopnost vyloučit draslík při selhání ledvin
- těžká acidóza
- předávkování např. v infuzích
- velký rozpad buněk
 
Snížená koncentrace je hypokalémie. K příčinám patří např.:
- velké ztráty draslíku močí, zejm. při podávání močopudných léků (diuretik)
- velká alkalóza
- nadměrný vstup draslíku do buněk
 
 

12.3.3 Chloridy

12.3.3 Chloridy
 
 
Chloridové anionty (Cl-) jsou hlavním aniontem krve, často doprovázejí sodíkové kationty. Jsou podkladem rovněž tvorby kyseliny chlorovodíkové v žaludku (HCl), takže se ztrácejí nadměrným zvracením.
 
 

12.3.4 Vápník

12.3.4 Vápník
 
 
Vápník je přítomen v krvi jako volné vápníkové kationty (Ca++) nebo jako vázáný, převážně na bílkoviny. Volný vápník je nezbytný pro srážení krve, ale především pro nervosvalovou dráždivost, činnost nervů, stažlivost svalů vč. srdečního.
V buňce je vápníku mnohem méně, ale je důležitý pro regulaci mnoha nitrobuněčných dějů.
Nejvíce vápníku je v kostech, které slouží i jako jeho zásobárna.
Hlavními regulátory jsou parathormon z příštítných tělísek a vitamin D (viz příslušné kapitoly).
 
Koncentrace vápníku v krvi se označuje jako kalcémie.
Zvýšená je hyperkalcémie. Vzniká např. při:
- hyperparatyreóze (zvýšené funkci příštítných tělísek)
- rozpadu kostí v důsledku např. některých nádorů
- předávkování vitaminem D
 
Hypokalcémie, snížená koncentrace, je vyvolána:
- hypoparatyreózou
- nedostatkem vitaminu D
- nedostatkem vápníku - v potravě či jeho velmi špatným vstřebáváním
 
 

12.4 Acidobazická rovnováha

12.4 Acidobazická rovnováha
 
 
12.4.3 Respirační a metabolická složka acidobazické rovnováhy
Přejít
V lidském těle probíhá velké množství chemických reakcí, a to znamená, že se tvoří látky kyselého a zásaditého charakteru; navíc jsou tyto látky mnohdy přijímány ze zevního prostředí. Lidský organismus je velmi citlivý na změny kyselosti a zásaditosti, proto má vyvinutý systém regulující acidobazickou rovnováhu (ABR). Tento systém funguje v buňkách i na úrovni organismu jako celku (krve a intersticiální tekutiny).
 
 

12.4.1 pH

12.4.1 pH
 
 
Výsledná hodnota kyselosti či zásaditosti se vyjadřuje jako pH. Je to dekadický záporný logaritmus koncentrace vodíkových iontů (protonů, H+). Neutrální je pH=7, pH<7 je kyselé, pH>7 je neutrální.
Jde však o logaritmus, tzn. že změna o celou jednotku (např. z pH 6 na pH 7 znamená 10násobnou změnu koncentrace protonů).
 
pH tepenné krve, resp. vnitřního prostředí, je 7,4 a fyziologické odchylky jsou jen 0,04, takže rozmezí je 7,36-7,44. pH nižší než 7,36 se označuje jako acidémie, pH větší než 7,44 jako alkalémie.
Hodnoty slučitelné se životem se pohybují od cca 7 po 7,7, ale záleží i na dalším stavu, jsou i pacienti s pH lehce pod 7. Nicméně jde už o velmi závažné stavy.
Stavy, které vedou k okyselování, se označují jako acidóza, stavy vedoucí k alkalizaci jako alkalóza.
 
Změny pH a jejich důsledky
Změny pH ovlivňují celou řadu dějů, většinou mají vliv na činnost enzymů a vznik energie. Obvykle lépe je snášena acidémie, naopak alkalémie je tolerována špatně.
Při těžké acidémii se zhoršuje vznik energie, snižuje se stažlivost srdce, dochází k poruchám iontových dějů.
Nápadným příznakem alkalémie je zvýšená nervosvalová dráždivost – při vyšším pH mají krevní bílkoviny větší tendenci vázat volné kationty vápníku, kterého je pak v krvi nedostatek. Protože ionizovaný vápník tlumí nervosvalovou dráždivost, je tato zvýšena, což se projeví svalovými záškuby, křečemi a tzv. tetaniemi.
 
Hodnota pH však v různých částech organismu či v buňkách může nabývat i odlišných hodnot. Velmi extrémní (kyselé) prostředí je díky HCl v žaludku (pH 1-2), obvykle je kyselá i moč (pH kolem 5,5), okyseluje se pracující sval, vnitřek buňky atd.
 
Protože však pH je důležité pro funkce orgánů a činnost enzymů, je udržováno v poměrně stálém rozmezí. Obecně se dá říci, že lidský organismus má mírnou tendenci se okyselovat a proto se kyselých látek (protonů) musí zbavovat. Hlavním místem této exkrece jsou ledviny, a proto je moč obvykle kyselá. Toto okyselování závisí jak na metabolismu, tak typu výživy – některá potrava, zejm. rostlinná, je spíše alkalizující.
 
Hlavní součásti ABR jsou:
- pufry (nárazníky, tlumiče): látky, které jsou schopny tlumit změny – jsou obsaženy v krvi, ale i v buňkách
- dýchání
- činnost ledvin
 
 

12.4.2 Pufry

12.4.2 Pufry
 
 
Princip činnosti pufrů
Pufry jsou chemické směsi slabé kyseliny a její konjugované baze, které při přidávání (nebo odebírání) vodíkových iontů do systému jsou schopny tlumit výkyvy koncentrací H+.
 
Bikarbonátový pufr (HCO3-)
Jde o hlavní pufr, který je tvořený solí kyseliny uhličitého, tzv. kyselým uhličitanem (hydrogenkarbonátem). Ten má schopnost vázat volný proton (H+), čímž vzniká kyselina uhličitá (H2CO3), která se ihned rozpadá na vodu (H2O) a oxid uhličitý (CO2). Tím se nadbytečné protony eliminují a zabraňuje se nadměrnému okyselení; samozřejmě se však vyčerpává postupně kapacita pufrů.
Po ustavení chemické rovnováhy koncentrace vodíkových iontů stoupne jen nepatrně:
H+ + HCO3- ↔ H2CO3 ↔ CO2 + H2O
Bikarbonátový pufr je nicméně významný tím, že je ve spojení s vnějším prostředím pomocí dýchání. Jde o to, že pokud by velké množství bikarbonátů bylo spotřebováno pufrováním protonů, pH by postupně rovněž klesalo. Organismus je však schopen vydýchat nadbytečný oxid uhličitý, čímž se poměr bikarbonátu a CO2 ustaluje a pH se udržuje v přijatelném rozmezí. Toto napojení na dýchání dává bikarbonátovému pufru velkou kapacitu.
 
Nebikarbonátové pufry
Zahrnují hemoglobin a bílkoviny a fosfáty. Proteiny vč. hemoglobinu jsou schopny navazovat proton na svou disociovanou COO- skupinu. Fosfáty pak přecházejí mezi formami H2PO4- a HPO42-
 
 

12.4.3 Respirační a metabolická složka acidobazické rovnováhy

12.4.3 Respirační a metabolická složka acidobazické rovnováhy
 
 
Respirační složka ABR
Respirace ovlivňuje ABR přes oxid uhličitý. CO2 je okyselující, protože s vodou tvoří kyselinu uhličitou (H2CO3), která disociuje proton (H+). Proto zadržení oxidu uhličitého při nedostatečném dýchání (nízké alveolární ventilaci) vede k acidóze, a to tzv. respirační. Naopak je-li výdýcháván, kyselin ubývá, vzniká respirační alkalóza.
 
Metabolická složka ABR
Metabolická složka je dána produkcí silných kyselin v metabolismu, např. sulfátů, fosfátů, ale i ketolátek apod. Významná je činnost ledvin, které jsou schopny protony vylučovat z těla.
 
 

12.4.4 Hlavní poruchy ABR

12.4.4 Hlavní poruchy ABR
 
  
Z výše uvedeného vyplývá, že v organismu může nastat:
- acidóza
- alkalóza

Příčinou může být složka metabolická či respirační, čili mohou být 4 možnosti:
- acidóza metabolická
- acidóza respirační
- alkalóza metabolická
- alkalóza respirační
 
Velmi často tyto děje nejsou izolované, nýbrž probíhá několik dějů současně. Důležité je, že zároveň se tělo snaží takto vzniklé odchylky upravovat, vracet pH co nejblíže k normální hodnotě.
Výsledná hodnota pH potom je výsledkem nejen původních dějů okyselujících a alkalizujících, ale i reakcí metabolismu. Ty se nazývají:
- kompenzace, pokud organismus využije respirace k úpravě poruch metabolických či naopak metabolických dějů k úpravě poruch respiračních
- korekce, použije-li těch mechanismů, které byly primárně porušeny (nemusí to ovšem vždy být možné).
Je zřejmé, že výsledkem kompenzace může být zlepšení pH s tím, že nedojde k jeho plné normalizaci, protože nebyla odstraněna vlastní porucha. Navíc kompenzační děje mají své limity a zároveň znamenají, že druhotně mění další funkce organismu.
 
V následujícím textu uvedeme jen základní příklady jednotlivých typů poruch.
 
Metabolická acidóza (MAc)
Vzniká nadměrnou tvorbou protonů, resp. neschopností organismu je vyloučit (tj. vzniká nadbytek silných kyselin či klesá schopnost je vylučovat). Nadbytečné protony jsou pufrovány, přesto pH klesá a ubývá kapacita pufrů.
Metabolickou acidózu se tělo snaží kompenzovat dýcháním, tj. respiračně. Dýchání se zrychluje a prohlubuje (hyperventilace), čímž se z těla dostává větší množství oxidu uhličitého. Dochází tak k hypokapnii a respirační alkalóze. pH se opět částečně normalizuje, ale pokud trvá základní porucha (tj. hromadění protonů), nedojde k úplné úpravě a stav se postupně může dále zhoršovat.
Metabolickou acidózu poznáme tak, že klesá množství bazí v krvi. Zapojení respirační kompenzace poznáme tak, že klesá množství (parciální tlak) oxidu uhličitého v arteriální krvi. pH je výslednicí těchto dějů, obvykle je přítomna též acidémie.
 
Nejčastější příčiny MAc jsou:
- hromadění ketolátek při hladovění a zejména při cukrovce (diabetu) 1. typu. Ketolátky vznikají spotřebou tuků místo cukrů (viz kapitola o metabolismu). Jsou to poměrně silné kyseliny, lze je prokázat i v moči. Hovoří se o ketoacidóz
- hromadění mléčné kyseliny (laktátu) při metabolismu bez dostatku kyslíku (viz kapitola věnovaná hypoxii, kde jsou uvedeny i hlavní příčiny tohoto stavu). Cukr není spalován na vodu a oxid uhličitý, nýbrž jen na laktát, který pak okyseluje vnitřní prostředí – laktacidóza
- neschopnost vylučovat kyseliny (protony) močí, tj. stavy provázející selhání ledvin
- ztráty bazí, alkalických látek, a to nejčastěji průjmy či močí (některé poruchy ledvinových tubulů). Jde zejm. o ztráty bikarbonátu, který je hojně obsažen v trávicích šťávách ve střevě a který se normálně vstřebává zpět z primární moči v proximálním tubulu ledvin.
- vznik abnormálních kyselin ve velkém množství, nejč. z důvodu otrav. Závažnými otravami jsou otravy metanolem (methylalkoholem), z něhož vzniká kyselina mravenčí, či nemrznmoucími směsmi, které obsahují ethylenglykol, z něhož vzniká kyselina šťavelová.
 
Respirační acidóza (RAc)
Vzniká zadržováním oxidu uhličitého při sníženém dýchání, tj. alveolární hypoventilaci, tj. je způsobena větš. závažnými poruchami dýchání (viz kap. o dýchání). Základním rysem je vzestup parciálního tlaku CO2. Podstatné je, že vzestup oxidu uhličitého v arteriální krvi (hyperkapnie) je v důsledku snížené ventilace provázena i nedostatkem kyslíku (hypoxémií a hypoxií), které vedou k anaerobnímu metabolismu a tudíž i laktátové metabolické acidóze.
RAc je kompenzována metabolicky, činností ledvin, které z těla odstraňují protony; na rozdíl od respirační kompenzace trvá tento proces několik dnů, respirační reakce je podstatně rychlejší.
 
Metabolická alkalóza (MAl)
Vzniká obvykle ztrátami kyselých látek, popř. nadměrným dodáváním látek zásaditých (např. i při nesprávně vedené infuzní terapii).
Typickým příkladem ztrát kyselin je zvracení. Žaludeční obsah je velmi kyselý, žaludeční šťáva obsahuje velké množství kyseliny chlorovodíkové (HCl). Při zvracení se ztrácejí protony (H+) a chloridové anionty (Cl-). Místo chloridových aniontů do krve vstupují bikarbonátové anionty (HCO3-), které jsou alkalizující, místo protonu obvykle sodíkové kationty (Na+). Vnitřní prostředí se tak alkalizuje.
Kompenzace tohoto stavu je dosti obtížná, protože respirační kompenzace by znamenala zvyšovat množství oxidu uhličitého v krvi, tedy méně dýchat (hypoventilovat). To by ovšem současně vedlo k nedostatku kyslíku (hypoxémii), proto je kompenzace metabolické alkalózy nedostatečná a lidský organismus MAl snáší poměrně špatně.
 
Respirační alkalóza (RAl)
Vzniká nadměrným vydýcháváním oxidu uhličitého, tj. alveolární hyperventilací vedoucí k hypokapnii. Samostatně je způsobena např. drážděním dechového centra včetně stavu paniky apod. Často vzniká jako kompenzační děj metabolické acidózy.
 

13 Fyziologie a patofyziologie žláz s vnitřní sekrecí

13 Fyziologie a patofyziologie žláz s vnitřní sekrecí
 
  
 
 
Audio 1.část
Audio 2.část
Audio 3.část
 
Audio 4.část

13.1 Základní pojmy a principy

13.1 Základní pojmy a principy
 
13.1.3 Hormonům podobné látky
Přejít
Endokrinní systém patří spolu s nervovým systémem k hlavním regulačním a integrujícím systémům v organismu.
 
 

13.1.1 Typy sekrece, žlázy v lidském organismu a jejich produkty

13.1.1 Typy sekrece, žlázy v lidském organismu a jejich produkty
 
 
V organismu rozlišujeme několik typů sekrece:
- exokrinní: vylučování vně těla, např. na kůži, ale též do trávicího ústrojí, dýchacího ústrojí apod.
- endokrinní: vylučování do krve a ovlivnění vzdálených orgánů, buněk apod.
- parakrinní: vylučování přímo do okolí buňky a ovlivnění okolních buněk
- autokrinní: vylučování přímo do okolí buňky a ovlivnění buňky samotné
 
Žlázy (glandulae) jsou orgány vytvořené z epitelu, mají různou strukturu, velikost; někdy jde o jen malý shluk buněk. Jejich buňky jsou schopny tvořit a vylučovat různé látky. Podobně jako typy sekrece se dělí na žlázy:
- exokrinní (např. slinné žlázy, pankreas, potní žlázy, hlenové žlázy)
- endokrinní (např. štítná žláza, nadledviny)
 
Kromě „klasických“, jasně anatomicky definovaných žláz, se hormony a hormonální látky produkují i v dalších orgánech, např. játrech, ledvinách, srdci, tukové tkáni, mozku a dále v buňkách rozesetých po organismu jako tzv. difuzní neuroendokrinní systém.
 
Sekrecí se myslí vylučování látky vytvořené v buňkách. Produktem sekrece mohou být např. enzymy, trávicí štávy, hlen u exokrinních žláz; hormony u žláz endokrinních.
 
 

13.1.2 Hormony

13.1.2 Hormony
 
 
Hormony jsou látky vylučované endokrinní sekrecí z endokrinních žláz do krve, krví jsou transportovány k cílovým buňkám, kde působí.
Chemicky jde o velmi různorodé látky. Nejčastěji jsou hormony:
- peptidy či glykoproteiny (tedy jsou bílkovinové povahy) – např. hormony hypofýzy, příštítných tělísek
- jednodušší látky odvozené od aminokyselin – např. hormony štítné žlázy a dřeně nadledvin
- steroidní látky odvozené od cholesterolu – např. glukokortikoidy, mineralokortikoidy, pohlavní hormony
 
Tvorba a vylučování hormonů
Hormony bílkovinové povahy vznikají nejprve ve formě tzv. preprohormonu, z něhož po odštěpení tzv. signálního peptidu vzniká prohormon a z něj teprve vlastní hormon (např. parathormon z příštítných tělísek).
Některé hormony jsou fyziologicky tvořeny zhruba v konstantním množství (štítná žláza), některé mají pulsní produkci v určitých rytmech (diurnálních – denních, či jinak dlouhých) – např. růstový hormon či glukokortikoidy, ženské pohlavní hormony; některé jsou výrazně stimulovány zevními podmínkami (katecholaminy, částečně též glukokortikoidy jako stresové hormony).
Některé hormony jsou tvořeny v určité žláze (např. hormony štítné žlázy či příštítných tělísek), některé hormony mohou být tvořeny v různých žlázách či v jedné žláze dominantně, zatímco v jiných v menší míře.
 
Přenos hormonů
Hormony jsou přenášeny krví. Některé hormony jsou přenášeny volně, jiné jsou (částečně) přenášeny na bílkovinách, a to buď nespecificky např. na albuminu, nebo mají své specifické přenašeče (angl. binding globulins, BG). Účinkuje pouze volný hormon, který se vždy uvolní z přenašeče – mezi oběma složkami je dynamická rovnováha. Při laboratorním vyšetření se měří hormony celkové, ale je možné měřit i hormony volné.
 
Mechanismus působení hormonů, receptory
Hormony působí na buňky, které mají pro ně receptory, tj. jsou na dané hormony citlivé. Buňka může být citlivá i na více hormonů. Receptory jsou dvojího typu:
- na povrchu buněk
- uvnitř buněk
 
Receptory na povrchu buněk naváží hormon přítomný v krvi a touto vazbou změní svou konfiguraci a signál o navázání hormonu přenášejí dále do buňky tzv. signální kaskádou, při níž se postupně aktivují další látky, až k vlastnímu působení. Základním dějem je aktivace tzv. druhého posla (second messenger), což je obvykle látka zvaná cyklický adenosinmonofosfát (cAMP), který vzniká z ATP. cAMP se váže na další látky, např. enzymy, mění jejich aktivitu a tím funkční stav buňky. V průběhu aktivace se často mění i množství nitrobuněčného vápníku (Ca++).
Jiné typy zevních receptorů mají charakter kináz, tj. fosforylují samy sebe a jiné proteiny, což opět vede k přenosu signálu do buněk.
 
Receptory nitrobuněčné jsou typické pro steroidní hormony, které jsou lipofilní (rozpustné v tucích a proto procházejí buněčnou membránou). Komplex hormonu a receptoru se přenáší do jádra, kde mění genovou expresi (vedou k aktivaci určitých genů).
 
V obou případech se mění funkční stav buňky citlivé na hormon a hormonem ovlivněné. Výsledkem je např.:
- sekrece určité látky, např. enzymu
- změna genové exprese a následná tvorba nových proteinů
- změny vlastnostní buněk, např. jejich množení, růst či naopak zastavení těchto procesů
 
V důsledku toho se mění celá řada parametrů organismu, které mají být regulovány a ovlivňovány hormony.
Někdy je změna okamžitá (produkce enzymů, změna krevního cukru), jindy je dlouhodobá (růst, vznik pohlavních znaků apod.).
 
 

13.1.3 Hormonům podobné látky

13.1.3 Hormonům podobné látky
 
 
Hormonům podobné látky
Kromě klasických hormonů mají některé podobné vlastnosti a mechanismy účinků i jiné látky, např. růstové faktory, cytokiny apod. Tyto nejsou však tvořeny v jasně definovaných (i anatomicky) strukturách (žlázách) a mnohdy nemají jednoznačné ani cílové struktury a funkce.
Naopak mnohé klasické hormony mohou být tvořeny i mimo své hlavní místo, tj. endokrinní žlázy, a rovněž jejich působení je mnohdy širší.
Předmětem dalšího textu budou především tzv. klasické hormony a endokrinní žlázy.
 
 

13.1.4 Regulace hormonální sekrece

13.1.4 Regulace hormonální sekrece
 
 
Regulace hormonální sekrece
Jak bylo zmíněno v 1. kapitole, je základním regulačním principem v endokrinologii zpětná vazba.
Pozitivní zpětnou vazbou se původní reakce zvyšuje. Je typická pro řízení ovariálního cyklu u ženy.
Při negativní zpětné vazbě se původní reakce tlumí, snižuje, brzdí. Klasická regulační vazba u většiny hormonů.
 
Jednoduchá zpětná vazba znamená, že příslušná žláza je regulována přímo výsledkem, který je daný působením hormonu (např. u příštítných tělísek regulujících koncentraci vápníku v krvi či u inzulinu regulujícího koncentraci krevního cukru – glykémii).
Složitá zpětná vazba znamená, že žláza je regulována ještě dalšími nadřazenými žlázami, skrz něž je výsledný efekt na žlázu vykonáván. Je to typicky osa hypothalamus-hypofýza-periferní žláza. Takto je regulována štítná žláza a produkce glukokortikoidů v kůře nadledvin.

13.2 Hypotalamus-hypofýza

13.2.1 Hypothalamus

13.2.1 Hypothalamus
 
 
Hypothalamus je součást mezimozku (diencefala), kromě řízení endokrinni sekrece jsou zde centra příjmu potravy, termoregulace, osmoregulace a další vegetativní centra.
Hypothalamus ovlivňuje (řídí) hypofýzu a zároveň produkuje vlastní hormony.
 
Hormony hypothalamu řídící přední lalok hypofýzy
Patří k nim hormony stimulační i inhibiční.
Stimulační se označují jako liberiny nebo releasing hormony či faktory (uvolňující hormony/faktory). Patří k peptidům. Názvy mají různé varianty (synonyma).
- CRH, CRF, kortikoliberin – hormon řídící produkci ACTH v hypofýze a jeho prostřednictvím produkci glukokortikoidů v kůře nadledvin
- TRH, TRF, tyreoliberin – hormon řídící produkci TSH v hypofýze a jeho prostřednictvím produkci hormonů štítné žlázy
- LHRH, luliberin – hormon řídící produkci gonadotropinů v hypofýze (FSH, LH) a jeho prostřednictvím produkci pohlavních hormonů a činnost pohlavních žláz
- PRH – hormon řídící produkci prolaktinu v hypofýze
- GHRH – hormon řídící produkci růstového hormonu (STH) v hypofýze
 
K inhibičním hormonům/faktorům (IH či IF či statinům) patří:
- somatostatin – tlumí produkci růstového hormonu (STH) v hypofýze (vyskytuje se rovněž v trávicím systému)
- PIH (prolaktin-inhibující hormon) – hormon tlumící produkci prolaktinu v hypofýze, na rozdíl od ostatních nejde o peptid, ale jde o mediátor dopamin
 
Hormony hypothalamu vylučované do krve v zadním laloku hypofýzy
Jde o dva hormony – malé peptidy, které jsou tvořeny v nervových jádrech hypothalamu (nucleus supraopticus a nucleus paraventricularis), jsou nervovými vlákny transportovány do zadního laloku hypofýzy, odkud jsou secernovány do krve.

1. antidiuretický hormon (ADH) nazývaný též vazopresin
Zvyšuje krevní tlak, protože vede k zúžení cév (proto vazopresin). Zároveň má antidiuretické účinky (snižuje množství vyloučené moči), a to účinkem na sběrací kanálky ledvin – činí je propustnými pro vodu, která se tak v této části ledvinové dřeně vstřebává zpět a moč se zahušťuje. Účinek je dán zvýšením množství molekul akvaporinu v buňkách sběracích kanálků. Stimulem pro produkci ADH je zejména vzestup osmolarity krve registrované osmoreceptory v hypothalamu (např. při nedostatku vody, žíznění, nadbytku soli); do jisté míry se množství ADH zvyšuje i vlivem stresu, bolesti a snížením objemu krve). Naopak alkohol jeho produkci tlumí. Další informace jsou v kapitolách věnovaných ledvinám a vnitřnímu prostředí.

2. Oxytocin
Hormon ovlivňující uvolňování (ejekci) mléka při kojení (nikoliv samotnou tvorbu mléka), zvyšuje stahy dělohy (uplatňuje se i jako lék k vyvolání porodu); vylučován i při orgasmu a studují se i jeho další účinky.

 
 

13.2.2 Hypofýza

13.2.2 Hypofýza
 
 
Hypofýza, též podvěsek mozkový či glandula pituitaria, leží na spodině mozku v oblasti tureckého sedla kosti klínové (os sphenoidale), v blízkosti křížení zrakové dráhy (chiasma opticum). Je tvořena žlázovým předním lalokem (adenohypofýzou) a zadním lalokem nervovým (neurohypofýzou). V horní části obsahuje stopku, kde končí na cévách nervová zakončení vedoucí z hypothalamu releasing hormony (liberiny) či inhibující hormony (statiny), kterými je ovlivňována tvorba hormonů v adenohypofýze.
Vlákna do zadního laloku vedou přímo a vylučují zde dva hypothalamické hormony (ADH a oxytocin) přímo do krve.
 
Adenohypofýza
Přední lalok hypofýzy tvoří bílkovinové hormony (glykoproteiny). Jednak jsou to hormony regulující periferní endokrinní žlázy, jednak jsou to hormony s vlastními účinky na jiné, neendokrinní tkáně.
Tvorba těchto hormonů je ovlivňována hormony z hypothalamu. V názvech se často používají pouze zkratky, proto i ty je třeba znát.
 
Hormony regulující jiné endokrinní žlázy (tzv. glandotropní hormony)

1. ACTH (adrenokortikotropní hormon) řídí činnost kůry nadledvin, zejm. produkci glukokortikoidů

2. TSH (tyreotropní hormon) řídí činnost štítné žlázy

3. Gonadotropiny

 

a) FSH (folikuly-stimulující hormon) řídí pohlavní žlázy, tvorbu spermií u muže, zrání vajíčka u žen
b) LH (luteinizační hormon) řídí pohlavní žlázy, zejm. tvorbu pohlavních hormonů; u žen stoupá zejm. v období ovulace (průkaz umožňuje stanovit proběhnutí ovulace tudíž možnost oplodnění)
 
Hormony s vlastními přímými účinky

1. růstový hormon (STH, growth hormone – GH, somatotropin). Působí na všechny orgány, ovlivňuje růst, v dospělosti pak růst akrálních částí a metabolismus. Převážně působí na zvýšení koncentrace glukózy v krvi, podporuje tvorbu bílkovin, dělení buněk. Část účinků je způsobena nepřímo, přes stimulaci tzv. IGF-1 (insulin-like growth faktoru), část přímo. Koncentrace STH v krvi fyziologicky kolísá během dne.

2. prolaktin (PRL). Je nezbytný k zahájení a udržení tvorby mléka v mléčných žlázách, tlumí produkci některých pohlavních hormonů, je významný při kojení. Z hypothalamu je tlumen dopaminem.

13.3 Žlázy regulované osou hypotalamus-hypofýza

13.3.1 Štítná žláza

13.3.1 Štítná žláza
 
 
Štítná žláza
Je v podstatě největší endokrinní žlázou. Je řízena z hypothalamu a hypofýzy (TRH-TSH) a produkuje dva hlavní hormony – tyroxin (T4) a trijodtyronin (T3). Oba hormony obsahují jód, který je pro jejich tvorbu a činnost žlázy nezbytný. Jsou chemicky odvozeny od aminokyseliny tyrosinu, v krvi se nacházejí volné, ale z mnohem větší části jsou vázané, z části na specifický přenašeč (TBG – tyroxin binding globulin), dále též na albumin. Vlastní účinek mají jen hormony volné, hlavním účinkujícím hormonem je T3, na něhož se v tkáních jinak v krvi hojnější T4 mění. Při malé potřebě účinku hormonů štítné žlázy se mění T4 na poněkud odlišný a neúčinný reverzní trijodtyronin (rT3). T3 i T4 zpětnovazebně tlumí produkci TRH i TSH.
 
Účinky hormonů štítné žlázy
- zrání organismu a jeho orgánů a tkání, a to již před narozením a v časném dětském věku; zejm. je důležitý pro vývoj mozku
- růst
- zvýšení metabolismu, zvýšená přeměna látek a zvýšená spotřeba kyslíku (ve většině orgánů, ale nikoliv v mozku), ovlivnění vstřebávání cukrů, metabolismu cholesterolu
- zvýšení tvorby tepla
- zrychlení a zesílení srdeční činnosti
- zrychlení reflexů
- součinnost s některými dalšími hormony (např. katecholaminy)
 
Kalcitonin
Jde o hormon tvořený rovněž ve štítné žláze, ale tzv. parafolikulárními buňkami. Snižuje koncentraci vápníku v krvi, fyziologický význam u člověka není velký, je nadměrně tvořen některými nádory.
 
 

13.3.2 Kůra nadledvin

13.3.2 Kůra nadledvin
 
 
Kůra nadledvin je histologicky tvořena třemi vrstvami a produkuje tři typy hormonů, které všechny mají steroidní charakter.
 
Glukokortikoidy, jejich hlavním představitelem je kortizol (hydrokortizon). Produkce je řízena osou CRH-ACTH, kortizol působí zpětnovazebně. Jde o hormony k životu nezbytné. Produkce kortizolu během dne kolísá, nejvyšší je časně ráno, nejnižší v noci. K vyplavení kortizolu vedou i stresové stavy.
 
Účinky kortikoidů:
- metabolické: výrazně stimulují tvorbu cukrů (glukózy, glukoneogenezi), mj. z bílkovin, jejichž odbourávání zvyšují (proteokatabolismus). Využití glukózy je sníženo, dochází k štěpení tuků (lipolýza).
- protizánětlivé a imunosupresivní: tlumí produkci lymfocytů, naopak zvyšují množství neutrofilních granulocytů v krvi. Tohoto účinku se používá i léčebně (kortikoidy je i název léků od kortizolu odvozených).
- podpora účinku katecholaminů, vč. účinku na cévy a vlivu na krevní tlak
- vliv na psychiku
Kortizol je rovněž výrazný stresový hormon, v určité fázi zvyšuje odolnost organismu vůči stresu.
 
Mineralokortikoidy, hlavním představitelem je aldosteron. Není přímo řízen ACTH, nýbrž smyčkou renin-angiotenzin-aldosteron.
Renin se tvoří v ledvinách při snížení průtoku a tlaku (je to vlastně signál např. nedostatku tekutin v těle), je to enzym, který odštěpí z angiotenzinogenu peptid angiotenzin I, který je angiotenzin-konvertujícím enzymem (ACE) měněn na aktivní angiotenzin II. Ten stimuluje tvorbu aldosteronu v kůře nadledvin. Zároveň má sám přímo účinky vazokonstrikční (zužuje cévy, zvyšuje tlak krve, ale působí i na srdce aj.).
 
Účinky aldosteronu
Hlavním účinkem je zadržení sodíku v ledvinách, zatímco draslík je vylučován do moči. Spolu se sodíkem se vstřebává (tj. v těle zadržuje) voda. Aldosteron tak doplňuje tekutinu a sodík do těla, přispívá k udržení dostatku tekutin a náplně cévního řečiště, v důsledku toho zvyšuje tlak krve.
Klasicky se uvolňuje při ztrátách či nedostatku tekutin, po krvácení apod.
 
Pohlavní hormony se rovněž částečně v kůře nadledvin tvoří, jde zejm. o mužské pohlavní hormony, androgeny, ale tvoří se zde i menší množství ženských hormonů. U mužů jde jen o část produkce androgenů (větší probíhá ve varlatech), u ženy jsou nadledviny převažujícím místem produkce androgenů. Hlavním androgenem z kůry nadledvin je slabší androgen dehydroepinandrostendion (DHEA)
 
 

13.3.3 Pohlavní žlázy a pohlavní hormony

13.3.3 Pohlavní žlázy a pohlavní hormony
 
 
Pohlavní žlázy a pohlavní hormony
Pohlavní žlázy slouží dvěma funkcím – tvoří se v nich pohlavní buňky a rovněž pohlavní hormony.
V této části budou probrány pohlavní hormony, jejich účinky a regulace, pohlavní buňky, oplodnění a těhotenství budou probírány v samostatné kapitole.
 
Pohlavní hormony jsou steroidní látky, jejichž syntéza vychází z cholesterolu. Jsou regulovány systémem LHRH-LH (FSH) a mají zpětnovazebnou regulaci. Mužské pohlavní hormony jsou androgeny, ženské pohlavní hormony jsou estrogeny a gestageny. Vyskytují se u obou pohlaví, ovšem ve značně rozdílném množství a mají u nich rozdílné funkce. Jsou přítomny již u plodu a v prepubertálním věku, ale jejich koncentrace se podstatně zvyšuje v pubertě a přetrvává v dospělosti – u mužů dochází k pozvolnému poklesu, u žen je pokles náhlý při klimakteriu.
 
Androgeny
Hlavním mužským pohlavním hormonem je testosteron. Hlavní místo produkce jsou varlata a v nich Leydigovy buňky. Testosteron se mění v tkáních na účinnější dihydrotestosteron.
Část mužských pohlavních hormonů (i u žen) se tvoří v kůře nadledvin. K nim patří zejm. slabší androgen dihydroepiandrostendion (DHEA).
Androgeny účinkují na nitrobuněčných receptorech.
Hlavní účinky androgenů jsou:
- vývoj mužského plodu (primárních pohlavních znaků) během nitroděložního vývoje
- vývoj mužských druhotných pohlavních znaků v pubertě (typ ochlupení, svalstva, růst vousů, zhrubění hlasu; posléze typický úbytek vlasů apod.)
- urychlují růst v pubertě, ale zároveň poté růst do výšky zastavují osifikací růstových štěrbin
- funkce mužských pohlavních orgánů, tvorba pohlavních buněk, funkce prostaty
- zvýšení libida
- psychické změny
- metabolické účinky – anabolické účinky – růst svalsta, tvorba bílkovin (jako takové jsou někdy užívány léčebně, ale i zneužívány – tzv. anabolika), posílení kostí
- zvyšují tvorbu červených krvinek (muži mají fyziologicky více červených krvinek a hemoglobinu)
- u žen vliv na ochlupení (pubické, v podpaží) i na libido
 
Estrogeny
K estrogenům patří estradiol a některé další deriváty. Hlavním místem produkce estradiolu je vaječník, ale estrogeny jsou tvořeny např. i v tukové tkáni. Ve vaječníku je produkce zejm. ve folikulech.
Estrogeny mají částečně analogické funkce androgenům pro ženské pohlaví.
Hlavní účinky estrogenů jsou:
- růst a vývoj pohlavních orgánů vnitřních i zevních
- vývoj druhotných pohlavních znaků (typ ochlupení, hlas, charakteristické ukládádání tuku)
- růst a vývoj prsů, mléčné žlázy
- růst skeletu a uzavírání růstových plotének
- anabolický účinek na kostní tkáň
- cyklické změny ve sliznici pochvy, dělohy (proliferační fáze, řídký cervikální hlen)
- zpětnovazebné tlumení osy hypothalamus-hypofýza
- snížení koncentrace cholesterolu v krvi
- zvýšení tvorby některých krevních bílkovin a zvýšení krevní srážlivosti
- psychické vlivy
 
Gestageny
Hlavním představitelem gestagenů je progesteron. U netěhotné ženy je tvořen převážně ve žlutém tělísku vaječníků, u těhotných přebírá část sekrece placenta.
Gestageny jsou spojeny s těhotenstvím, resp. přípravou na něj. K hlavním funkcím proto patří:
- změna sliznice dělohy na sekreční fázi (příprava pro uhnízdění oplozeného vajíčka, resp. časného zárodku)
- změny hlenu v hrdle děložním (je viskóznější)
- snížení stažlivosti dělohy
- stimulační působení na mléčnou žlázu
- zvýšení bazální teploty
 
Cykličnost tvorby ženských pohlavních hormonů
Sekrece ženských pohlavních hormonů se fyziologicky vyznačuje typickou cykličností, která je ve vztahu k cyklu menstruačnímu (změnám děložní sliznice) a souvisí s přípravou na oplodnění a k zabezpečení zahnízdění zárodku.
Produkce ženských pohlavních hormonů souvisí s ovariálním cyklem a jeho řízením gonadotropiny z hypofýzy.
 
Ovariální a menstruační cyklus má tyto fáze:

1. folikulární: vlivem FSH a částečně též LH vyzrává jeden z folikulů, mění se na velký Graafův folikul. Buňky folikulu produkují estrogeny, které pozitivní zpětnou vazbou zvyšují (!) produkci gonadtropinů z hypofýzy a jejich regulátorů z hypothalamu. Tato fáze trvá od 1. dne poslední menstruace cca 2 týdny. Ke konci jsou vysoké koncentrace estrogenů v krvi a rovněž obou gonadotropinů. Děloha je v proliferační fázi, sliznice se regeneruje po menstruaci a od cca 4. dne narůstá, přibývá v ní žlázek.

2. ovulace: uvolnění vajíčka z folikulu, koncentrace gonadotropinů jsou nejvyšší a průkaz LH v moči může být využit k stanovení ovulace (vzestup LH předchází ruptuře folikulu a je pro ovulaci zásadní)

3. luteální: po ovulaci vzniká žluté tělísko, produkující zejména progesteron, vrcholí příprava dělohy na přijetí zárodku, sliznice je v tzv. sekreční fázi, buňky jsou bohaté na zásobní látky, sliznice je nejtlustší. Tato fáze trvá cca 2 týdny od ovulace, nedojde-li k oplodnění, nastává odloučení takto připravené sliznice menstruací.

            
Další hormony tvořené v pohlavních orgánech
Inhibin a aktivin ovlivňují činnost Leydigových buněk ve varlatech, resp. u žen inhibin inhibuje vyzrávání dalšího folikulu.
Relaxin je hormon tvořený v ovariích a placentě těhotné ženy, ovlivňuje dělohu a porodní cesty, zvyšuje jejich poddajnost a následně usnadňuje i porod.
Choriový gonadotropin (hCG) je typický těhotenský hormon (slouží k průkazu těhotenství jeho stanovením v moči), udržuje žluté tělísko a tvorbu nezbytného progesteronu. 

13.4 Žlázy s odlišnou regulací

13.4.1 Příštítná tělíska

13.4.1 Příštítná tělíska
 
 
Příštítná tělíska
Čtyři příštíná tělíska se nacházejí na zadní straně štítné žlázy. Produkují peptidový hormon parathormon (PTH), který vzniká z preprohormonu a prohormonu.
Hlavním účinkem PTH je regulace množství vápníku a fosfátů v krvi.
 
PTH zvyšuje koncentraci vápníku v krvi. Tento účinek je způsoben:
- zvýšeným zpětným vstřebáváním vápníku v ledvinách
- při větším nedostatku vápníku pak jeho uvolňováním z kostí
- aktivací vitaminu D v ledvinách (vitamin D pak zvyšuje vstřebávání vápníku ve střevě).
Zároveň je snižována koncentrace fosfátů v krvi, a to zejména jejich zvýšeným vylučováním do moči.
Vylučování parathormonu do krve je regulováno přímo množstvím vápníku v krvi (kalcémií). Klesá-li množství vápníku v krvi (např. při nízkém příjmu), koncentrace PTH v krvi se zvyšuje.
 
 

13.4.2 Dřeň nadledvin

13.4.2 Dřeň nadledvin
 
 
Dřeň nadledvin je zbytek nervového ganglia a produkuje katecholaminy – adrenalin (4/5) a noradrenalin (1/5). Není k životu nezbytná, protože účinky jejích hormonů jsou analogické sympatickému nervovému systému. Vylučování je na základě nervové regulace.
Oba hormony jsou aktivovány při stresu, mají účinky metabolické, štěpí glykogen a zvyšují množství cukru v krvi, zesilují činnost srdce, jeho frekvenci, zejm. noradrenalin zvyšuje tlak krve.
 
 

13.4.3 Endokrinní pankreas

13.4.3 Endokrinní pankreas
 
 
Endokrinním pankreatem se myslí cca 1 milion shluků buněk zvaných Langerhansovy ostrůvky, které jsou roztroušeny ve slinivce břišní, tj. v její exokrinní části. V těchto ostrůvcích lze rozlišit tři typy buněk a peptidové hormony, které produkují:
A (alfa)-buňky produkují glukagon
B (beta)-buňky produkují inzulin; tyto buňky jsou nejčetnější, tvoří až 2/3
D (delta)-buňky produkují somatostatin
Tyto hormony, především inzulin, existují i jako léčiva.
 
Glukagon je hormon, který zvyšuje koncentraci cukru (glukózy) v krvi. Činí tak zejména štěpením zásobního sacharidu glykogenu v játrech. Glukagon se vylučuje z buněk zejm. při poklesu krevního cukru.
 
Inzulin je hormon, který snižuje koncentraci cukru v krvi (glykémii) a je jediný hormon s touto funkcí. Je důležitý pro vstup a využití glukózy ve většině buněk těla, vstup do buněk zajišťuje transportér GLUT4. Hlavními „odběrateli“ je tuková a svalová tkáň. Dalším účinkem je uskladňování glukózy v zásobním sacharidu glykogenu, vstup aminokyselin do buněk a podpora syntézy bílkovin a rovněž ukládání nadbytečného cukru do tvorby tuků, zatímco štěpení tuků je tlumeno. Inzulin má tedy celkově anabolické účinky, některé má obdobné s jinými hormony, ale ve snižování glykémie je zcela specifický. Dalším účinkem je stimulace vstupu draslíku do buňky.
Inzulin je polypeptid, je tvořen dvěma řetězci A a B, které jsou spojeny C-peptidem, který je z aktivní molekuly odštěpen, déle v krvi přetrvává a je rovněž možné ho měřit při vyšetření jako ukazatele tvorby inzulinu.
Podnětem pro vylučování inzulinu do krve je vzestup cukru v krvi (hodnota glykémie), dále pak vylučování stimulují některé aminokyseliny a volné mastné kyseliny. Důležité je, že kromě glukózy v krvi jeho sekreci způsobují i některé látky uvolňované ze sliznice střeva – tzv. inkretiny.
 
Somatostatin
Tento hormon inhibuje parakrinně vylučování obou ostatních hormonů – inzulinu i glukagonu. Kromě toho tlumí pohyb a sekreci v trávicím traktu.

13.5 Další látky hormonálního charakteru

13.5.1 Gastrointestinální hormony

13.5.1 Gastrointestinální hormony
 
 
Gastrointestinální hormony
Jde o skupinu hormonů tvořených v různých oblastech trávicího ústrojí (většinou tedy ne v jasně anatomicky definované žláze), ovlivňující jeho činnost  a mající zároveň i některé účinky mimo trávicí ústrojí (vzdálené účinky). Řadí se rovněž k tzv. tkáňovým hormonům (viz dále).
Hlavní hormony jsou následující:
- gastrin
- cholecystokinin
- sekretin
- somatostatin
 
Tyto hormony byly rovněž popsány v kapitole věnované trávicímu ústrojí. K dalším patří i např. motilin, bombezin, enteroglukagon aj.
 
Inkretiny jsou typem gastrointestinálních hormonů, které jsou ze sliznice střeva uvolňovány do krevního oběhu, mají různé účinky, významný je stimulace vylučování inzulinu z B-buněk Langerhansových ostrůvků.
Hlavním inkretinem je tzv. GLP-1 (glucagon-like peptide, čili glukagonu podobný peptid). Velký význam těchto peptidů spočívá v jejich ovlivnění při léčbě cukrovky (diabetu). 
 
 

13.5.2 Difuzní neuroendokrinní systém

13.5.2 Difuzní neuroendokrinní systém
 
 
Difuzní neuroendokrinní systém je systém buněk neuronálního původu, které jsou roztroušeny v různých orgánech, zejm. trávicího a dýchacího ústrojí a produkují různé hormony a hormonální látky. 
 
 

13.5.3 Další hormony

13.5.3 Další hormony
 
 
Další hormony
Hormonální charakter mají i další látky, které jsou v těle produkovány, mají původ v různých orgánech mimo vlastní endokrinní žlázy. Dá se říci, že počet takových látek nemusí být definitivní, stále se některé nové látky či jejich funkce objevují. Některé z uvedených látek jsou zmíněny i v konkrétních kapitolách věnovaných danému tématu.
K takovým hormonů patří např.:
Erytropoetin, protein tvořený v ledvinách při menším množství kyslíku, stimuluje tvorbu červených krvinek v kostní dřeni.
Hepcidin je malý peptid tvořený v játrech, který reguluje metabolismus železa v těle, snižuje jeho vstřebávání a zabraňuje přetížení železem.
Atriální natriuretický peptid (ANP) je peptid tvořený v srdci, který zvyšuje vylučování sodíku močí (působí tak opačně než aldosteron z kůry nadledvin). Vylučuje se tehdy, jestliže se srdce roztáhne např. v důsledku příliš velkého objemu tekutin a krve v těle.
Leptin je peptid tvořený v tukové tkáni, druh lipokinů (látek hormonálního charakteru tvořených v tuku), má tlumivý efekt na chuť k jídlu a další metabolické účinky.
 
Jako tkáňové hormony se označují látky, které mají účinek více místní, lokální, nejsou tvořeny ve specifických žlázách. Patří k nim již zmíněné hormony gastrointestinální, dále se k nim mohou řadit:
Prostaglandiny jsou látky odvozené z mastné kyseliny (arachidonové kyseliny) s četnými místními účinky. Objeveny byly v prostatě (zvyšují stahy dělohy a užívají se i v této indikaci v porodnictví), ale jsou ve většině orgánů a mají zde různé funkce. Zlepšují prokrvení, chrání žaludeční sliznici, ovlivňují sekreci enzymů, podílejí se na zánětu, ovlivňují srážení krve (např. prostacyklin z cévní stěny brání přilnutí krevních destiček), naopak příbuzný tromboxan z destiček jejich funkci aktivuje. Důležité je, že kromě jejich léčebného podání se může jejich tvorba i tlumit, a to běžnými léky jako je aspirin či jiné protizánětlivé léky.
Částečně chemicky podobné leukotrieny z bílých krvinek naopak mohou cévy stahovat, stejně jako průdušky a hrát roli při astmatu a zánětu.
Histamin je jednoduchá látka odvozená z aminokyseliny histidinu. Je v bílých krvinkách, rozšiřuje cévy, zvyšuje jejich propustnost, zvyšuje žaludeční sekreci. Hraje roli v zánětu a v alergických reakcích – působení na tzv. H1 receptory a vede k vzniku otoků a svědění (kdy se tlumí H1-antihistaminiky) a zvýšené sekreci žaludeční šťávy (lze tlumit H2-antihistaminiky). Je druhem tzv. zánětového mediátoru (též prostaglandiny, leukotrieny).
Serotonin je odvozen z aminokyseliny tryptofanu, cévy zužuje; je přítomen v krevních destičkách a v difuzním neuroendokrinním systému. Je zároveň neurotransmiterem v mozku, hraje roli při migréně, náladě, depresích apod. Odvozen od serotoninu je melatonin, rovněž neuromediátor spojený s nastavením denního rytmu.
Oxid dusnatý (NO) je plynná látka uvolňovaná výstelkou cév (endotelem), brání přilnutí destiček a zejména cévy rozšiřuje. 
 
 
 
 
 

13.6 Základní pojmy

13.6 Základní pojmy
 
 
V této části budou probrány funkční důsledky poruch žláz s vnitřní sekrecí. Konkrétní choroby a jejich příčiny jsou podrobněji probírány v patologii.
 
Základní pojmy
Endokrinologické poruchy se hodnotí podle míry změn funkce. Jako eufunkce se označuje normální, nezměněná, „dobrá“ funkce.
Hyperfunkce je zvýšená funkce.
Hypofunkce je snížená funkce.
 
Stav, kdy je funkce endokrinní žlázy změněna (ať už jako hyperfunkce nebo hypofunkce) v důsledku poruchy, poškození či onemocnění přímo dané žlázy, se označuje jako primární (někdy též periferní v případě žláz řízených hypothalamo-hypofyzárním systémem). Je-li výsledná funkce žlázy změněna nikoliv při jejím onemocnění, ale v důsledku poruchy její regulace (např. nadřazenou žlázou), označuje se tato porucha jako sekundární (někdy též centrální v případě žláz řízených hypothalamo-hypofyzárním systémem).
Pokud žláza i její regulace je v pořádku, ale tkáně jsou na hormon necitlivé, označuje se porucha jako receptorová.
 
Změny hormonů u primární a sekundární poruchy funkce ukazuje následující tabulka. Tučně je vyznačena prvotní porucha.
 
fyzio_101.JPG

V některých případech vznikají příznaky hyperfunkce v důsledku zvýšené tvorby hormonu mimo danou žlázu. To se označuje jako ektopická produkce hormonů a tímto ektopickým místem je často nádor i zcela mimo endokrinní systém (např. nádory plic mohou produkovat některé hormony).
 
 

13.7 Patofyziologie jednotlivých žláz

13.7.1 Poruchy hypothalamu

13.7.1 Poruchy hypothalamu
 
 
Poruchy hypothalamu
Dojde-li k výpadku či nadprodukci hypothalamických regulačních hormonů (statinů či liberinů), hovoří se často o poruše terciární. V důsledku toho je změněna i produkce hormonů hypofyzárních a následně hormonů periferních, které způsobují vlastní poruchu, tj. hyper- či hypofunkci.
Tyto poruchy jsou mnohdy součástí různých syndromů, v důsledku nádorů atp. Často jsou i další poruchy vyplývající z funkcí hypothalamu (příjem potravy, sexuální funkce, řízení vegetativních funkcí atp.).
 
Nedostatečná produkce antidiuretického hormonu – diabetes insipidus
Nedostatek ADH vede k tomu, že ledviny ve sběracích kanálcích nejsou schopny zpětně vstřebávat tzv. čistou vodu (tj. vodu bez iontů a dalších sloučenin) a zahušťovat (koncentrovat) moč. Voda uniká a vytéká z ledvin do odvodných močových cest. Postižený člověk vymočí během 24 hodin mnohonásobně více (až 20 litrů) velmi řídké moči, což jej ohrožuje odvodněním. Trpí žízní, proto diabetes insipidus, neboli úplavice žíznivá, žíznivka (české termíny se však nepoužívají).
 
 

13.7.2 Poruchy hypofýzy

13.7.2 Poruchy hypofýzy
 
 
Poruchy hypofýzy
Poruchy vylučování hypofyzárních hormonů se projeví jako sekundární poruchy hypofýzou řízených endokrinních žláz (v případě poruch ACTH, TSH a gonadotropinů) či samostatně v případě růstového hormonu a prolaktinu.
Pro sníženou funkci adenohypofýzy se používá termín hypopituitarismus – může postihnout jen některé hormony nebo celou adenohypofýzu se všemi hormony.
 
Zvýšená produkce regulačních hormonů
Nadbytek ACTH – zvýšená produkce glukokortikoidů, sekundární hyperkortikalismus
Nadbytek TSH – zvýšená produkce hormonů štítné žlázy, sekundární hypertyreóza
Nadbytek gonadotropinů (FSH, LH) – zvýšená produkce pohlavních hormonů
 
Nadbytek růstového hormonu
V dětství se projeví nadměrným růstem – gigantismem. V dospělosti již nemůže člověk růst do výšky (v pubertě došlo k uzavření, osifikaci růstových štěrbin dlouhých kostí) a rostou jen okrajové (akrální) části těla – proto se nemoc jmenuje akromegalie. Jde o nos, prsty, uši, okolí kloubů atd. Bývá vyšší tlak krve a sklon k cukrovce.
 
Nadbytek prolaktinu
U žen může nastat až sekrece mléka i mimo těhotenství, resp. kojení – galaktorea. Zároveň je často vymizelá menstruace a žena nemůže otěhotnět. U muže dochází k zvětšení prsů – gynekomastii.
 
Snížená produkce regulačních hormonů
Nedostatek ACTH – snížená produkce glukokortikoidů, sekundární hypokortikalismus
Nedostatek TSH – snížená produkce hormonů štítné žlázy, sekundární hypotyreóza
Nedostatek gonadotropinů (FSH, LH) – snížená produkce pohlavních hormonů a poruchy pohlavních žláz, nevyzrávání pohlavních buněk, neplodnost. Dojde-li ke stavu před pubertou, nevyvíjejí se ani sekundární pohlavních znaky. Stav se označuje jako sekundární hypogonadismus.
 
Nedostatek růstového hormonu
V dětství se projeví malým růstem – nanismem. V dospělosti nejsou důsledky chybění či nedostatku růstového hormonu tak zřetelné, nicméně mohou přispívat k špatné regulaci metabolismu a celkovému pocitu zdraví.
 
Nedostatek prolaktinu
Projeví se problémy s laktací (tvorbou mléka) a kojením. 
 
 

13.7.3 Patofyziologie štítné žlázy

13.7.3 Patofyziologie štítné žlázy
 
 
Patofyziologie štítné žlázy
Onemocnění štítné žlázy jsou nejčastějším onemocnění endokrinních žláz (mimo cukrovku), častější jsou u žen.
 
Struma je označení pro zvětšení štítné žlázy. Může být přitom funkce normální, snížená nebo zvýšená.
 
Zvýšená funkce štítné žlázy – hypertyreóza (tyreotoxikóza)
Primární je způsobena nemocí přímo štítné žlázy, sekundární (spíše vzácná) nadměrným vylučováním hormonu TSH z adenohypofýzy. V obou případech je nadbytek hormonů (tyroxinu, trijodtyroninu) a jsou příznaky vyplývající z jejich naděrného působení. Příznaky vyplývají zejména ze zvýšeného metabolismu a působení na srdce. K hlavním patří:
- hubnutí (zvýšený metabolismus)
- nesnášenlivost tepla
- pocení
- rychlá srdeční činnost, někdy poruchy srdečního rytmu
- průjmy
- nižší koncentrace cholesterolu v krvi
- zrychlené reflexy
- nervozita, neklid
 
Snížená funkce štítné žlázy – hypotyreóza
Primární je způsobena nemocí přímo štítné žlázy (zánětem, nedostatkem jodu), sekundární by byla obvykle součástí snížené produkce TSH z adenohypofýzy.
Příznaky jsou částečně opačné proti zvýšené funkci a opět vyplývají z funkce T4 a T3 a jejich nedostatku.
K hlavním patří:
- sklon k přibývání na váze
- nesnášenlivost chladu
- zpomalení srdeční činnosti
- zácpa
- zvýšená koncentrace cholesterolu v krvi
- zpomalené reflexy
- psychický útlum, pomalost 
 
 

13.7.4 Patofyziologie kůry nadledvin

13.7.4 Patofyziologie kůry nadledvin
 
 
Patofyziologie kůry nadledvin
Podobně jako u ostatních žláz regulovaných hypofýzou i zde mohou být poruchy primární (vycházející přímo z kůry nadledvin) a sekundární/terciární, vycházející z hypofýzy, resp. hypothalamu.

Zvýšená funkce kůry nadledvin s nadprodukcí glukokortikoidů – hyperkortikalismus, Cushingův syndrom
U tohoto stavu je nápadné vzevření postižených – mají výraznou centrální obezitu v oblasti břicha, šíje, obličeje (měsícovitý obličej), zatímco končetiny jsou hubené, v oblasti břicha jsou fialové pajizévky (strie). Je to dáno metabolickými účinky glukokortikoidů, stimulací tvorby glukózy a současně stimulací rozpadu bílkovin. Bývá stav analogický cukrovce. Špatně se hojí rány, kosti trpí výrazným řídnutím, klesá imunita. Je svalová slabost, v krvi ubývá draslíku a lymfocytů.
Sekundární hyperkortikalismus (centrální) se označuje jako Cushingova nemoc, množství ACTH je zvýšeno.
Podobný stav vyvolává i dlouhodobé podávání vysokých dávek kortikoidů, léků s protizánětlivým účinkem odvozených od glukokortikoidů.
 
Zvýšená funkce kůry nadledvin s nadprodukcí mineralokortikoidů (primární hyperaldosteronismus) – Connův syndrom
Jde většinou o nádor nadledviny (adenom), který produkuje velké množství aldosteronu. Dochází k
- zadržení sodíku a vody
- ke ztrátám draslíku
- k zvýšení tlaku krve (jde o vzácnou, ale existující příčinu sekundární arteriální hypertenze)
 
Sekundární hyperaldosteronismus
Na rozdíl od glukokortikoidů je vyvolán nadměrnou stimulací nikoliv ACTH, ale systémem renin-angiogenzin. Nastává tedy při sníženém prokrvení ledvin z různých příčin, provází zúžení ledvinové tepny či např. srdeční selhání s otoky.
 
Snížená funkce kůry nadledvin – hypokortikalismus, Addisonův syndrom
Většinou je primární z poškození přímo nadledvin, vzácněji je sekundární s výpadkem ACTH z hypofýzy při hypopituitarismu.
Dochází k výpadku všech tří hormonů, což se projeví:
- poklesem cukru v krvi (hypoglykémií) při nedostatečném přívodu potravou, protože je oslabena schopnost glukózu tvořit (glukokortikoidy jsou důležité pro glukoneogenezi)
- ztrátami sodíku a vody, se sklonem k poklesu tlaku krve (hypotenzi) a nedostatečnému objemu tekutin a naopak dochází k zvyšování draslíku v krvi – hyperkalémii (ztráty mineralokortikoidů)
- slabost, únavnost, nízká tolerance stresu
- změny ochlupením, zejm. u žen (výpadek androgenů)
U primární formy stoupá kompenzačně tvorba ACTH, jehož prekurzor stimuluje pigmentaci, proto dochází k zvýšené pigmentaci např. v kožních rýhách, ale i v dutině ústní.
Hypokortikalismus může vést k závažnému stavu, kde se zejm. kombinuje nízký tlak krve, nízká odolnost, hypoglykémie. Může dojít i k ohrožení života.
 
 

13.7.5 Patofyziologie pohlavních hormonů

13.7.5 Patofyziologie pohlavních hormonů
 
 
Patofyziologie pohlavních hormonů
Podobně jako u ostatních žláz regulovaných hypofýzou i zde mohou být poruchy primární (vycházející přímo z pohlavních žláz) a sekundární/terciární, vycházející z hypofýzy, resp. hypothalamu.
 
Hyperfunkce, čili nadprodukce pohlavních hormonů vycházejí obvykle z nádorů (pohlavních žláz, event. hypofýzy) a příznaky vycházejí z  jejich silného působení. To je nápadné zejména:
- před pubertou, kdy může dojít k předčasné pubertě s předčasným vývojem druhotných pohlavních znaků, urychlením růstu, ale zároveň k předčasnému ukončení růstu, takže výsledná výška jedince je mnohem nižší
- u opačného pohlaví, výrazněji pak u žen, kde dochází k nadprodukci androgenů. Dochází k tzv. virilizaci, tzn. že se objeví mužské ochlupení, zhrubne hlas, začíná plešatost, může vymizet plodnost. U mužů s nadprodukcí estrogenů je stav méně nápadný, ale poruchy plodnosti, potence mohou být rovněž patrné; někdy může být partná i gynekomastie.
Kromě nadprodukce zejm. u mužů dochází k relativnímu nadbytku estrogenů u nemocí jater, které špatně hormony odbourávají.
 
Hypogonadismus
Je stav se sníženou funkcí pohlavních žláz jako celku, tj. jak v hormonální, tak v plodící funci.
- primární hypogonadismus je poruchou přímo vlastní pohlavní žlázy, proto jsou gonadotropiny z hypofýzy (FSH, LH) zvýšeny a tento stav se označuje jako hypergonadotropní hypogonadismus
- sekundární, s příčinou v oblasti hypofýzy či hypothalamu, produkce FSH, LH je nízká a proto se hovoří o hypogonadotropním hypogonadismu
 
Důsledkem jsou výpadky pohlavních hormonů.
- před pubertou – nerozvíjí se druhotné pohlavní znaky, plodnost, u žen nenastává menstruace (tzv. primární amenorea)
- po pubertě – oslabení některých druhotných pohlavních znaků a obv. neplodnost, u žen vymizení menstruace (sekundární amenorea)
- chybění anabolického účinku zejm. na kosti
 
Důležité si je uvědomit, že stavy hypogonadismu nastávájí i u mentální anorexie. 
 
 

13.7.6 Patofyziologie příštítných tělísek

13.7.6 Patofyziologie příštítných tělísek
 
 
Patofyziologie příštítných tělísek
Parathormon (PTH) není regulován z hypofýzy, nýbrž přímo koncentrací vápníku v krvi.
 
Hyperfunkce – hyperparatyreóza
V případě primární hyperparatyreózy jde o autonomní, neregulovanou nadprodukci PTH obvykle z adenomu jednoho z příštítných tělísek. V krvi stoupá koncentrace vápníku (hyperkalcémie), klesá množství fosfátů. Vápník se vyplavuje hodně z kostí, které jsou poškozovány. Protože je v krvi hodně vápníku, hodně ho proniká i do moči, kde se častěji tvoří močové kameny.
U sekundární hyperparatyreózy je PTH zvýšeně vyplavován jeho stimulací nízkým obsahem vápníku v krvi (hypokalcémií), k němuž vede např. nedostatek vitaminu D nebo chronické selhání ledvin. PTH se „snaží“ vápník do krve doplnit, a to na úkor jeho mobilizace z kostí, které jsou poškozovány.
 
Hypofunkce – hypoparatyreóza
Nedostatek PTH vede k nedostatku vápníku v krvi – hypokalcémii. Ta vede především k zvýšení nervosvalové dráždivosti s brněním, tetaniemi, někdy až křečemi. Může dojít i k zúžení průdušek či hrtanu s dýchacími problémy. 
 
 

13.7.7 Patofyziologie dřeně naledvin

13.7.7 Patofyziologie dřeně naledvin
 
 
Patofyziologie dřeně naledvin
Nedostatečná funkce dřeně nadledvin nemá zásadní příznaky, protože její funkce je nahrazována sympatickým nervovým systémem.
 
Patologicky zvýšená funkce je typická pro feochromocytom, nádor dřeně nadledvin. Nadměrné množství katecholaminů vede k:
- vzestupu tlaku krve (hypertenzi), někdy záchvatovitému – jedna z příčin sekundární hypertenze
- zrychlení srdeční činnosti (tachykardii) a k poruchám srdečního rytmu (arytmiím)
- k vzestupu koncentrace cukrů v krvi (hyperglykémii)
- úporné zácpě, až poškození střev
Stav se často projeví bolestmi hlavy, bušením srdce, existuje riziko mozkové či cévní příhody. 
 
 

13.7.8 Patofyziologie endokrinního pankreatu – diabetes mellitus

13.7.8 Patofyziologie endokrinního pankreatu – diabetes mellitus
 
 
Patofyziologie endokrinního pankreatu – diabetes mellitus
 
Diabetes mellitus (DM, úplavice cukrová, cukrovka)
Jde o velmi časté metabolické onemocnění, jehož základním rysem je vzestup koncentrace cukru v krvi (hyperglykémie) a narušení dalších metabolických dějů. DM se dělí na dva základní typy:
 
DM 1. typu
Je způsoben absolutním nedostatkem inzulinu, který se přestává tvořit, protože došlo k destrukci B-buněk Langerhansových ostrůvků. Vzniká častěji (ale ne vždy) v dětském či mladém věku. Léčen může být pouze dodáváním inzulinu.
DM 2. typu
Je způsoben především necitlivostí tkání na inzulin (inzulinovou rezistencí). Inzulinu v krvi naopak může být i více, ale neúčinkuje dostatečně – je přítomna tzv. inzulinová rezistence. Tento typ je častější, vzniká spíše v dospělosti, minimálně 2/3 postižených jsou obézní. Výrazný je i vliv dědičnosti.
 
Patofyziologie hlavních projevů DM
Hlavním příznakem je hyperglykémie. Vzniká, protože bez inzulinu či při jeho nedostatečné účinnosti glukóza nevstupuje dostatečně do buněk. Při vyšším vzestupu glukózy v krvi (norma je cca do 5,5 mmol/l nalačno), a to na 10 mmol/l a více, dochází k vylučování glukózy i močí (glykosurii). Cukr s sebou strhává vodu, takže dochází k močení většího množství moči (polyurie, osmotického typu), což vede k žízni.
 
Zvlášnosti DM 1. typu
U tohoto typu, v důsledku úplného chybění inzulinu a nemožnosti metabolizovat glukózu, dochází k nadměrnému využívání tuků (lipolýze); z mastných kyselin se pak tvoří ketolátky. Jde o kyseliny, proto dochází k okyselování vnitřního prostředí – acidóze (ketoacidóze). Dech je cítit po acetonu, ketolátky lze prokázat i v moči (ketonurie). Tyto děje jsou probírány i v kapitolách věnovaných metabolismu a vnitřnímu prostředí.
 
Akutní komplikace DM
Jde o stavy, které mohou vést k závažným příznakům, popř. až smrti. Hlavními jsou:
- Hyperglykemické kóma s ketoacidózou se může vyskytnout u DM 1. typu. Je vysoká glykémie, ztráty tekutin, ale současně se tvoří ketolátky. K tomu se přidává silné okyselení vnitřního prostředí, může docházet až k bezvědomí a bez léčby (inzulinem atd.) ke smrti.
- Hyperglykemické kóma s hyperosmolaritou se vyskytuje u DM 2. typu, kdy se ketolátky netvoří. Vysoká glykémie a ztráty glukózy močí vedou k velkému zahuštění vnitřního prostředí (hyperosmolaritě) a těžkému stavu se závažným nedostatkem tekutiny (dehydratací).
- Hypoglykemické kóma vzniká až při léčbě, při předávkování inzulinu či některých léků. Léčí se podáním cukrů či onjekcí glukagonu.
 
Chronické komplikace DM
Vznik komplikací souvisí především s hyperglykémií. Glukóza se navazuje na bílkoviny různých buněk a tkání, spouští tak další reakce a tkáně se poškozují. Hlavní chronické komplikace jsou:
- urychlení kornatění tepen (aterosklerózy) s projevy ischemické choroby srdeční, ischemií dolních končetin, poškozením mozkových cév atd.
- poškození drobných cév, tzv. mikroangiopatie, která je zodpovědná za další komplikace
- poškození ledvin (diabetická nefropatie), s poškozením glomerulů ledvin, se ztrátami bílkovin (nefrotickým syndromem) či selháním ledvin
- poškození sítnice (diabetická retinopatie) s možností závažného poškození zraku
- poškození nervů (diabetická neuropatie) s poruchami hybnosti, citlivosti, brněním, poruchami regulace orgánů
- diabetická noha, poškození nohou hrozící až amputací, při němž se kombinují příčiny cévní (špatné prokrvení) i nervové (špatná citlivost i trofický vliv nervů)
- špatné hojení ran
- častější infekce
 
Diabetes mellitus v těhotenství (gestační DM)
Projevuje se zvýšenou glykémií, plod mívá větší hmotnost, těsně po narození může hrozit hypoglykémie. Je třeba dodržovat dietu, po porodu odeznívá, ale existuje riziko vzniku diabetu později.
 
Porušená glukózová tolerance
Jde o jakýsi předstupeň DM 2. typu. Glykémie je jen mírně zvýšena a po jídle neklesá tak, jako u zdravého s dostatečnou citlivostí na inzulin. Často je rovněž spojena s obezitou a dostatek pohybu a dietní opatření mohou stav stabilizovat, jinak obvykle dochází k rozvoji diabetu.
 
Steroidní diabetes
Zvláštní forma diabetu vznikající při nadbytku glukokortikoidů (Cushingově syndromu) nebo podávání vysokých dávek kortikoidů léčebně. Název vychází z toho, že jde o steroidní hormony.
 
 
Nadprodukce hormonů z Langerhansových ostrůvků
 
Insulinom
Nádor s nadprodukcí inzulinu, vede k opakovanému poklesu cukru v krvi (hypoglykémii), pocitům hladu, které se snaží postižený zahánět jídlem – obvykle proto bývá vyšší tělesná hmotnost. Není-li to možné, rozvinou se příznaky hypoglykémie – slabost, únava až bezvědomí, někdy křeče.
 
Glukagonom a somatostatinom jsou vzácnější nádory.
 
 
 

13.8 Testovací otázky

14 Fyziologie a patofyziologie rozmnožování a těhotenství

14.1 Pohlaví genetické, fenotypové, sociální

14.1 Pohlaví genetické, fenotypové, sociální
 
  
Genetické pohlaví
Genetické pohlaví je dáno výbavou chromozomů. Kromě 44 tzv. autozomů má každý zdravý jedinec dva chromozomy pohlavní.
Žena XX
Muž XY
U ženy je funkční jen jeden z X chromozomů. O tom, který to bude, se rozhoduje v časné fázi vývoje zárodku, kde se v buňkách jeden z X chromozomů inaktivuje. Následně je inaktivován ve všech dalších buňkách z nich vzniklých. Protože původní inaktivace je náhodná, jsou buňky ženy kombinací buněk, které mají aktivní různé ze dvou X chromozomů (část buněk má XX, jiná část buněk XX). Neaktivní X chromozom je patrný při speciálním mikroskopickém vyšetření buněk jako sex-chromatin.
U některých vrozených stavů mohou být odlišná složení pohlavních chromozomů – např. X0 (tj. pouze 1 pohlavní chromozom X u Turnerova syndromu) či XXY (více pohlavních X chromozomů a současně přítomnost Y chromozomu u Klinefelterova syndromu), event. i stavy typu XXX či XYY.
 
Fenotypové pohlaví
Jde o typický vzhled mužského a ženského pohlaví, a to v podobě primárních pohlavních znaků (patrných již při narození) a sekundárních pohlavních znaků vznikajících v pubertě (tedy např. ochlupení, vousy, zhrubění kůže, hlasu, rozložení tuku, růst svalstva).
Fenotypové pohlaví vzniká vlivem působení hormonů během nitroděložního vývoje a posléze v pubertě.
V některých případech nemusí být identické s genetickým, např. pokud buňky z genetické příčiny nebudou citlivé na působení daného hormonu.
 
Sociální a psychické pohlaví
Je dáno vlastním vědomí své pohlavní identity a společenským zařazením. Může být odlišné od u transsexuálů.
 
 

14.2 Pohlavní žlázy, hormony a buňky

14.2 Pohlavní žlázy, hormony a buňky
 
  
Pohlavní žlázy se nazývají gonády. U muže jde o varlata (testes), u ženy o vaječníky (ovaria). V obou případech mají gonády dvojí funkci:
- tvorbu pohlavních buněk
- tvorbu pohlavních hormonů
 
Pohlavní buňky jsou
- spermie
- vajíčka
Základním znakem pohlavních buněk je to, že jsou haploidní, tj. obsahují jen jeden chromozom z páru. Tj. obsahují 22 autozomů a 1 pohlavní chromozom (gonozom).
Spermie obsahuje buď X chromozom, nebo Y chromozom.
Vajíčko obsahuje vždy X chromozom, ale ten je někdy původem od otce ženy, někdy od její matky.
Pohlavní buňky vznikají meiózou, což je typ buněčného dělení vedoucí k polovičnímu počtu chromozomů.
 
Pohlavní hormony jsou steroidní hormony, které byly probírány rovněž v kapitole 13. Vznikají v pohlavních žlázách, ale rovněž v kůře nadledvin, u žen částečně též v tukové tkáni.
Mužské pohlavní hormony jsou androgeny, zejm. testosteron.
Ženské pohlavní hormony jsou estrogeny a gestageny (zejm. progesteron).
 
Pohlavní žlázy jsou regulovány hormony z hypothalamicko-hypofyzární soustavy. Jde o hormony adenohypofýzy
- FSH, který stimuluje zejm. tvorbu pohlavních buněk
- LH, který je důležitý zejm. pro tvorbu vlastních pohlavních hormonů
Tyto hormony jsou regulovány příslušnými hormony z hypothalamu.
 
 

14.3 Reprodukční systém muže

14.3 Reprodukční systém muže
 
  
Spermie
Spermie jsou pohlavní buňky muže. Vznikají ve varlatech od doby puberty a jejich tvorba přetrvává i v pozdním věku. Pro jejich tvorbu je důležitý hormon FSH z hypofýzy, testosteron a samozřejmě vlastní stavba semenotvorných kanálků ve varleti, vč. Sertoliho buněk, které jsou stimulovány právě FSH. Spermie se shromažďují v nadvarlatech.
Spermie mají hlavičku, na níž je váček zvaný akrozom, který obsahuje enzymy důležité pro průnik do vajíčka. V krčku jsou četné mitochondrie, které dodávají spermii energii nezbytnou pro její pohyb. Ten je zabezpečován dlouhým bičíkem. Rychlost pohybu se udává 1-4 mm/minutu.
 
Pohlavní hormony
Androgeny, mužské pohlavní steroidní hormony, vznikají ve varlatech v tzv. intersticiálních Leydigových buňkách a jejich tvorba je stimulována LH z hypofýzy, který je dále regulován z hypothalamu.
 
Erekce a ejakulace
Erekce je ztopoření pohlavního údu, je reakcí a projevem pohlavního vzrušení, vzniká však i samovolně v noci během REM spánku (aniž musí být provázena ejakulací). Erekce je velmi citlivý děj, pro jehož uskutečnění je nezbytná souhra cévní a nervová a je velmi citlivý i na psychické vlivy. Zásadní je pro ni nervová regulace parasympatickou inervací ze sakrální (křížové) míchy. Dojde k vazodilataci tepének a zároveň zúžení žil (venokonstrikci), čehož výsledkem je naplnění penisu krví a ztížení jejího odtoku. Nahromaděná krev zvětšuje pohlavní úd. Ve vazodilataci hraje značnou roli i oxid dusnatý (NO) a prostaglandiny, jejichž ovlivnění se používá k léčbě poruch erekce – nyní zejm. látky zvyšující množství NO v tabletové formě.
 
Ejakulace je vypuzení spermatu z močové trubice přicházející u muže s orgasmem. Je stimulována sympatickými nervy z bederní míchy, dochází ke kontrakcím vývodných semenných cest (chámovodu vedoucího z nadvarlat do močové trubice), zároveň je kromě spermií součástí ejakulátu též sekret prostaty, semenných váčků a dalších žlázek. Dodávají spermiím energii, a protože jsou zásadité, zároveň neutralizují kyselé prostředí pochvy. Kromě ejakulace při pohlavním styku či jiné manipulaci, může dojít k ejakulaci ve spánku (poluce).
V ejakulátu je několik desítek milionů spermií (cca 35-200), cca 20 milionů se považuje za hranici přirozené plodnosti muže, ale moderní metody umožňují využít i menšího množství spermií k oplodnění vajíčka. Nepřítomnost živých spermií se označuje jako azoospermie.
 

14.4 Reprodukční systém ženy

14.4 Reprodukční systém ženy
 
    
Vajíčka
Ženské pohlavní buňky – oocyty – vznikají z oogonií, které se vytvoří již u plodu ženského pohlaví. Jejich počet dosahuje několika milionů, novotvorba není možná a jejich počet postupně klesá. Jen malá část dozraje jako vajíčko, které je se uvolní při ovulaci a je schopno oplodnění.
 
 
Ovariální cyklus
V první, folikulární fázi dochází k růstu primárních folikulů, z nichž jeden se zvětší nejvýrazněji a vytvoří tzv. Graafův folikul. Folikuly produkují estrogeny. První fáze je stimulována zejména FSH z hypofýzy, ale v jeho konci se uplatňuje i LH.
K ovulaci dochází asi 14. den ovariálního cyklu, folikul zduří, praskne a vajíčko se uvolní a je připraveno k oplodnění.
Ve třetí, luteální fázi se buňky prasklého folikulu vlivem LH mění na žluté tělísko (corpus luteum). Žluté tělísko produkuje estrogeny, ale zejména progesteron. Produkce gonadotropinů v hypofýze je utlumena, což brání dalšímu zrání folikulů. Nedojde-li k oplození, žluté tělísko postupně zaniká, klesá tak tvorba hormonů, což opět vede k produkci hormonů v hypofýze a opakování celého cyklu.
 
 
Menstruační cyklus
Tento cyklus zachycuje změny sliznice dělohy (endometria), které vyjadřují přípravu na oplodnění a uhnízdění zárodku (nidaci) a zároveň odrážejí produkci pohlavních hormonů. Cyklus se počítá od 1. dne menstruačního krvácení.
- Proliferační fáze: obnovení sliznice dělohy po krvácení a její pozvolný růst vlivem estrogenů. Tloušťka je cca 3-4 mm.
- Ovulační fáze: cca ve 14. dne cyklu dochází k ovulaci. Někdy je patrné drobné krvácení.
- Sekreční fáze: Sliznice dělohy se ztlušťuje (až na 6 mm), buňky hromadí zásoby (glykogen), je připravena na nidaci zárodku. Vliv má zpočátku zejm. progesteron, posléze i estrogeny
- Menstruační fáze: nedojde-li k oplodnění, prudce klesá množství pohlavních hormonů, tepénky sliznice se uzavírají, vrchní část sliznice odumírá a vylučuje se s menstruační krví. Trvá několik dnů, ztrácí se cca 30-40 ml krve (a s ní i železa v červených krvinkách).
 
Tloušťka sliznice je patrná např. při ultrazvukovém vyšetření.
Ke změnám dochází i v oblasti hrdla děložního (zde má sliznice jiný charakter) i pochvy. Mění se zejm. charakter hlenu děložního hrdla, v době ovulace je řídký a umožňuje průchod spermií, později se naopak stává vazkým.
 
 
Oplodnění
K oplodnění může dojít jen cca asi 12 hodin po ovulaci, nicméně spermie je schopna přežívat v ženském pohlavním systému po nechráněném pohlavním styku s ejakulací spermatu do zadní klenby poševní (koitu, kohabitaci) až 3 dny (lze oplodnit tedy stykem ještě před ovulací). Během této doby putují spermie dělohou do vejcovodu a dochází k jejich konečnému vyzrání v ženském pohlavním ústrojí, které umožní event. oplodnění. Jde o tzv. kapacitaci (dochází k odkrytí akrozomů a vstupu vápníku do spermie, což zvyšuje její pohyblivost) a akrozomální reakci, při níž se uvolňují enzymy v akrozomu obsažené. Ty pak umožňují pronikání spermie k vajíčku. Po proniknutí hlavičky spermie k vajíčku dojde k fuzi (spojení) její membrány s membránou vajíčka, dojde ke změně vajíčka, které zamezí pronikání dalších spermií a po pohlcení celé spermie vzniká první společná buňka nového organismu – zygota.
K oplodnění dochází ve vejcovodu, kde začíná dělení zygoty na další buňky, asi za 7 dnů se zárodek ve fázi blastocyty uhnízdí (niduje) do připraveného endometria v sekreční fázi.
 
 
Vývoj zárodku a plodu
 
fyz1442.jpg

První společná buňka je zygota, následuje její dělení a uhnízdění (nidace) do děložní sliznice v sekreční fázi, dále probíhá proces embryogeneze, v němž jsou položeny základy všech orgánových systémů. Toto období je velmi zranitelné, může dojít k závažným deformacím či poruchám ve vývoji – zárodek zaniká či vznikají závažné vrozené vývojové vady. Škodlivé jsou toxické látky vč. alkoholu, drogy, některé léky a chemické látky, záření vč. rentgenového, některé infekce (toxoplasmóza, zarděnky). Neškodný je ultrazvuk. Další část je rozvoj plodu (fetus).
Detailně je vývoj zárodku a plodu předmětem předmětu embryologie.
 
 
Placenta
Od 16. dne se vyvíjí placenta, která pak přebírá výživu zárodku a má další funkci, především produkci hormonů, zejm. humánního choriogonadotropinu (HCG), na jehož detekci v moči je založen jednoduchý průkaz těhotenství, dále pak progesteronu, ale též estrogenů (estriolu) a somatomammotropinu, který ovlivňuje vývoj mléčné žlázy.
V placentě získává plod kyslík a odevzdává oxid uhličitý (nemá ještě pochopitelně funkční plíce), dále zde získává základní živiny, železo apod. Krev plodu a matky se v placentě nemísí! Přestup se děje difuzí či různými přenašeči, díky četným klkům a výběžkům je plocha pro výměnu látek několik metrů čtverečních.
Placenta má rovněž funkci ochrannou, zabraňuje vstupu některých látek či mikroorganismů (ale ne všech !), umožňuje přestup protilátek – imunoglobulinů IgG, které pak chrání novorozence.
 
 
Krevní oběh plodu
Fetální krevní oběh je odlišný od stavu po narození, protože nejsou funkční plíce, naopak je oběh napojen na placentu.
Do plodu teče krev z placenty (obohacená o kyslík a živiny) pupečníkovou žilou, z níž se krev dostává částečně přes játra do dolní duté žíly, mísí se s žilní krví plodu a pak teče do pravého srdce. Plíce jsou z větší části vyřazeny z oběhu (jsou pouze základně vyživovány), a tak významný podíl krve teče přímo z pravé síně do levé síně (otvorem mezi síněmi, který je zde v této fázi přítomen) a dále do levé komory. Navíc i krev, která vtekla z pravé komory do plinice, se fetální spojkou (Botallovou dučejí) dostává opět do aorty, aniž dotekla do plic. Aorta zásobuje i další tepny organismu podobně jako po narození, přičemž mozek dostává více okysličenou krev větvemi odstupujícími z aorty ještě před vyústěním Botallovy dučeje. Tepenná krev plodu teče z vnitřních kyčelních tepen (kde je již relativně méně okysličena) párovými pupečníkovými tepnami do placenty. Dvě pupečníkové tepny a jedna pupečníková žíla procházejí pupečníkem.
Po narození se rozvinou plíce a fetální spojky mezi malým a levým oběhem (tj. mezisíňový otvor, Botallova dučej) i pupečníkové cévy se uzavírají a postupně zanikají.
Nicméně přetrvávání malého otvoru v přepážce mezi oběma síněmi se vyskytuje relativně často i v dospělosti (někdy je nezávažné, někdy způsobuje komplikace); závažnější, ale léčitelné, je přetrvávající průchodnost Botallovy dučeje.
 
 
Těhotenství, porod a laktace
 
fyz1441.jpg

Těhotenství u člověka trvá přibližně 280 dnů. Během této doby dochází jak k vývoji plodu až do fáze, kdy může žít mimo dělohu (i když díky rozvoji medicíny přežívají i děti pod 1000 gramů se značnou nezralostí), tak k četným změnám v organismu matky.
 
Změny na pohlavních orgánech
Výrazně se zvětšuje děloha, jejíž hmotnost dosahuje až 1 kg. Děloha se dostává do celé břišní dutiny, vede k snižování vitální kapacity plic a k vyšší poloze bránice. Na jejím zvětšení se podílí jak růst plodu, tak samotné dělohy a tvorba plodové vody. Dráždivost dělohy je snížena (m.j. vlivem progesteronu).
Dochází i k změnám na dalších pohlavních orgánech, nápadné je zvětšení prsů a výrazná pigmentace (nejen) dvorců a bradavek.
 
Celkové změny
Tyto změny vycházejí jak ze změn hormonálních, tak z působení plodu a rovněž z faktu, že ženský organismus musí vyživovat plod.
Zvyšuje se tělesná hmotnost, zrychluje se srdeční aktivita, stoupá vstřebávání železa, částečně se však rozvíjí často jeho nedostatek (předání plodu) a určité známky anémie. Snižuje se pohyb střev a dalších hladkých svalů (vliv progesteronu), bývá často pálení žáhy. Zejm. zpočátku se objevují neobyklé chuti a může být častější ranní zvracení (vomitus matutinus). Zrychluje se dýchání a zvyšuje se spotřeba kyslíku, metabolismus i glomerulární filtrace. Patrné jsou rovněž psychické změny.
Těhotenství tak klade na ženu zvýšené nároky, s nimiž se zdravý organismus dokáže vyrovnat. Za určitých okolností se však některé choroby mohou v těhotenství zhoršovat (jsou však i případy nemocí, které se vlivem hormonálních změn v těhotenství zmírňují).
 
Porod
Přesný průběh porodu a jeho mechanismy popisují učebnice porodnictví. Z fyziologického hlediska je nutné si uvědomit, že vypuzení plodu je záležitost působení tlaku na něj a zároveň aspoň částečné relaxace pánevního dna a porodních cest (kanálu). Kontrakce dělohy se zvyšují, m.j. vlivem působení hormonu oxytocinu a vzestupu tvorby prostaglandinů. Tyto látky se mohou využít i léčebně k indukci porodu (naopak blokátory beta2 adrenergních receptorů mají účinek opačný a dělohu zklidňují). Dochází k ruptuře porodních obalů a odtoku plodové vody, což dále stimuluje kontrakce. Hlavička plodu zvolna sestupuje porodním kanálem, na vypuzení se pak podílí břišní lis. To vše má důsledky i pro krevní oběh, zvýšení krevního tlaku, zvýšení nitrobřišního tlaku a jeho vlivu na cirkulaci, na další zvýšení metabolismu. Samotný porod pak představuje i určitou ztrátu krve.
 
Laktace
Laktace je tvorba mléka v mléčné žláze a předpoklad kojení. Nejprve se vylučuje mlezivo (kolostrum), po porodu dochází k tvorbě mléka. Mléko je zdrojem živin, energie a tekutin, ale rovněž některých protilátek. Hlavním hormonem regulujícím tvorbu mléka je prolaktin. Podnětem pro jeho vylučování je pak sání novorozencem, resp. kojencem a stimulace tvorby oxytocinu. Jeho působením se stáhnou buňky v oblasti vývodných mlékovodů a dochází k vystříknutí mléka. Denně se vytvoří cca 1 až 2 litry mléka.
 
 
Poruchy plodnosti a průběhu těhotenství
Budou zmíněny především obecné principy a příčiny nejčastějších.
 
Neplodnost
Neschopnost početí při přiměřené frekvenci nechráných koitálních pohlavních styků může být jak na straně muže, ženy, tak obou.
Příčinou může být sterilita, tj. neschopnost produkovat pohlavní buňky schopné oplodnění, popř. též stavy, při niž se buňky tvoří, ale nedostávají se do přiměřeného kontaktu s buňkami opačnými. Jde o stavy
- hormonální (a to na úrovni od hypothalamu, hypofýzy či pohlavní žlázy),
- onemocnění pohlavních žláz (záněty, ozáření) či jejich odstranění (po úrazu či z jiných důvodů)
- nemoci vývodných cest pohlavních cest (záněty nadvarlat, srůsty v oblasti vejcovodů atp.).
Někdy se uplatňují vlivy imunitní (např. reakce ženského pohlavního ústrojí na spermie, které jsou ničeny); určitý vliv má též psychika.
 
Nemoci v těhotenství – gestózy
Jde o choroby specificky vázané na těhotenství. Dělí se na časné, vznikající v prvních týdnech těhotenství, a pozdní. Z časných je běžné je ranní zvracení či vyšší slinění, někdy však zvracení může nabývat velkého rozsahu, vést k dehydrataci, rozvratu vnitřního prostředí a nedostatečné výživě (hyperemesis gravidarum).
Z pozdních je nejzávažnější stav s poruchou funkce ledvin a ztrátami bílkovin močí, tvorbou otoků a vysokým tlakem krve. Tento stav – EPH gestóza (e-edémy, otoky; p-proteinurie, bílkoviny v moči; h-hypertenze, vysoký tlak krve) může vyústit nejen k potratu, ale k ohrožení života matky s těžkou poruchou srážení krve a s křečovými záchvaty (eklampsie).
 
Potrat (abortus)
Spontánní potrat má mnoho příčin. Jde jak o příčiny v zárodku (např. některé závažné vady), tak v organismu matky – např. celkové choroby, infekce, onemocnění pohlavních orgánů. Někdy se potraty opakují (habituální abortus).

15 Obecná neurofyziologie

15 Obecná neurofyziologie
 
 

15.12 Testovací otázky

15_Obecná_neurofyziologie

  
Nervový systém je hlavním integračním a řídícím systémem organismu. Je schopen získávat informace (receptory: vnímání, smysly – senzitivita a senzorika), vést je (aferentní vedení), zpracovávat a opět vést podněty (eferentní vedení) k výkonným (efektorovým) systémům. Tomu je uzpůsobena jeho základní struktura – složitý systém nervových buněk, jejich uspořádání a propojení a zároveň elektrické děje, které vedení vzruchů zprostředkují.
 
Na nervovém systému můžeme rozlišit zřetelné anatomické struktury (mozek, mícha, nervy), ale v rámci nich jsou některé základní elementární složky, které díky svému množství a komplexnosti umožňují rozsáhlé funkce nervového systému.
Základní jednotkou nervového systému je nervová buňka – neuron. Mimo neurony je důležitou součástí nervového systému (neuro)glie.
 
Základním funkčním projevem neuronu je vzruch, funkční jednotkou celé nervové soustavy je reflex.
 
Audio 1.část
Audio 2.část

15.1 Neurony

15.1 Neurony
 
  
Stavba neuronů
Ačkoliv existují rozmanité druhy neuronů, základními rysy každého neuronu je jeho stavba:
-  tělo
-  dendrity, výběžky vedoucí podněty směrem k neuronu
-  axon, výběžek vedoucí podněty od neuronu
 
Některé neurony mají výběžky dlouhé mnoho desítek centimetrů, jiné pouze mikroskopické. Počet výběžků a jejich větvení se rovněž mohou podstatně lišit.
 
Nervový vzruch a jeho vedení
Neurony jsou elektricky aktivní buňky, které mají nabitou membránu a mohou vytvářet i vést membránový akční potenciál. Jeho vznik a šíření jsou dány depolarizací membrány a průnikem kladných iontů dovnitř buňky (srovnej text v 1. kapitole a částečně též v 5. kapitole věnované srdci, ovšem vlastní akční potenciál je u srdečních buněk odlišný).
 
Vnitřek buňky včetně nervových vláken je negativně nabit vůči vnějšku. Tento rozdíl je cca -50 až -90 mV (miliVoltů). Toto napětí je dáno odlišným rozložením iontů v důsledku odlišné propustnosti membrány pro jednotlivé ionty. Hlavní roli hrají ionty sodíku, draslíku, chloridů a bílkovin (jsou obvykle negativně nabity). Jde o klidový membránový potenciál.
 
Vzruch, čili impulz, vytvoří podráždění membrány a změní velikost potenciálu, který může dosáhnout prahové hodnoty, po níž následuje vznik membránového akčního potenciálu (MAP). Na jeho počátku dojde k prudkému zvýšení propustnosti pro kationty sodíku (Na+), tzn. otvírají se kanály pro sodík, který po elektrochemickém gradientu vstupuje do buňky (tzn. je-li kanál otevřen, „táhne“ sodík dovnitř jak koncentrační spád, tak fakt, že vnitřek buňky je mírně negativní, zatímco sodík je nabitý kladně). Vzniká tak depolarizace, membrána ztrácí své napětí a dokonce dochází k transpolarizaci, tzv. „přestřelení“, kdy se vnitřek buňky stává kladným na cca +30 mV. Již během tohoto děje postupně klesá propustnost pro sodík a naopak se otvírají kanálky pro draslík (K+), jehož je nadbytek v buňce a který po otevření kanálků vystupuje z buňky do zevního prostředí po svém koncentračním gradientu (draslíku je v buňce mnohonásobně více než vně buňky). Tím se postupně obnovuje polarizace membrány, vzniká tzv. repolarizace. Po ní vzniká obddobí mírné hyperpolarizace, kdy je negativita vnitřku buňky ještě vyšší. Na rozdíl od akčního potenciálu v srdeční buňce zde chybí fáze plató a průběh potenciálu má charakter hrotu. V následné fázi jsou opět sodíkovo-draselnou pumpou (Na/K ATPázou) ionty sodíku a draslíku vyměněny zpět, tj. sodík opět vychází z buňky a draslík se do ní navrací. Jde o ATPázu, tj. štěpí se přitom ATP, tzn. děj vyžaduje energii.
V průběhu hrotové části MAP nelze vyvolat další podráždění žádným podnětem, buňka je v absolutně refrakterní fázi. Po jeho skončení lze vyvolat podnět působením silného impulzu, jde o fázi relativně refrakterní.
 
Podstatou těchto změn jsou tedy rozložení a přesuny iontů příslušnými iontovými kanály přes buněčnou membránu. Porucha těchto dějů může nastat např. výraznější změnou koncentrace iontů, zejm. draslíku, z jiných příčin, např. při jeho velkých ztrátách či zadržení v těle.
Na různé iontové kanály působí rovněž léky, které se využívají k ovlivnění nervových dějů. Např. blokováním kanálků pro sodík se sníží vznik akčního potenciálu. Působí tak např. léky tlumící bolest (místní anestetika), která zablokují vedení podnětu nervovými vlákny.
Další příčinou selhávání těchto dějů je nedostatek energie, která je třeba pro správné rozložení iontů na membráně.
 
Podstatné a důležité je, že nervová vlákna vedou impulsy mnohem rychleji, jsou-li myelinizovaná. To znamená, že jsou obalena myelinovou pochvou tvořenou tuky (fosfolipidy), které mají izolační působení. Impuls pak „skáče“ mezi jednotlivými Ranvierovými zářezy, které jsou dány tím, že myelinová pochva nepokrývá vlákno zcela souvisle.
Myelinová pochva vzniká z gliových buněk (oligodendroglie v CNS a Schwannových buněk u periferních nervových vláken) a u mnoha vláken se vyvíjí až týdny až měsíce po narození, což umožňuje zásadní vývoj motoriky.
Naopak ztráta myelinu při tzv. demyelinizačních nemocech – typicky roztroušené skleróze (sclerosis multiplex) vede v dospělosti k závažným nervovým poruchám v oblasti motoricky i senzoriky.
 
Podnět je jakákoliv změna, a to zevní či vnitřní, která působí na neuron. Může jít o působení mechanické, chemické, tepelné, osmotické aj. Aby podnět vyvolal reakci, musí být dostatečně intenzivní, musí mít prahovou hodnotu. Nemá-li, nevyvolá žádnou reakci, protože neurony se ve své reaktivitě řídí principem „vše nebo nic“. Nadprahový podnět na samotném neuronu nevyvolá větší reakci, spíše působí i na další neurony. Dále musí podnět určitou dobu trvat, zejm. slabší podnět musí trvat déle, aby vyvolal reakci.
 
Podráždění je změna v napětí buněčné membrány daná přítomností a následnou změnou vlastností různých iontových kanálů. Je-li podráždění dostatečné, změní přiměřeně napětí na membráně a dojde k vzniku vzruchu – impulzu.
 
 

15.2 Synapse

15.2 Synapse
 
  
Neurony komunikují navzájem mezi sebou a s cílovými tkáněmi (např. svalem či žlázou) pomocí synapsí. Jako synapse se označují kontakty mezi membránami dvou buněk, z nichž aspoň jedna je nervová.
Jde o spojení mezi neurony navzájem (může jít o spojení axon-tělo, dendrit-tělo, axon-dendrit a jiné), mezi neurony a efektorem (např. sval, žláza) a neurony a receptory. 
 
Na synapsi dochází k přenosu elektrického impulzu pomocí chemické látky – (neuro)transmiteru, (neuro)mediátoru. Ten je uvolněn na konci axonu a působí na receptory na membráně postsynaptické, kterou může být dendrit, tělo či axon jiného neuronu nebo membrána cílové buňky (svalové či žlázové buňky). Tyto synapse se tedy označují jako chemické.
 
Mediátor se uvolní, poté co na příslušné místo dorazí depolarizace; uvolněný mediátor pak změní propustnost postsynaptické membrány pro některé ionty. Pokud zvýší propustnost pro sodík, následně se postsynaptická membrána vstupem sodíku rovněž depolarizuje a aktivuje. Naopak zvýšení propustnosti pro draslík (jeho výstup z buňky) či chlorid (vstup do buňky) vede k dalšímu zvýšení polarizace buňky, čili toto působení má efekt inhibiční.
Po uvolnění musí být mediátor zpět vychytán či metabolizován, aby bylo ukončeno jeho působení.
 
Synapse se tedy dělí podle různých kritérií, a to
-  typu spojení (viz výše),
-  typu neurotransmiteru
-  aktivačního či inhibičního působení
 
Příkladem synapse je i neuromuskulární ploténka.
 
Neuromuskulární (nervosvalová) ploténka
Jde o typ synapse, kde nervový systém (nervové zakončení) předává impuls kosternímu svalu, který se pak kontrahuje.
 
Axon se na samém konci rozvětvuje a tato větvení přicházejí do kontaktu se svalovou membránou, vzniká zde synapse a synaptická štěrbina. Mediátorem je acetylcholin, který je uvolňován z nervových zakončení, putuje na receptory (cholinergní receptory nikotinového typu) na membráně svaloviny. Jejich aktivace se projeví na sodíkových kanálech, jejichž propustnost se zvýší a do svalových buněk tak proudí kladné sodíkové ionty, které ji depolarizují, což je předpoklad následné kontrakce (viz oddíl věnovaný svalům v kap. 16). Elektrický děj šíření z motorického neuronu axonem se tak prostřednictvím acetylcholinu přenese na elektrický děj na membráně svalů, který následně způsobí svalový stah, čili aktivitu svalů vedoucí např. k pohybu.
 
Acetylcholin je následně rozložen v synaptické štěrbině enzymem (cholinesterázou), aby nepokračovalo dráždění svalu, které by způsobovalo křeče.
Příkladem chorobných stavů, které ovlivňují nervosvalovou ploténku, je autoimunitní onemocnění myasthenia gravis, kdy nedochází k přenosu impulsu, protože autoprotilátky ničí acetylcholinové receptory. Projeví se závažnou svalovou slabostí a únavou. Jiným stavem je působení chemických látek tlumících cholinesterázu. Pokračuje dráždění acetylcholinem a vznikají křeče. Tyto látky se používají někdy v zemědělství, patří k bojovým látkám a z logiky věci se v přiměřených dávkách naopak využívají k léčbě myasthenia gravis.
 
 

15.3 Neurotransmitery

15.3 Neurotransmitery
 
  
Jde o látky, které zprostředkovávají přenos signálu na synapsi. Uplatňují se jak v centrálním, tak periferním a autonomním nervovém systému. Chemicky jde o různé látky, některé působí na synapsi aktivačně, jiné inhibičně.
 
K hlavním neurotransmiterům patří:
-  noradrenalin: sympatický nervový systém (postsynaptická vlákna)
-  acetylcholin: presynaptická vlákna vegetativního nervového systému, postsynaptická vlákna parasympatiku, nervosvalová ploténka, různé synapse v CNS
-  GABA, dopamin, serotonin, glutamát – příklady neurotransmiterů v různých oblastech nervového systému vč. CNS
 
 

15.4 Vztahy mezi neurony

15.4 Vztahy mezi neurony
 
  
Neurony mohou být navzájem propojeny (hovoří se o tzv. neuronových sítích), čímž dochází k mimořádně komplexitě nervového systému. K základním stavebním, anatomickým principům patří:
-  divergence: neuron ovlivňuje více/mnoho jiných neuronů (jeho axon se větví a končí na mnoha buňkách)
-  konvergence: na jednom neuronu se sbíhají podněty z více/mnoha jiných neuronů
 
Na základě těchto propojení pak vznikají různé funkční děje:
-  sumace: více/mnoho podnětů se sčítá a může tak dojít k tomu, že vyvolají podnět (samotný jeden je příliš slabý). Může jít o sumaci prostorovou (podněty ve stejném čase, ale z různých neuronů) či časovou (stimulace probíhá stejnou drahou, v rychlém časovém úseku za sebou)
-  facilitace: druh prostorové sumace, kdy více podprahových podnětů umožňuje uplatnění impulzu z jiné dráhy
-  okluze: naopak působí snížení výsledného efektu při současném dráždění více drahami
-  postetanická potenciace: stav, kdy je dráždivost zvýšena předchozím opakovaným a dlouhodobým drážděním, a to v důsledku zesílení dějů na synapsi
 
 

15.5 Nervová vlákna a jejich typy

15.5 Nervová vlákna a jejich typy
 
  
Vlákna se dělí na myelinizovaná a nemyelinizovaná. Myelinová pochva je tvořena neuroglií (Schwannovými buňkami), zrychluje vedení impulsu, vlákna bez myelinu vedou pomaleji.
 
V zásadě se vlákna dělí na typy A (nejtlustší a s nejrychlejším vedením), B a C (nejtenčí). K A vláknům patří tělesná hybnost (motorika) i vedení vjemů dotyku a tlaku (α), svalových vřetének (γ) a chladu či bolesti (δ). Vlákna B jsou pregangliová vlákna autonomních nervů a vlákna C jsou postgangliová vlákna sympatiku a dále jsou v zadních kořenech, kde vedou bolest a teplo.
 
Po přerušení axonu jeho vzdálená (distální) část degeneruje a je v podstatě odstraněna, naopak část proximální je schopna regenerace, která je postupná, nejprve je vlákno tenčí a nemyelinizované. Tyto děje se označují jako Wallerova degenerace a regenerace.
 
 

15.6 Neuroglie

15.6 Neuroglie
 
  
Neuroglie jsou další buňky v nervovém systému mimo neuronů. Nemají vlastní elektrické funkce, ale plní jiné, rovněž závažné funkce. K těmto funkcím patří:
-  podpůrná a „stavební“ funkce
-  ochrana
-  výživa nervového systému
-  odstraňování mrtvých či poškozených buněk
 
K hlavním představitelům neuroglie patří:
 
1. Astrocyty – hvězdicové buňky s výběžky, tvoří podporu nervovým buňkám a jsou důležité pro jejich výživu. Výběžky se dotýkají neuronu a kapiláry. Jsou schopny také přispívat k hojení a tvorbě jizev v nervovém systému.
 
2. Oligodendroglie – buňky, které v CNS vytváří myelinové obaly nervových vláken (v bílé hmotě mozku či míchy), čímž podobně jako Schwannovy buňky na periferních nervech zrychlují vedení vzruchu.
 
3. Mikroglie – jsou fagocytující buňky (makrofágy), které se účastní obranných reakcí a jsou schopny „uklízet“ poškozenou tkáň, což je předpoklad jejího hojení.
 
4. Ependym – buňky, které tvoří výstelku dutin v centrálním nervovém systému, tj. mozkových komor a míšního kanálku. Přispívají k pohybu mozkomíšního moku (likvoru) a jsou schopny přenosu látek.
 
5. Schwannovy buňky – hlavní glie v periferním nervovém systému, podobně jako oligodendroglie jsou důležité pro myelinizaci periferních nervových vláken
 
 

15.7 Reflex

15.7 Reflex
 
  
Jako reflex lze označit v základní podobě zákonitou, danou reakci organismu na podráždění. K reflexu je třeba těchto složek:
-  receptor (vnímá podráždění – např. bolest, tlak, což vyvolá vzruch)
-  aferentní vlákno a vedení vzruchu do centra (též centripetální)
-  centrum v centrálním nervovém systému (CNS), např. v míše, kde je informace registrována a předána neuronu výkonnému
-  eferentní vlákno, vedoucí vzruch z CNS k výkonnému aparátu
-  výkonný aparát, efektor
 
Jednoduchým reflexem je v podstatě automatický reflex míšní. Např. vjem bolesti vyvolá ucuknutí. Tento reflex je ještě rychlejší než je uvědomění si celé situace, k němuž je zapotřeba i vnímání, čili činnost mozkové kůry. K té informace rovněž směřují, ale reflexní odpověď je podstatně rychlejší.
Řada reflexů je potom značně složitější, probíhá na více úrovních a je navíc ještě modulována (upravována) dalšími složkami nervového systému.
Jako monosynaptický reflex se označuje reflex daný jen jednou synapsí (mezi aferentním a eferentním neuronem), ale časté jsou reflexy polysynaptické, kde různě zúčastněných neuronů mohou být až stovky či tisíce.
 
Reflexy se dělí podle typu receptoru (exteroreceptor, interoreceptor, proprioreceptor), centra (mozkové, míšní apod.) a efektoru (somatické, vegetativní).
 
Výsledkem reflexu je v případě pohybového ústrojí pohyb, ale reflexy fungují i u vnitřních funkcí (např. pokles tlaku krve ve specializovaném receptoru tlaku – baroreceptoru) vyvolá reflex vedoucí k aktivaci vegetativního nervového systému, zrychlení srdeční činnosti, zúžení cév apod.
 
 

15.8 Dělení nervového systému

15.8 Dělení nervového systému
 
  
Nervový systém se dělí podle různých kritérií, zejm. na centrální a periferní. Další kritérium zohledňuje druhy funkcí (např. motorický pro pohyb, sensitivní pro vnímání), vegetativní pro mimovolní řízení tělesných funkcí atp.
 
Centrální (CNS): mozek a mícha (probírán v samostatné kapitole).
 
Periferní (PNS): představuje tu část ner­vo­vého systému, která je umístěna mimo centrální ner­vo­vou sou­sta­vu. Zahrnuje zejm. hlavové a míšní nervy, jejich uzliny (ganglia); dále pak periferní část vegetativního nervového systému.
 
Vegetativní či autonomní (VNS, resp. ANS): řídí útrobní funkce.
 
Aferentní a eferentní systém
Toto označení dělí nervový systém na část, která vzruchy přijímá a vede do centra, tj. část aferentní, a na část výkonnou, která vede podněty z centra do periferie, kde mají vyvolat určitou reakci, tj. systém eferentní.
 
 

15.9 Nervy

15.9 Nervy
 
  
Nervy jsou svazky paralelních nervových vláken, tj. axonů či dendritů, s příslušnými obaly, které vytvářejí jasnou anatomickou strukturu (tj. jsou vidět a mají svůj anatomický název). Těla těchto vláken, tj. vlastní neurony, jsou obsaženy v určitých oblastech CNS, obv. v míše, ale u hlavových nervů přímo v mozkových jádrech. Vegetativní nervy mají své neurony ve vegetativních gangliích.
Nervy se dělí podle typu vláken a vedení vzruchu.
 
Motorické nervy vedou ke kosterním, příčně pruhovaným svalům a iniciují jejich pohyb. Jejich vlákna (axony) vycházejí z neuronů v předních rozích míšních, procházejí předním míšním kořenem a dostávají se pak do konkrétního nervu s anatomickým jménem, kterému přísluší určité svaly, které jsou nervem aktivovány pomocí nervosvalové ploténky.
 
Senzitivní nervy vedou z určitých oblastí vjemy citlivosti, dotyku, bolesti, vnímání tepla a chladu. Obsahují vlákna (dendrity) neuronů, které jsou obsaženy v nervových uzlinách (gangliích) v oblasti zadních kořenů míšních. Axony těchto neuronů vedou zadním kořenem míšním do zadních míšních rohů. Prochází jimi vjemy dotyku, bolesti, tepla, chladu apod.
 
Kromě motorických a senzitivních nervů existují v periferních nervech ještě vlákna proprioceptivní, která slouží registraci pohybu a polohy těla, vedou tzv. hloubkovou (hlubokou) citlivost z oblasti svalů a šlach. Jde o informace o poloze kloubu, napětí svalu, provedení pohybu apod. – tyto informace slouží správné regulaci a koordinaci svalů.
 
Vege­tativní nervy jsou sympatické či parasympatické. Jde o postgangliová vlákna, tj. jejich neurony se nacházejí v nervových uzlinách (gangliích).
 
Většina nervů jsou z tohoto pohledu smíšené, tzn. probíhají v nich vlákna jak motorická, tak senzitivní, tak mohou mít i vlákna vegetativní.
 
Nervy se pak dělí na míšní (mají své neurony v míše) a hlavové (kterých je 12). Podrobněji o nich je pojednáno v anatomii.
 
 

15.10 Vegetativní nervový systém

15.10 Vegetativní nervový systém
 
  
Tento systém slouží řízení útrobních funkcí. Dělí se na systém sympatický a parasympatický.
 
Sympatický nervový systém (sympatikus) má své neurony v míše hrudní a horní bederní. Vlákna z nich vycházející končí v sympatických gangliích podél páteře či v břišních gangliích. Z druhých neuronů v těchto gangliích vycházejí postgangliová vlákna, která prostřednictvím nervů (samostatných nebo smíšených) vedou k různým orgánům, hladkým svalům či žlázám.
Neurotransmiterem v gangliích, tj. v preganglionárních vláknech je acetylcholin, cílovým, tj. postganglionárním neurotransmiterem působícím přímo na daný orgán je noradrenalin.
Noradrenalin působí na tzv. adrenergní receptory, které se dělí na typ alfa 1 a 2 a na typ beta 1, 2 a 3.
 
Parasympatický nervový systém (parasympatikus) má své neurony v mozkovém kmeni a v sakrální (křížově) části míchy. Vlákna z nich vedou do parasympatických ganglií, která jsou na rozdíl od sympatických uložena až v blízkosti cílových orgánů. Neurotransmiterem jak v gangliích, tak v postgangliových vláknech, tj. v cílových orgánech je acetylcholin.
Receptory pro acetylcholin se nazývají cholinergní. Dělí se na nikotinové a muskarinové – v cílových orgánech působení parasympatiku jde o receptory muskarinové.
 
Účinky sympatiku a parasympatiku
jsou do jisté míry protichůdné, resp. se vyvažují. Účinek sympatiku je pak někdy dán typem stimulovaného receptoru. Hlavní účinky shrnuje následující tabulka.
 
 
Sympatikus
Parasympatikus
Srdce
Zrychlení činnosti, zesílení stažlivosti, zrychlení vedení vzruchu
Zpomalení činnosti
Cévy
Vazokonstrikce v útrobách (α receptory), částečně vazodilatace ve svalech, věnčitých tepnách, žilách (β2 receptory)
Větš.vazodilatace
Žaludek a střevo
Uvolnění, ale kontrakce svěračů
Zvýšení sekrece a motility
Slinné žlázy, slinivka
 
Zvýšená sekrece
Močový měchýř
Relaxace vypuzovače, kontrakce svěrače
Kontrakce vypuzovače, relaxace svěrače
Průdušky
Rozšíření
Zúžení, zvýšení sekrece hlenu
Metabolismus
Štěpení energ. zásob
 
Pohlavní ústrojí
Ejakulace
Erekce
Oko
Rozšíření zornice (mydriáza)
Zúžení zornice (mióza)
 
 

15.11 Bolest

15.11 Bolest
 
  
Bolest je nepříjemný vjem, jehož hlavní funkcí je informovat o působení škodlivých podnětů a hrozícím poškození organismu. Má nezastupitelnou roli, porucha vnímání bolesti může způsobit závažné poškození. Na druhou stranu bolest silná a dlouhodobá (chronická) má na člověka velmi negativní až devastující účinky. Kromě vnímání bolesti člověk pociťuje výrazný emoční doprovod a zároveň různé projevy vegetativní (změny pulzu, krevního tlaku, nevolnost až zvracení, pocení atp.).
 
Druhy bolesti
Vnímání poškození tkáně, resp. bolesti se označuje jako nocicepce.
 
Somatická (tělesná) bolest
Tato bolest se dále dělí na povrchní, která vychází z kůže či sliznic, je dobře lokalizována a je rychle vedena myelinizovanými vlákny Aδ. Po rychlé bolesti, která je rychle vedena a umožňuje tak rychlé únikové reakce (z dosahu nebezpečí), následuje hlubší bolest pomalá, vedená vlákny C, která nejsou myelinizována. Tato bolest je méně ostře lokalizována, tj. místo jejího působení je „rozostřeno“. Hluboká somatická bolest vychází ze svalů, kloubů či šlach.
 
Viscerální (útrobní) bolest
Bolestivost útrob se liší od bolestivosti kůže, sliznic či pohybového aparátu. U parenchymatózních orgánů (játra, ledviny, plíce) není vlastní tkáň k bolesti vůbec vnímavá. Bolí obvykle pouzdra těchto orgánů (jaterní či ledvinné pouzdro) a bolí parietální seróza (tj. pohrudnice či parietální pobřišnice). Rovněž vlastní mozková tkáň nebolí, ale bolí mozkové pleny (meningy). Tyto bolesti mají ráz tzv. nepravé viscerální bolesti, která je silná, ostrá, lokalizovaná a připomíná spíše bolest somatickou.
Vlastní bolest viscerální je hůře lokalizovaná, je spíše tupá a je charakteristická pro nadměrné protažení či křečovité stahy dutých či trubicovitých útrob, jako jsou střeva, žlučovody, močové cesty. Jejich příkladem je kolísavá bolest typu koliky (žlučníková či ledvinová, obv. při překážce v těchto vývodech, jakou je nejčastěji kámen).
 
Centrální bolest
Tato bolest vzniká nikoliv drážděním vlastních receptorů bolesti přímo v dané oblasti, nýbrž podrážděním dané dráhy centrálněji, např. nervových kořenů – v takovém případě, např. při výhřezu meziobratlové ploténky, pociťuje nemocný bolest v určité oblasti dolní končetiny, odkud vedou příslušné nervy z daného míšního kořene (kořenová, radikulární bolest, „vystřelování“ bolesti). Jiným případem je fantomová bolest, vnímaná jako bolest již neexistující končetiny (např. po její amputaci). Kruté bolesti vznikají při poškození části mozku – talamu či při poškození některých jiných oblastí CNS.
 
K dalším speciálním typům bolesti patří:
-  neuralgie: ostrá a palčivá bolest v průběhu nervu, např. v oblasti trojklaného nervu či mezižeberních nervů
-  kauzalgie: intenzivní stálá bolest, někdy zesilující v záchvatech, bývá s po­cením a poruchou prokrvení. Vzniká při po­ško­ze­ní nervu, někdy po chirurgickém zákroku.
 
Receptory bolesti
Receptory bolesti se označují jako nociceptory, je jich několik druhů. Některá jsou pouze volná nervová zakončení (např. v kůži), některé jsou schopny vnímat i podněty např. tepelné, některé vnímají mechanické podněty, jejichž vysoká aktivita může pak mít ráz bolesti. Na receptory bolesti působí různé chemické látky, které se při poškození tkáně uvolňují – např. bradykinin, histamin či substance P.
 
Vedení bolesti
Bolest je vedena vlákny Aδ a C. Vlákna vedou nervy do zadních rohů míšních, poté míšními provazci do mozku. Hlavní dráhou je dráha spinotalamická (tj. z míchy do talamu) a poté do mozkové kůry, což umožňuje vnímání bolesti. Část vjemů je vedena do retikulární formace, kde dalšími spojeními působí bolest i na složku emoční a vegetativní.
 
Hlavní poruchy vnímání bolesti
Poruchy vnímání bolesti mohou být jak ve smyslu plus (větší bolest) či minus (menší vnímání bolesti až ztráta vnímání bolesti). Může jít o příznaky poškození a onemocnění nervového systému na různých úrovních od nervů až po části CNS; příkladem je roztroušená skleróza nebo některé nemoci nervů – neuropatie, např. diabetická.
Hyperalgezie – zvýšené vnímání bolesti.
Hypanalgezie – snížené vnímání bolesti.
Analgezie – ztráta vnímání bolesti. Je úmyslně navozená analgetiky, ale může být i příznakem poškození nervového systému.

16 Fyziologie a patofyziologie svalstva a pohybového aparátu

16 Fyziologie a patofyziologie svalstva a pohybového aparátu
 
 
 
  
svaly1.jpg

Audio 1.část

Audio 2.část

16.1 Svaly

16.1 Svaly
 
 
 
Kosterní svalovina tvoří cca 35-40 % tělesné hmotnosti. Její základní funkcí je pohyb, a to v mnoha jeho podobách – přesun z místa na místo (lokomoce), ale též polykání, žvýkání, mluvení, mimika, dýchání aj.
Mimoto je svalovina zdrojem tepla a zároveň slouží jako zásobárna především aminokyselin a bílkovin, ale zároveň spotřebuje velké množství energie (mastných kyselin a glukózy), proto výrazně ovlivňuje i celkový metabolismus.
 
 

16.1.1 Svalová kontrakce a sarkomera

16.1.1 Svalová kontrakce a sarkomera
 
  
Základním dějem je kontrakce (stah) a následná relaxace (uvolnění).
Kosterní svalovina se skládá ze svalových vláken (myofibril), jejichž základem umožňujícím pohyb je sarkomera. V ní jsou obsažena dvoje základní vlákna – aktin a myozin. Během kontrakce se vytvářejí můstky mezi částmi obou vláken, čímž se zkracuje sarkomera, celé svalové vlákno a tudíž i sval.
Zkrácení svalu pak vykonává patřičný pohyb.
 
Sarkomera je funkční jednotka svalu. Je ohraničená Z-linií, do níž jsou ukotvena aktinová vlákna. V centrální části sarkomery jsou naopak vlákna myosinová, která se s aktinovými částečně překrývají. Části molekul myosinu jsou schopny reagovat (vázat se, tvořit můstky) s aktinovými vlákny, ale v klidovém stavu tomu brání další dvě bílkoviny – vláknitý tropomyosin probíhající podél vlákna aktinového a k němu navázaný troponin.
Při zahájení kontrakce (po elektrickém podnětu) dochází k průniku vápníku, který je schopen se vázat na část molekuly troponinu. Po této vazbě se komplex tropomyosin-troponin více vtlačí do aktinového vlákna a uvolní tak prostor pro jeho vazbu na myosin, jemuž dosud bránil. Při vazbě aktinu a myosinu se zároveň štěpí ATP (nutný je hořčík a uvolňuje se energie), které je navázáno na hlavičce myosinu.
Tato vazba vede ke zkrácení sarkomery, celého svalového vlákna a svalu.
Následně se na myosin váže nová molekula ATP a dochází k rozpojení komplexu (relaxaci).
 
Děj tedy vyžaduje:
-  energii (ATP),
-  hořčíkové ionty Mg2+ (nutné k štěpení ATP),
-  vápníkové ionty (Ca2+)
-  nervovou regulaci
 
Vápník je přítomen v endoplasmatickém retikulu a jeho speciální soustavě ve svalových vláknech – nazývá se sarkoplasmatické retikulum. Na aktinových vláknech jsou přítomny molekuly troponinu a tropomyozinu, které brání kontaktu s myozinem. Po navázání vápníku se tvar jejich molekuly změní a nadále nebrání kontaktu aktinu s myozinem, čímž dochází ke kontrakci.
Vápník proniká systémem T tubulů, což jsou vchlípeniny buněčné membrány. Po ukončení kontrakce musí být vápník zpětně opět odčerpán. Tento proces rovněž vyžaduje energii.
 
 

16.1.2 Metabolismus a energetika svalu

16.1.2 Metabolismus a energetika svalu
 
  
Svalová práce vyžaduje energii. Ta je k dispozici v podobě vysoce energetických sloučenin – ATP a kreatinfosfátu. ATP (adenosintrifosfátu), je vyráběn v metabolismu spalováním živin (viz kapitola 8 věnovaná metabolismu).
ATP je třeba k následnému uvolnění aktinu od myozinu („změkčovací“ funkce ATP). Je rozštěpen na ADP a fosfát, ADP se následně musí opět ziskem další energie přeměnit na ATP.
 
Sval čerpá energii z volných mastných kyselin, při větší zátěži využívá především glukózu a může dojít ke štěpení zásobního polysacharidu – glykogenu.
Sval dále obsahuje myoglobin, který je částečně podobný hemoglobinu, je schopen rovněž vázat kyslík a umožňuje ve svalu existenci jeho zásob (které jsou ovšem relativně malé). Svaly, které jej obsahují hodně, jsou „červené“, vykonávají spíše pomalé, statické pohyby. Svaly „bílé“ jsou určeny rychlým pohybům s menší vytrvalostí.
 
Při dostatku kyslíku je výsledkem aerobní metabolismus a vznik energie, vody a oxidu uhličitého.
 
Při nedostatku kyslíku probíhá anaerobní metabolismus za vzniku kyseliny mléčné (laktátu), vedoucí k okyselení svalu, event. celého organismu. Sval pracuje na kyslíkový dluh (viz kap. 18 Fyziologie práce).
Kromě stahu vzniká při svalové práci (kontrakci) značné množství tepla. To musí být odváděno, zatímco naopak svalový třes, tj. situace, kdy se sval částečně kontrahuje bez vykonání práce, je výrazným zdrojem tepla pro organismus (kap. 10).
Dostatečná svalová práce (sport, chůze, fyzická námaha) je velkým spotřebitelem energie a proto má význam i v regulaci tělesné hmotnosti a ovlivňuje citlivost na inzulin a je důležitým faktorem prevence cukrovky 2. typu a doplňuje i její léčbu.
Naopak při nedostatečném přívodu energie, resp. výživy, slouží svaly jako zásobárna energie, zejména bílkovin. Velký proteokatabolismus pak pochopitelně svalovou funkci zeslabuje, klesá výkonnost svalů a mohou vznikat s tím spojené komplikace.
 
 

16.1.3 Svalová mechanika

16.1.3 Svalová mechanika
 
  
Izotonická kontrakce je provázena zkrácením svalu, probíhá při konstantní zátěži a vykonává mechanickou práci.
 
Izometrická kontrakce je napínání svalu, sval vyvíjí sílu, aniž dochází k jeho zkrácení. Probíhá např. při zdvihání těžkého břemene a ve svalu se zvyšuje napětí; při této kontrakci se sval dříve unaví.
 
Auxotonická kontrakce je charakterizována nárůstem síly a současným zkracováním.
 
Tetanus, tetanie vzniká při neustávajícím dráždění svalu, takže jednotlivé stahy na sebe nasedají bez uvolnění. Nejprve se může projevit jen jako jednotlivé neustálé záškuby (vlnitý, neúplný), později úplný trvalý stah svalu (úplný, hladký tetanus).
Příčin vzniku je více, jedním z nich je tetanus jako nemoc (způsobená toxinem z bakterií Clostridium tetani). Ten ovlivňuje děje v míše a způsobí vymizení inhibičních stimulů ke svalu. Jinou příčinou jsou poruchy nervové regulace na nervosvalové ploténce vč. nízké koncentrace vápníku v krvi.
 
Síla svalové kontrakce
Síla svalové kontrakce závisí rovněž na výchozí délce svalu. Čím je sval v klidu více protažen, tím větší sílu bude mít následná kontrakce; platí to však jen do určité délky, při jejím dalším zvyšování se síla kontrakce opět postupně snižuje. Situace je analogická Frank-Starlingovu mechanismu (zákonu), který se uplatňuje v srdci – které je zvláštním typem svalu (viz kap. 5).
Vysvětlení tohoto jevu spočívá v molekulární podstatě kontrakce spočívající v kontaktu aktinových a myosinových vláken. Je-li sval a svalové vlákno příliš krátké, aktinová vlákna se překrývají navzájem a je menší možnost kontaktu s vlákny myosinovými, což je podstata kontrakce. Při optimálním protažení je kontakt mezi aktinem a myosinem rovněž optimální; naopak při velkém natažení svalu se od sebe aktin a myosin nadměrně vzdalují, až je jejich kontakt takřka minimální, čili i kontrakce slabá.
 
 

16.1.4 Elektrická aktivita svalu

16.1.4 Elektrická aktivita svalu
 
  
Svaly patří k tkáním s elektrickou aktivitou – jejich membrána je nabitá, jsou schopny depolarizace a vzniku akčního potenciálu.
Elektrická aktivita je rovněž zaznamenávána – typickým vyšetřením (používaným např. v neurologii) je elektromyografie (EMG).
 
 

16.1.5 Nervová regulace pohybového aparátu

16.1.5 Nervová regulace pohybového aparátu
 
  
Pohyb člověka je řízen nervovým systémem, a to v podstatě všemi jeho složkami, od mozkové kůry, podkorových center, prodloužené a páteřní míchy až po vlastní motorické nervy a nervosvalovou ploténku.
S ohledem na její komplexnost je podrobněji popsána v kap. 17 věnované centrálnímu nervového systému, částečně též v kap. 15 (obecná neurofyziologie).
 
Motorická jednotka
Jako motorická jednotka se označuje soubor svalových vláken inervovaných jedním neuronem řídícím svalovou funkci – tj. motoneuronem. Jeho axon je na konci rozvětvený, takže končí na více vláknech nervosvalovou ploténkou. Motorická jednotka je tak nejmenší složka, kterou lze aktivovat.
 
Nervosvalová ploténka
Jde o spojení nervového vlákna a svalového vlákna, je druhem synapse. Neurotransmiterem (mediátorem) je acetylcholin, jeho receptorem pak nikotinový typ cholinergního receptoru. Je stručně popsána v kapitole 15 věnované obecné neurofyziologii.
 
 

16.1.6 Patofyziologie svalů

16.1.6 Patofyziologie svalů
 
  
Poruchy svalů vznikají při poruše
- inervace, tj. jejich nervového zásobení či celkové regulace pohybu (neurogenní příčiny)
- přenosu signálu na nervosvalové ploténce
- samotných svalů (myogenní příčiny, obecně se stav nazývá myopatie)
 
Sval bez nervového zásobení se nejen nemůže stahovat, ale nervy mají důležitou funkci i pro jeho trofiku (metabolický stav), takže po chybění nervového zásobení dochází k atrofii svalů, které se zmenšují.
Příkladem narušení procesů na nervosvalové ploténce je autoimunitní onemocnění myasthenia gravis. Jinou příčinou je otrava botulotoxinem.
Vlastní myopatie jsou vrozené nebo získané.
 
Vrozené myopatie (myodystrofie)
Jde o velmi závažná onemocnění způsobená poruchami na různých úrovních. Narušen je metabolismus, svalové bílkoviny a vlákna, iontové kanály či mitochondrie. Nejznámnější je Duchennova svalová dystrofie podmíněná mutací proteinu dystrofinu, důležitého pro stabilitu membrány svalového vlákna. Gen pro dytsrofin je na chromozomu X, takže postižení jsou pouze chlapci, zatímco ženy mohou být zdravé přenašečky, u jejichž synů je 50%ní pravděpodobnost vzniku nemoci.
 
Získané poruchy svalů vznikají často při metabolických či endokrinních onemocněních, např. štítné žlázy, kůry nadledvin, nedostatku vápníku, poruchách koncentrace draslíku. Rhabdomyolýza je akutní rozpad kosterního svalu, může být traumatický, ale může vzniknout i při některých infekcích či metabolických nemocích. Z rozpadlého svalu se vyplaví myoglobin, který může poškodit ledviny, a rovněž velké množství draslíku s rizikem srdečních poruch.
 
Důsledky poruch svalů
Při svalových onemocněních může vznikat
- pokles svalového napětí,
- porucha pohybu  
- zvýšená rigidita svalů
- patologické pohyby
 
Svalová slabost ztěžuje jak pohyb končetin, tak ale i mluvení a v těžkých případech i polykání, pohyb očí, mimiku a dýchání. Může tak dojít k ohrožení na životě. Ochablé svaly poskytují špatnou oporu kloubům i páteři, takže mohou nastat jejich deformity a poškození.
 
Patrné jsou svalové atrofie z nečinnosti, je snížena svalová síla.
 
Tetanie je zvýšená nervosvalová dráždivost. Bývají při ní záškuby svalů, typicky na obličeji, rukách nebo nohách. Může vznikat při nedostatku vápníku či nedostatku jeho ionizované formy při nadměrné alkalizaci vnitřního prostředí.

16.2 Kosti, chrupavka a klouby

16.2 Kosti, chrupavka a klouby
 
 
 
Kost a chrupavka patří spolu s vazivem mezi pojivové tkáně. Ty jsou charakterizovány velkým množstvím mezibuněčné hmoty, jejíž charakter výrazně určuje vlastnosti pojiva. Mezibuněčná hmota je produkována buňkami (fibroblasty, chondroblasty a osteoblasty) a obsahuje bílkovinu vláknité struktury (nejtypičtěji různé typy kolagenu, elastin) a rovněž složku amorfní z polysacharidů. K správnému vývoji kolagenu je nezbytný vitamin C.

16.2.1 Fyziologické principy stavby kostí

16.2.1 Fyziologické principy stavby kostí
 
  
Stavba kostí je popsána v morfologických oborech (anatomie, histologie). Kost je tkáň nikoliv neměnná, nýbrž prodělává během celého života výrazné změny, a to nejen růst. V zásadě jsou v kosti přítomny v rovnováze dva procesy – tvorba a resorpce. Ty umožňují kost přizpůsobovat potřebám a podmínkám.
 
Kost musí být dostatečně tvrdá a pevná, ale současně je do jisté míry i pružná. Tvrdost je dána látkami anorganickými (hydroxyapatitem, tedy v podstatě fosforečnanem vápenatým), pružnost pak vlákny organické hmoty.
 
V kosti se rozlišují tři typy buněk – osteoblasty jsou aktivní buňky tvořící kostní hmotu, vznikají z nich klidové osteocyty. Naproti tomu osteoklasty jsou v podstatě makrofágy, které jsou schopny kost resorbovat. Nicméně pro správnou funkci kosti jsou nezbytné všechny typy buněk a rovnovnáha a mezi oběma procesy.
Kost je ovlivňována mnoha hormony a cytokiny. Některé z nich jsou spojeny s metabolismem vápníku a fosfátů. Jde zejména o parathormon a vitamin D, částečně též kalcitonin.
 
 

16.2.2 Funkce kostí

16.2.2 Funkce kostí
 
  
Kostra je základem pohybového aparátu, poskytuje oporu a ochranu (typicky lebka, ale i pánev). Kosti však mají i zásadní funkce metabolické. Jsou významnou zásobárnou vápníku (cca 1 kg u dospělého jedince), mohou se do nich ukládat některé látky včetně např. těžkých kovů (olovo, ale i radioaktivní izotopy), mohou sloužit i jako pufry (tlumiče), protože se v nich mohou ukládat protony při dlouhodobých acidózách. Nejde tedy v žádném případě o pasivní, neměnnou tkáň, ale právě naopak.
 
 

16.2.3 Růst a remodelace kosti

16.2.3 Růst a remodelace kosti
 
  
Dlouhé kosti rostou do délky z epifyzárních štěrbin (nejde o štěrbinu, tak se jeví na rentgenu, nýbrž o přetrvávání chrupavky, protože lidské kosti s výjimkou klíční kosti a klenby lebeční osifikují – kostnatí – na podkladě chrupavčitého základu kosti; uvedené výjimky osifikují na měkkém základu vazivovém).
 
Růst je stimulován zejm. růstovým hormonem (STH, GH) z adenohypofýzy a je částečně zprostředkován dalšími návaznými hormony (tzv. IGF-I, insulinu podobnému růstovému faktoru). Dále významně působí hormony štítné žlázy. Pohlavní hormony v pubertě výrazně růst zrychlí, ale zároveň ukončují, protože vedou k osifikaci i těchto růstových štěrbin, čímž se jejich schopnost růstu ukončuje. Proto poté již není možný růst dlouhých kostí a tudíž ani postavy jako takové.
Architektura kostí reaguje na zatížení, a to fyziologické i patologické. Pro správný vývoj a stavbu musí být kost dostatečně a přiměřeně zatěžována.
 
 

16.2.4 Patofyziologie kostí

16.2.4 Patofyziologie kostí
 
  
Kosti mohou být postiženy úbytkem organické či anorganické hmoty (tj. demineralizací), porušenou strukturou hmoty organické či patologickou přestavbou.
 
Důsledkem poruch kostí je:
- větší křehkost a riziko zlomenin
- porucha růstu
- větší měkkost a následná deformace
- narušení stavby těla, včetně jeho dutin
a) pánve (deformita pánve může mít u žen závažné důsledky pro těhotenství a porod)
b) hrudníku (zhoršení funkce plic a srdce)
c) středního či vnitřního ucha (hluchota)
d) kostní dřeně (omezení krvetvorby)
- útlak okolních struktur a tkání či poškození tkání, které procházejí otvory v kostíech(typicky cév či nervů vycházejících z různých kostních foramen)
 
Obecně se onemocnění kostí označují osteopatie. Hlavní kostní choroby jsou následující:
Osteoporóza je tzv. řídnutí kostí, rovnoměrný úbytek organické i anorganické hmoty. Vzniká ve vyšším věku, u obou pohlaví, u žen je pak závažná i osteoporóza po přechodu (postklimakterická spojená s výpadkem tvorby estrogenů). Způsobuje častější zlomeniny (krček stehenní, zápěstí, ale i obratle). V prevenci je důležitý pohyb, správná výživa, dostatek vitaminu D a vápníku, nekouřit, omezit pití kávy; velkým rizikem je léčebné podávání kortikoidů ve vysokých dávkách (systémové, nikoliv jen lokální).
 
Osteomalacie je měknutí kostí a vzniká v dospělosti, její dětskou variantou je rachitida (křivice). V obou případech je kost měkká a velmi se deformuje, což může být pak závažný stav s poškozením páteře, hrudníku, pánve, u dětí dlouhých kostí a růstu. Příčinou je nedostatek vitaminu D a následně vápníku, kost zůstává měkká, nemineralizuje se. Kojencům jsou přiměřené dávky vitaminu D podávány, důležité je i přiměřené působení slunečního záření.
 
Osteodystrofie jsou nemoci kostí vznikající v důsledku jiných chorob, často ledvin (renální osteodystrofie při chronickém selhání ledvin) či příštítných tělísek (hyperparatyreóza).
 
Příkladem dědičné choroby kostí je osteogenesis imperfecta s velkou lomivostí kostí, bývá mutace genu pro kolagen.
 
 

16.2.5 Fyziologie a patofyziologie chrupavky

16.2.5 Fyziologie a patofyziologie chrupavky
 
  
Chrupavka je pojivová tkáň s malým množstvím buněčné složky. Buňky chrupavky se nazývají chondrocyty, resp. chondroblasty. Na rozdíl od vaziva je tužší, může tvořit zřetelné struktury (např. ušní boltec, základ hrtanu). Důležitou vlastností chrupavky je její velmi malá schopnost obnovy, tj. regenerace; je i bezcévná a zásobuje se živinami ze svého povrchu.
 
Hlavní funkce chrupavky:
- stavba některých orgánů (hrtan, průdušnice, ušní boltec, špička nosu…)
- základ většiny kostry, na jejímž základě se tvoří kost (osifikace)
- růst dlouhých kostí a tudíž celého těla (epifyzární štěrbiny)
- kryt kostí v místech, kde vytvářejí kloub (kloubní plošky kostí, které jsou velmi hladké)
- stavba meziobratlové ploténky
 
Významnou chorobnou změnou chrupavky v pohybovém ústrojí (klouby, meziobratlová ploténka) je její degenerace. Podílí se na vzniku artrózy a poškození páteře včetně výhřezu ploténky, jejího sesedání a útlaku nervů.
 
 

16.2.6 Fyziologie a patofyziologie kloubů

16.2.6 Fyziologie a patofyziologie kloubů
 
  
Klouby jsou pohyblivá spojení kostí, anatomicky existuje více typů kloubů. Klouby musí být přiměřené pevné, ale zároveň pohyblivé. Toho je docilováno jejich stavbou, kloubními ploškami kostí, uspořádáním vazů a kloubního pouzdra a svaly. Svaly se podílejí jak na pevnosti některých kloubů, tak jsou zásadní pro uskutečnění pohybu. Kloubní plošky kostí jsou pokryty hyalinní (sklovitou) chrupavkou, výživu zároveň zabezpečuje kloubní maz (synovie).
 
Hlavními nemocemi kloubů jsou artróza a artritida.
Artróza je degenerativní, zpočátku nezánětlivé onemocnění kloubů, při němž dochází k poškození až destrukci kloubní chrupavky. Vliv má dědičnost, ale pak často též přetěžování kloubů nadváhou či špatnými pohybovými stereotypy, úrazy aj. Druhotně může vznikat i následkem poškození kloubu zánětem. Dochází k bolestem, může být narušen pohyb a někdy až je pohyb v kloubu zcela znemožněn. Typickými místy jsou kyčel (koxartróza), koleno (gonartróza), ale též drobné prsty rukou aj.
 
Artritida je zánět kloubu, který může mít mnoho příčin, často jde o autoimunitní, neinfekční záněty v rámci tzv. systémových nemocí, typicky revmatických (např. revmatoidní artritida). Případem metabolického onemocnění kloubů je dna, při níž je narušen metabolismus močové kyseliny.
 
Některá onemocnění mohou vést úplnému znehybnění kloubu, které se nazývá ankylóza.

17 Fyziologie a patofyziologie CNS

17 Fyziologie a patofyziologie CNS
 
 
 
CNS je hierarchicky nejvyšší část nervové soustavy člověka a pochopení jeho funkce vyžaduje aspoň elementární znalost neuroanatomie, či schopnost si tuto znalost doplnit, což tento text předpokládá.
 
Audio 1.část
Audio 2.část
Audio 3.část

17.1 Základy funkční stavby CNS

17.1 Základy funkční stavby CNS
 
  
CNS zahrnuje mozek a páteřní míchu. Makroskopicky jsou patrné hmota šedá (tvořená především buňkami) a hmota bílá (tvořená vlákny, nervovými dráhami). V mozku je šedá hmota na povrchu (mozková kůra) a jako jádra uvnitř mozku (např. bazální ganglia, talamus, hypotalamus). Naopak v míše je šedá hmota uvnitř, zatímco bílá hmota je na povrchu.
Mikroskopicky se rozlišují neurony a jejich myelinizovaná vlákna a (neuro)glie. Neurony mají různý charakter a vzhled v různých oblastech mozku. Existují mezi nimi četná spojení, která vytvářejí tzv. neuronovou síť, která představuje mimořádně komplexní funkční strukturu, jež je podstatou řídící a integrační funkce CNS.
Podstatným rysem nervového systému je jeho segmentální uspořádání (viz anatomie).
 
 
Hematoencefalická bariéra
Jde o uspořádání mozkových kapilár a přilehlé neuroglie, které vytváří speciální bariéru výrazně regulující prostup látek z krve do mozku, ale i opačným směrem. Její existence je příčinou, proč např. některé léky či jiné látky do mozku nedokážou proniknout.
 
Endotelové buňky kapilár v mozku jsou k sobě velmi těsně spojené, nejsou mezi nimi (např. na rozdíl od jater) velké mezery (fenestrace) a mají skutečné těsné mezibuněčné spoje (tzv. tight junction). Vykazují malou transportní aktivitu a navíc k nim ze strany zevní (tj. mozkové) často přiléhají buňky neuroglie (astrocytů).
 
Odlišná stavba je v oblasti plexus chorioideus, kde se v oblasti mozkových komor tvoří mozkomíšní mok (likvor). Zde je naopak prostupnost mnohem vyšší. Vyšší propustnost mají kapiláry ještě v některých oblastech mozku (např. kolem hypofýzy), kde je tak umožněn prostup některých specifických látek vč. hormonů.
 
 
Mozkomíšní mok (likvor)
Likvor je tekutina, která vyplňuje komorový systém v CNS a subarachnoidální prostor mezi pavoučnicí a měkkou plenou mozkovou pokrývající přímo mozek a míchu. Tento prostor komunikuje s komorovým systémem.
 
Likvor se tvoří v tzv. chorioidálním plexu, a to zejm. ve třetí komoře a v postranních komorách. Tvoří se denně cca 0,7 litru, jeho množství je asi 120 ml a proto se likvor za den několikrát vymění. Cirkuluje z postranních komor přes III. a IV. komoru a pak do subarachnoidálního prostoru v rámci celého CNS, tj. i do páteřního kanálu. Zde je možné jej odebrat k vyšetření (tzv. lumbální punkce mezi 4. a 5. bederním obratlem, kde již není mícha); ve stejném místě lze rovněž aplikovat látky do CNS vč. znecitlivění. Likvor se vstřebává zpět do žil (krve) v oblasti žil na povrchu mozku.
 
Složení likvoru je odlišné od krevní plasmy:
-  velmi malé množství bílkovin a tuků
-  malé množství buněk, především lymfocyty
-  pH mírně kyselejší než plasma (7,33)
-  další odchylky jsou i v obsahu glukózy a iontů
 
Funkce likvoru je
-  mechanická (nadnáší mozek, tlumí nárazy)
-  vyrovnává změny objemu mozku a mozkových cév
-  význam pro vnitřní prostředí v CNS
 
Hydrocefalus je chorobně zvýšené množství likvoru v CNS vlivem jeho zvýšené tvorby nebo snížené zpětné resorpce. V dětství, dokud se švy lebky neuzavřou, může dojít k zvětšení celé lebky a hlavy, v dospělosti se likvor hromadí na úkor mozkové tkáně, která atrofuje).
 
 

17.2 Motorické funkce – hybnost

17.2 Motorické funkce – hybnost
 
  
V motorické oblasti můžeme rozlišovat dva typy motoriky:
-  opěrnou, která slouží zajištění polohy těla a je řízená převážně reflexně
-  cílenou, která představuje úmyslné pohyby včetně např. řeči
 
Na motorice se podílejí motorické nervy (periferní nervový systém), páteřní mícha, mozkový kmen a retikulární formace, mozeček a rovnovážné ústrojí, podkorové oblasti (talamus, bazální ganglia) a mozková kůra.
Jednotlivé části CNS se podílejí na opěrné i cílené motorice.
 
 
Míšní motorika – míšní reflexy
Opěrná motorika je převážně řízena z oblastí mozkového kmene, kde jsou koordinovány příslušné reflexy – polohové, postojové, vzpřimovací. Informace získává z oblasti proprioreceptorů, exteroreceptorů a statokinetického (rovnovážného) ústrojí – tzv. somatosenzorika.
 
V míše (v šedé hmotě, v předních rozích) se nacházejí alfa-motoneurony, jejich axony vedou periferními nervy přímo ke svalům (na nervosvalovou ploténku). Končí na nich vlákna vedoucí informace z vyšších center (pyramidová dráha aj.), ale zároveň na nich končí vlákna jednoduchých, monosynaptických míšních reflexů, které zajišťují napětí svalů.
 
Proprioreceptivní (napínací) reflexy
Jde o reflexy vycházející a končící ve stejném svalu. Ve svalu jsou příslušné receptory – gama vřeténka a šlachová tělíska – z nichž vedou impulzy nervy do zadních kořenů míšních a z nich přímo k příslušným alfa-motoneuronům inervujícím daný sval.
 
Svalová vřeténka jsou umístněna přímo mezi svalovými vlákny (tedy paralelně). Jsou tedy podrážděna protažením svalu a aktivují následně alfa-motoneurony, které vyvolávají reakci, tj. zkrácení svalu.
Šlachová tělíska jsou ve šlaše (tedy sériově, „za svalem“), jsou aktivována napnutím šlachy při svalovém stahu. Působí naopak útlum alfa-motoneuronů (tlumí kontrakci).
 
Svalová vřeténka se mohou protahovat nejen pasivně (s protažením celého svalu), ale mají vlastní motorickou inervaci prostřednictvím gama-neuronů – gama systém. Gama neurony jsou rovněž v šedé hmotě míšní. Tímto systémem může být nastavena dráždivost svalových vřetének a tudíž i následně alfa-motoneuronů. Svalový stah lze tak vyvolat přímo přes alfa-motoneurony nebo nepřímo, reflexně přes gama systém. Podílejí se na napětí svalů.  
 
Exteroreceptivní reflexy
Jde o reakci svalů (kontrakci), kde spouštěčem je mechanický podnět na kůži. Např. může dojít k napnutí svalů extenzorů (natahovačů) při tlaku na chodidlo (to je důležité pro udržení vzpřímeného stoje). Naopak bolestivé podněty stimulují odtažení, tj. činnost převážně ohýbačů (flexorů).
Tyto reflexy jsou složitější než proprioreceptivní, vyžadují obvykle zapojení i vmezeřených neuronů (interneuronů) a aktivaci více segmentů míchy.
 
Je zřejmé, že kromě jednoduchých reflexů napínacích, je projevem ostatních reflexů složitější děj, který se netýká jen jednoho svalu, ale více svalů či svalových skupin. Navíc aktivace jedné skupiny svalů je obvykle doprovázena inaktivací svalů antagonistických (např. aktivace extenzorů je provázena ochabnutím flexorů tak, aby nebránily tomuto pohybu). To se pak týká ne pouze jedné končetiny, ale souhry obou končetin. Příkladem je reciproční (vzájemná) inervace. U tzv. zkříženého extenzorového reflexu je při flexi jedné končetiny (vyvolané bolestivým podnětem) naopak aktivována extenze končetiny druhé – lze si to představit jako šlápnutí na ostrý předmět, poraněná končetina se ohne, aby se přerušilo další poškozování, druhá končetina se napne, aby poskytla oporu tělu.  
 
Alfa-motoneurony jsou místem, kde se sbíhá velké množství informací (z vyšších částí CNS, z reflexů míšních, na jednom neuronu je až několik tisíc synapsí) a představují určitou konečnou společnou dráhu, jimiž se tyto vlivy podílejí na tvorbě konkrétního pohybu.
 
 
Řízení motoriky mozkovým kmenem
V mozkovém kmeni se nacházejí jádra některých hlavových nervů a rovněž retikulární formace. Ta ovlivňuje vyšší část CNS, ale zároveň má výrazný vlivi na míchu, tj. na systém alfa- i gama-motoneuronů. Jde o vlivy zesilující (facilitační) i tlumivé (inhibiční).
 
Retikulární formace je zásadní pro řízení postoje a příslušné postojové reflexy. Zásadní je udržení tonu svalstva udržujícího vzpřímenou polohu (tzv. antigravitační svalstvo).
Tato oblast získává informace i ze starších oblastí mozečku (vestibulárního a spinálního).
 
 
Cílená motorika
Cílená motorika představuje cílené pohyby včetně řeči a práce. Na řízení této motoriky se podílejí:
-  bazální ganglia
-  talamus
-  mozeček
-  mozková kůra
 
Bazální ganlia (BG)
Jde o několik navzájem složitě propojených jader v podkorové oblasti mozku. Mají četná propojení navzájem, ale získávají informace i z mozkové kůry, z talamu a mozkového kmene. Tyto informace vedou do striata (putamen a nucleus caudatus), odkud vedou dále do pallida (globus pallidus) a substantia nigra.
Výstupní části pak vedou jak do talamu, z něj do motorických i asociačních oblastí mozkové kůry (což umožňuje zpětnovazebnou kontrolu), tak do oblasti retikulární formace, jejíž sestupná inhibiční část dále vede k alfa-motoneuronům míchy.
Podstatné je, že BG mají tlumivý vliv na motoriku, tlumí a zejména modulují informaci, která vede k výslednému efektoru pohybu, kterým jsou míšní alfa-motoneurony.
 
Důležité je uplatnění i některých významných neuromediátorů v bazálních gangliích, zejm. drah s dopaminem (dopaminergní) a acetylcholinem (cholinergní), jejichž nerovnováha způsobuje některé závažné poruchy pohybu.
 
S poruchou BG jsou spojeny dva chorobné syndromy:
-  hyperkineticko-hypotonický (zvýšené nepřirozené a neúčelné pohyby a nízký svalový tonus, např. chorea)
-  hypokineticko-hypertonický (ochuzená hybnost včetně mimiky a navíc zvýšené svalové napětí), což je přítomno u Parkinsonovy nemoci či parkinsonismu – příčinami je zde nedostatek dopaminu v oblasti subst. nigra a převaha acetylcholinu. Nápadný je rovněž klidový třes.
 
Talamus (součást mezimozku důležitá pro senzorické funkce – viz dále), resp. jeho některá jádra hraje důležitou roli i v regulaci motoriky. Je určitou přepojovací stanicí mezi bazálními ganglii, mozkovou kůrou, mozečkem a retikulární formací.
 
Mozeček, resp. jeho korová část, slouží i regulaci cílené motoriky. Mozeček získává informace z dalších oblastí (kůry, retikulární formace, vestibulárního ústrojí, ale i z oblasti propriorecepce) a výsledně moduluje a koriguje informaci z mozkové kůry. Jako celek pak mozeček řídí svalové napětí, má význam pro polohovou i cílenou motoriku. Umožňuje plynulé, cílené a přiměřené pohyby, jeho směr, trvání i sílu, s níž jsou vykonávány.
Poruchy mozečku způsobují poruchy rovnováhy, stoje, chůze (starší oblasti mozečku), špatným odhadem intenzity a míry pohybů, jejich přestřelováním a výrazným třesem na počátku pohybu (tzv. intenčním třesem). Tyto změny mohou být dočasně patrny např. při opilosti.
 
Mozková motorická kůra je nejvyšším centrem řízení cílených pohybů. Nachází se v precentrálním závitu (gyrus praecentralis), kde začíná tzv. pyramidová dráha, která vede skrz capsula interna, kříží se většinou na rozhraní prodloužené a páteřní míchy a zkřížená část potom vede postranními míšními provazci k alfa-motoneuronům míchy (tzv. tractus corticospinalis). Část vláken končí v mozkovém kmeni u jader okohybných nervů. Oblast mozkové kůry má somatotopické uspořádání, tj. určitým oblastem kůry přesně přísluší určitá oblast. V okolí jsou ještě oblasti premotorické a asociační kůry, z nichž vycházejí podněty pro pohyb.
 
Pyramidový a extrapyramidový systém
Pyramidový systém je představován pyramidovou drahou, tedy přímým spojením mozkové kůry a páteřní míchy.
Extrapyramidový systém nevede přímo z mozkové kůry do míchy, ale je cestou přepojován v různých dalších oblastech (podkorových centrech), od nichž teprve vedou dráhy do páteřní míchy. Jde např. o dráhu z retikulární formace (tractus reticulospinalis), ale též z jader vestibulárních, z ncl. ruber (červeného jádra) aj. Důležitou součást extrapyramidového systému je mozeček a bazální ganglia a na úrovni míchy a periferie pak gama-systém (tj. končí u gama-motoneuronů).
Pyramidový systém do jisté míry pohyb iniciuje, je důležitý pro „úmysl“, ale extrapyramidový systém je nezbytný pro jeho efektivitu, pohybové vzorce, automatizaci.
 
Ve výsledku se dá shrnout, že pohyb má složku plánu (podnětu a návrhu pohybu), programu a realizace. Podílí se na nich oblasti od mozkové kůry až po motorické jednotky a celý systém je vzájemně propojen, obsahuje četné zpětné vazby a korekční mechanismy.
 
 
Poruchy motoriky
K hlavním poruchám motoriky patří parézy a plegie – tj. částečné či úplné ochrnutí. Mohou být centrální (tj. nad periferním motoneuronem, např. v mozku či mozkomíšních drahách) nebo periferní, tj. týkající se alfa-motoneuronu či vlastního nervu.
 
Centrální paréza je tzv. spastická, protože periferní reflexy a tonus nejsou narušeny, chybí však tlumivý a regulační vliv CNS. Periferní paréza díky chybění periferních reflexů je tzv. chabá.
 
Místo, kde se paréza či plegie projeví je dáno místem poškození a souvisí se segmentálním uspořádáním nervového systému a v potaz je nutné vzít rovněž zkříženost či nezkříženost určitých drah v dané oblasti. Např. krvácení do mozku poškozující pyramidovou dráhu vyvolá ochrnutí na opačné straně těla (typické pro cévní mozkovou příhodu), naopak porušení této dráhy v míše po jejím zkřížení vyvolá poruchu na stejné straně).
 
 

17.3 Senzorické (aferentní) funkce

17.3 Senzorické (aferentní) funkce
 
  
Jako senzorické funkce se označuje v podstatě smyslové vnímání a příslušné procesy v nervovém systému.
 
Základem je existence receptorů, které jsou schopny po příslušném podnětu vytvořit elektrický vzruch, který je následně veden příslušnými nervovými vlákny do určitých oblastí CNS, kde je dále zpracováván.
 
Receptory se dělí podle různých kritérií, může jít jen o volná nervová zakončení nebo jde o vysoce specializované buňky. Receptory jsou schopny vnímat mechanické změny, teplotu, chemické látky, světlo, změny napětí apod.
 
Somatoviscerální citlivost zahrnuje kožní citlivost (dotyk, tlak, lechtání, vibrace, teplotní čití), vnímání bolesti povrchové i hluboké, hluboká citlivost (propriorecepce).
Dostředivá (aferentní) vlákna v periferních nervech jsou dendrity buněk (neuronů), které sídlí v míšních nervových uzlinách (gangliích). Z nich vedou axony těchto neuronů zadními míšními kořeny do míchy. Jemné dotykové čití a propriorecepce je vedena přímo do zadních míšních provazců, která vedou do jader v prodloužené míše (z nich vystupuje další část dráhy, která se zde kříží). Vjemy bolesti, teplotních změn vedou do jader v šedé hmotě míšní a kříží se již zde – odtud vede dráhy do části CNS (talamu) – tzv. dráha spinotalamická.
 
Význam křížení je patrný např. při přerušení poloviny míchy: porucha vnímání tepla a bolesti se objeví na druhé straně, než je mícha přerušena, zatímco jemná citlivost je porušena na téže straně. Talamus je rozsáhlý útvar v zadním mezimozku (diencefalu) tvořen mnoha nervovými jádry. Slouží k převodu podnětů do vyšších částí CNS, ale zároveň v něm probíhá i integrace řady funkcí, a to nejen senzitivních a senzorických, ale též motorických či autonomních (vegetativních). Část podnětů jde tzv. drahou spinoretikulární do retikulární formace mozku a je součástí tzv. nespecifického aktivačního systému, který přispívá k trvalé aktivitě retikulární formace, která pak stimuluje vyšší centra mozku vč. kůry. Z talamu vedou dráhy přímo do somatosenzorické části mozkové kůry (postcentrální závit, gyrus postcentralis), kde jsou uspořádány podle jednotlivých částí těla (somatotopicky). Největší část přitom zaujímají části těla, které jsou nejcitlivější, tj. především obličej (rty) či prsty rukou.
 
Orgánem zraku je oko, kde na rohovce a čočce dochází k refrakci (zlomu paprsků) tak, aby po průchodu sklivcem dopadaly na sítnici, v níž se nacházejí vlastní receptory, tj. buňky, které jsou schopny reagovat na světlo.
 
Tyto receptory se dělí na tyčinky a čípky. Čípky jsou schopny barevného vidění a jsou umístěny v místě nejostřejšího vidění, tj. do centrální jamky, v níž se nachází žlutá skvrna. V sítnici jsou podněty přepojeny přes další buňky až po buňky gangliové, z nichž vycházejí vlákna, ze kterých se na sítnici v oblasti tzv. slepé skvrny (zde nejsou receptorové buňky) sbíhá zrakový (optický) nerv. Vlákna pokračují zrakovým nervem, přičemž v tzv. chiasma opticum v blízkosti hypofýzy dochází k částečnému křížení vláken (kříží se vlákna z vnitřních, tj. nosních polovin sítnice, která vedou vjemy ze zevních polovin zorného pole, tj. spánkových). Zraková kůra se nachází v oblasti týlního laloku velkého mozku.
 
Refrakce oka je ovlivněná čočkou, resp. svaly, které mění její optickou mohutnost. Množství světla pronikající do oka je ovlivněno velikostí zornice (svaly nacházejícími se v duhovce), která se zužuje ve světle a rozšiřuje ve tmě. Protože tyto reakce jsou ovlivněny nervy a vegetativními vlákny, může být velikost zornice ovlivněna i jimi, resp. látkami či léky (popř. drogami), které s činností těchto nervů interferují.
 
Orgánem sluchu je ucho. Bubínek a kůstky středního ucha přenášejí kmity (zvukové vlny) ze zevního prostředí a zevního ucha na tekutinu vnitřního ucha (perilymfu) ve spánkové kosti. Ve vnitřním uchu se nachází v hlemýždi (labyrintu) Cortiho orgán, v němž jsou buňky, které rozkmit přenesený do vnitřního ucha jsou schopny přeměnit na elektrickou aktivitu, která je pak dále vedena sluchovým nervem. Zakončení sluchové dráhy je ve spánkovém laloku mozku.
 
Sluchový orgán je v blízkosti ústrojí vestibulárního, které je schopno registrovat úhlové i lineární zrychlení hlavy. Jde tedy o ústrojí rovnovážné, statokinetické. Je tvořeno dvěma váčky v kosti spánkové (sakulus, utrikulus) a třemi na sebe kolmými polokruhovými (semicirkulárními) kanálky. Uvnitř je opět tekutina (endolymfa) a vláskové buňky s jemnými výběžky (stereociliemi), které se ohnou při pohybech hlavy. Tento ohyb vyvolá opět elektrické děje (depolarizaci) a přenos signálu do vestibulárního ganglia, z něhož vedou vlákna do vestibulárního nervu, který se anatomicky přidává k nervu akustickému jako tzv. osmý hlavový nerv. Vlákna této vestibulární části končí v několika vestibulárních jádrech, která mají četné spoje s oblastí zrakovou, s mozečkem, talamem aj. Proto poruchy rovnováhy souvisejí se zrakem (např. čtení v autě může snáze vyvolat nevolnost než pohled do dálky – řidiči nevolností netrpí) a poruchami rovnováhy, které souvisejí i s činností mozečku.
 
Oblast čichu je ve sliznici nosní, kam vedou přímo nervová vlákna ze spodiny čelního laloku.
 
Chuť je registrována receptory na jazyku, vnímáme sladkou, slanou, kyselou a hořkou chuť, nověji se popisuje samostatné vnímání chuti glutamátu. Chuťovou drahou jsou vlákna hlavových nervů.
Pro kvalitu vnímání chuti jídla je kromě chuti důležitý i čich, bez něj se chuť výrazně omezuje (např. při rýmě).
 
Poruchy senzorických funkcí mohou být v zásadě
-  periferní, tj. narušen je příslušný receptor (poškození dané buňky vnímající smyslovou modalitu) či orgán jemu sloužící (např. zákal oční čočky, poškození středního ucha)
-  centrální, tj. narušení dráhy vedoucí od receptoru do CNS nebo přímo narušení dané oblasti v CNS (např. poškození zrakové dráhy u jejího křížení či přímo poškození zrakové kůry v týlním laloku)
 
 

17.4 Bdění a spánek

17.4 Bdění a spánek
 
  
Bdělý stav je zajišťován působením ARAS (ascendentní retikulární aktivační systém). Ten přijímá podněty z různých oblastí CNS a ze smyslového vnímání a celkově uplatňuje svůj aktivační vliv na mozkovou kůru.
 
Spánek se dělí na dvě základní fáze:
nonREM (NREM) a REM.
 
NonREM spánek je synchronizovaný, postupně se prohlubuje, zhoršuje se možnost probuzení. Na elektroencefalogramu (EEG) se zpomalují elektrické vlny. Nicméně je zachován svalový tonus. Dýchání je pomalé a pravidelné, klesá srdeční frekvence.
 
REM (z angl. rapid eye movement, rychlé oční pohyby, též paradoxní) je aktivita kůry patrná, nicméně naopak klesá napětí šíjových svalů, tlumí se některé reflexy, kromě očních pohybů mohou být i záškuby jiných částí těla. Klesá tlak krve, mění se dechová frekvence, bývají přítomny sny.
 
K poruchám spánku patří např. insomnie (nespavost), hypersomnie (nadměrná spavost), nutkavé usínání (narkolepsie), spánková apnoe (opakovaná zástava dechu během spánku) a různé stavy jako somnambulismus (náměsíčnost), noční děsy apod.
 
 

17.5 Integrační a vyšší funkce CNS

17.5 Integrační a vyšší funkce CNS
 
  
Integrační funkce jsou nejvyšší funkce mozku a zahrnují i takové děje jako jsou emoce, paměť, motivace apod.
 
K hlavním oblastem patří:
-  mozková kůra
-  limbický systém
-  další oblasti CNS (hypotalamus, talamus…)
 
Mozková kůra se dělí do oblastí podle lokalizace na povrchu mozku (mozkové laloky a závity), resp. do očíslovaných tzv. Brodmanových areí, kterým je přisuzována určitá role; nicméně mozková kůra je velmi propojena a funkce jednotlivých areí se překrývají či se mohou nahrazovat.
Kromě uvedených oblastí motoriky a senzoriky jsou důležitými oblastmi týlní lalok (zrakové centrum), spánkový lalok (řečová centra), prefrontální kůra (výrazně ovlivňuje chování a jeho etické parametry), korová část limbického systému atd.
 
Limbický systém (LS) je funkční systém, který je spojen s citovou, subjektivní složkou prožívání, pamětí a je propojen se složkami vegetativními a hormonálními. K LS patří:
-  hipokampus: původně zejm. čichová oblast mozkové kůry s velkým významem pro tvorbu paměti
-  některé další oblasti mozkové kůry
-  amygdala (mozkové jádro, „mandle“), s výraznými vlivy senzorickými a se „schopností“ přiřadit jim citový náboj a rovněž se schopností se podílet na vzniku paměti
-  k LS se funkčně částečně rovněž řadí některá jádra talamu, hypotalamus (centra potravy, sexuální centra, řídící orgán pro endokrinní systém).
 
Chování a paměť
K chování a paměti patří koncepce podmíněných a nepodmíněných reflexů.
Nepodmíněné reflexy existují bez předchozí zkušenosti, jsou málo variabilní, probíhají mezi jednotlivci v podstatě stejně. Patří k nim jak jednoduché somatické a autonomní reflexy, tak komplexní reflexy, v podstatě instinkt.
Podmíněné reflexy jsou pak základem učení. Nepodmíněný reflexní děj se váže na nový podnět, který pak může být signálem pro spuštění děje. Je typické, že tyto reflexy se obvykle navozují opakováním situace (podmiňováním, jak pozitivním, tak negativním) a mohou časem zeslabovat. Klasicky jsou známy z pokusů ruského fyziologa I. P. Pavlova (slinění psů po zazvonění, kterým doprovázel jejich krmení a které převzalo roli podnětu).
 
Paměť je schopnost uložit, uchovat a vybavit si informaci. Paměť ve smyslu nervovém se dělí na krátkodobou (max. minuty), střednědobou (až hodiny) a dlouhodobou. První dvě mají omezenou kapacitu, informace se buď vymažou, nebo přesunou do jiného druhu paměti.
Dále se paměť dělí podle typu uložené informace (např. deklarativní, dějová, rozpoznávací, pohybová apod.).
Podkladem paměti jsou změny na synapsích neuronů, nervové vzruchy a v dlouhodobé paměti i změny na úrovni molekulární, syntézy bílkovin, modulace synapsí a neuronálních spojů.
Poruchy paměti, resp. její chybění, - se označují jako amnézie.
 
Jazykové schopnosti a řeč
Jde o funkce typicky lidské, i když vyšší savci mohou určitému počtu slov rovněž rozumět. Ve spánkovém laloku existují centra řeči, a to Brockovo motorické a Wernickeovo senzorické. Znamená to, že mohou existovat dva typy poruch – afázie. Jedna je neschopnost mluvit (motorická), druhá je neschopnost řeči rozumět (senzorická).
Tyto poruchy je třeba odlišovat od poruch řečového ústrojí (hlasivky, jazyk apod.) či od poruch sluchového ústrojí.
 
Kognitivní funkce
Kognitivní, čili poznávací, funkce zahrnují zejména vnímání a myšlení, patří k nim dále paměť, orientace, jazykové do­vednosti, úsudek, soustředění, schopnost plánovat.
 
Demence
je stav závažného trvalého úbytku duševních a kognitivních funkcí. Nejč. příčinou je Alzheimerova choroba, jiné příčiny jsou např. cévní, Parkinsonova nemoc, alkoholismus, těžká onemocnění CNS.

18 Fyziologie práce

18 Fyziologie práce
 
 

18.2 Testovací otázky

18_Fyziologie_práce

 
Základní pojmy
Zátěž je určité zadání, které je vyžadováno od jedince, a to zevními vlivy v nejširším slova smyslu; je tedy na jedinci nezávislá.
Zátěž je fyzická či psychická.
 
Výkonnost je schopnost jedince danou úlohu splnit. Záleží na trénovanosti, vytrvalosti a samozřejmě zdravotním stavu. Je ovlivněna i zevními podmínkami.
 
Únava je proces, při němž se snižuje výkonnost a je obvykle rovněž subjektivně pociťována. Podobně jako zátěž je fyzická (svalová) a psychická, obvyklá je však jejich kombinace. Únava ve svalech je dána nahromaděním některých zplodin, zejm. jejich okyselením mléčnou kyselinou. Svaly mohou bolet, zhoršuje se jejich aktivita. Rovněž může být oslaben nervosvalový přenos. Při psychické únavě bývá útlum myšlení a rozhodování, může být předrážděnost, emoční nerovnováha.
 
Zotavení nastává po odpočinku, dochází k úpravám dějů a postupně se obnovuje výkonnost. Délka zotavení závisí na délce zátěže a únavě.
 
Vyčerpání je stav, kdy nedošlo k dostatečnému zotavení a trvá zátěž. V těžkých případech může dojít k závažnému oslabení funkcí organismu, silné svalové únavě, poruše volních vlastností a motivace.
 
Práce dynamická je prací ve fyzikálním smyslu, je viditelná ve svých výsledcích, má charakter vyvinutí síly po dobu určité dráhy (např. přemísťování předmětů). Svaly vykonávají izotonickou práci, ale mění se jejich délka (tj. zkracují se, vykonávají pohyb).
 
Statická práce je udržovací, není zjevně patrná, svaly vykonávají práci izometrickou (jejich stah není patrný). Statickou prací je např. držení (těžšího) předmětu. Únava může nastat rychleji, protože vysoké napětí ve svalu ztěžuje jejich krevní zásobení.
 
Audio

18.1 Reakce organismu na fyzickou zátěž

18.1 Reakce organismu na fyzickou zátěž
 
  
Organismus musí dodat pracujícím svalům dostatek energie, tj. kyslíku a živin, a být schopen odvádět zplodiny metabolismu a teplo, které činností vzniká. To vše klade na lidské tělo zvýšené nároky, které mohou prověřit mnoho jeho funkcí a zdravotní stav.
 
Dýchací systém
Spotřeba kyslíku při fyzické zátěži
Spotřeba kyslíku stoupá, pracující svaly potřebují více kyslíku. Existuje určitá maximální spotřeba kyslíku (v litrech za minutu), kterou organismus může získat a využít. Tato hodnota označovaná VOmax je určitým výrazem výkonnosti a zdatnosti organismu, proto má význam např. v tělovýchově, ale také např. v kardiologii, kdy je možné zhodnotit výkon člověka např. po srdečním infarktu.
Z normální klidové spotřeby cca 250 ml kyslíku za minutu může stoupnout až 10× (2,5 až 3 litry za minutu), nicméně např. práce vyžadující 70% této maximální hodnoty je velmi těžká.
K dodání kyslíku je nutné zrychlit a prohloubit dýchání, zrychlit krevní oběh a zároveň si tkáně zvyšují extrakci kyslíku z hemoglobinu (vlivem vyšší teploty, okyselení a vyššího množství CO2).
 
Tvorba oxidu uhličitého
Intenzivně pracující svaly vytvářejí rovněž oxid uhličitý. Ten musí být vydýchán. Je proto stimulováno dýchání – hyperventilace.
 
Změny dýchání a krevních plynů
Dýchání se prohlubuje a zrychluje. Tato hyperventilace odvádí nadbytek oxidu uhličitého, jehož množství může v krvi dokonce klesnou (hypokapnie). Množství kyslíku v arteriální krvi se podstatněji nemění.
 
Kyslíkový dluh
Kyslíkový dluh je množství kyslíku, které chybí v organismu po zahájení fyzické aktivity. Vzniká v důsledku toho, že fyzická aktivita okamžitě zvyšuje požadavky na energii, ale zvýšení přívodu kyslíku trvá několik minut (musí se zvýšit ventilace, prokrvení apod.). Pracující svaly tedy čerpají kyslík ze zásob a zvyšují její extrakci z krve, a zároveň pracují v anaerobním metabolismu. Ten je méně energeticky účinný a vede k vznik laktátu (mléčné kyseliny) a tudíž k okyselování vnitřního prostředí (metabolické acidóze). Je-li aktivita přiměřená, dojde k nastolení nové rovnováhy, kyslíkový dluh se dále nezvyšuje; naopak při velmi namáhavém výkonu kyslíkový dluh postupně narůstá, což samozřejmě vede k postupnému nástupu únavy i poklesu výkonnosti.
 
Po skončení aktivity přetrvává zvýšené dýchání i zrychlení krevního oběhu, což v určitém časovém úseku vede k vyrovnání kyslíkového dluhu (např. po běhu ještě určitý čas zrychleně dýcháme a buší nám srdce, což kyslík postupně doplní). Mléčná kyselina se dále metabolizuje a je tak dalším zdrojem energie. Byl-li kyslíkový dluh příliš velký, trvá toto období déle a delší je rovněž zotavení.
 
 
Oběhový systém
Oběhový systém musí přivádět kyslík, živiny, odvádět zplodiny a teplo. Dochází k podstatnému zvýšení srdečního výdeje (z 5 litrů za minutu až na 20 litrů při velké zátěži). K tomu dochází zrychlením srdeční frekvence z 60 na více než 100 až 150/min; záleží na trénovanosti a výkonnosti oběhového systému.
Zvyšuje se žilní návrat.
Zvyšuje se stažlivost srdce (kontraktilita).
Cévy reagují vazodilatací v oblasti svalů, kůže (odvádění tepla), naopak prokrvení útrob může spíše klesat.
Tlak krve se rovněž mění. Systolický tlak stoupá, diastolický tlak je více stabilní, popř. může klesnout díky vazodilataci cév – více se prokrvují svaly a kůže.
 
 
Svaly
Ve svalech se zvýší prokrvení a je zvýšeno uvolňování (extrakce) kyslíku z hemoglobinu. Vzniká zde značné množství tepla. Je-li relativní nedostatek kyslíku, svaly pracují na kyslíkový dluh, což může vést k jejich únavě.
Nicméně dlouhodobý výkon vyžaduje aerobní metabolismus, který je mnohem účinnější. Je to typická např. pro stabilizaci výkonu – po začátku práce únava vymizí a výkonnost se zvýší a stabilizuje.
Dalším faktorem je přívod živin a využívání vlastních zásob, tj. svalového glykogenu (zásobního sacharidu).
 
 
Kůže a termoregulace
V kůži dochází rovněž k vazodilataci, která umožňuje výdej tepla, které při každé fyzické práci vzniká. Hlavním mechanismem je pocení a ochlazování vypařováním tekutiny. Produkce potu stoupá až na 1 litr za hodinu a nejsou-li voda a minerály hrazeny, dochází k jejich ztrátám, což má negativní vliv na činnost ledvin a zejm. stav krevního oběhu.
 
Pokud je tepelná zátěž trvalá, může dojít k únavě potních žláz, tvorba potu klesá a vznikající teplo vede k přehřátí organismu (hypetermii) se závažnými důsledky.
Pro odvod tepla jsou kromě činnosti cév v kůži a pocení důležité zevní podmínky – okolní teplota, proudění vzduchu, okolní vlhkost a oblečení.
 
 
Metabolismus
Dochází k mobilizaci energeticky bohatých látek, štěpení zejména glykogenu (zásobního cukru) a zvyšování glykémie. Při vyčerpání může naopak dojít k poklesu koncentrace cukru v krvi. Je-li třeba, štěpí se rovněž tuky a stoupá množství volných mastných kyselin v krvi.
 
 
Nervové a endokrinní změny
Uvedené změny jsou provázeny a částečně i regulovány nervovým a endokrinním systémem. Je zejm. aktivován sympatoadrenální systém, tj. sympatický nervový systém a dřeň nadledvin. Zvyšuje srdeční činnost, srdeční stažlivost i frekvenci, štěpí metabolity, rozšiřuje průdušky, stimuluje psychické funkce, bdělost.
 
Z hormonálních změn je aktivována i kůra nadledvin. Zvyšuje se vylučování regulačního ACTH z adenohypofýzy a následně se z ledvin vyplavuje více glukokortikoidů. Ty zvyšují tvorbu glukózy, podporují funkci sympatiku a zvyšují odolnost ke stresu. Dlouhodobě však jejich zvýšení může mít negativní účinky.

19 Vliv životního prostředí na fyziologické funkce

19 Vliv životního prostředí na fyziologické funkce
 
 
 
Vlivy nadmořské výšky
Ve vysokých nadmořských výškách dochází k poklesu tlaku vzduchu (nízký atmosférický tlak), proto klesá i atmosférický parciální tlak kyslíku paO2 (tedy nezmenšuje se obsah kyslíku, ale jeho tlak, který je však nezbytný pro „proniknutí“ do organismu). Následně klesá parciální tlak kyslíku rovněž v alveolech a následně v arteriální krvi – vzniká hypoxická hypoxie.
Ve vyšších výškách se výrazně zrychluje a prohlubuje dýchání (hyperventilace), díky které může klesnout množství oxidu uhličitého v krvi (hypokapnie). Stoupá srdeční frekvence a srdeční výdej.
Kromě výstupu do hor může tato situace nastat při ztrátě tlaku v kabině letadla. Ve vysoké výšce by došlo rychle k ztrátě vědomí, proto jsou zde kyslíkové masky. Při pomalejším výstupu v horách má organismus větší možnost se adaptovat.
 
Aklimatizace (adaptace)
Při delším pobytu ve vysokých nadmořských výškách dochází ke kompenzačním změnám – zvyšuje se tvorba erytropoetinu, který následně stimuluje v kostní dřeni tvorbu červených krvinek. Vzniká sekundární polycytémie. Je typická pro osoby žijící či dlouhodobě pobývajících ve vysokých nadmořských výškách.
Další změny jsou na úrovni metabolismu, ve svalech se zvyšuje množství mitochondrií i svalového barviva myoglobinu.
Dalším důsledkem je vzestup tlaku v plicní tepně – vzniká tzv. plicní hypertenze. To může zatěžovat pravou srdeční komoru.
 
Horská nemoc
Akutní chorobnou reakcí je horská nemoc. Může vzniknout zejm. u neadaptovaných osob při rychlém výstupu do vysokých nadmořských výšek. Může se vyskytnout již cca od 3 000 metrů. V této výšce je parciální tlak kyslíku místo normálních 150 mm Hg jen 100 mm Hg. K projevům patří únava, slabost, nespavost, bolesti hlavy, nechutenství, zvracení, je časté močení s rizikem odvodnění při sníženém pocitu žízně. V závažných případech se dušnost zhoršuje, objevuje se kašel, dochází k cyanóze a stav může vyústit v otok plic.
Další závažnou komplikací je otok mozku – prohlubuje se bolest hlavy, nastávají poruchy vědomí, letargie, zmatenost, vrávorání a stav může připomínat opilost.
 
 
Potápění a kesonová nemoc
Rozdíly jsou podle typu potápění (se zadržením dechu, s dýchací trubicí, s kyslíkovým přístrojem). Jde o poměrně složitou problematiku, fyziologické rozdíly závisí na hloubce i typu vdechovaného plynu.
Ve vyšších hloubkách je samozřejmě nutné použít dýchací přístroj. Při potápění se uplatňuje vysoký tlak daný sloupcem vody. Ve vyšších hloubkách dochází k rozpouštění dusíku v tkáních, zejm. s vysokým obsahem tuků, k nimž patří i nervová tkáň. To může vést i k opojení a ztrátě kontroly.
Závažné je vynořování, kdy při rychlém poklesu tlaku se dusík opět uvolňuje v plynné podobě. Plyn se může dostat do cév a způsobit embolizaci včetně mozku, dále poškozuje nervová vlákna.
 
Dekompresní (kesonová) nemoc
Vzniká u jedinců pracujících v podmínkách zvýšeného atmosférického tlaku vzduchu (např. práce v kesonech, potápěči apod.), pokud jsou vystaveni rychlému přechodu do normálních atmosférických podmínek, tj. dekompresi. Příznaky jsou způsobeny bublinkami plynů, které se uvolňují při poklesu atmosférického tlaku během vynořování.
Nebezpečí představují bublinky dusíku vzhledem k jeho vysokému zastoupení ve vzduchu a také proto, že se obtížněji odstraňuje z organismu dýcháním.
Bublinky plynu v cévách způsobí poruchy krevního zásobení tkání. Poruchy aferentních (senzorických), eferentních (motorických) nervů a mozku jsou způsobeny extravaskulární tvorbou bublinek v myelinových pochvách. Bublinky dusíku se extravaskulárně vytvářejí rovněž ve tkáních s větším obsahem tuku, jako je kůra nadledvin, kostní dřeň a podkožní tkáň.
 
 
Vliv přetížení
Organismy na zemi jsou vystaveny účinkům zemské gravitace (1 G). Tato hodnota je stálá, ale občas se člověk dostává do situací, kdy se krátkodobě zvyšuje (např. rozjezd rychlovýtahu, letecká akrobacie, skoky do vody apod.). Speciálním problémem je přetížení v letectví, ale do jisté míry také u některých adrenalinových atrakcí.
Lze snášet v poloze vsedě s mírným předklonem 4 G po dobu 60 minut, při poloze vleže na zádech pak po několik minut i větší násobky G. Náhlé přetížení vede k poklesu krevního tlaku v oblasti hlavy, může dojít k poruchám vědomí a zraku. Nicméně po krátké době se stav upravuje. Nadměrně zvýšená gravitace může vést k selhání oběhu či dýchání.
 
 
Vliv slunečního záření
Účinek světla je jednak tepelný, daný infračerveným zářením s nižšími vlnovými délkami, jednak účinek ultrafialového záření, které má kratší vlnovou délku a větší pronikavost. Vlnová délka viditelného světla je 400 – 760 nm, infračerveného přesahuje 760 nm, ultrafialového je kratší než 400 nm.  
Ultrafialové záření se pak dělí na složky A, B, C. Nejpronikavější část C je zachycena atmosférou. Záření UVB pronikne jen část, působí pigmentaci (tvorbu melaninu), ale tato část je nejvíce zodpovědná za potenciální negativní účinky – poškození kůže až vznik zhoubných nádorů. Může rovněž poškodit oko, zvyšuje riziko šedého zákalu. Hlouběji než do kůže neproniká. Na druhou stranu je UV záření nezbytné pro tvorbu vitaminu D v kůži. Má rovněž dezinfekční účinky.
V některých případech může působení světla v kombinaci s chemickými látkami v kůži způsobit poškození či vést k alergickým reakcím (fotoalergie).
 
 
Ionizační záření
K ionizačnímu záření patří rentgenové záření (paprsky X) a záření gama. Jde o elektromagnetické vlnění o vysoké energii a mnohem kratších vlnových délek, než má viditelné světlo a UV záření. Tato dvě záření jsou velmi pronikavá, dostávají se do hloubky organismu (proto se rovněž využívají k rentgenování či k ozařování zhoubných nádorů). Ničí rovněž mikroorganismy (využívá se rovněž k sterilizaci např. chirurgických či jiných materiálů).
Ionizační záření může způsobit zlomy ve dvouvláknové DNA a vést k poškození buňky. Mohou rovněž vznikat volné radikály.  K důsledkům ozáření patří především poškození množících se buněk, krvetvorné tkáně, střevního epitelu, ale v akutní formě i mozku. Citlivé jsou i buňky zárodečné, čili pohlavní žlázy. Naopak vlastní kostní tkáň, kosterní svaly jsou na záření málo citlivé. Závažný je nedostatek bílých krvinek a destiček, infekce, krvácení, průjmy a rozvrat vnitřního prostředí.
Z dlouhodobého hlediska je rizikem především vznik zhoubných nádorů, leukémie atp.
Závažné je působení záření na plod.
 
 
Znečištění životního prostředí
V zevním prostředí se mohou objevovat různé chemické látky. Obvykle se pod tímto termínem myslí látky, které jsou produktem lidské činnosti, zejm. průmyslové. Lidský organismus je schopen cizorodé (xenogenní) látky mnohdy metabolizovat (zejm. v játrech), ale někdy paradoxně tato metabolická úprava vytvoří látku toxičtější, než byla látka původní.
Do organismu se látky mohou dostávat potravou, dýcháním, ale např. i kůží. Při pronikání potravou je důležité, že mnohé látky člověk nekonzumuje přímo, ale již jako součást své potravy, kam se dostala potravním řetězcem.
Velkým zdrojem znečištění je i privátní lidská činnost, zejm. kouření. Způsobuje závažné choroby dýchacího ústrojí, zhoubné nádory, má negativní vliv na lidský plod. Škodlivé je i pasivní kouření.
U silně znečištěného zevního prostředí může jít o kombinaci působení různých látek (špatné ovzduší apod.) a časté je v takovém případě zhoršení zdravotního stavu, vyšší výskyt infekcí, alergií apod.). Často bývají změny v dýchacím ústrojí, v imunitě, psychice.
 
U látek jednoznačně škodlivých hrozí při překročení dávky zřetelné poškození.
Může jít o účinky
-  toxické, tj. látka působí přímo jako jed, tzn. že narušuje některé z důležitých dějů v lidském organismu, a to někdy poměrně specificky (např. narušení funkce některých enzymů či buněčných kanálů) či méně specificky (např. změnou vnitřního prostředí, změnou některých fyzikálně chemických vlastností prostředí).
-  kancerogenní (karcinogenní), tzn. vyvolání zhoubného bujení. Kancerogenní jsou např. látky ze spalování vč. kouření, dále třeba azbest v minulosti používaný ve stavebnictví pro svou odolnost k žáru.
-  teratogenní – poškození lidského zárodku a plodu s možným vznikem závažných vrozených vad
 
Látky jsou obvykle škodlivé až v určité koncentraci, která se samozřejmě liší. Zatímco některé se nemohou vyskytovat v zevním prostředí vůbec, u jiných je dána určitá povolená (bezpečná) koncentrace.
 
Některé látky sice nemají přímo toxické působení, ale mohu škodlivě působit svým obecně dráždivým účinkem (např. oxidy síry v průmyslových oblastech), čímž třeba naruší sliznici a její ochranné faktory.
Jiným mechanismem u citlivých jedinců je vznik alergie.
 
Kromě látek vzniklých lidskou činností existují i přírodní látky, které jsou škodlivé. Jsou to zejména různé plísně a jejich produkty. Dále pak samozřejmě různé látky rostlinného či živočišného původu.
 
Audio

20 Souhrnné testovací otázky