3.1. Đại cương
Bộ máy hô hấp là cơ quan chủ yếu của cơ thể làm nhiệm vụ trao đổi khí giữa cơ
thể và môi trường bên ngoài. Nhờ có sự trao đổi đó mà cơ thể sống hấp thu được oxy và thải khí cacbonic ra bên ngoài.
Vai trò của hô hấp vô cùng quan trọng đối với cơ thể sống, thông qua trao đổi khí cân bằng kiềm toan, điều hoà thân nhiệt, nếu hệ thống hô hấp ngừng hoạt động quá 5 phút là cơ thể có thể bị huỷ diệt. Trung tâm hô hấp nằm ở hành não và cầu não (bao gồm trung tâm hít vào, trung tâm thở ra và trung tâm điều chỉnh) có chức năng điều hoà hô hấp tựđộng, còn vỏ não chi phối hô hấp gắng sức. Trung tâm này rất nhạy cảm
đối với sự thay đổi đậm độ CO2, O2, pH và cả nhiệt độ của máu qua não.
Ngoài trung tâm nói trên, chức phận hô hấp còn chịu sựđiều hoà của các cơ quan cảm thụ tại xoang động mạch cảnh, quai động mạch chủ, của các dây cảm thụ ngoại vi tại da, tại cơ và nhất là chịu sựđiều hoà của vỏ não.
Hô hấp là quá trình trao đổi khí của sinh vật với môi trường bên ngoài nhằm cung 127
cấp oxy cho cơ thể và đào thải khí cacbonic khỏi cơ thể. Quá trình hô hấp gồm bốn giai đoạn chính:
- Giai đoạn thông khí (hay còn gọi là hô hấp ngoài): là giai đoạn thực hiện sự trao
đổi khí giữa phế nang với ngoại môi, thể hiện bằng hai động tác luân phiên hít vào và thở ra. Trong động tác hít vào các cơ hô hấp co lại làm cho lồng ngực giãn nở, nhờ vậy tạo ra áp lực âm trong phế nang (so với áp lực khí quyển) có tác dụng đưa không khí
vào phổi. Chức năng của thông khí là đổi mới không khí ở phế nang để PCO2 ở khí cặn khỏi tăng lên và PO2 ởđó khỏi giảm xuống.
- Giai đoạn khuếch tán: Bản chất là sự trao đổi khí thụđộng giữa phế nang với máu (qua một cấu trúc gọi là màng khuếch tán, gồm vách phế nang và vách mao mạch...). Mức chênh lệch áp suất chất khí hai bên màng, tổng diện tích vách phế nang,
độ dầy của nó và độ hoà tan từng chất khí quyết định tốc độ khuếch tán mỗi loại khí. - Giai đoạn vận chuyển: Đó là quá trình máu đem oxy từ phổi tới các tế bào, đồng thời đem khí CO2 từ tế bào theo chiều ngược lại để tới phổi. Hiệu qủa của giai đoạn vận chuyển phụ thuộc vào chức năng máu và tuần hoàn.
- Trao đổi qua màng tế bào và hô hấp tế bào: Hô hấp tế bào là sử dụng oxy trong tế bào để tạo ra năng lượng cho hoạt động tế bào. Tại màng tế bào, có sự thu nhận oxy và đào thải CO2. Quá trình trao đổi khí này phụ thuộc vào phân áp mỗi chất khí ở hai bên màng tế bào, thực chất là phụ thuộc vào cường độ hô hấp bên trong tế bào. Mức tiêu thụ oxy (làm giảm po2 trong tế bào) quyết định tốc độ oxy từ máu vào tế bào. Nếu hô hấp tế bào giảm cường độ thì dù ở máu có đầy đủ oxy, tế bào cũng không thể tiếp tục tiếp nhận.
3.2. Rối loạn hô hấp
3.2.1. Rối loạn quá trình thông khí
3.2.1.1. Rối loạn thông khí do thay đổi không khí hít thở
Bình thường không khí hít vào gồm 20,96% oxy và 0,04% CO2, khi thay đổi
thành phần không khí lượng oxy giảm, CO2 tăng cộng với lượng NH3 và hơi nước,... (trong điều kiện vệ sinh kém, chuồng trại bí, thiếu sự thông thoáng) oxy cung cấp ít sẽ
dẫn tới trạng thái ngạt.
Ví dụ: Lượng CO2 chiếm 6-8% gây khó thở, CO2 chiếm 8-10% gây ngạt, còn CO2 chiếm 15-20% gây ngạt ức chế toàn thân, tim đập chậm, huyết áp giảm dẫn tới hôn mê, còn khi lượng CO2 chiếm tới 30% gia súc chết do tê liệt hô hấp.
Ngạt là tình trạng bệnh lý xảy ra do thiếu oxy trong thành phần không khí thở. Ngạt có thể do những nguyên nhân sau đây gây ra:
- Do không khí xung quanh không được thay đổi, khí cacbonic thở ra càng ngày càng tích lại, oxy càng ngày càng ít đi.
128
- Do chướng ngại trên đường khí quản như thắt cổ, bóp cổ, co thắt khí quản phản xạ…
- Do phế nang bị tràn đầy những chất dịch như trong phù phổi cấp, hay xẹp xuống như trong xẹp phổi.
Quá trình ngạt thường chia ra làm ba giai đoạn:
+ Giai đoạn hưng phấn: trung tâm hô hấp bị kích thích cao độ do khí cacbonic tăng và oxy giảm trong máu, con vật thở sâu và nhanh, tiếp theo đó là khó thở vào. Trung tâm vận mạch cũng bị kích thích nên tim đập nhanh, huyết áp cao, tiếp theo hô hấp chậm lại, khó thở ra, co giật toàn thân, co bóp cơ trơn gây ỉa đái.
+ Giai đoạn ức chế. hô hấp bị ngừng lại và có những lúc ngừng thở hẳn, huyết áp hạ do trung tâm hô hấp bịức chế bởi đậm độ khí cacbonic quá cao trong máu.
+ Giai đoạn suy sụp toàn thân: trung tâm hô hấp, vận mạch đều bịức chế một cách sâu sắc bởi đậm độ khí cacbonic tăng cao trong máu. Do đó các phản xạ mất,
đồng tử giãn, cơ mềm nhão, huyết áp giảm, co bóp tim rất chậm và yếu. Thở ngáp cá, rồi ngừng hẳn.
núi cao nên còn gọi là "bệnh núi cao". Khi lên vùng cao tỷ lệ các thành phần không khí không thay đổi nhưng áp lực không khí giảm, nên áp lực riêng phần của từng chất khí cũng giảm theo.
Ví dụ: Khi áp lực không khí xuống 600 mmHg (bình thường 760 mmHg) thì áp lực oxy chỉ còn 600 x 20,96% = 126 mmHg, áp lực oxy giảm như vậy gây nên tình trạng thiếu oxy và gây hiện tượng thở nhanh ở giai đoạn đầu. Nhưng khi thở nhanh sẽ đào thải nhiều khí cacbonic, lượng CO2 trong máu giảm làm các trung tâm hô hấp khó bị kích thích nên tiếp theo thời kỳ thở nhanh là thời kỳ thở chậm và yếu.
Đối với những cơ thể hoạt động nhiều ở các vùng núi cao có thể dẫn tới hiện tượng nhiễm độc axit.
3.2.1.2. Rối loạn thông khí do các bệnh của bộ máy hô hấp
Bộ máy hô hấp hoạt động bình thường đảm bảo cho không khí từ ngoài đến phế
nang và ngược lại khi đã trao đổi thì từ phế nang ra ngoài. Sự hoạt động nhịp nhàng đó là nhờ các cơ hô hấp vận động, áp lực của lồng ngực và sự lưu thông của khí quản, phế
quản.
- Bệnh liệt cơ hô hấp: Các cơ hô hấp có thể bị liệt do tổn thương thần kinh ở tuỷ
sống (cơ hoành, cơ gian sườn, cơ cổ) hoặc do viêm nhiều dây thần kinh, bệnh gây tổn thương cột sống vào khu vực cổ, lưng hoặc do các bệnh ở cơ ngực. Khi liệt một phần thì thông khí giảm và không biểu hiện rõ rệt. Nếu liệt toàn bộ cơ hô hấp con vật sẽ chết do ngạt.
129
- Tổn thương lồng ngực: Lồng ngực tổn thương sẽảnh hưởng tới áp lực của lồng ngực như gẫy xương, vẹo cột sống), đặc biệt là tràn khí, tràn dịch phế mạc. Tràn khí lồng ngực do tổn thương làm cho xoang ngực thông với khí trời, mất áp lực âm, phổi bị xẹp hạn chế diện tích hô hấp. Tràn dịch lồng ngực: dịch phù hoặc dịch rỉ viêm hoặc máu (do xuất huyết nội) tích trong xoang ngực, chèn ép lên phổi hạn chế tính đàn hồi của phổi.
- Trở ngại đường hô hấp:
+ Trở ngại đường hô hấp trên khi bị viêm phù, u sẹo, dị vật chèn ép ởđường hô hấp trên. Khí quản, phế quản bị viêm, gây phù, sưng niêm mạc lòng khí quản, phế
quản làm cho tiết diện lòng khí quản, phế quản bị hẹp lại hoặc trong hen suyễn, viêm mãn tính khí quản dầy, xuất tiết dịch rỉ viêm làm hẹp, đặc bít các khí quản. Bệnh nguy hiểm nhất là bệnh bạch hầu, bệnh CRD, bệnh đậu ở thể miệng, bệnh Newcastle, viêm thanh khí quản truyền nhiễm. Đặc biệt do các vật lạ rơi vào khí quản. Các nguyên nhân trên cản trở thông khí gây khó thở.
+ Trở ngại đường hô hấp dưới: chủ yếu là viêm phổi (trong bệnh tụ huyết trùng lợn), phế nang và các vi phế nang bị tổn thương, dịch rỉ viêm và dịch phù xuất tiết làm
đông đặc các phế nang và vi phế nang, không khí không lọt vào phế nang, không tiếp xúc được với lưới mao mạch. Rối loạn hô hấp trong bệnh suyễn lợn cơ chế chủ yếu gây khó thở là do các cơ trơn ở phế quản và vi phế quản co thắt kết hợp với phù nề và xuất tiết chất dịch làm cản trở thông khí gây thiếu oxy trường diễn. Trở ngại thông khí
đường hô hấp dưới ngoài việc gây rối loạn thông khí cản trở khí vào phế nang còn ảnh hưởng tới cả quá trình khuếch tán của O2 và CO2.
3.2.2. Rối loạn quá trình khuếch tán
3.2.2.1. Các yếu tốảnh hưởng đến quá trình khuếch tán
a) Diện tích khuếch tán
hồi của nhu mô phổi và sức căng bề mặt của màng chất nhầy tráng bên trong phế nang có tác dụng làm tăng sức đàn hồi của phổi.
b) Màng khuếch tán
Màng khuếch tán bao gồm năm lớp: lớp màng tế bào, lớp khe tế bào, lớp màng mao mạch, lớp huyết tương và hồng cầu. Oxy phải xuyên qua năm lớp này để lọt vào trong hồng cầu. Trên thực tế lớp màng khuếch tán gồm ba lớp chính là lớp nước tráng bên trong tế bào, lớp màng tế bào và thành mạch của mao mạch phổi. Cả ba lớp tạo thành một màng gọi là màng trao đổi, độ dầy 4µ. Các chất khí muốn khuếch tán qua màng trao đổi phải được hoà tan trong các lớp nước này. Độ hoà tan của khí CO2 lớn hơn độ hoà tan của O2 24 lần và(khả năng khuếch tán của khí CO2 >O2 20 lần.
c) Hiệu số khuếch tán 130
Khả năng khuếch tán của phổi còn phụ thuộc vào áp lực khí ở hai vùng phế bào và mao mạch phổi. - Tại phổi Phế bào Thành tế bào Thành mao mạch Trong tĩnh mạch
-Tại mô bào các cơ quan Máu động mạch
Thành mao mạc Tế bào mô bào
Do sự chênh lệch trên mà O2 từ phổi có thể khuếch tán vào máu, rồi từ máu động mạch vào các tế bào của các cơ quan, tổ chức. Ngược lại khí CO2 từ tế bào của các cơ
quan tổ chức vào máu và từ máu tĩnh mạch khuếch tán vào phế nang để tống ra ngoài.
3.2.2.2. Những tình trạng bệnh lý ở phổi ảnh hưởng đến quá trình khuếch tán
a) Khí phế nang
Bệnh này làm cho các phế nang căng to, tính đàn hồi bị giảm vì:
- Diện tích khuếch tán bị thu hẹp khi bị khí phế nang, một số phế nang căng to, chèn ép các phế nang khác và chèn ép mạch quản làm một số phế nang bị xẹp, máu không lưu thông được.
- Màng khuếch tán dầy to ra do tổ chức xơ phát triển quanh các phế bào (khi khí phế, máu không lưu thông gây rối loạn dinh dưỡng tổ chức, rối loạn chuyển hóa, tạo
điều kiện cho tổ chức xơ phát triển, gây xơ hóa phổi). Màng khuếch tán dầy trở ngại việc khuếch tán khí.
- Hiệu số khuếch tán giảm, tính đàn hồi của nhu mô phổi giảm, phế dung cặn tăng lên, không khí không tống ra hết nằm lại trong phế nang nhiều, oxy hít vào đã ít lại phải pha trộn với một lượng khí cặn lớn nên phân áp oxy vào phổi giảm rõ rệt gây giảm hiệu số khuếch tán.
b) Bệnh viêm phổi thuỳ
Một vùng phổi (hay một thuỳ phổi) bị viêm, bịđông đặc, có rối loạn tuần hoàn, rối loạn trao đổi chất nên ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình khuếch tán.
Diện tích khuếch tán giảm do phần phổi bị viêm hoàn toàn không tham gia gì vào 131
quá trình khuếch tán, các vùng phổi xung quanh ổ viêm cũng giảm diện tích khuếch tán do sung huyết, do viêm kích thích đau, quá trình hô hấp nông, giảm tính đàn hồi,
làm diện tích còn lại cũng bị hạn chế.
- Màng khuếch tán thay đổi do viêm, vùng viêm và vùng xung quanh phù nề, phủ
nhiều dịch rỉ viêm làm cho màng dầy, các khí khó hoà tan.
Hiệu số khuếch tán giảm chủ yếu kích thích đau, vật không thở sâu mạnh nên khí hít vào ít, tống ra ít, khí cặn còn lại pha trộn với không khí mới vào làm cho phân áp oxy giảm nên hiệu số khuếch tán giảm.
c) Bệnh phù phổi
Xảy ra khi dịch huyết thanh tràn vào các phế bào, gian bào chung quanh nhu mô phổi: - Diện tích khuếch tán giảm rất mạnh do dịch nước phù chiếm chỗ của không khí trong các phế nang.
- Màng khuếch tán dầy vì khi phù màng phế nang bị bao phủ cả một lớp bọt và nước phù dầy.
- Hiệu số khuếch tán giảm vì toàn bộ phế nang chứa đầy dịch, lượng oxy trong
không khí không thể vào phế nang được, do đó hiệu số khuếch tán hầu như không có.
3.2.3. Rối loạn quá trình vận chuyển oxy do máu và tuần hoàn
3.2.3.1. Do máu
Rối loạn quá trình vận chuyển oxy do máu chủ yếu là thiếu máu. Khi thiếu máu tức là thiếu hồng cầu, cho nên hồng cầu còn lại không đủ khả năng vận chuyển oxy theo nhu cầu cơ thể. Hoặc khi rối loạn hemoglobin trong hồng cầu như bị ngộđộc, loạn hemoglobin... hemoglobin mất khả năng kết hợp với oxy cũng không đảm bảo
được nhu cầu cơ thể.
3.2.3.2. Do tuần hoàn
Các bệnh gây rối loạn tuần hoàn: bệnh ở hệ tim mạch, bệnh về phổi (suy tim, hở
hẹp van tim, phù phổi, viêm phổi...) gây ứ trệ tuần hoàn không vận chuyển oxy đầy đủ
cho các cơ quan tổ chức.
Mặt khác một số bệnh như thông liên nhĩ, liên thất, động mạch chủ với động mạch phổi cũng làm cho máu pha trộn ít bão hoà nên vận chuyển ít oxy cho tổ chức.
3.2.4. Rối loạn quá trình hô hấp tế bào
3.2.4.1. Hô hấp tế bào bình thường
Hô hấp tế bào là giai đoạn cuối cùng của quá trình hô hấp mà cũng là giai đoạn phức tạp nhất. Đầu vào của nó gồm oxy và các chất dinh dưỡng chứa năng lượng, cả
hai đều do tuần hoàn đưa tới. Đầu ra của nó gồm năng lượng (được tế bào sử dụng cho các hoạt động sống của mình), khí CO2 và nước.
132
Như vậy, sản phẩm đầu vào và đầu ra của sự oxy hóa chất dinh dưỡng trong tế bào cũng giống như sự dốt cháy các chất hữu cơ trong không khí. Tuy nhiên, sự oxy hóa trong tế bào được thực hiện qua nhiều bước. Năng lượng được giải phóng dần dần dưới dạng ATP chứ không biến tất cả thành nhiệt. Khí CO2 trong hô hấp tế bào được tạo ra từ sự khử cacboxyl của axit hữu cơ nhờ men decacboxylaza xúc tác (chủ yếu ở
chu trình Krebs).
Nước được tạo thành từ một dây chuyền phản ứng bao gồm quá trình tách dần
hydrô ra khỏi cơ chất, vận chuyển H2 qua một chuỗi các chất trung gian đểđi đến oxy. Trong quá trình này cả hydrô và oxy phân tửđều hoạt hóa chuyển thành dạng ton H+, O-- nhờ hệ thống vận chuyển điện tử; các con H+, O- có hoạt động hóa học rất mạnh và gặp nhau tạo thành nước.
Trong quá trình vận chuyển hyđrô tới oxy tạo thành nước giải phóng rất nhiều năng lượng cho cơ thể. Quá trình tách H2 ra khỏi cơ chất vận chuyển H2 đến O2 tạo
thành H2O và cho năng lượng là một dây chuyền phức tạp và nhờ một hệ thống enzym hô hấp của ty lạp thể.
- Các enzym tách hydrô (dehydrogenaza): có chức năng xúc tác phản ứng tách H2 (mang năng lượng) khỏi cơ chất; chủ yếu được thực hiện trong chu trình Krebs. - Cac enzym của chúng là FMN (flavin mononucleotit), FAD (flavin adenin dinucleotit), NAD (nicotinatriit adenin dinucleotit hay coenzym I), NADP
(nicotinatriit adenin dinucleotit phosphat hay coenzym II). Đây chính là các nhóm có khả năng tiếp nhận hydro từ cơ chất.
- Các enzym vận chuyển hyđrô: có chức năng xúc tác phản ứng chuyển hydrô vừa