04 Lungor

Lungor

Kurs: Basvetenskap 5 Moment 1

Målsättning

Efter detta avsnitt ska du kunna:

• Redogöra för mekaniken under en andningscykel i vila och vid forcerad andning (tryck, volymer och involverade muskler).
• Förklara begreppen compliance och elastisk återfjädring samt lungelasticitetens roll vid emfysem.
• Redogöra för surfaktants roll för lungfunktionen.
• Redogöra för statisk och dynamisk spirometri samt ange relevanta normalvärden för lungvolymer och -kapaciteter.
• Definiera alveolär ventilation och “dead space” samt förklara hur de kan påverkas.
• Redogöra för de faktorer som påverkar diffusionskapaciteten över det alveolokapillära membranet och ange normalvärden för syrgas och koldioxid i luft, alveol samt venöst och arteriellt blod.
• Beskriva syre- och koldioxidtransport i blodet, hemoglobinets syremättnadskurva och hur den påverkas (Bohr- och Haldane-effekten).
• Redogöra för hur kolmonoxidförgiftning, cyanidintoxikation, anemi och höghöjdsvistelse påverkar syrgastransporten.
• Redogöra för reglering av lungans blodflöde, hypoxisk pulmonell vasokonstriktion samt regionala skillnader i ventilation, perfusion och V/Q-kvot.
• Redogöra för mekanismer bakom lungödem.
• Redogöra för skillnaderna mellan restriktiva och obstruktiva ventilationsinskränkningar samt fenomenet dynamisk luftvägskompression.
• Redogöra för läkemedelsbehandling vid astma, KOL, rinit och hosta samt behandlingen av anafylaktisk chock, inklusive prostaglandiners, tromboxaners och leukotrieners roll.

Andningsmekanik och lungans tryck

Luftvägarna delas funktionellt in i en Konduktionszon (näsa, trakea och de större bronkerna som enbart transporterar luft) och en Respiratorisk zon längst ut, där det egentliga gasutbytet sker i alveolerna. Luft rör sig in i och ut ur lungan enbart som en följd av att lungvolymen (V\ :sub:L) förändras. Man skiljer på statiska lungvolymer (inget luftflöde, volymen står still) och dynamiska lungvolymer (luften är i rörelse in eller ut ur lungan).

Drivkraften bakom flödet är tryckskillnader. Lunga och bröstkorgsvägg sitter ihop men “vill” åt olika håll: lungans elastiska återfjädring (elastic recoil) drar den mot kollaps, medan bröstkorgsväggen strävar efter att expandera. Denna motverkande dragning gör att pleuratrycket i vila är negativt. Det transmurala trycket över luftvägen kan beskrivas som luftvägstrycket minus pleuratrycket, och det är det transpulmonella trycket (alveolärt tryck minus pleuratryck) som håller lungan öppen.

Under en Inspiration i vila (aktiv fas) kontraherar Diafragma tillsammans med de yttre interkostalmusklerna. Thorax expanderar, pleuratrycket blir mer negativt, lungan följer med och alveolärtrycket sjunker under atmosfärstrycket så att luft strömmar in. Tidalvolymen är som störst i slutet av inandningen. Vid Expiration i vila (passiv fas) räcker muskelavslappning och lungans elastiska återfjädring för att pressa ut luften – inga muskler behöver arbeta. Vid forcerad andning rekryteras ytterligare muskulatur, vilket sammanfattas i tabellen nedan.

Fas	Viloandning	Forcerad andning
Inspiration	Diafragma + yttre interkostalmuskler	Dessutom m. scalenus, m. sternocleidomastoideus, hals- och ryggmuskler samt muskler i övre luftvägen
Expiration	Passiv (elastisk återfjädring)	Bukmuskler, inre interkostalmuskler samt hals- och ryggmuskler

Tryckförlopp under andningscykeln

Pleuratrycket är alltid negativt men blir mer negativt vid inandning. Alveolärtrycket sjunker först (inandning) och stiger sedan över atmosfärstryck (utandning). Ett ökat transpulmonellt tryck ger inandning, ett minskat ger utandning.

Compliance, elasticitet och emfysem

Compliance beskriver hur lätt lungan är att fylla med luft, det vill säga hur stor volymförändring ett givet tryck ger (ΔV/ΔP). En lunga med hög compliance öppnas lätt vid litet tryck; en stel lunga med låg compliance kräver högre tryck för samma volym. Lungfibros är typexemplet på minskad compliance – lungan blir stel och svår att blåsa upp.

Emfysem är på sätt och vis det motsatta problemet. Vid emfysem förstörs alveolväggarna, alveolerna slås samman till större blåsor och den elastiska vävnaden går förlorad. Lungan blir därmed lätt att blåsa upp (hög compliance) men förlorar sin återfjädringsförmåga, vilket gör det svårt att tömma lungan på den luft som redan finns där. Den bristande elasticiteten är den principiella orsaken till luftfångst vid emfysem.

Surfaktant

Alveolernas inre vätskeskikt skapar en ytspänning som strävar efter att dra ihop och kollabera alveolen – ett problem särskilt för de minsta alveolerna. Surfaktant, som syntetiseras av alveolära typ II-pneumocyter, motverkar detta. Ämnet består bland annat av fosfatidylkolin och palmitat och lägger sig mellan vattenmolekylerna i vätskeskiktet så att dessa inte kan packas tätt. Därmed sänks ytspänningen, compliance ökar och alveolärkollaps förhindras.

Klinisk pärla

Otillräcklig surfaktantproduktion hos för tidigt födda ger neonatalt andnödssyndrom med Hyalint membran och kollapsande alveoler – ett tydligt exempel på surfaktantens betydelse för compliance.

Lungvolymer, statisk och dynamisk spirometri

Andningsvolymer mäts med spirometer, exempelvis vid astma- eller KOL-utredning. Statisk spirometri (långsam maximal utandning) mäter lungans volymer, medan dynamisk spirometri (maximal snabb utandning efter maximal inandning) mäter hur snabbt luften kan flyttas – nedsatt vid både astma och KOL. Notera att Residualvolym inte kan mätas med vanlig spirometer, varför volymer som innehåller RV kräver särskilda metoder.

Volym / kapacitet	Definition	Normalvärde (vuxen)
Tidalvolym (VT)	Luft in/ut vid ett normalt andetag	~0,5 L
Inspiratorisk reservvolym (IRV)	Extra luft som kan inandas efter normal inandning	~2–2,5 L
Expiratorisk reservvolym (ERV)	Extra luft som kan utandas efter normal utandning	~1–1,5 L
Residualvolym (RV)	Luft kvar efter maximal utandning	~1,5–2 L
Vitalkapacitet (VC)	IRV + VT + ERV	~4,5–5 L
Total lungkapacitet (TLC)	VC + RV	~5–6 L

Vid den dynamiska mätningen används två centrala mått: FEV1 (den volym som kan blåsas ut under den första sekunden av forcerad exspiration) och FEV% (FEV1/VC), som normalt ligger runt 80 %. En sänkt FEV% är kännetecknande för obstruktiv sjukdom.

Dead space och alveolär ventilation

Långtifrån all inandad luft deltar i gasutbyte. Dead space är den volym ny luft som inte kan bidra till gasutbytet. Man skiljer på anatomiskt och alveolärt dead space enligt tabellen nedan.

Typ av dead space	Beskrivning	Exempel
Anatomiskt	Luft i konduktionszonen (trakea, bronker) där gasutbyte aldrig kan ske	~150 ml normalt
Alveolärt	Alveoler som ventileras men saknar perfusion (V/Q hög)	Lungemboli – blodflödet stoppas men luft når fortfarande alveolen

Alveolär ventilation (V_A) är den mängd ny luft som varje minut faktiskt når alveolerna och kan delta i gasutbyte, och beräknas som (VT − V_D) × andningsfrekvens. Eftersom dead space “kostar” en fast volym per andetag är djupa, långsamma andetag mer effektiva än ytliga, snabba. Hypoventilation ger stigande PaCO2 medan hyperventilation sänker det. Vid alveolärt dead space (t.ex. Lungemboli) kan lungan lokalt bronkkonstringera för att styra om luftflödet till välperfunderade områden – motsatsen till hypoxisk pulmonell vasokonstriktion.

Gasutbyte och diffusion

Syrgas diffunderar från alveolen över det alveolokapillära membranet till blodet, där merparten binds till hemoglobin, medan koldioxid diffunderar åt motsatt håll. Diffusionshastigheten styrs av Ficks lag: den gasvolym som passerar membranet per minut är proportionell mot membranets area och tryckskillnaden över membranet, och omvänt proportionell mot membranets tjocklek. Gasens löslighet och molekylvikt spelar också in – koldioxid är omkring 20 gånger mer lösligt än syre och diffunderar därför lätt trots liten tryckgradient. Kväve binder inte till hemoglobin, löses endast i plasma och begränsas därför främst av blodflödet.

Normalvärden anges i Sverige i kPa (motsvarande mmHg inom parentes):

Lokal	PO₂	PCO₂
Inandningsluft	~21 kPa (160 mmHg)	~0 kPa
Alveolär luft	~13,3 kPa (100 mmHg)	~5,3 kPa (40 mmHg)
Arteriellt blod	~12,7 kPa (95 mmHg)	~5,3 kPa (40 mmHg)
Venöst blod (lungartär)	~5,3 kPa (40 mmHg)	~6,1 kPa (45 mmHg)

I alveolen sker jämvikt mellan luft och blod, vilket är varför alveolärt och arteriellt PO₂/PCO₂ ligger nära varandra.

Syre- och koldioxidtransport

Ungefär 98 % av syret transporteras bundet till hemoglobin som oxyhemoglobin (HbO₂) och 2 % löst i plasma. Bindningen styrs av partialtrycket: i lungan (högt PO₂) binder syre hårt, i vävnaden (lågt PO₂) släpper det. Detta sammanfattas i Oxyhemoglobindissociationskurvan, som är sigmoidal och brantast i det tryckintervall som råder i vävnaderna – små tryckförändringar ger då stor syreavlastning.

Kurvan högerförskjuts (lägre affinitet, mer syreavlastning) vid ↑pCO₂, ↓pH, ↑temperatur och ↑2,3-DPG – förhållanden som råder i metabolt aktiv vävnad. Motsatt ger ↓pCO₂, ↑pH och ↓temperatur vänsterförskjutning (ökad affinitet), likt förhållandet i lungan. Effekten av pCO₂/pH kallas Bohr-effekten. Fetalt hemoglobin (HbF) har högre affinitet än vuxet Hb och drar därför syre över placenta.

Koldioxid transporteras på tre sätt, se tabell. Haldane-effekten förklarar att deoxygenerat Hb binder koldioxid bättre än oxygenerat – vilket underlättar CO₂-upptag i vävnaden och CO₂-avgivning i lungan.

Transportform för CO₂	Andel	Kommentar
Löst i plasma	~10 %	Detta är vad PCO₂ mäter
Bikarbonat (HCO₃⁻)	~60 %	Del av väte-bikarbonatbufferten, viktig för syra-basbalansen
Bundet till hemoglobin (karbaminohemoglobin)	~30 %	Kopplat till Haldane-effekten

Klinisk pärla

Hemoglobin fungerar som pH-buffert – deoxygenerat Hb tar upp både CO₂ och H⁺, vilket kopplar syra-basbalans, Haldane-effekten och gastransport till varandra.

Störd syretransport

• Anemi: normalt PO₂ och saturation men lågt totalt syreinnehåll pga Hb-brist; ingen cyanos.
• Koloxidförgiftning: CO binder Hb med mycket högre affinitet än O₂ (~250×), tränger undan syre och vänsterförskjuter dessutom kurvan så att kvarvarande syre avges sämre till vävnaden.
• Cyanidförgiftning: blockerar cytokrom C-oxidas (komplex IV i elektrontransportkedjan) – syret transporteras men kan inte användas cellulärt.
• Höghöjdsvistelse: lågt inspiratoriskt PO₂ → ökad 2,3-DPG → högerförskjutning som kompensation.
• Cyanos: central (nedsatt lungfunktion, blå läppar och tunga) eller perifer (långsamt flöde, blå extremiteter).

Ventilation, perfusion och hypoxisk pulmonell vasokonstriktion

Lungkretsloppet är ett lågtrycks- och lågresistanssystem (~450 ml blod, varav ~70 ml i kapillärerna). När blodflödet eller ventrycket ökar sjunker den totala perifera resistansen genom kapillärrekrytering (tidigare stängda apikala kapillärer öppnas) och kapillärdistension. Blodflödet påverkas också av lungvolym och omgivande tryck.

En unik reglermekanism är Hypoxisk pulmonell vasokonstriktion: till skillnad från övriga kroppen kontraherar lungkärlen vid lokal hypoxi. Poängen är att strypa blodflödet till dåligt ventilerade/syresatta alveoler – t.ex. vid shunt orsakad av atelektas – och styra om blodet till friska, välventilerade delar så att syresättningen bevaras.

Tyngdkraften ger en ojämn fördelning i den upprättstående lungan. Både ventilation (V) och perfusion (Q) är högst vid basen och avtar mot apex, men perfusionen minskar relativt mer, så V/Q-kvoten stiger mot apex. West’s zones beskriver detta i förhållande till trycken i alveol (P_A), artär (Pa) och ven (Pv).

Region	Ventilation	Perfusion	V/Q-kvot	Konsekvens
Apex (topp)	Lägre	Mycket lägre	Hög (>1)	Relativt mer ventilation än perfusion
Bas	Hög	Högst	Låg (<1)	Relativt mer perfusion än ventilation
Hela lungan (normalt)	–	–	~0,8–1	Optimalt gasutbyte hos frisk, stående individ

Två extremfall av V/Q-mismatch är viktiga: Dead space (t.ex. Lungemboli) med ventilation men ingen perfusion (V/Q → ∞), och Shunt (t.ex. atelektas) med perfusion men ingen ventilation (V/Q → 0).

Lungödem uppstår när filtrationen av vätska över lungkapillärerna överstiger återupptaget via kapillärer och lymfkärl. Lungkapillärerna har lägre hydrostatiskt tryck än systemiska kapillärer, men ytspänningen i alveolerna drar vätska mot interstitiet. Vanliga mekanismer är ökat hydrostatiskt tryck (vänsterkammarsvikt) eller ökat kapillärläckage. Lungans rika lymfnätverk fungerar som skyddskapacitet.

Tenta-fokus

Kunna skilja shunt (V/Q → 0, låg ventilation, ger hypoxi som svarar dåligt på syrgas) från dead space (V/Q → ∞, ingen perfusion). Koppla ihop lungemboli med dead space och atelektas med shunt.

Obstruktiv och restriktiv ventilationsinskränkning

Ventilationsinskränkningar delas i två huvudkategorier. Obstruktiva sjukdomar (astma, KOL, emfysem) hindrar luftflödet på grund av trängre lumen och ger air trapping. Restriktiva sjukdomar (t.ex. Lungfibros) gör att lungan inte kan expandera fullt ut, vilket sänker både RV och TLC. Spirometrin skiljer dem åt:

Parameter	Restriktiv (t.ex. fibros)	Obstruktiv (astma, KOL, Emfysem)
TLC (Total lungkapacitet)	↓	Normal / ↑
VC (Vitalkapacitet)	↓	Normal / ↓
RV (Residualvolym)	↓	↑ (air trapping)
FEV1	↓ (proportionellt)	Kraftigt ↓
FEV%	Normal / ökad	↓

Dynamisk luftvägskompression förklarar en stor del av flödesbegränsningen vid obstruktiv sjukdom. Vid forcerad utandning stiger det intrapleurala och alveolära trycket. Där luftvägstrycket faller och blir lägre än pleuratrycket – vid den så kallade Equal pressure point – komprimeras bronkiolerna och lumen minskar. Hos en frisk lunga håller den elastiska återfjädringen upp luftvägarna, men vid emfysem är recoil-trycket lågt så att equal pressure point flyttas ut i sköra bronkioler → kollaps och luftfångst (hög RV).

Andningsreglering

Andningsrytmen genereras i hjärnstammen. I Medulla oblongata finns DRG (dorsala respiratoriska gruppen, huvudgenerator i vila), VRG (ventrala gruppen, aktiv vid forcerad in- och utandning) samt Pre-Bötzinger-komplexet som fungerar som rytmgenerator. Pons modulerar med pneumotaktiskt och apneustiskt centrum.

Regleringen styrs av afferenter från centrala och perifera kemoreceptorer samt mekanoreceptorer. Centrala kemoreceptorer känner indirekt av CO₂: koldioxid passerar blod-hjärnbarriären och bildar H⁺ som sensas. Perifera kemoreceptorer i sinus caroticus reagerar främst på lågt PO₂ – hypoxi stänger en K⁺-kanal → depolarisering → Ca²⁺-influx → signalering.

Tenta-fokus

Vid KOL med kroniskt förhöjt PCO₂ tappar de centrala kemoreceptorerna sin känslighet och det hypoxiska driftet via perifera kemoreceptorer blir den primära andningsdriften. Var därför försiktig med hög syrgastillförsel – den kan slå ut andningsdriften.

Sömnapné och hypertoni

Vid obstruktiv sömnapné ger upprepad nattlig obstruktion intermittent hypoxi, som aktiverar sympatikus och höjer blodtrycket. Över tid ger fria radikaler och endoteldysfunktion kroniska kärlförändringar och risk för hypertoni.

Fyra nivåer av störd andning

Syretransporten kan brista på fyra nivåer, ett användbart ramverk för att kategorisera sjukdom:

1. Extern konvektion (ventilation): ryggmärgsskada, KOL, sömnapné, lungfibros, pneumothorax.
2. Pulmonell diffusion (gasutbyte): lungödem, emfysem, pneumoni, atelektas (ger Shunt vid V/Q = 0 eller Dead space vid V/Q = ∞).
3. Intern konvektion (blodtransport): anemi, koloxidförgiftning.
4. Vävnadsdiffusion (cellulärt upptag): cyanidförgiftning.

Respiratorisk patologi

• Lungemboli: oftast från djup ventrombos (Virchows triad). Ger klassiskt alveolärt dead space. Lunginfarkt blir hemorragisk pga lungans dubbla blodförsörjning.
• ARDS: massiv inflammation ger proteinrik vätska, fibrin och döda celler som bildar Hyalint membran och blockerar gasutbytet.
• Bronkopneumoni (fläckvis, läker med ärrbildning) vs Lobär pneumoni (hel lob; ödem → röd hepatisation → grå hepatisation → resolution utan ärr).
• Tuberkulos: kaseöst nekrotiserande granulom orsakade av Mycobacterium tuberculosis. Sarkoidos ger däremot icke-nekrotiserande granulom.
• Emfysem: alveolvägsdestruktion (rökning), låg elastisk recoil och dynamisk luftvägskompression.
• Astma: reversibel bronkospasm med eosinofil inflammation och remodellering (glattmuskelhypertrofi, ökad slemproduktion, förtjockad basalmembran).

Farmakologi vid astma och KOL

Astma kännetecknas kliniskt av förlängt expirium med attackvis bronkkonstriktion, slemhinnesvullnad och ökad slemproduktion. KOL är en progressiv sjukdom med konstant nedsatt lungfunktion, mycket sekret men mindre bronkkonstriktion, och som ofta övergår i Emfysem. Vid astma föredras inhalation eftersom effekten kommer snabbt, dosen blir låg och de ~80–90 % av dosen som sväljs genomgår first-pass-metabolism → färre systemeffekter (nackdel: partikelstorleken avgör var läkemedlet deponeras).

Bronkdilaterare:

• β2-agonister: kortverkande (SABA: Salbutamol, Terbutalin) vid behov och långverkande (LABA: Salmeterol, Formoterol) som underhåll, alltid tillsammans med kortison. Verkar via ↑cAMP och ↓intracellulärt Ca²⁺ i glatt muskulatur → relaxation. Biverkningar: takykardi, tremor, huvudvärk, hyperglykemi, arytmier; snabb toleransutveckling.
• Antikolinergika: kortverkande (SAMA: Ipratropium) och långverkande (LAMA: Tiotropium). Antagoniserar acetylkolin på muskarinreceptorer → bronkdilatation och minskad slemsekretion. Kvartära ammoniumföreningar → dålig absorption → få biverkningar (främst muntorrhet).
• Teofyllin: fosfodiesterashämmare (↑cAMP/cGMP), smal terapeutisk bredd, används idag främst vid svår astma.

Inflammationsdämpande:

• Inhalationssteroider: hämmar NF-κB- och AP-1-medierad transkription → minskad cytokinsyntes och mediatorfrisättning. Profylaktisk effekt, ej akut. Skölj munnen efter användning för att minska risken för orala sekundärinfektioner.
• Leukotrienreceptorantagonister (LTRA): Montelukast blockerar cystein-leukotrienreceptorer och dämpar bronkkonstriktion och slemsekretion.
• Anti-IgE-antikroppar: Omalizumab binder IgE vid svår allergisk astma och hindrar bindning till mastcellernas IgE-receptorer.

Klinisk pärla

Prostaglandiner, tromboxaner och leukotriener är proinflammatoriska agens som ger vasodilatation, immuncellsinflöde, förtjockad bronkiolvägg och bronkspasm med ökad slemproduktion – därför är leukotrienreceptorantagonister och steroider centrala vid astma.

KOL-behandling: rökstopp är grundläggande. Kortverkande antikolinergika/β2-agonister vid behov, långverkande (LAMA/LABA) regelbundet vid svårare symtom, inhalationssteroider vid exacerbationer/svår KOL samt PDE-4-hämmaren Roflumilast vid uttalad sjukdom.

Anafylaktisk chock

Vid IgE-medierad anafylaxi (födoämne, läkemedel, latex, insektsbett) startas behandling omedelbart med adrenalin (snabb bronkdilatation), följt av syrgas, hög dos SABA, glukokortikoider (kortison) och antihistamin. Intensivvård kan krävas i svåra fall.

Hosta och rinit

Hosta är en skyddsreflex; helst behandlas den bakomliggande orsaken.

• Produktiv hosta (med slem) behandlas med slemlösande Mukolytika – Acetylcystein och Bromhexin bryter disulfidbryggor i slemmet och gör det lösare. Expektorantia (växtextrakt) har svagt dokumenterad effekt.
• Icke-produktiv (torr) hosta dämpas med opioider Kodein och Etylmorfin (verkar via µ-receptorer, beroendeframkallande) eller Noskapin (hostdämpande utan beroende).

Rinit är ett vanligt inflammationstillstånd i övre luftvägarna med nästäppa, rinnande näsa, nysningar och klåda. Behandling riktas mot slemhinnesvullnaden med antihistaminer, glukokortikoider, natriumkromoglikat, leukotrienreceptorantagonister och antikolinergika. Lokala avsvällande alfa-receptoragonister (Oximetazolin, Xylometazolin) samt systemiska (Fenylpropanolamin) ger snabb effekt men bör inte användas längre än ~10 dagar pga reboundfenomen med förvärrad slemhinnesvullnad och risk för läkemedelsberoende.

Lungcancer

Lungcancer har högst dödlighet av alla cancerformer (5-årsöverlevnad i Sverige ~14–20 %). Rökning står för 80–95 % av fallen. Centrala tumörer (skivepitelcancer, småcellig cancer) skiljs från perifera (adenokarcinom, ofta hos icke-rökare med EGFR-mutation).

Tumörtyp	Läge	Kännetecken	Markörer
Adenokarcinom	Perifer	Körtelstrukturer, ursprung i Clara-celler/typ II-pneumocyter, EGFR-mutation	TTF1+
Skivepitelcancer (lunga)	Central	Keratinisering/keratinpärlor, basalceller	p40/p63/CK5/6+
Småcellig lungcancer	Central	Mörka, tätt packade celler, molding, nekros/mitoser, neuroendokrint ursprung (Kulchitsky-celler)	Synaptofysin/CD56+
Karcinoid	Central	Polypliknande, låg proliferation	Kromogranin A, 5-HIAA

Spridning sker hematogent (till lever, binjure, skelett, hjärna), lymfogent och per continuitatem.