background image

Pulmonary circulation

  

Lec4   

Respiratory Physiology

  

 

Dr Suroor Mohammed  


background image

Objectives 

List the features of the pulmonary    circulation. 

List the Factors affecting pulmonary blood flow 

Explain the Differences in ventilation & 

perfusion in different parts of the lung  

 Transport forms  of o2 & co2 . 

 whats mean by oxy-Hb curve   


background image

The primary function of the pulmonary circulation is to allow 
the 

exchange of oxygen and carbon dioxide 

between the 

blood in the pulmonary 

capillaries

 and air in 

the alveoli

Oxygen

 is taken up into the blood whilst co2  is released 

from the blood into the alveoli. 

Mixed-venous blood 

is pumped from the right ventricle through the 

pulmonary arteries and then through the pulmonary capillary network. The 
pulmonary capillary network is in contact with the respiratory surface 
 and provides a huge gas-exchange area

 

Gaseous exchange 

occurs (co2  given up by the blood, oxygen 

taken up by the blood) and the 

oxygenated

 blood returns 

through the pulmonary  veins to the left atrium. 
 
The lungs are drained by the pulmonary veins( large veins) 
carry oxygenated blood from the lungs into the left atrium of 
the heart 


background image

background image

background image

Pulmonary Circulation 

At normal P02 arterial blood is about 100 mm Hg. 
● P02 level in the 

systemic veins 

is about 

40

 mm Hg. 

■PC02 is 

46 mm 

Hg in the 

systemic veins

■Provides a good index of lung function

 

● 

Rate of blood flow through the pulmonary circulation is = flow rate 

through the systemic circulation

. ◦ Driving pressure is about 10 mm Hg.  

● 

Pulmonary vascular resistance is low

. ◦ Low pressure pathway produces 

less net filtration than produced in the systemic capillaries.&  Avoids 

pulmonary edema. 
● 

Autoregulation

: ◦ Pulmonary arterioles constrict when alveolar P02 

decreases(hypoxia) & ◦ Matches ventilation/perfusion ratio. 
 

In a fetus: ◦ Pulmonary circulation has a higher vascular resistance, because the lungs 

are partially collapsed. 
● After birth, vascular resistance decreases: ◦ Opening the vessels as a result of 

subatmospheric intrapulmonary pressure. 
◦ Physical stretching of the lungs. 
◦ Dilation of pulmonary arterioles in response to increased alveolar P0 
 

 


background image

PULMONARY CIRCULATION 

Features of pulmonary circulation 

1) Lung is the only organ 

receiving the entire CO 

2) Less affected by 

gravitational forces 

compared with  

systemic vessels. 

3) 

Pulmonary blood vessels

 

Pul arteries: thin walled (30% as thick as the wall of 

the aorta) little smooth muscle and elastic tissue and 

have larger diameter 

Pul capillaries: larger than systemic capillaries and 

denser with multiple anastomoses (each alveolus 

seems to sit in a capillary basket) 

Pul veins: highly dispensable and act a blood 

reservoir. Lying down →↑pul blood volume (400mL) 
→↓ VC & orthopnea in HF 


background image

4) Pulmonary blood pressure 

Pul circulation is a low-pressure circulation (24/9mmHg). Systemic 

(120/80mmHg) 

Pul capillary pressure is 10mmHg (systemic=30mmHg) 

5) 

Pulmonary blood flow is 

influenced by intrathoracic pressure. 

6) 

Pulmonary circulation acts as a filter 

which prevents emboli from reaching 

the systemic circulation (fibrinolytic system) 

7) The pulmonary arteries are the 

only postnatal arteries that carry 

deoxygenated blood

, and pulmonary veins are the only postnatal veins 

that carry oxygenated blood. 

8) 

Lymphatic channels are abundant 

in lungs 

keep alveoli dry and maintain -ve intrapleural pressure 

9) 

ACE 

produced by endothelial cells of pulmonary vessels → maintaining 

blood pr 

10) 

Blood vessels of lung 

 

consist of two sets  

originating from two  

different sources,  

performing different 

 functions 

 

 

 

 

 

 

 

Pulmonary 

artery 

Bronchial arteries 

 

Pulmonary circulation 

 

Systemic circulation 

 

Deoxygenated  blood 

 

Oxygenated blood 

 

Gas exchange 

 

To the respiratory tree up 

to the terminal bronchioles 

 


background image

11) Physiologic shunt 

Shunt: blood that has not been 

oxygenated in the lungs is 

added to systemic circulation 

Lung: Bronchopulmonary 

anastomosis. 

Some bronchial venous blood (de-

oxygenated blood) enters 

pulmonary veins (oxygenated 

blood) bypassing the right 

ventricle and returns to left side of 

heart. 

This constitutes 2% of blood in 

systemic circulation. 
 

PO2 of pulmonary vein (95 mmHg) is 

different from that of pulmonary capillary 
(104 mmHg) due to anatomic shunt 

 


background image

Regulation of pulmonary blood flow: 

1) Cardiac out put: 

 

↑CO → ↑ pulmonary blood flow. 

2) Pulmonary vascular resistance: 

Pulmonary perfusion is inversely proportional to pulmonary 

vascular resistance. 

3) Nervous factors: 

Sympathetic → pulmonary vasoconstriction → ↓pulmonary blood 
flow by  (30%  

Parasympathetic→  vasodilatation → ↑pulmonary  perfusion. 

4) Chemical factors: 

Hypoxia, hypercapnia, and acidosis → vasoconstriction →↑ 
pulmonary arterial pressure (pul hypertension)  

In all others areas other than lung, hypoxia produces 

vasodilatation  

COPD→ hypoxia → vasoconstriction → pulmonary 

hypertension → RHF  

 


background image

5) Effects of gravity:  

Remarkable effect on pulmonary circulation 

In the erect posture (Apex of lung above the level of heart, 

base below) → linear ↑ in pulmonary blood flow from the apex 
to the base of the lung. 

Alveoli at apex are underperfused (overventilated). 

 Alveoli at the base are underventilated (overperfused) 

6) Hormonal factors: 

Pulmonary arteriolar vasoconstriction (angiotensin II, 

epinephrine, norepinephrine, PGF2α) 

Vasodilator (Ach, NO) 

7) Phases of respiration:  

Inspiration →pulmonary vasodilatation →↑ pulmonary perfusion 

Expiration →  vasoconstriction → ↓ pulmonary perfusion


background image

Ventilation perfusion ration(V/Q):differences 

in V & Q in different parts of the lung:  

Is the ratio between alveolar ventilation in one 

min and pulmonary perfusion in one min 

For proper O

2

 and CO

2

 exchange in the lungs, ventilation 

and perfusion must be matched. 

Resting alveolar ventilation is 4 L/min 

Pulmonary blood flow = CO= 5L/min 

V/Q=(4L/min) ÷(5L/min)=0.8 at the middle of the lung 

 At the apex of the lung, V/Q=3 

 At the base of the lung, V/Q=0.6 

In the upright posture, ventilation and perfusion are 

less at the apex and more towards the base (gravity) 

In lying down posture, the posterior part of the lung is well 

ventilated and perfused than the anterior part. 


background image

Various lung intravascular and extravascular pressures 

influence pulmonary blood flow and its distribution in 

the lung. Pressure in different vascular segments 

(arteries, capillaries and veins), extravascular pressures 

(intrathoracic or intrapleural), and transmural pressure 

can vary considerably during both the cardiac and 

respiratory cycles.

 

 Because these pressures can influence the distribution of 

blood flow and vascular resistance, they can affect how 

 

    

well blood flow is matched to ventilation.

 

Gravity dependent reduction in perfusion is more 

marked at the apex than reduction for ventilation → 

V/Q  is highest at the apex and lowest at the base in 

upright posture

.

 
 


background image

The pulmonary circulation 

receives

 the entire output of the 

right heart, but 

vascular pressures 

are considerably 

lower

 

than in systemic vessels. 

 

Blood flow in the upright lung is distributed preferentially 

to the lung base because of the influence of gravity. 

However, the base also receives a greater proportion of the 

ventilation than does the apex. This imbalance in 

ventilation to perfusion in the upright lung can lead to a  

higher VA/Q at the apex than the base 

 
 

This is reflected by a 

higher

 

alveolar PO2 and lower PCO2 in alveoli 

at 

the apex 

than at lung base. 

 

 

  


background image

 


background image

Composition of Alveolar Air is Kept Constant 

(Po

2 = 

100mHg, 

Pco

2 =

40mHg)

 

O

2

 continuously diffuses out of the alveoli into the blood stream and CO

2

 

continuously diffuses into the alveoli from blood 

Inspired air mixes with alveolar air, replacing the O

2

 and diluting the CO

2

.  

The blood transports O

2

 and CO

2

 between the lungs and other tissues 

throughout the body.  

These gases are carried in several different forms: 

Dissolved in plasma 

Chemically combined with Hb. 

Converted into a different molecule

 

Oxygen Transport:      

*  98.  %  combines    with  hemoglobin  (oxy  –Hb  )in  RBC  (Hb  increases  the  O

2

  carrying 

capacity of blood 70-fold). 

 * 2 % dissolved in plasma

  

Transport of CO

2

 in the blood

 while 

CO2 is transported in 3 

forms: 

- In the form of HCO3  carbonic acid …. 70%       

-

- In dissolved in plasma …………... 7% 

-

With Hb proteins  as carbamino compounds (23%): 

 CO2 combines reversibly with Hb to form carbamino 

Hb  

   CO2 + Hb   Hb-CO2 

CO2 does not bind to iron

, as oxygen does, but to amino groups on the polypeptide 

chains of Hb &  of plasma proteins 

 
 

 


background image

Oxyhemoglobin Dissociation Curve

 

It  is  an  S - shaped  curve  with  a  steep  slope  between  10  and  60 mm  Hg P0

2  

and  a flat  portion  between70 and 100 mm  Hg P0

2  

. At a  P0

2  

of 60 mm  Hg, 90% 

of the total  Hb is combined with  0

2. 

From  this point  on,  a  further  increase  in  P0

2   

produces  only  a small  increase  in  0

2   

binding 

        
 
                * 
       60mmg=90% 


background image

The position of the curve can be defined by the Po

2

 at 

which 50% of Hb is bound to O

(P

50

).

 

At normal body temp (37°C)  arterial blood with a pH of 7.4, a Pco

of 40 

mmHg, 

P

50

 27 mmHg.

The higher the P

50

, the lower the affinity of Hb for 

O

2

.when the affinity of Hb for O

2

  (P

50

 )  the curve is 

    shifted to the right  unloading of O

to the tissues 


background image

Oxyhemoglobin Dissociation Curve

 

 

Graphic illustration of the % oxy hemoglobin saturation at different values of P02  

 

.

The curve of the relationship between blood PO2 and the percent of Hb saturated with 

O2. 

It is an S – shaped curve with a steep slope between 10 and 60 mm Hg PO2 and a 

flat portion between 60 and 100 mm Hg PO2

.

 

Loading and unloading of 02 is  influenced by the affinity of hemoglobin for 02.

 

● Affinity is decreased when pH is decreased , Increased temperature and  2,3-DPG that Shift the 
curve to the 

right(Affinity of hemoglobin for 02 decreases)&  Greater unloading of 02  

Steep portion 

of the sigmoidal curve, small changes in P02 produce large differences in % saturation (unload more 
02).

 
 
 
 
 
 

Decreased blood temperature

 

The factors that shift the curve to the 
left, which means that at any given pO2, 
Hb has more affinity for O2 (lower P50), 
are: 

 

The factors that displace the curve to the 
right, which means that at any given 
PO2, Hb has less affinity for O2 (higher 
P50), are 

1- Decrease in [H+] with pH increasing 

from 7.4 to 7.6. 

 2- Decreased 2,3-diphosphoglycerate 

(2,3-DPG) concentration. 

3 -Decreased CO2  

4-The presence of large amount of Hb-F 

5-Decreased blood temperature  

 

1- 

Increased [H+] with pH decreasing 

from concentration from 7.4 to 7.2. 

2- Increased CO2 

*3 -Increase 2 ,3- DPG a is ,2 ,3 

diphosphoglycerate [phosphate 

compound normally present in the blood. 

 4 - Increased blood temperature  


background image



رفعت المحاضرة من قبل: Mubark Wilkins
المشاهدات: لقد قام 3 أعضاء و 132 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل