Транспорт углекислого газа

I.Внешнее дыхание

Атмосферный воздух, содержащий кислород, поступает благодаря дыхательным движениям — вдоху и выдоху — в легкие. Воздух, поступающий из атмосферы в легкие, называется вдыхаемым, а удаляемый во время выдоха — выдыхаемым. В альвеолах легких происходит газообмен.

Вентиляция легких осуществляется благодаря непрерывным (в течение всей жизни) и попеременно чередующимся вдоху (инспирация) и выдоху (экспирация). Во время вдоха в легкие поступает насыщенный кислородом атмосферный воздух, при выдохе в атмосферу возвращается воздух, обедненный кислородом и обогащенный двуокисью углерода.

Дыхательные движения. Вдох и выдох обеспечиваются дыхательными экскурсиями (движениями) грудной клетки и диафрагмы. Объем грудной клетки изменяется вследствие сокращения межреберных мышц, движения ребер и уплощения диафрагмы

Механизм вдоха

Во время вдоха при увеличении объема грудной клетки в замкнутой плевральной полости давление еще больше падает. Вследствие различия между атмосферным давлением в альвеолах и плевральным давлением легкие растягиваются, в целом увеличиваясь в объеме, следуя за грудной клеткой. При этом давление в полости легких падает и становится ниже атмосферного. Легкие через воздухоносные пути сообщаются с атмосферой. Появившаяся разница между давлением в легких и атмосферным давлением приводит к тому, что воздух начинает поступать через воздухоносные пути (трахея, бронхи) в альвеолы, заполняя их, при этом давление выравнивается. В естественных физиологических условиях воздух в легкие поступает пассивно, как бы «засасываясь» благодаря разрежению в легких, а не нагнетается, как могло бы быть в случае повышения давления во внешней среде.

Механизм выдоха

Выдох в основном— происходит пассивно: межреберные мышцы расслабляются, купол диафрагмы поднимается. В результате объем грудной клетки уменьшается и давление в плевральной полости возрастает. Это давление передается на легочную ткань, поэтому одновременно повышается давление воздуха в альвеолах. Теперь уже давление воздуха в легких становится больше, чем в атмосфере, и воздух благодаря этому начинает выходить из легких по воздухоносным путям наружу.

Если измерить давление в плевральной полости во время дыхательной паузы, то можно обнаружить, что оно ниже атмосферного давления на 3—4 мм рт.ст., т.е. отрицательное благодаря этому альвеолы всегда находятся в несколько растянутом состоянии.

В случае повреждения грудной клетки в плевральную полость входит воздух. Это явление называется пневмотораксом. При этом легкие сжимаются под давлением вошедшего воздуха вследствие эластичности ткани легких, поверхностного натяжения альвеол. В результате во время дыхательных движений легкие не способны следовать за грудной клеткой, при этом газообмен в них уменьшается или полностью прекращается.

Характеристика легочной вентиляции

Легочную вентиляцию подразделяют на несколько компонентов.

Дыхательный объем — количество воздуха, которое человек вдыхает или выдыхает в покое(300-700мл).

Резервный объем вдоха — количество воздуха, которое человек может дополнительно вдохнуть после нормального вдоха(1500-2000мл).

Резервный объем выдоха — количество воздуха, которое человек может дополнительно выдохнуть после спокойного выдоха(1500-2000мл).

Остаточный объем — количество воздуха, оставшееся в легких после максимального выдоха(1 ООО-15 00мл).

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) — максимальное количество воздуха, которое можно выдохнуть после наибольшего вдоха, состоящее из суммы дыхательного объема и резервных объемов вдоха и выдоха. У мужчин молодого возраста она составляетЗ,5-4,8л, у женщин на 25% ниже - 3-3,5л. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) является показателем подвижности легких и грудной клетки. Она зависит от многих факторов: конституции, возраста, пола, степени тренированности. С возрастом ЖЕЛ уменьшается, что связано со снижением эластичности легких и подвижности грудной клетки.

Общая емкость легких — максимальное количество воздуха, содержащегося в легких при наибольшем вдохе, является суммой жизненной емкости и остаточного объема легких.

«Мертвое» воздушное пространство. Воздухоносные пути, включающие полости носа, рта, трахеи, бронхов, образуют так называемое «мертвое» пространство. Воздух, занимающий объем «мертвого» пространства, не участвует в газообмене. Во время вдоха первая порция вдыхаемого воздуха поступает в альвеолы из «мертвого» пространства. Во время выдоха она возвращается последней в воздухоносные пути этого пространства, т.е. фактически один и тот же воздух «мертвого» пространства без обновления состава поступает в легкие.

Воздухоносные пути наряду с основной функцией выполняют ряд важных вспомогательных функций. К ним относятся очищение, увлажнение и согревание воздуха. (150мл)

Сурфактанты. В альвеолярной жидкости, покрывающей альвеолы изнутри, имеются поверхностно-активные вещества сурфактанты, которые снижают поверхностное натяжение, особенно при спадении легких. Если бы этого не происходило, то при уменьшении объема альвеол поверхностное натяжение в них оказалось бы столь большим, что они полностью спадались бы. По своему составу сурфактанты легких представляют собой смесь белков и липидов.

II. Газообмен в легких

В атмосферном воздухе содержится:

· 20,9 об.% кислорода,

· 0,03 об.% двуокиси углерода,

· 79,1 об.% азота.

В альвеолярном воздухе содержится:

· 14 об.% кислорода,

· 5,6 об.% двуокиси углерода,

· 80,4 об.% азота.

В выдыхаемом воздухе содержится:

· 16,3 об.% кислорода,

· 4 об.% двуокиси углерода,

· 79,7 об.% азота.

Основное свойство альвеолярного воздуха — относительное постоянство его состава, которое можно рассматривать как одно из проявлений дыхательного гомеостаза.

Диффузия газов в альвеолах. Благодаря огромной общей поверхности альвеол, составляющей 50—80 м², имеются условия для достаточно эффективной диффузии газов, обеспечивающей дыхательные потребности организма. Тонкий слой легочной ткани, отделяющей кровь легочных капилляров от альвеолярного пространства, легко проницаем для газов. В процессе диффузии газы проходят через альвеолярный эпителий, интестинальное пространство между основными мембранами, эпителий капилляров, плазму крови, мембраны эритроцитов во внутреннюю среду эритроцитов. Диффузионный барьер составляет 1 мкм.

Транспорт газов через стенку артерий происходит благодаря градиенту давлений газов в альвеолах и крови: двуокись углерода покидает венозную кровь и поступает в альвеолярный воздух, а кислород диффундирует в противоположном направлении — из альвеолярного воздуха в кровь.

Факторы, определяющие газообмен. Насыщение крови кислородом и удаление из нее двуокиси углерода зависят от трех факторов:

1) альвеолярной вентиляции;

2) кровотока в легких;

3) диффузионной способности тканей легких.

III. Транспорт газов кровью