Характеристика перфузии легких кровью.
Объем легочной перфузии – около 500 мл крови.
МОК для малого круга кровообращения равен (соответствует) таковому для большого круга кровообращения.
Давление в легочных артериях составляет 15-25 мм.рт.ст.,. В легочной артерии низкое пульсовое давление 5-6 мм.рт.ст.
В малом круге кровообращения невелика разница между давлением в артериях и венах (10 мм.рт.ст.).
В связи с низким кровяным давлением легочной кровоток имеет фазный характер, т.е. зависит от вдоха и выдоха.
Существенное влияние на легочную перфузию кровью оказывает гравитационное и альвеолярное давление. В связи с этим перфузия кровью различных частей легкого не одинакова.
Выделяют 3 зоны легких с разной перфузией кровью:
Зона 1. Верхушка легкого. Минимальная перфузия.
Зона 2. Верхняя треть легкого. Умеренная перфузия. Часть капилляров может находиться в спавшемся состоянии.
Зона 3. Нижние две трети легкого. Наибольщая перфузия.
3. Диффузионная способность легких это количество мл газа, которое проходит за 1 минуту через легочную мембрану при разнице парциальных давлений по обе стороны мембраны 1 мм.рт.ст.
4. Содержание гемоглобина (HHb) в эритроцитах. 1 г HHb способен связать 1,35 мл О2. При содержании гемоглобина 150 г/л (норма) каждые 100 мл крови переносят 20,8 мл О2. Это кислородная емкость крови.
Другой показатель, отражающий связывание кислорода кровью – содержание кислорода в крови, взятой в различных участках сосудистого русла: в артериальной крови в норме 20 мл О2/100 мл крови и в венозной крови - 14 млО2/100 мл крови.
Следующий показатель – артерио-венозная разница (норма 5-6 мл О2/100 мл крови).
Отношение кислорода, связанного с гемоглобином, к кислородной емкости крови (все выраженное на 100 мл крови) называется насыщение гемоглобина кислородом. В артериальной крови оно составляет в норме 96%.
Гемоглобин присоединяет кислород с помощью непрочной водородной связи, с образованием оксигемоглобина. Эта реакция обратима:
Нв+О2=НвО2
Направленность реакции зависит от содержания кислорода: если количество кислорода в крови увеличивается, то реакция идет в сторону образования оксигемоглобина, если уменьшается - то в противоположную сторону.
Динамика взаимодействия Нв и О2 отражается кривой диссоциации оксигемоглобина. Эта кривая количественно определяет приведенную выше реакцию связывания гемоглобином кислорода.
Кривая отражает общую закономерность: увеличение количества кислорода сопровождается усиленным образованием оксигемоглобина. Кривая диссоциации оксигемоглобина имеет S-образный вид.
Это связано с тем, что до 10 мм рт. ст. кислород связывается гемоглобином медленно, затем до 60-50 мм рт. ст. скорость реакции резко увеличивается, кривая круто поднимается вверх, при давлении 90 мм рт. ст., когда более 98% гемоглобина связано с кислородом, кривая вновь идет почти горизонтально.
Избыток СО2 и ацидоз сдвигают кривую диссоциации вправо, а недостаток СО2 и алкалоз – влево (эффект Бора).
В кровеносной системе легких реакция взаимодействия гемоглобина с кислородом идет в сторону образования оксигемоглобина, так как венозная кровь имеет напряжение кислорода 40 мм рт. ст., а в альвеолярном воздухе парциальное давление кислорода составляет 100 мм рт. ст.
В тканях напряжение О2 равно 20-40 мм рт. ст., а в артериальной крови – 100 мм рт. ст., в связи с этим реакция идет в сторону распада оксигемоглобина. Кровь отдает в ткани часть О2.
Этот процесс оценивается коэффициентом утилизации кислорода (КУК).
КУК это отношение потребленного кислорода к кислородной емкости крови. В норме в покое 30-40%, при физ. нагрузках существенно возрастает.
Для оценки эффективности газообмена вычисляют коэффициент использования кислорода (КИК).
КИК показывает количество кислорода в мл, которое потребляется из 1 литра воздуха. В норме он составляет 40 мл.
Химическое присоединение СО2.
Напряжение СО2 в тканях составляет 60 мм.рт.ст., а в притекающей крови – 50-60 мм.рт.ст. Благодаря этому СО2 переходит из ткани в кровь (напряжение в оттекающей крови - 46 мм.рт.ст.).
Основная форма связывания СО2 кровью – это образование бикарбонатов натрия и калия.
СО2 + Н2О = Н2СО3
Эта реакция обратима, ее направление зависит от количества СО2. Его увеличение сдвигает реакцию вправо, уменьшение - влево. Образующаяся угольная кислота диссоциирует:
Н2 СО3 ---- Н+ + НСО3-
Следовательно, в эритроците образуются катионы Н+ и анионы НСО3-. Катионы водорода вступают в реакцию восстановления гемоглобина: Н+ + Нв = ННв.
Анионы НСО3 – – частично выходят из эритроцитов в плазму из-за разности концентраций.
Таким образом, в плазме и в эритроцитах появляется значительное количество анионов НСО3 -, которые в плазме взаимодействуют с катионами натрия (55% связывания углекислого газа ), а в эритроцитах – взаимодействуют с катионами калия (35% связывания углекислого газа ), образуя соответственно гидрокарбонаты Na и К.
Ключом всех этих реакций служит фермент карбоангидраза, который содержится в мембранах эритроцитов и катализирует обратимую реакцию соединения углекислого газа с водой.
Кроме того, небольшое количество углекислого газа (10%) транспортируется в виде карбогемоглобина – соединения СО2 с гемоглобином.
Клинико-физиологическая оценка газообмена.
В клинической практике 2 и 4 этапы дыхания оцениваются не раздельно, а в целом.
1. Определение состава альвеолярного, вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, при их сопоставлении можно получить сведения о газообмене. Анализ состава альвеолярного, вдыхаемого и выдыхаемого воздуха проводят на газоанализаторах.
2. Количество потребленного кислорода - оно характеризует интенсивность деятельности дыхательной системы. Определение количества потребленного кислорода можно произвести путем сопоставления состава вдыхаемого и выдыхаемого воздуха газоанализаторами, либо с помощью оксиспирографа.
Третий этап дыхания оценивается путем определения концентрации дыхательных газов в артериальной и венозной крови.
Для этого проводят вытеснение дыхательных газов из крови физическим методом (изменение давления над кровью, И.М. Сеченов ), химическим методом (вытеснение дыхательных газов из крови химическими реагентами, Баркрофт ) или физико-химическим методом (Ван Слайк).
Собирают вытесненные газы в сосуд и определяют их содержание с помощью газоанализатора.