Транспорт углекислого газа

Занятие 1

Общие принципы

Дыхание: определение, значение, 5 этапов дыхательного процесса. Понятие о внешнем дыхании. Конвекционный и диффузионный транспорт при переносе дыхательных газов.

Легочная вентиляция

Функциональная анатомия дыхательной системы: дыхательные пути и газообменная поверхность легких, висцеральная и париетальная плевра, плевральная щель, грудная клетка, дыхательные мышцы. Кровоснабжение легких: сосуды малого круга и бронхиальные сосуды.

Легочные объемы и емкости. Спирография. Измерение остаточного объема легких. Значение жизненной емкости легких и функциональной остаточной емкости. Мертвое пространство: анатомическое и функциональное, их физиологическое и диагностическое значение.

Показатели вентиляции: минутный объем дыхания, альвеолярная вентиляция, максимальная вентиляция легких. Методы их определения, функциональное и диагностическое значение, соотношения с легочными объемами

Механика дыхания

Механизм спокойного вдоха и выдоха. Роль инспираторных мышц и эластической тяги легких. Механизм форсированного выдоха. Изменения альвеолярного давления во время вдоха и выдоха.

Силы, действующие в дыхательной системе в ходе дыхательного цикла. Происхождение эластической тяги легких: роль эластических волокон и поверхностного натяжения альвеолярной жидкости, легочный сурфактант и его значение. Причина растянутого состояния легких в покое: опережающий рост грудной клетки по сравнению с легочной тканью с момента рождения. Соотношение между упругими силами легких и грудной клетки и силой дыхательных мышц в покое, на высоте вдоха и в процессе выдоха.

Роль упругих сил, действующих в грудной полости, для дыхания и кровообращения. Плевральное давление как показатель упругих сил. Изменение плеврального давления в ходе дыхательного цикла. Регистрация внутрипищеводного давления как показателя внутригрудного давления.

Аэродинамика дыхания. Количественное описание воздушного потока в дыхательных путях. Динамическое закрытие дыхательных путей, эффект «воздушной ловушки». Зависимость скорости выдоха от аэродинамического сопротивления дыхательных путей и эластической тяги легких. Обструктивные состояния и их причины. Показатели скорости воздушного потока и их измерение – спирография, пневмотахометрия (пик-флоуметрия). ОФВ1 и отношение ОФВ1/ФЖЕЛ.

Основные вопросы

1. Что такое спирометрия?
2. Какие существуют легочные объемы и емкости?
3. Что такое мертвое пространство?
4. Что такое МОД, МВЛ, АВ?
5. Какие мышцы отвечают за дыхание?
6. Каков механизм вдоха?
7. Каков механизм выдоха?
8. Каково происхождение эластической тяги легких?
9. Каковы природа и роль сурфактанта?

Занятие 2

Транспорт газов кровью

Общие принципы

Формы содержания газов в жидкостях. Показатели содержания газов в газовых смесях и жидкостях: фракционное содержание газа в смеси, парциальное давление газа в смеси и жидкости, объемная концентрация газа в жидкости. Физический смысл и физиологическое значение этих показателей. Разность парциальных давлений газа как движущая сила диффузии. Связь между парциальным давлением и объемной концентрацией газа в жидкости. Сатурационные кривые.

Транспорт кислорода

Формы переноса кислорода в крови. Гемоглобин, его структура, локализация, количество и свойства. Характер связи кислорода с гемоглобином. Сатурационная кривая для кислорода, значение ее горизонтального и наклонного участков. Сдвиги сатурационной кривой для кислорода при изменениях температуры, pH и pCO₂, их физиологическое значение. Механизмы изменения сродства гемоглобина к кислороду при изменениях температуры, pH и pCO₂.: аллостерические взаимодействия между центрами связывания H⁺, CO₂ и O₂. Кривая диссоциации оксигемоглобина. Связь между объемной концентрацией кислорода в крови, насыщением гемоглобина кислородом, количеством гемоглобина и кислородной емкостью гемоглобина. Значения парциального давления и объемной концентрации кислорода в артериальной и венозной крови. Методы определения парциального давления, объемной концентрации и насыщения гемоглобина кислородом (полярография, метод Ван-Слайка, оксигемометрия, пульс-оксиметрия). Различия в гемоглобине взрослого (HbA) и плода (HbF), их физиологическое значение. Патологические формы гемоглобина (метгемоглобин, карбоксигемоглобин), причины и патологические последствия их образования. Роль метгемоглобинредуктазы в поддержании необходимой степени окисления железа. Методы определения содержания нормальных и патологических форм гемоглобина (колориметрия, спектрофотометрия). 2,3-дифосфоглицерат, его влияние на сродство гемоглобина к кислороду и сатурационную кривую кислорода.

Транспорт углекислого газа

Формы транспорта углекислого газа кровью (транспортные фракции). Механизм их образования. Роль карбоангидразы, гемоглобина, хлор-бикарбонатного обменника. Последовательность реакций при образовании транспортных фракций углекислого газа. Сатурационная кривая для углекислого газа, ее сдвиг при изменении парциального давления кислорода. Механизм и физиологическое значение этого сдвига. Значения парциального давления и объемной концентрации углекислого газа в артериальной и венозной крови.

Буферные свойства гемоглобина. Изменение этих свойств при изменениях парциального давления кислорода, механизм и физиологическое значение этого эффекта.

Дыхание при повышенном давлении (в барокамере) и пониженном давлении (в условиях высокогорья). Кессонная болезнь. Причины использования кислородно-гелиевой смеси при глубоководных погружениях.

Внешнее дыхание

Цель внешнего дыхания – постоянство парциальных давлений дыхательных газов в артериальной крови. Три компонента внешнего дыхания – вентиляция, диффузия и перфузия.

Легочная диффузия. Факторы, определяющие диффузию. Нормальное соотношение между парциальными давлениями дыхательных газов в альвеолярном воздухе и артериальной крови.

Вентиляционно-перфузионное отношение. Изменения парциальных давлений дыхательных газов при сдвигах вентиляционно-перфузионного отношения. Нормальные значения вентиляционно-перфузионного отношения. Гипоксическая вазоконстрикция и ее роль в поддержании вентиляционно-перфузионного отношения.

Равномерность вентиляционно-перфузионного отношения, ее значения для нормальной функции внешнего дыхания. Причины нарушений внешнего дыхания при неравномерности вентиляционно-перфузионного отношения.