Этапы процесса дыхания

Дыхание это процесс переноса кислорода из атмосферного воздуха к клеткам и углекислого газа от клеток в окружающую среду. Этот процесс переноса кислорода в те части организма, где он поглощается клетками, происходит в несколько этапов:

1. Внешнее дыхание, которое обеспечивает вентиляцию легких. На этом этапе происходит конвекционный транспорт воздуха из окружающей среды в альвеолы и обратно.

2. Диффузия кислорода из альвеол в кровь легочных капилляров, а углекислого газа из капилляров в альвеолы.

3. Транспорт газов кровью - конвекционный перенос кислорода кровью к капиллярам тканей; а углекислого газа к капиллярам легких.

4. Диффузия кислорода из капилляров в окружающие ткани и диффузия углекислого газа из тканей в капилляры.

Наша задача познакомиться со всеми этапами процесса потому, что нарушения транспортировки кислорода могут возникнуть на любом из этих этапов, а результат будет всегда один - недостаточное получение тканями кислорода - гипоксия.

Вентиляция легких

Функцию внешнего дыхания у высших позвоночных и человека выполняют специальная система воздухоносных дыхательных путей и легкие. Сюда же следует отнести и дыхательные мышцы, с помощью которых происходит изменение размеров грудной клетки и осуществляется дыхательный акт. Внешнее дыхание осуществляется благодаря, во-первых, изменению объема грудной клетки обусловленному движением ребер и диафрагмы и, во-вторых, последующему пассивному изменению объема легких. Объем грудной клетки увеличивается во время вдоха. Эта фаза носит название инспирации. Экспирацией называется фаза уменьшения объема легких во время выдоха. Чередование вдоха и выдоха составляют дыхательный цикл. Обычно вдох несколько короче выдоха: у человека их соотношение равно в среднем 1:1,3. Соотношение компонентов дыхательного цикла (длительность фаз, глубина дыхания, динамика давления и потоков в воздухоносных путях) характеризует так называемый паттерн дыхания.

Во время дыхания окружающий воздух проходит систему полостей и последовательно разветвляющихся трубок. Внутренняя емкость воздухоносных путей до начала респираторных бронхиол I порядка называется анатомически мертвым пространством, составляет от 150 до 170 мл. В этой зоне не происходит газообмена, однако воздухоносные пути выполняют не только функции проводящих трубок. Они обеспечивают очищение, увлажнение и согревание воздуха. Очищение начинается уже при прохождении через носовую полость, где в слизистой оболочке задерживаются частицы пыли, бактерии. Частицы не задержанные в этой области прилипают к слою слизи, который секретируется бокаловиднымии клетками и субэпителиальными железистыми клетками дыхательных путей. В результате мерцательных движений ресничек дыхательного эпителия слизь постоянно передвигается по направлению к надгортаннику. Согревание и увлажнение воздуха происходит в основном в носовой полости, где большая поверхность слизистой хорошо кровоснабжается и содержит высокоактивные слизистые железы. Воздух, попадающий в альвеолы, нагрет до 37 градусов и полностью насыщен водяными парами.

Ацинус - морфофункциональная единица легкого - начинается с дистального конца терминальных бронхиол и включает респираторные бронхиолы всех порядков, альвеолярные ходы и альвеолярные мешочки. В легких взрослого человека содержится 150000 ацинусов, объем ацинуса 30-40 мм², каждый ацинус содержит до 2000 альвеол, общее число альвеол примерно 300 миллионов, суммарная площадь 80 м², диаметр альвеол 0.2 - 0.3 мм, каждая альвеола окружена плотной сетью капилляров.

Альвеолы отделены друг от друга альвеолярными перегородками, они являются одновременно стенками альвеол. Очень важными и постоянными структурами нормального легкого являются отверстия в альвеолярной перегородке - поры Кона. Благодаря этим порам осуществляется активный коллатеральный газообмен и обмен сурфактантом.

Альвеолярный эпителий включает альвеолоциты I и II порядка. Функциональное значение альвеолоцитов I порядка: формирование альвеоло-капиллярного барьера, транспорт жидких компонентов из крови в альвеолы, препятствие проникновению инородных частиц из альвеол в кровь и обратно. Альвеолоциты II порядка занимающие, лишь 3 - 7 % альвеолярной поверхности, выполняют секреторную и репродуктивную функции, этими клетками замещаются клетки первого порядка в случае гибели.

Кровь легочных капилляров отделена от альвеол альвеоло-капиллярной мембраной, толщина которой не превышает 1мкм.

Для обеспечения нормальной легочной вентиляции необходимо структурное обеспечение, в котором выделим 4 основных фактора:

1. работа дыхательных мышц для изменения размеров грудной клетки,

2. эластичность легочной ткани, которая позволяет ей следовать за изменениями размеров грудной клетки,

3. транспульмональное давление, которое поддерживает легкие в расправленном состоянии,

4. легочный сурфактант, препятствующий спадению альвеол.