Газообмін в легенях.
Обмін газів (О2 та СО2) між альвеолярним повітрям та кров'ю проходить пасивно за механізмом дифузії внаслідок різниці парціальних газів,в альвеолярному повітрі та в венозній крові, яка надходить в капіляри легень.
Концентрація газів в повітрі характеризує їх парціальний тиск – це частина від загального тиску, що створюється сумішшю газів, яка приходиться на частку саме цього газу.
Газовий склад вдихуваного (атмосферного), видихуваного та альвеолярного повітря різний:
-
Повітря
О2
СО2
Азот та ін. гази.
Атмосферний
20,93%
0,03%
79,04%
Видихуваний
16,0%
4,5%
79,5%
Альвеолярний
14,0%
5,5%
80,5%
Причиною різного газового складу атмосферного та видихуваного повітря є газообмін в легенях.
Причиною різного газового складу видихуваного та альвеолярного повітря являється те, що видихуване повітря містить окрім альвеолярного ще й повітря із дихальних шляхів (мертвий простір, який не відрізняється за складом від атмосферного).
Газообмін між кров’ю і альвеолярним повітрям залежить від:
- площі поверхні альвеол, через яку відбувається дифузія, вона дорівнює 80 – 120 м2
- товщини легеневої мембрани, вона тоненька 0,4 – 1,5 мкм; дифузний шар ( альвеоло – капілярна мембрана) включає в себе: шар сурфактанту, шар пневмоцитів, базальні мембрани альвеоли і капіляру, шар ендотелію.
- коефіцієнту дифузії СО2 і О2. За хімічним складом, в мембрані переважають фосфоліпіди і вода, тому коефіцієнт дифузії для СО2 в 20 разів більше, ніж О2 тому незважаючи на низький градієнт тиску, СО2 швидше дифундує через мембрану;
- градієнту тисків газів, альвеолярно капілярний тиск ( Р1- Р2) дорівнює:
Для О2 60 мм. рт. ст. (100 – 40)
Для СО2 6 мм. рт. ст. ( 46 – 40).
Схема газообміну в легенях:
Кожна порція крові перебуває в капілярах легень 0,6 – 1 сек, а різниця парціального тиску СО2 вирівнюється через 0,1 сек. Різниця парціального тиску О2 вирівнюється через 0,3 – 0,4 сек. Тобто за час ( 0,6 – 1,1 сек.) перебування крові в капілярах легень, повністю відбувається газообмін. За 1 хвилину дифундує 250 – 300 мл О2, 200 – 250 мл. СО2.
Для характеристики процесів дифузії в легенях ввели поняття дифузної здатності легень (ДЗЛ) – це об’єм газу, який дифундує через альвеоло-капілярну мембрану за 1 хвилину при градієнті тиску цього газу по обидві сторони альвеоло-капілярної мембрани 1 мм.рт.ст. ДЗЛ для О2 у стані спокою 25 – 30 мл/хв.. мм. рт. ст.
Особливості легеневого кровотоку та вентиляції легень.
В легенях має місце нерівномірність кровотоку і вентиляції:
1. В судинах малого кола низький кровяний тиск ( 25 – 10 мм. рт. ст. ), капілярів дуже багато: 8 млрд., а у великому колі 10 млрд. в зв’язку з малим тиском відбувається нерівномірна перфузія різних відділів легень – до верхніх відділів легень доходить менше крові.
2. Вентиляція легень також не однакова: краще вентилюються базальні сегменти легень, менше – середні сегменти, а найменше вентилюється верхівки легень.