Легочные объемы. Легочная вентиляция.

При спокойном дыхании человек вдыхает и выдыхает около 500 мл (300 –800 мл) воздуха – это дыхательный объем.

При усиленном вдохе в легкие можно ввести помимо дыхательного объема еще дополнительно 1500 – 2000 мл воздуха – это резервный (дополнительный) объем вдоха.

После спокойного выдоха можно усиленно выдохнуть еще 1000 – 1500 мл – это резервный объем (дополнительный) выдоха.

Важной характеристикой дыхания является жизненная емкость легких – максимальный объем воздуха, который можно выдохнуть после максимального вдоха.

Но даже после максимального выдоха в легких остается объем воздуха, который всегда их заполняет – это остаточный объем. Большая часть его может быть удалена из легких только при открытом пневмотораксе. В спавшихся легких также остается некоторое количество воздуха – это минимальный объем. Это воздух задерживается в ≪воздушных ловушках≫, которые образуются потому, что часть бронхиол спадается раньше альвеол. Поэтому легкие взрослых людей и дышавших после рождения детей не тонут в воде.

Количество воздуха, которое остается в легких после спокойного выдоха, называется функциональной остаточной емкостью.

Максимальное количество воздуха, которое полностью заполняет легкие,

называется общей емкостью легких.

Обмен газов в легких

Количество альвеол в одном легком человека равно 300-400 млн. Суммарная площадь альвеоло-капиллярного барьера, через который происходит обмен газами между альвеолярным воздухом и кровью составляет 80-90 кв.метров.

От альвеолярного воздуха кровь отделяет легочная мембрана, состоящая из: а) эндотелиальных клеток;

б) двух основных мембран;

в) плоского альвеолярного эпителия;

г) слоя сурфактанта.

Газообмен в легких осуществляется в результате диффузии О₂ из альвеолярного воздуха в кровь (500 л в сутки) и СО₂ из крови в альвеолярный воздух (430 л в сутки). Диффузия происходит в результате разности парциального давления этих газов в альвеолярном воздухе и их напряжением в крови. Средняя продолжительность пребывания эритроцитов в легочных капиллярах составляет 0,25-0.75 с, что достаточно для того, чтобы произошла оксигенация (процесс насыщения кислородом) крови.

Парциальное давление и напряжение О₂ и СО₂ (в мм.рт.ст.)

Газы	Венозная кровь	Альвеолярный воздух	Артериальная кровь
О2	40 мм.рт.ст.	100 мм.рт.ст.	98 мм.рт.ст.
СО2	46 мм.рт.ст.	40 мм.рт.ст.	39 мм.рт.ст.

Перенос газов кровью

Транспорт О₂

Кислород, растворяющийся в плазме крови капилляров малого круга кровообращения, диффундирует в эритроциты, сразу же связывается гемоглобином. Скорость связывания кислорода велика: время полунасыщения гемоглобина кислородом около 3 мс. В капиллярах альвеол с соответствующими вентиляцией и перфузией практически весь гемоглобин превращается в оксигемоглобин.

Перенос О₂ кровью осуществляется: 99% - в виде оксигемоглобина;

1% - в растворенном виде.

Кислородная емкость крови: в 100 мл крови содержится 15 г Нв, 1 грамм Нв связывает 1,34 мл О₂. Таким образом, 100 мл крови связывает 20,1 мл О₂.

Транспорт СО₂

Углекислый газ переносится кровью этапами:

1. Переход СО₂ по градиенту напряжения из тканей в капилляры.

2. Диффузия СО₂ из плазмы внутрь эритроцитов, образуя нестойкую угольную кислоту:

СО₂+ Н₂О ----- Н₂СО³ ------- Н⁺ + НСО₃^--

В плазме данная реакция протекает медленно, в эритроцитах под влиянием фермента карбоангидразы ускоряется в 10 тыс. раз.

3. В эритроцитах НСО₃^- взаимодействует и ионами К⁺, образуя КНСО₃.

4. Часть ионов НСО₃^- выходит из эритроцитов в плазму по диффузионному градиенту в обмен на ионы Сl^- для сохранения равновесия. В плазме НСО₃^- взаимодействует с ионами Nа+, образуя NаНСО₃.

5. Часть молекул СО₂ соединяется с гемоглобином, образуя карбгемоглобин.

6. В капиллярах легких реакция осуществляется в обратном направлении:

Н₂СО₃ ------ СО₂ + Н₂О, от карбгемоглобина отщепляется СО₂. Газообразный СО₂ при этом поступает в альвеолярный воздух.

Таким образом, СО₂ транспортируется кровью:

35% - в виде КНСО₃ в эритроцитах;

45% - в виде NаНСО₃ в плазме крови;

6-8% - в растворимом виде;

10-15% - в виде карбгемоглобина.