Легочные объемы
Общая емкость легких - это объем воздуха, проникающий в легкие при максимальном (усиленном) вдохе.
Состоит из жизненной емкости легких и остаточного объема.
Объемы и емкости воздуха в легких и кривая (спирограмма) изменения объема воздуха в легких при спокойном дыхании, глубоком вдохе и выдохе. ФОЕ — функциональная остаточная емкость.
Жизненная емкость легких (жел)
- количество воздуха, которое способен выдохнуть организм после глубокого вдоха.
ЖЕЛ является одним из показателей физического развития организма.
Собаки 1,5 – 3 л;
Лошади 26 – 30 л;
КРС 30 – 35 л.
В течение жизни показатели ЖЕЛ могут меняться, что зависит от вида животного, пола, возраста, физиологического состояния, условий кормления, содержания и эксплуатации животных.
ЖЕЛ состоит из дыхательного и резервного объемов вдоха/выдоха.
Дыхательный объем
- количество воздуха, которое организм вдыхает и выдыхает в спокойном состоянии.
Собаки 0,3 – 0,5 л;
Лошади, КРС 5 – 6 л;
Человек 0,5 л.
Резервный объем вдоха
- количество воздуха, которое может дополнительно вдохнуть организм после спокойного вдоха. Он характеризует способность легочной ткани к дополнительному растяжению.
У крупных животных 10 – 12 л;
собака 0,5 – 1 л;
человек 1,5 – 3 л.
Резервный объем выдоха
- количество воздуха, которое можно выдохнуть вслед за нормальным выдохом.
У крупных животных 10 – 12 л;
собака 0,5 – 1 л;
человек 1,5 – 3 л.
Остаточный объем
- постоянный объем воздуха, находящийся в легких даже после максимального выдоха (из-за отриц. давления, закрытия части бронхиол – воздушные «ловушки» и сурфактанта). Этот воздух остается в легких и после смерти.
При спокойном выдохе (при полном расслаблении дыхательных мышц) кроме остаточного объема в легких остается еще часть воздуха, которую называют функциональной остаточной емкостью. В нее входит остаточный объем плюс резервный объем выдоха.
Параметры вентиляции
Минутный объем легочной вентиляции – количество воздуха, проходящие через легкие за 1 минуту в состоянии покоя (у лош. 5л·8 дых. движений = 40 л)
Альвеолярная вентиляция – объем воздуха, проходящий через альвеолы легких за 1 мин (легочная вентиляция за вычетом вентиляции вредного пространства). У лош. 40 л – 12 л = 28 л.
Коэффициент альвеолярной вентиляции – это отношение объема вдыхаемого воздуха к альвеолярному.
У лошади из 5 л вдыхаемого воздуха до альвеол доходит 70 %, или 3,5 л; сумма резервного и остаточного воздуха — около 20 л.
Коэффициент альвеолярной вентиляции равен 3,5 : 20 или 1 : 6. Это значит, что при каждом спокойном вдохе вентилируется 1/6 альвеол.
Типы вентиляции легких
Типы |
Характеристика |
Эйпноэ |
Нормальная вентиляция |
Гиперпноэ |
Увеличение глубины дыхания |
Тахипноэ |
Увеличение частоты дыхания |
Брадипноэ |
Снижение частоты дыхания |
Апноэ |
Временная остановка дыхания |
Диспноэ |
Затрудненное дыхание |
Ортопноэ |
Нарушение дыхания, проявляющееся при горизонтальном положении тела (человек вынужден садиться для облегчения дыхания при выраженной одышке) |
Обмен газами между альвеолярным воздухом и кровью (газообмен в легких).
Обмен газов (кислорода и углекислого газа) в легких между воздухом и кровью МКК осуществляется путем диффузии вследствие разности парциального давления этих газов (из области более высокого в область более низкого давления).
Давление газов в воздухе – парциальное давление
Давление газов в жидкости – напряжение.
Концентрация кислорода в альвеолярном воздухе (100 мм.рт.ст.) выше, чем в венозной крови (40 мм.рт.ст.). вследствие этой разности кислород переходит из альвеол в кровь, обогащая ее. Кровь становится артериальной.
Концентрация углекислого газа в венозной крови (46 мм.рт.ст.) выше, чем в альвеолярном воздухе (40 мм.рт.ст.). По закону диффузии углекислый газ проникает из крови в альвеолы.
Перенос газов кровью
Перенос кислорода кровью.
Кислород, проникнув в кровь, растворяется в ней незначительно (2%). Основная часть его соединяется с гемоглобином эритроцитов, образуя непрочное соединение - оксигемоглобин:
Нƅ +02 = Нƅ02
Кислородная емкость крови – это количество кислорода, которое может быть связано 100 мл крови при переходе Нƅ в Нƅ02.
КРС – 15,4%;
Л. – 14,9%;
Свинья – 17,8%;
Собака – 19,8%.
Запаса оксигемоглобина в организме хватает на 3-4 минуты.
Чем выше содержание Нƅ в крови, тем больше кислородная емкость крови. Связывание кислорода гемоглобином зависит от парциального давления (напряжения) кислорода в крови (р02). При понижении р02 оксигемоглобин отдает кислород.
Перенос углекислого газа кровью
СО2 диффундирует из тканей в кровь, т.к. напряжение СО2 в ткани 60-70 мм рт. ст., а в венозной крови – 46 мм рт. ст.
В венозной крови содержится 50-58 об% углекислого газа:
50-51 об% в плазме и в эритроцитах в виде угольной кислоты Н2С03 и бикарбонатов;
2,5 об% в растворенном состоянии;
4-5 об% связано с Нƅ виде карбогемоглобина
Основная масса углекислого газа, поступившего в плазму крови, переходит в эритроциты, где под влиянием фермента карбоангидразы превращается в нестойкую угольную кислоту, которая распадается на ионы:
Карбоангидраза обладает очень высокой активностью, поэтому весь углекислый газ быстро превращается в угольную кислоту, и напряжение углекислого газа в эритроцитах уменьшается близко к нулю, что способствует непрерывному поступлению его в эритроциты. Угольная кислота диссоциирует, и образующиеся ионы НСО3¯ переходят в плазму. Ионы натрия связываются с НСО3¯, образуя NaНСО3 (бикарбонат натрия).
В эритроцитах
Ионы НСО3¯ соединяются с К+, образуя КНСО3 (бикарбонат калия);
Часть СО2 соединяется с гемоглобином:
С02 + Нb -> НbС02 или карбаминовое соединение (карбогемоглобин)
В капиллярах легких происходит обратный процесс.
В эритроцитах при участии карбоангидразы из бикарбонатов выделяется углекислый газ, который переходит из крови в полость альвеол и выделяется наружу при выдохе.
В плазме карбоангидразы нет, поэтому NaНСО3 расщепляется медленно и СО2 не успевает выйти в альвеолы (буферная система крови).
Т.о., углекислый газ находится в крови в 3-х формах:
растворенной;
В виде карбогемоглобина;
В виде бикарбонатов,
но через легкие удаляется только в одной форме – СО2
Газообмен в тканях. Клеточное дыхание.
Кровь, поступающая в капилляры большого круга кровообращения, содержит большое количество кислорода. Его напряжение составляет 100 мм рт. ст., в тканевой жидкости напряжение кислорода — 20–37 мм рт. ст. Происходит газообмен между кровью и тканевой жидкостью, т.е. кислород из крови переходит в тканевую жидкость.
Ткани потребляют около 40 % всего кислорода, содержащегося в крови. При усилении обмена веществ потребление кислорода тканями увеличивается. Количество кислорода, которое поглощается тканями, выраженное в процентах, называют коэффициентом утилизации кислорода, т.е. это разница между содержанием кислорода в артериальной и венозной крови.
Напряжение углекислого газа в тканях достигает 60–70 мм рт. ст., в венозной крови — только 46 мм рт. ст., поэтому углекислый газ из тканей поступает в тканевую жидкость и далее в кровь, делая ее венозной.
Клеточное дыхание
- это процесс биологического окисления в клетках и тканях организма.
Поступающий в клетку О2 затрачивается на окисление белков, жиров и углеводов. При этом освобождается энергия в виде АТФ. Конечные продукты реакции – Н2О и СО2.
Регуляция дыхания
Под регуляцией дыхания понимают поддержание оптимального содержания кислорода и углекислого газа в альвеолярном воздухе и в крови за счет изменения частоты и глубины дыхательных движений
Регуляция частоты дыхательных движений осуществляется дыхательным центром, который включает в себя
центры вдоха, выдоха (продолговатый мозг, в области дна 4 мозгового желудочка)
центр пневмотаксиса (верхняя часть варолиевого моста),
центры в среднем и промежуточном мозге,
центры диафрагмы и межреберных мышц в шейном и грудном отделах спинного мозга,
центры в коре больших полушарий.
Возбуждение дыхательного центра осуществляется нервно-гуморальным путем
Нервная регуляция
осуществляется по блуждающим и симпатическим нервам.
Рецепторы, расположенные в легких, и дыхательная мускулатура ритмически возбуждаются при растяжении и сжатии легких во время вдоха.
От легких во время вдоха по блуждающим нервам к дыхательному центру передаются импульсы, которые тормозят вдох, а при выдохе тормозят выдох.
При раздражении симпатических нервов усиливается возбудимость дыхательного центра и дыхание учащается.
Дыхательный центр раздражается от импульсов, идущих из сосудистых рефлексогенных зон при изменении газового состава крови (накопление углекислого газа, недостаток кислорода).
Дыхательный центр функционирует по принципу рефлекса с обратной связью. Недостаток кислорода и накопление углекислого газа в крови приводят к возбуждению дыхательного центра и учащению дыхания, что обеспечивает постоянство снабжения организма кислородом и удалении из него углекислого газа.
Патология дыхательного центра
Тип |
Характеристика |
Гаспинг Атаксический (биотовское) Апнейзис Дыхание Куссмауля Дыхание Чейна - Стокса Дыхание Биота |
Терминальное редкое дыхание с короткими судорожными вдохами Хаотическое, нерегулярное Длительный вдох, короткий выдох Глубокое дыхание с укороченным выдохом Глубокий вдох чередуется с остановкой дыхания Длительные паузы между нормальными дыхательными циклами |
Асфиксия (удушье) - прекращение поступления воздуха в дыхательные пути как в результате внешних причин , так и в результате патологических процессов (обтурация-закрытие просвета трахеи и гортани инородными телами, опухолями; поражение дыхательного центра с выключением дыхания).