билеты

При форсированном выдохе участвуют внутренние межреберные мышцы, мышцы сгибающие позвоночник и мышцы живота.

Роль сурфактанта.

Это фосфолипидное вещество вырабатываемое гранулярными пневмоцитами. Стимулом к его выработке являются глубокие вдохи.

Во время вдоха сурфактант распределяется по поверхности альвеол пленкой толщиной 10 – 20мкм. Эта пленка препятствует спадению альвеол во время выдоха, так как сурфактант на вдохе увеличивает силы поверхностного натяжения слоя жидкости, выстилающей альвеолы.

При выдохе – уменьшает их.

Сурфактант препятствует ателектазу.

Грудной и брюшной тип дыхания.

Эффективнее брюшной, т. к. повышается внутрибрюшное давление и увеличивается возврат крови к сердцу.

Первичные легочные объемы и емкости.

Дыхательный объем (ДО) — объем воздуха, который вдыхает и выдыхает человек во время спокойного дыхания. У взрослого человека ДО составляет примерно 500 мл. Величина ДО зависит от условий измерения (покой, нагрузка, положение тела). ДО рассчитывают как среднюю величину после измерения примерно шести спокойных дыхательных движений.

Резервный объем вдоха (РОвд) — максимальный объем воздуха, который способен вдохнуть испытуемый после спокойного вдоха. Величина РОвд составляет 1,5—1,8 л.

Резервный объем выдоха (РОвыд) — максимальный объем воздуха, который человек дополнительно может выдохнуть с уровня спокойного выдоха. Величина РОвыд ниже в горизонтальном положении, чем в вертикальном, уменьшается при ожирении. Она равна в среднем 1,0—1,4 л.

Остаточный объем (ОО) — объем воздуха, который остается в легких после максимального выдоха. Величина остаточного объема равна 1,0—1,5 л.

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) включает в себя дыхательный объем, резервный объем вдоха, резервный объем выдоха. У мужчин среднего возраста ЖЕЛ варьирует в пределах 3,5—5,0 л и более. Для женщин типичны более низкие величины (3,0—4,0 л). В Зависимости от методики измерения ЖЕЛ различают ЖЕЛ вдоха, когда после полного выдоха производится максимально глубокий вдох и ЖЕЛ выдоха, когда после полного вдоха производится максимальный выдох.

Емкость вдоха (Евд) равна сумме дыхательного объема и резервного объема вдоха. У человека Евд составляет в среднем 2,0—2,3 л.

Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) — объем воздуха в легких после спокойного выдоха. ФОЕ является суммой резервного объема выдоха и остаточного объема. На величину ФОЕ существенно влияет уровень физической активности человека и положение тела: ФОЕ меньше в горизонтальном

161

положении тела, чем в положении сидя или стоя. ФОЕ уменьшается при ожирении вследствие уменьшения общей растяжимости грудной клетки.

Общая емкость легких (ОЕЛ) — объем воздуха в легких по окончании полного вдоха. ОЕЛ рассчитывают двумя способами: ОЕЛ - ОО + ЖЕЛ или ОЕЛ - ФОЕ + Евд.

81. Диффузия газов в легких. Значение парциального давления и напряжения газов, площади, проницаемости и толщины альвеолярно-капиллярной мембраны. Отношение вентиляции и перфузии.

Парциальное давление газа в газовой смеси пропорционально процентному содержанию газа и общему давлению смеси:

Для воздуха: Ратмосферное = 760 мм рт. ст.; Скислорода = 20,95%.

Оно зависит от природы газа. Всю газовую смесь атмосферного воздуха принимают за 100%, она обладает давлением 760 мм рт. ст., а часть газа (кислорода — 20,95%) принимают за х. Отсюда парциальное давление кислорода в смеси воздуха равно 159 мм рт. ст. При расчете парциального давления газов в альвеолярном воздухе необходимо учитывать, что он насыщен водяными парами, давление которых составляет 47 мм рт. ст. Следовательно, на долю газовой смеси, входящей в состав альвеолярного воздуха, приходится давление не 760 мм рт. ст., а 760 — 47 = 713 мм рт. ст. Это давление принимается за 100%. Отсюда легко вычислить, что парциальное давление кислорода, который содержится в альвеолярном воздухе в количестве 14,3%, будет равно 102 мм рт. ст.; соответственно, расчет парциального давления углекислого газа показывает, что оно равно 40 мм рт. ст.

Парциальное давление кислорода и углекислого газа в альвеолярном воздухе является той силой, с которой молекулы этих газов стремятся проникнуть через альвеолярную мембрану в кровь.

Сила, с которой молекулы растворенного газа стремятся выйти в газовую среду, называется напряжением газа в жидкости. Таким образом, в состоянии равновесия напряжение газа равно парциальному давлению газа в жидкости.

Если парциальное давление газа выше его напряжения, то газ будет растворяться. Если парциальное давление газа ниже его напряжения, то газ будет из раствора выходить в газовую среду.

Таблица 2. Парциальное давление и напряжение кислорода и углекислого газа в легких (в мм рт. ст.)

162

Альвеолярно-капиллярная мембрана и диффузия газов

Общая площадь лёгочной мембраны, через которую происходит диффузия свободных молекул кислорода и углекислого газа, у здоровых людей колеблется от 160 до 200 м2. Эту площадь составляет сумма газообменной поверхности (лёгочной мембраны) около 100 000 респиронов и нескольких миллионов альвеол. Транспорт кислорода в пределах респираторной зоны лёгких, включающей в себя альвеолярные ходы и альвеолы, осуществляется путём диффузии в капилляры через аэро-гематический барьер.

Количество газа, проходящее через лёгочную мембрану в единицу времени, прямо пропорционально разнице его парциального давления по обе стороны мембраны, площади поверхности газообмена и обратно пропорционально сопротивлению диффузии. Последнее определяется толщиной мембраны, коэффициентом диффузии газа, зависящим от его молекулярной массы и температуры, а также коэффициентом растворимости газа в биологических жидкостях мембраны. Толщина альвеолокапиллярной мембраны в норме составляет 0,004 мм; при различных патологических состояниях она может увеличиваться в несколько раз.

Отношение вентиляции к перфузии = МАВ/МОК = 4 – 6 / 4,5 – 5 = 0,8 – 1,1 – в норме.

Вентиляция и перфузия легких должны соответствовать друг другу. Однако распределение кровотока по легким у человека не равномерное. Зависит от положения тела и изменяется под влиянием гравитации. В вертикальном положении величина Q кровотока на единицу объема ткани почти линейно убывает снизу в вверх и верхушки легких меньше снабжаются кровью. Лежа кровоток в верхушке увеличивается, в основании не меняется. Однако лежа на спине в задних отделах легких кровоток выше, чем в передних.

При работе кровоток примерно одинаков во всех отделах.

Вертикальное положение оказывает влияние и на вентиляцию. Интенсивность ее увеличивается сверху вниз (как и кровотока).

Однако ВПО не равномерны в разных отделах.

Механизмы, приспосабливающие кровоток к вентиляции – это вазомоторные и бронхомоторные реакции на изменение газового состава альвеолярного воздуха.

Вазоконстрипции при снижении рО2 в альвеолах, или ↑ РСО2.

Бронхоконстрипции при ↓ РСО2 в альвеолярном воздухе.

На ВПО влияют:

а) неравномерность вентиляции отделов легких в различных положениях тела в пространстве;

б) характер легочного кровотока в зависимости от положения тела и активности организма;

в) скорость кровотока

82. Диффузия газов в тканях: факторы, ее определяющие (напряжение газов, площадь, проницаемость диффузионной мембраны, диффузионный путь). Коэффициент утилизации кислорода и его изменение при физической нагрузке. Миоглобин и его значение.

163

Факторы, определяющие диффузию газов в легких.

I Альвеолярно – капиллярный градиент.

II Длина пути перфузии.

III Диффузионная способность газов.

IV Площадь диффузии.

1) Разность парциального давления и напряжения.

Парциальное давление это часть давления смеси газов, приходящаяся на долю одного газа.

Парциальное давление зависит:

а) от % содержания газа в смеси газов;

б) от величины общего давления: Рассчитывается по следующей формуле.

Например О2 в атмосферном воздухе

100% газ – 760мм рт. ст.

21% - х

х = 159мм рт. ст. в атмосферном воздухе.

При расчете парциального давления газа в альвеолярном воздухе нужно учитывать давление находящихся там водяных паров = 47мм рт. ст.

Парциальное напряжение газа – это сила, с которой растворенный в жидкости газ стремится покинуть ее. Обычно устанавливается динамическое равновесие между газом в жидкости и над жидкостью.

В малом круге кровообращения О2 идет в венозную кровь из легких, а СО2 из крови в легкие.

Движущей силой является альвеолярно-капилярный градиент.

Для О2 АКГ = 60мм рт. ст., для СО2 – 6мм рт. ст. Т.е. диффузионные свойства у СО2 выше, чем у О2.

2) Длина пути.

СО2; О2 проходят путь: альвеолярная стенка + межклеточное пространство + базальная мембрана капилляра + эндотелий капилляра + слой плазмы + мембрана эритроцита. Увеличение длины пути – ухудшение оксигенации крови – обратная зависимость.

3)Диффузионная способность газа – у СО2 выше чем у О2 (прямая зависимость).

4)Площадь диффузии – зависит от поверхности альвеол и капилляров, через которые идет диффузия (зависимость прямая).

Состав в %

164

Коэффициент утилизации кислорода

То количество кислорода в процентах от общего содержания его в артериальной крови, которое получают ткани, носит название коэффициента утилизации кислорода. Его вычисляют путем определения разности содержания кислорода в артериальной и венозной крови. Эту разность делят на содержание кислорода в артериальной крови и умножают на 100.

Коэффициент утилизации кислорода меняется в зависимости от ряда физиологических условий. В покое организма он равен 30—40%. При тяжёлой же мышечной работе содержание кислорода в оттекающей от мышц венозной крови уменьшается до 8—10 об. % и, следовательно, утилизация кислорода повышается до 50—60%.

Миоглобин и его значение

Миоглобин — кислородосвязывающий белок скелетных мышц и мышцы сердца. Миоглобин обладает более высоким сродством к кислороду по сравнению с гемоглобином. Это свойство обуславливает функцию миоглобина – депонирование кислорода в мышечной клетке и использование его только при значительном уменьшении парциального давления О2 в мышце (до 1-2мм рт.ст).

83. Транспорт газов кровью. Содержание кислорода и углекислоты в крови, транспортные формы кислорода и углекислоты. Факторы, влияющие на транспорт газов кровью. Кривая диссоциации оксигемоглобина.

Транспорт газов кровью.

1) Перенос кислорода:

а) физически растворенный 0,3мл в 100мл плазмы;

б) растворенный О2 диффундирует в эритроцит и соединяется с Нв, образуется НвО2 – оксигемоглобин. В таком виде содержится 18 – 20 об% или 180 – 200мл в 1000мл крови;

в) КЕК = Нв • 1,34мл.

Факторы, влияющие на образование НвО2.

1) Напряжение О2 в крови. Графически эту зависимость можно представить в виде кривой диссоциации оксигемоглобина.

При напряжении О2 = 0 НвО2 = 0. Повышение содержания О2 вызывает не совсем пропорциональный рост количества НвО2.Она носит S – образный характер.

165

Количество НвО2 быстро нарастает до 80% при повышении рО2 с 10 до 40мм рт ст. При 60мм рт ст. Нв насыщается О2 на 90%. При дальнейшем увеличении рО2 количество НвО2 увеличивается до 96%.

Фактически кривая диссоциации оксигемоглобина показывает сродство Нв к О2 в зависимости от различных факторов.

2)Снижение сродства Нв к О2 вызывает снижение рН (закисление крови). Кривая диссоциации НвО2 сдвигается вправо.

3)Увеличение СО2 в митохондриях – снижение сродства (эффект Вериго).

4)Повышение t0 снижает сродство.

5)Повышение активности 2 – 3 дифосфоглицерата. Фермент в эритроците, ускоряющий отдачу О2 гемоглобином (гипоксия).

При работе тканей все эти факторы вызывают распад НвО2.

Транспортные формы СО2.

1)В виде Н2СО3 – 25мл; СО2 + Н2О ↔ (карбангидраза) Н2СО3

2)В виде карбгемоглобина – 50мл.

3)В виде натриевой соли угольной кислоты в плазме и К – соли в эритроцитах – 480мл.

4)В растворенном в плазме состоянии.

Содержание газов в крови.

166

84. Дыхательный центр (понятие). Отделы дыхательного центра и их функции: (бульбопонтийный, спинномозговой, гипоталамический, корковый).

Дыхательный центр.

Это совокупность нейронов, обеспечивающих координацию деятельности дыхательной мускулатуры и приспособление деятельности дыхательной системы к изменившимся условиям. По последним представлениям о нервных центрах. ДЦ располагается на различных уровнях ЦНС: спинном, БПО, ЛРК, кора.

Роль различных отделов в регуляции дыхания.

1) Ствол мозга – здесь находится жизненно важный отдел ДЦ – бульбо – понтийный.

Варолиев мост – в передней части находятся нейроны, обладающие тонической активностью, называется пневмотаксический центр.

Роль: 1.обеспечивает смену дыхательных фаз (вдох – выдох);

2.увеличивает скорость развития вдоха;

3.повышает возбудимость нейронов выключающих вдох (нарушение связи).

Продолговатый мозг.

В продолговатом мозге обнаружены нейроны с различным характером ритмической активности.

Только у части инспираторных и экспираторных нейронов начало разряда и длительность серии импульсов строго совпадают с периодом соответствующей фазы дыхательного цикла.

Различают:

1)полные инспираторные и экспираторные нейроны, ритмические разряды которых совпадают с фазами вдоха и выдоха;

2)ранние инспираторные и экспираторные дают короткую серию импульсов до начала вдоха или выдоха;

3)поздние – проявляют залповую активность после начала вдоха или выдоха.

4)инспираторно-экспираторные – начинают возбуждаться в фазе вдоха и продолжают в начале выдоха;

5)экспираторно-инспираторные – начало возбуждения совпадает с выдохом и конец – после начала вдоха;

6)непрерывные – работающие без пауз, но с увеличением частоты во время вдоха или выдоха.

Предполагают, что различные виды дыхательных нейронов образуют своеобразные микрокомплексы, которые являются очагами автоматии ДЦ.

Нейроны можно условно разделить на инспираторные и экспираторные.

Инспираторные нейроны находятся:

167

1)в дорзальном ядре. Их аксоны направлены в шейный отдел спинного мозга (3 – 6 шейные сегменты) и управляют мотонейронами диафрагмального ядра. Управляют сокращением диафрагмы. Коллатерали к вентральным инспираторным нейронам;

2)в вентральном ядре связаны с мотонейронами межреберных и брюшных мышц (Т – 4 – 10; T – 10 – L

Инспираторные нейроны образуют центр вдоха. В нем можно выделить 2 отдела (воспринимающий и эффекторный).

Функции инспираторных нейронов: 1) самовозбуждаются, но при условии:

а) их связи с другими нейронами ДЦ, среди которых, возможно, есть пейсмекеры;

б) наличии афферентных сигналов или сигналов с хеморецепторов. 2) воспринимают сигналы от хеморецепторв; 3)передают сигналы к инспираторным мышцам.

Экспираторные нейроны образует центр выдоха преимущественно в вентральных ядрах. Также 2 части: воспринимающая и исполнительная.

Функции экспираторных нейронов.

1)воспринимают сигналы от механорецепторов легких.

2)от проприорецепторов дыхательных мышц.

3)тормозят инспираторные нейроны, обеспечивая смену вдоха на выдох.

Роль спинного мозга:

1)в 3 – 6 шейных сегментах мотонейроны диафрагмы;

2)в грудных и поясничных сегментах мотонейроны, иннервирующие межреберные мышцы и мышцы живота.

Гипоталамус:

1) автоматизированное управление через АНС и ЖВС при поступлении сигналов

-с интерорецепторов;

-с проприорецепторов;

-с терморецепторов

(тепловая одышка, растет ЧД и отдача тепла).

Лимбическая система изменяет дыхание при поведенческих реакциях.

Кора БП:

168

1)тормозит ДИ;

2)условные рефлексы;

3)произвольная регуляция.

Рефлексы с различных рецепторов и их роль в регуляции дыхания.

85. Современные представления о механизме периодичности дыхания (генератор центрального инспираторного возбуждения, механизм выключения инспирации, механизм плавной смены вдоха и выдоха, пневмотаксический центр, механорецепторы легких).

Главной особенностью дыхательного центра является периодичность, при которой возбуждение нейронов изменяется их торможением.

В основе периодичности лежит функция бульбарного отдела. При этом решающая роль принадлежит нейронам дорсального ядра. Считают, что они являются своеобразным «водителем ритма».

С бульбарного центра поступает возбуждение от многих образований ЦНС, в том числе от пневмотаксичного центра. Так, если перерезать ствол мозга, отделив варолиев мост от продолговатого мозга, то у животных снижается частота дыхательных движений.. Пневмотаксичний и бульбарный центры имеют двусторонние связи, с помощью которых пневмотаксичний центр ускоряет возникновение следующих инспираций и експираций.

На активность нейронов дыхательного центра влияют другие отделы ЦНС, такие, как ретикулярная формация, гипоталамус, кора больших полушарий. Например, характер дыхания меняется при эмоциях. Скелетные мышцы, которые участвуют в дыхании, часто выполняют и другие движения. Да и собственное дыхание, его глубину и частоту человек может менять сознательно, что свидетельствует о влиянии на дыхательный центр коры больших полушарий. Благодаря этим связям дыхания сочетается с выполнением рабочих движений, речевой функцией человека.

Таким образом инспираторных нейронов, как «водители ритма», существенно отличаются от настоящих пейсмекерных клеток. При возникновении ритмики основных дыхательных нейронов дорсального ядра необходимо учитывать два условия:

а) «последовательность поступления» каждой группы нейронов именно этого отдела

б) обязательное импульсацию от других отделов ЦНС и импульсацию от различных рецепторов. Дыхание является вегетативной функцией, а выполняется скелетными мышцами. Поэтому механизмы его регуляции имеют общие черты с механизмами регулирования деятельности как вегетативных органов, так и скелетных мышц. Потребность в постоянном дыхании обеспечивается автоматически за счет активности дыхательного центра. Однако вследствие того, что дыхание осуществляют скелетные мышцы, возможны и произвольные изменения характера дыхания, обусловленные влиянием коры больших полушарий на дыхательный центр.

169

Если во внутренних органах (сердце, кишки) автоматизм обусловлен лишь свойствами водителей ритма, то в дыхательном центре периодическая деятельность управляется сложными механизмами. Периодичность обусловлена:

1)согласованной активностью различных отделов дыхательного центра,

2)поступлением сюда импульсов от рецепторов,

3)поступлением сигналов от других отделов ЦНС, в том числе и от коры головного мозга.

Кроме того, при анализе механизма периодичности дыхания нужно учесть, что спокойное и форсированное дыхание существенно отличаются по количеству мышц, участвующих в этом акте. Во многом эта разница определяется уровнем привлечения вентрального отдела бульбарного дыхательного центра, в котором есть как инспираторная, так и экспираторная нейроны. При спокойном дыхании эти нейроны относительно малоактивны, а при глубоком дыхании их роль резко возрастает.

Схема смены дыхательных фаз.

пережатие пуповины → СО2 крови, Н+ → хеморецепторы → инспираторный отдел

↓

↑↓

Смене дыхательных фаз способствует и пневмотоксический центр. Он обеспечивает реципрокное состояние.

86. Рефлекторные влияния на дыхание с рецепторов легких, воздухоносных путей, дыхательных мышц. Хеморецепторы и их роль в регуляции дыхания. Артериальные и центральные хеморецепторы.

Для нормальной работы дыхательных нейронов, правильного чередования вдоха – выдоха необходима импульсация:

1)с хеморецепторов центральных и периферических;

2)с механорецепторов:

170