10. Газообмен лёгких, факторы, его определяющие. Перфузионно- диффузионное отношение в разных отделах лёгкого.

Газообмен — совокупность процессов, обеспечивающих переход кислорода внешней среды в ткани живого организма, а углекислого газа из тканей во внешнюю среду.

• Перемещение газов осуществляется под влиянием разности парциальных давлений и напряжений этих газов в каждой из сред организма.

• Количество газа, физически растворенного в жидкости, пропорционально парциальному давлению этого газа над жидкостью, температуре и объему жидкости (Генри). Это создает напряжение газов в жидкости.

• Парциальное давление кислорода в воздухе, заполняющем альвеолы легких = 100 мм.рт.ст. ,а его напряжение в венозной крови, притекающей к легким = 40 мм.рт.ст. Из-за разности давлений кислород из альвеол идет в кровь.

• Парциальное давление углекислого газа в альвеолярном воздухе = 40мм.рт.ст., а его напряжение в притекающей к легким венозной крови = 48 мм.рт.ст. Из-за разности давлений углекислый газ переходит в альвеолы.

• Процесс газообмена происходит непрерывно до тех пор, пока существует разность парциальных давлений и напряжений газов в каждой из сред, участвующих в газообмене. Решающим фактором, обусловливающим непрерывность газообмена, является постоянство газового состава альвеолярного воздуха. При каждом вдохе в альвеолы поступает 340 см3 воздуха. Кислорода в альвеолярном воздухе=14,5%, углекислого газа=5,5%, азота=80%.Об уровне газообмена можно судить по величине минутной вентиляции легких. При спокойном дыхании через легкие проходит около 8000 мл воздуха в 1 мин.Существует химическая связь газов с кровью. В артериальной крови в связанном состоянии кислород=20объемных%, углекислый газ=50%. В венозной крови кислород=12об.%, углекислый газ=57об.%. Обмен газов между кровью и альвеолами осуществляется на основе диффузии газов, благодаря разности их парциальных давлений.Давление кислорода в артериальной крови=99,5мм.рт.ст, углекислого газа =40мм.рт.ст. В венозной крови – кислорода=40мм.рт.ст., а углекислого газа=48мм.рт.ст.

Вентиляция, перфузия и диффузия — основные компоненты газообмена. Отношение альвеолярной вентиляции (V) к перфузии капилляров альвеол (Q) называется вентиляционно-перфузионным отношением (V/Q). В норме альвеолярная вентиляция (VA) составляет 4—4,5 л/ мин, а минутный объем кровообращения (Q) — 5—6 л/мин. в норме вентиляционно-перфузионное соотношение (V/Q) составляет 0,8—0,85. В выше-расположенных зонах легкого из-за большой величины транс-пульмонарного давления и большего размера альвеол преобладает вентиляция (V/Q > 2). В нижних отделах из-за гравитации преобладает перфузия (V/Q < 0,7), а вентиляция относительно снижена. В норме разные величины V/Q в различных отделах легких компенсируют друг друга и среднее соотношение V/Q= 0,8.

1. Дыхательный объем – объем воздуха, который человек вдыхает и выдыхает при спокойном дыхании(эйпное)=500см3.

2.Резервный объем вдоха - максимальный объем воздуха, который человек может дополнительно вдохнуть после спокойного вдоха.(1500см3).

3.Резервный объем выхода - максимальный объем воздуха, который можно выдохнуть после спокойного выдоха(1500см3).

4.Остаточный объем - объем воздуха,остающийся в легких после максимального выдоха(1000см3).

5.Жизненная емкость легких - наибольший объем воздуха, который можно выдохнуть после максимального вдоха. ЖЕЛ = Рост (м) • 2,5 [л].

6.Функциональная остаточная емкость - количество воздуха, остающееся в легких после спокойного выдоха, равна сумме остаточного объема и резервного объема выдоха.

7.Общая емкость легких – объем воздуха, содержащийся в легких на высоте максимального вдоха, равна сумме ЖЕЛ плюс остаточный объем(=6л).

8.Минутный объем воздуха - объем воздуха, проходящего через легкие за 1 мин(-6-8л), частота дыхания — 14—18 в 1 мин. При интенсивной мышечной нагрузке MOB может достигать 100 л.

9.Максимальная вентиляция легких - объем воздуха, который проходит через легкие за определенный промежуток времени при максимально возможной глубине и частоте дыхания(120-150л/мин).

Вентиляционно-перфузионное отношение

В отдельных областях легких соотношение между вентиляцией и перфузией (ВПО) может быть неравномерным.

Легкие по величине этого давления делятся на 3 зоны (зоны Веста)

Зона 1. ВПО > 1 Зона 2. ВПО = 1 Зона 3. ВПО < 1

Зона 1. В верхушках легких альвеолярное давление

(РА) превышает давление в артериолах (Pa) и кровоток ограничен.

Зона 2. В средней зоне легких, где Ра > РА, кровоток больше, чем в зоне 1.

Зона 3. В основаниях легких кровоток усилен и определяется разностью давления в артериолах (Ра) и венулах (Pv).

Зоны ВЕСТА

Вследствие гравитационного фактора кровоснабжение верхних и нижних отделов легких неодинаково.

Так, в положении «сидя» верхушки легких снабжаются кровью хуже на 15%, чем в положении«лежа», а стоя – на 25%.

Выраженное гравитационное влияние при вертикальном положении тела на распределение кровотока связано с низким уровнем внутрисосудистого давления крови в малом круге кровообращения.

В верхушках легких есть области, где капилляры просто пережимаются альвеолами и кровоток через них останавливается.

В средней части легкого, под действием гидростатических сил, давление в артериях начинает превышать –альвеолярное. Однако, альвеолярное еще превышает венозное. Поэтому интенсивность кровотока

определяется разностью между артериальным и альвеолярным давлением.

В нижних отделах легкого давление в мелких венах превышает альвеолярное, и величина кровотока определяется разницей между артериальным и венозным давлением.

В трахее, бронхах и бронхиолах перенос газов происходит исключительно путем конвекции. В респираторных

бронхиолах и альвеолярных ходах, где воздух движется очень медленно, к этому процессу присоединяется диффузионный обмен, обусловленный градиентом парциальных давлений дыхательных газов:молекулы О2 перемещаются в направлении альвеол, где Ро2 ниже, чем во вдыхаемом воздухе,а молекулы СО2 — в обратном направлении.

Чем медленнее и глубже дыхание, тем интенсивнее идет внутрилегочная диффузия О2 и СО2

Происходящий в воздухоносных путях перенос газов направлен на поддержание постоянства

парциального давления СО2 и СО2 в легочных альвеолах, где идет непрерывный обмен газов с кровью,протекающей через легочные капилляры. Газовая смесь, заполняющая альвеолы, так называемый альвеолярный газ, служит для млекопитающих своего рода внутренней атмосферой.

Постоянство состава альвеолярного газа обеспечивается регуляцией дыхания (точнее, альвеолярной вентиляцией) и является необходимым условием нормального протекания газообмена.

Воздух, заполняющий мертвое пространство, играет роль буфера, который сглаживает колебания состава альвеолярного газа в ходе дыхательного цикла. Кроме того, мертвое пространство участвует в кондиционирующей функции воздухоносных путей — увлажнении и обогреве вдыхаемого воздуха за счет интенсивного кровоснабжения и секреции слизистой оболочки носовых ходов, носоглотки, гортани, трахеи и бронхов.

11. Транспорт газов кровью. Роль гемоглобина в транспорте кислорода, кривая диссоциации оксигемоглобина, ее характеристика. Факторы, влияющие на образование и диссоциацию гемоглобина. Кислородная емкость крови и коэффициент утилизации кислорода в различных условиях.

Транспорт О2 кровью.

КИСЛОРОД НАХОДИТСЯ В КРОВИ В ДВУХ СОСТОЯНИЯХ:

1. физически растворенный : 3 мл О₂ в 1 л крови;

2. связанный с Нв : 197 мл О₂ в 1 л крови

ХАРАКТЕРИСТИКИ КИСЛОРОДНОЙ ЁМКОСТИ КРОВИ

• КHb + O2 → КHbO2 → КHbO2 → КHb + O2

• Кислородная емкость крови - количество О2 , которое связывается кровью до полного насыщения гемоглобина

• Константа Гюфнера: 1 г. Hb - 1,36 - 1,39 мл О2

Кислородная емкость крови = 200 мл О2 в 1 л.

• Всего в крови содержится около 1 литра О2

• Коэффициент утилизации кислорода = 30 - 40%, В миокарде, почках, печени – 50-60%, При физ нагрузках 80-90%

2,3-дифосфоглицерат

• Кровь здоровых женщин отдает тканям кислорода больше, чем кровь здоровых мужчин, вследствие высокого содержания 2,3-ДФГ в эритроцитах.

• Различия в количестве эритроцитов и уровне гемоглобина, объясняется тем, что мужские половые гормоны оказывают стимулирующее действие на кроветворение.

• У женщин кривая диссоциации НвО2 сдвинута вправо, это связано с повышенным уровнем 2,3-ДФГ в эритроцитах, что помогает доставке кислорода тканям.

Особая ситуация складывается при беременности. Сдвиг кривой диссоциации Нв02 влево крови плода по отношению к крови матери облегчает транспорт кислорода в плаценте. Этому способствует и увеличение 2,3-ДФГ в эритроцитах женщин начиная с 15-й недели беременности, а к 19— 22-й неделе 2,3-ДФГ повышается на 30 % от исходного уровня.