8. Физиология дыхания

Что формирует эластическую тягу лёгких?

Эластическая тяга легких обусловлена 3 факторами: 1) поверхностным натяжением пленки жидкости, покрывающей внутреннюю поверхность альвеол; 2) пругостью ткани стенок альвеол (содержат эластические волокна); 3) тонусом бронхиальных мышц.

Важный фактор, влияющий на эластические свойства и растяжимость легких – поверхностное натяжение жидкости в альвеолах. Спадению альвеол препятствует сурфактант, выстилающий внутреннюю поверхность альвеол, препятствующий их спадению, и выходу жидкости на поверхность альвеол из плазмы капилляров легкого. На любой поверхности раздела между воздухом и жидкостью действуют силы межмолекулярного сцепления, стремящиеся уменьшить величину этой поверхности (силы поверхностного натяжения). Под влиянием этих сил альвеолы стремятся сократиться. Поверхностное натяжение альвеол в 10 раз меньше теоретически рассчитанного натяжения для соответствующей водной поверхности.

Какой фактор регулирует поверхностное натяжение пленки жидкости, выстилающей альвеолы?

Наличие сурфактанта

По какой причине изменяется активность сурфактанта в процессе вдоха, к чему это приводит? Во время вдоха из-за постепенного уменьшения концентрации (толщины плёнки) сурфактанта, активность его уменьшается, при этом суммарная эластичность альвеол увеличивается, предотвращается их перерастяжение.

По какой причине изменяется активность сурфактанта в процессе выдоха, к чему это приводит? Во время выдоха концентрация сурфактанта увеличивается, его активность возрастает, следовательно, суммарная эластичность альвеол уменьшается, что предотвращает слипание альвеол.

Объясните причины возникновения ателектаза (слипания) при нарушении синтеза пневмоцитами сурфактанта.

Происходит полное спадение одних альвеол при перерастяжении других → отсутствие вентиляции

Как изменяется давление в плевральной полости при вдохе?

Уменьшается давление в плевральной щели, давление в легких становится ниже атмосферного

Опишите механизмы акта вдоха и выдоха:

Мех-м вдоха: происходит одновременно 3 процесса: 1) расширение ГК (обеспечивается сокращением инспираторных мышц – диафрагма, наружные и внутренние межреберные + межхрящевые в 3х направлениях – сагиттальном, фронтальном, вертикальном); 2) расширение легких (из-за атмосферного давления, действующего на легкое только с 1й стороны + сил сцепления (адгезии) висцерального и париетального листков плевры); 3) поступление воздуха в альвеолы (давление в них падает на 1.5 мм рт. ст.) + увеличивается ЭТЛ → дополнительно расширяются бронхи.

Мех-м выдоха: (спокойный) осуществляется без непосредственной затраты Е. Как только прекращается поступление нервных импульсов к мышцам вдоха по диафрагмальному и межреберным нервам → прекращается возбуждение мышц → они расслабляются. ГК суживается под влиянием ЭТЛ и постоянного тонуса мышц стенки живота → органы брюшной полости оказывают давление на диафрагму. Легкие сжимаются, поднимается купол диафрагмы (за счет ЭТЛ). Давление воздуха ↑ на 1.5 мм рт. ст. (из-за ↓ их объема), воздух в легких изгоняется в атмосферу.

Что такое ЖЕЛ, из каких объёмов воздуха она складывается?

- это максимальный объём воздуха, который можно выдохнуть (в газоприёмник) после максимального вдоха. В среднем составляет 4000-5000 мл.

Складывается из 3х объемов: (ДО + РОВд + РОВыд)

• дыхательный объём (ДО)

• резервный объѐм вдоха (РОВд)

• резервный объѐм выдоха (РОВыд)

Что такое дыхательный объём, чему он равен? - объем воздуха, который человек вдыхает и выдыхает при спокойном дыхании, при этом продолжительность 1го цикла дыхания составляет 4-6 с. Равен около 500мл воздуха

Что такое резервный объѐм вдоха, чему он равен, что такое резервный объѐм выдоха, чему он равен?

РОВд – порция воздуха, поступающая в лѐгкие при максимлаьном вдохе после ранее сделанного спокойного вдоха, называется резервный объѐм вдоха. Показатель равен 2500 мл.

РОВыд – после стандартного выдоха можно удалить дополнительными усилиями значительную часть воздуха – резервный объѐм выдоха. Показатель равен 1500 мл.

Что такое остаточный объѐм?

ОВ – остаточный объём-это тот объём воздуха, который останется в лёгких после максимально возможного выдоха. Показатель равен 1000 мл.

Что называют функциональной остаточной емкостью (ФОЕ) лѐгких, чему она равна?

ФОЕ – функциональный остаточный объём – это объём воздуха, который остаётся в лёгких после спокойного выдоха. То есть данный показатель применим к ситуации, когда осуществляется спокойное, неглубокое, нефорсированное дыхание. ФОЕ представляет сумму остаточного воздуха и резервного объёма выдоха. (ФОЕ = ОВ + РОВыд). Показатель равен 2500 мл.

Нарисуйте спирограмму, обозначьте на ней объѐмы, формирующие ЖЕЛ.

Спирограмма – это кривая, дающая представление о динамике изменения объёма лёгких во время дыхания.

Чему равен МОД, что он выражает?

МОД-минутный объём дыхания- объём дыхания, который в процессе дыхания проходит через верхние дыхательные пути за 1 минуту (лёгочная вентиляция).

МОД = ДО*ЧДД. Показатель равен в среднем 6-9л/мин.

Сколько кислорода и углекислого газа содержится во вдыхаемом воздухе?

O2 – 21%, CO2 – 0,03%

Укажите величину парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе?

102 ммHg.

Чему равно парциальное давление углекислого газа в альвеолярном воздухе?

40 ммHg.

Чему равно напряжение кислорода в артериальной и венозной крови?

В венозной – 40 ммHg, в артериальной – 100 ммHg.

Чему равно напряжение углекислого газа в венозной крови? 46-50 ммHg.

Объясните причины направленного перемещения кислорода и углекислого газа в тканях, в легких.

В лёгких: в альвеолах Po2=102ммHg (при таком парциальном давлении насыщается весь гемоглобин), в артериальное крови =100 ммHg

В тканях: напряжение кислорода близко к 0 (оксигемоглобин разваливается)

О2 по законам диффузии перемещается из среды с большим давлением, в среду с меньшим давлением.

Направленность обеспечивает 1) напряжение О2 в жидких средах и 2)его парциальное давление в воздушной среде

В лёгких: в альвеолах Рсо2= 40ммHg, в венозной крови РСО2=50ммHg

В тканях: Рсо2=60ммHg (высокое → газ перемещается из межклеточной жидкости в кровь), в венозной системе Рсо2=50ммHg

СО2 по законам диффузии перемещается из среды с большим парциальным давлением, в среду с меньшим давлением.

Какие факторы влияют на скорость перемещения кислорода и углекислого газа через стенку лёгких?

1) толщина мембраны (может иногда становиться больше, например в результате появления в интерстициальном пространстве мембраны и в альвеолах отечной жидкости, поэтому дыхательные газы должны диффундировать не только через мембрану, но и через эту жидкость).

2) площадь поверхности мембраны (может значительно уменьшаться при воздействии многих факторов).

3) коэффициент диффузии газа в мембране (величина коэф. при переходе каждого газа через дыхательную мембрану находится в прямой зависимости от растворимости газа в мембране и в обратной зависимости от квадратного корня молекулярной массы этого газа).

4) градиент парциального давления газа между двумя сторонами мембраны

Объясните причины направленного перемещения кислорода в лёгких, в тканях.

В лёгких: в альвеолах Po2=102ммHg, в артериальное крови =100 ммHg

В тканях: Po2=1ммHg. О2 по законам диффузии перемещается из среды с большим давлением, в среду с меньшим давлением.

Направленность обеспечивает 1) напряжение О2 в жидких средах и 2)его парциальное давление в воздушной среде

Сколько кислорода и углекислого газа содержится во выдыхаемом и альвеолярном воздухе? Выдыхаемом: О2=21%; СО2=0,05%; Альвеолярном: О2=14,2%; СО2=5,2%

Охарактеризуйте механизмы транспорта кислорода кровью?

Практически весь О2 (около 200 мл/л) переносится кровью в виде оксигемоглобина. В физически растворенном состоянии транспортируется только 3% О2: кислород из капилляров в ткани и О2 из альвеол в кровь и в эритроцит проходит через плазму крови в виде физически растворенного газа. Каждый грамм гемоглобина при полном насыщении способен переносить 1,34 мл кислорода. В 1 л крови может достигать 167 г Hb. В лѐгких гемоглобин на 100% насыщается кислородом при парциальном давлении 100 ммHg, т.е. весь переходит в оксигемоглобин. При снижении давления до 80 ммHg образование оксигемоглобина уменьшается незначительно. В связи с этим, 80 ммHg обозначили как напряжение зарядки – напряжение, при котором образуется 95% и более оксигемоглобина.

Нарисуйте кривую диссоциации оксигемоглобина, что она выражает?

Кривая диссоциации оксигемоглобина - это график, который показывает, какая доля гемоглобина в данной крови связана с О2 при том или ином его парциальном давлении, а какая диссоциирована (свободна от кислорода).

Какой показатель характеризует сродство гемоглобина к кислороду?

Параметр 50%-го насыщения гемоглобина выступает в качестве показателя сродства гемоглобина к кислороду. В определённых условиях сродство может повышаться или понижаться.

Какие факторы влияют на сродство гемоглобина к кислороду?

1. Парциальное давление (чем больше, тем сродство тоже больше и наоборот); 2. Температура (чем ↑, тем ↓ сродство); 3. Избыточное кол-во ионов H – кислая среда (рH уменьшается, сродство уменьшается). 4. Напряжение СО2 (обратно пропорциональная зависимость)

Каковы механизмы транспорта углекислого газа кровью?

1) Приблизительно 15% СО2 транспортируется в форме карбогемоглобина (гемоглобин способен связывать не только О2, но и СО2)

2) Основной объём транспортируется в виде аниона НСО3- (в клетках NaHCO3, в межклет. жидкости KHCO3): т.к напряжение СО2 в тканях достаточно велико (около 60 ммHg), то газ начинает перемещаться из межклеточной жидкости в кровь => после перемещения СО2 в плазму, он начинает проникать внутрь эритроцита, где вступает во взаимодействие с водой => образуется угольная кислота – Н2СО3. Именно в эритроците осуществляется процесс связывания выделившегося из тканей СО2, т.к в эритроците имеется специальный фермент – карбоангидраза, способный ускорять данную реакцию в 10-20 тыс. раз. После образования Н2СО3 происходит её немедленная диссоциация на Н+ и НСО3- . По мере нарастания внутри эритроцита концентрации анионов НСО3-, они начинают перемещаться через мембрану в плазму, и с током крови поступают в лёгкие.

Какова роль карбоангидразы эритроцитов? В эритроците осуществляется процесс связывания выделившегося из тканей CO2 за счет данного фермента (ускоряет реакцию соединения СО2 с водой до образования угольной кислоты в 10-20 тыс. раз).

Как и почему нарушается дыхание при отделении головного мозга от спинного?

При отделении головного мозга от спинного дыхание прекратиться, так как дыхательный центр находится в продолговатом мозге.

Как и почему изменится дыхание животного при перерезке спинного мозга между шейными и грудными сегментами?

В этом случае нарушается связь между инспираторными нейронами I и грудными сегментами спинного мозга. Следовательно, прекратится грудное дыхание, ведь из работы выключатся наружные межреберные мышцы. При этом будет сохраняться диафрагмальное дыхание.

Нарисуйте нейронную схему дыхательного центра, объясняющую ритмическую смену вдоха и выдоха?

Как и почему будет изменяться дыхание после перерезки блуждающих нервов?

После пересечения получим изменения пневмограммы, почти идентичные, полученным при перерезке на уровне Варолиева моста (вдох растягивается во времени)

А теперь проведем комбинированную перерезку - n. Vagus с двух сторон и на уровне Варолиевого моста. Дыхание прекратится (остановится) в фазе вдоха.

Какие нейроны дыхательного центра избирательно чувствительны к импульсации рецепторов растяжения легких?

Инспираторные нейроны бета типа

Нарисуйте пневмограмму кошки до и после перерезки мозга на уровне Варолиева моста.

Возникают затруднения с актом вдоха. Вдох растягивается во времени.

Какое влияние на дыхательный центр оказывает углекислый газ, каковы механизмы реализации этого влияния?

Углекислый газ оказывает на дыхательные нейроны прямое (возбуждение клеток коры головного мозга, нейронов ретикулярной формации), а также рефлекторное действие за счет раздражения специальных хеморецепторов сосудистого русла. Следовательно, в зависимости от газового состава внутренней среды организма меняется активность нейронов дыхательного центра, что отражается на характере дыхательных движений.

Какие нейроны дыхательного центра избирательно чувствительны к импульсации сосудистых хеморецепторов?

Инспираторные нейроны альфа типа

Где располагаются хеморецепторы, реагирующие на изменение содержания кислорода в крови?

Периферические хеморецепторы расположены в каротидных тельцах в области бифуркации общих сонных артерий и в аортальных тельцах в области дуги аорты.

Нарисуйте схему функциональной системы дыхания.

Что является объектом регуляции в функциональной системе дыхания?

Объектом регуляции в системе является поддержание оптимального соотношения углекислого газа и кислорода в артериальной крови.

Чем обусловлен первый вдох новорожденного?

Повышением напряжения углекислого газа в крови