Основные механизмы регуляции дыхания

Этап	Значение	Регулируемые параметры
Внешнее дыхание, обусловленное вентиляцией легких	Обеспечение поступления атмосферного воздуха в легкие. Обеспечение постоянства газовой среды организма - альвеолярного воздуха. В результате создается тот градиент давлений, который обеспечивает диффузию газов	Минутный объем дыхания (МОД), в который включены: Частота дыхательных движений Глубина дыхания (дыхательный объем)
Диффузия газов через аэрогематический барьер	Поступление кислорода в кровь и выделение углекислого газа в альвеолярный воздух.	Парциальное давление газов в альвеолярном воздухе, напряжение газов в крови, площадь поверхности легких, скорость тока крови, которая зависит от минутного объема крови и радиуса сосудов, адекватность вентиляционно - перфузионных отношений (изменение просвета легочных сосудов и бронхиол).
Транспорт газов кровью	Перенос кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким.	Количество крови, кислородная емкость крови, которая зависит от количества эритроцитов, концентрации гемоглобина и его способности насыщаться кислородом, скорость тока крови, которая зависит от минутного объема крови и радиуса сосудов,
Диффузия газов в ткани	Поступление кислорода в ткани и выделение углекислого газа в кровь	Напряжение газов в клетках и крови, число открытых капилляров способность гемоглобина отдавать кислород
Тканевое дыхание	Использование кислорода для процессов окисления и превращения в энергию макроэргических соединений.	Активность окислительных ферментов, число митохондрий.

Интенсивность тканевого дыхания изменяется в широких пределах в соответствии с деятельностью органов и тканей, следовательно, изменяется и потребность в снабжении кислородом, и количество выделяемого углекислого газа. Адекватное снабжение клеток кислородом и удаление углекислого газа из организма осуществляется координированной деятельностью всех перечисленных систем, изменения происходят на всех этапах транспорта газов, приспосабливая темп окислительных процессов к меняющимся условиям внешней среды. Некоторые изменения происходят очень быстро, например способность гемоглобина присоединять или отдавать кислород в соответствии с его напряжением в крови, активность окислительных ферментов, быстро происходит рефлекторное изменение минутного объема дыхания, деятельности сердца, тонуса сосудов - эти изменения происходят в течение секунд. Больше времени требуется для изменения, например, количества эритроцитов в крови за счет выброса их из депо, объема циркулирующей крови. Еще более длительно протекают процессы структурной перестройки, требующие синтеза белка, такие как эритропоэз синтез гемоглобина, увеличение числа митохондрий в клетках. Таким образом, регуляция дыхания осуществляется на нескольких уровнях, которые включаются не одновременно, и вносят не одинаковый вклад в конечный результат, однако нарушение любого из этих процессов может лежать в основе патологических процессов дыхательной системы.

Учитывая то, что вклад отдельных компонентов системы в процесс доставки кислорода тканям неодинаков, попытаемся выделить главный механизм. Диффузия газов в ткани и из тканей осуществляется пассивно, в соответствии с градиентом напряжения газов между капиллярами и тканевой жидкостью, следовательно, зависит от интенсивности метаболизма в тканях, объемной и линейной скорости тока крови, концентрации гемоглобина, кислотно-щелочного равновесия. Однако, как бы ни были значимы эти параметры, если кровь не будет достаточно насыщена кислородом, или будет содержать избыток углекислоты, диффузия окажется невозможной. Следовательно, для нормального протекания тканевого обмена особенно важны содержание О₂ и СО₂ в артериальной крови. Известно, что при протекании крови через капилляры легких между плазмой и альвеолярным воздухом устанавливается почти полное газовое равновесие, поэтому состав альвеолярного воздуха определяет содержание О₂ и СО₂ в артериальной крови. Оптимальное содержание газов в альвеолярном воздухе поддерживается изменением объема легочной вентиляции в соответствии с ситуацией в организме в определенный момент. Таким образом, на внешнее дыхание ложится задача обеспечить оптимальные величины О₂ и СО₂ в крови при любом уровне тканевого метаболизма.