Шкідливий простір

Хоча людина вдихає майже 500 мл повітря, приблизно тільки 350 мл потрапляє в альвеоли, а решта (150 мл) залишається у повітроносних шляхах (порожнина носа, носоглотки гортань, трахея, бронхи і бронхіоли). Це повітря не бере участі у газообміні з кров'ю. Наявність повітря у повітроносних шляхах зменшує кількість свіжого повітря, яке надходить у альвеоли, тому об'єм повітроносних шляхів називають шкідливим або анатомічно мертвим, простором. Однак повітроносні шляхи необхідні для нормального дихання: у них повітря зігрівається і очищується від пилу і мікроорганізмів (особливо при нош вому диханні.)

Крім анатомічно мертвого простору, розрізняють функціональний (фізіологічний) мертвий простір. Сюди відносять, окрім повітроносних шляхів, і альвеоли, які вентилюються, але не постачаються кров'ю. У здорових легенях їх небагато, а в разі деяких порушень функції легень їхня кількість збільшується.

Склад вдихуваного, видихуваного і альвеолярного повітря

Людина, як і всі ссавці, дихає атмосферним повітрям, яке містить 20,93 % О₂, 0,03% СО₂ і 79,04% N₂ з домішками інертних газів. Відзначають, що склад атмосфери постійний і навіть на висоті 100 км відсотковий склад повітря такий самий, хоча тиск знижений. На висоті 6 км і атмосферний тиск у два рази менший, ніж на рівні моря, у стільки ж разів менший і парціальний тиск О₂. На такій висоті людина вижити не може. На висоті 3 км знижується фізична працездатність людини. Практично не змінюється склад атмосфери у масі: проведені у 1910 і 1970 рр. аналізи дали однакові результати. Відрізняється склад повітря у норах і ґрунті.

Видихуване повітря містить у середньому 16 % 02, 4,5 % СО₂ і 79,5 % N₂. Склад видихуваного повітря непостійний і заkежить від інтенсивності метаболізму та легеневої вентиляції.

Отже, у видихуваному повітрі міститься менше О₂, значно меньше СО₂ і трохи більше N₂, ніж у вдихуваному. Необхідно наголосити, що азот у газообміні не бере участі і його вміст у вдихуваному і видихуваному повітрі однаковий. Різниця між відсотками зумовлена тим, що об'єм видихуваного повітря дещо менший, ніж вдихуваного, бо СО₂ виділяється менше, ніж споживається О₂.

Склад альвеолярного повітря ще більше відрізняється від атмосферного. У ньому різко знижений вміст О₂ (14 %) і підвищений вміст СО₂ (5,5 %). Пояснюється це тим, що газообмін здійснюється саме між альвеолярним повітрям і кров'ю. Альвеолярне повітря є внутрішнім газовим середовищем організму Від його складу залежить газовий склад артеріальної крові. Постійний склад альвеолярного повітря забезпечується регуляцією дихання, а точніше альвеолярною вентиляцією.

Склад альвеолярного повітря відрізняється і від видихуваного повітря. Зумовлено це тим, що під час видиху до альвеолярного повітря домішується повітря шкідливого простору. Отже, видихуване повітря - це суміш альвеолярного повітря і повітрі шкідливого простору.

Транспортування газів кров'ю Газообмін у легенях

Газообмін у легенях здійснюється у результаті дифузії О₂ з альвеолярного повітря у кров (майже 500 л за добу) і СО₂ з крові у альвеолярне повітря (близько 450 л за добу). Рушійною силою дифузії газів є різниця (градієнт) їхніх парціальних тисків (напруження) між венозною кров'ю і альвеолярним повітрям Обидва гази дифундують у розчиненому стані. Правда, умови для їхньої дифузії у легенях дещо своєрідні. По-перше, дифузії здійснюється через шар сурфактанту, плоский епітелій альвеол ендотелію. Сукупність цих структур називають легеневою мембраною, товщина якої становить 0,4 - 1,5 мкм.

По-друге, кров рухається і газообмін повинен відбутися швидко. Цьому сприяє велика площа легень і їхня висока дифузійна здатність. Кількість альвеол у одній легені людини великі 400 млн. Значна частина зовнішньої поверхні альвеол контактує з капілярами малого кола кровообігу. Сумарна площа цих контактів рівна приблизно 90 м². Дифузійна здатність легені людини становить 25 мл О₂/хв у розрахунку на 1 мм рт. ст. градієнта парціального тиску кисню. Через легеневий капіляр крові проходить за 0,8 с і за цей час напруження кисню у його крові ми таким, як парціальний тиск у альвеолярному повітрі.