Постоянство
(гомеостаз)
состава
альвеолярного газа (в среднем 14% кислорода
и 5% углекислого газа) обеспечивается
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.
Выдыхаемый
воздух представляет собой смесь
альвеолярного газа и воздуха мертвого
пространства, поэтому его состав
занимает промежуточное положение. В
«чистом» виде альвеолярный газ выводится
лишь с последней порцией выдоха.
При
диффузии движущей силой газообмена
является
разность
парциальных давлений,
в данном случае между воздухоносными
путями и альвеолами (табл. 1 ). За счет
этого кислород диффундирует в альвеолы,
а в противоположном направлении
поступает углекислота.
Согласно
закону Дальтона, парциальное
давление каждого
газа в смеси пропорционально
его доле от общего объема.
Парциальное напряжение газа в жидкости
численно равно парциальному давлению
этого же газа над жидкостью в условиях
равновесия.
Поскольку
газообмен в легких идет в направлении
градиентов парциальных давлений, именно
в
единицах
давления обычно выражают соотношение
02 и СО2 в альвеолярной смеси с учетом
Рн2о=47
мм рт.ст.
Скорость
диффузии газов, начиная с 17-й генерации
бронхиол невелика, но в связи с малым
расстоянием вполне достаточна для
газообмена. К тому же небольшая скорость
диффузии является одним из условий
поддержания постоянства газового
состава альвеолярной газовой смеси
вне зависимости от фаз дыхания
"вдох-выдох".
Газообмен
между альвеолярным воздухом и венозной
кровью осуществляется путем диффузии.
Диффузия газов в легких осуществляется
через аэрогематический барьер, который
состоит из слоя сурфактанта, эпителиальной
клетки альвеолы, 2-х базальных мембран,
интерстициального пространства,
эндотелиальной клетки капилляра,
мембраны и цитоплазмы эритроцита (рис.
8).
Непосредственно
газообмен между альвеолами и венозной
кровью зависит от:
-
градиента
давления газов в альвеолах и крови
(около 60 мм рт. ст. для 02,
6 мм рт. ст. для СО2);
-
коэффициента диффузии (коэффициент
диффузии для СО2
в легких в 23 раза больше, чем для 02);
-
площади дыхательной поверхности, через
которую осуществляется диффузия (50-120
м2
);
-
толщины аэрогематического барьера
(0,3 - 1,5 мкм);
-
функционального состояния мембраны.
21
2.4. Газообмен между легкими и кровью
Рсо2
4Омм
рт.ст.
2
З4567З2
Рис.
8. Газообмен между альвеолами и кровью.
Аэрогематический
барьес
1
- альвеола,
2
- эпителий альвеолы,
3
- эндотелий капилляра, 4 - интерстициальное
пространство,
5
- базальная мембрана, 6 - эритроцит,
7
-капилляр.
Кислород
и углекислый газ диффундируют в
растворенном состоянии: все воздухоносные
пути увлажнены слоем слизи. Важное
значение для облегчения диффузии 02
имеет
сурфактантная выстилка альвеол, так
как кислород растворяется в фосфолипидах,
входящих в состав сурфактантов, гораздо
лучше, чем в воде.
Для
осуществления газообмена в легких
кровь должна доставлять к альвеолам
кислород и уносить от них углекислый
газ. Вследствие этого поглощение 02
и выделение СО2
тесно связаны с легочным
кровоснабжением (перфузией).
В
целом газообмен зависит от соотношения
между объемом
вентиляции
и легочным кровотоком. У взрослого
человека в покое отношение
«вентиляция-перфузия» или коэффициент
альвеолярной вентиляции составляет
4/5 или 0,8, так
как альвеолярная вентиляция р~в_на в
среднем 4 л/мин, а легочный кровоток - 5
л/мин.
··
· В отдельных областях легких соотношение
между вентиляцией и перфузией может
быть неравномерным. Например, верхние
участки легких вентилируются хуже, чем
нижние, поэтому вентиляционноперфузионное
отношение в верхних участках легких
выше, чем в нижних. Резкие изменения
этих отношений могут вести ·к недостаточной
артериализации крови, проходящей через
капилляры альвеол.
Во
время мышечной работы отношение
«вентиляция-перфузия» становятся
одинаковым для всех участков легких в
результате увеличения кровотока во
всех частях легкого, в том числе и в его
верхних долях. Усилению перфузии
способствует нарастание давления крови
в легочных сосудах, в результате чего
различия в кровоснабжении различных
участков легких почти исчезают.
В
нормальных условиях в малом круге
давление крови низкое, что
предотвращает
образование отека легких. Просвет
легочных сосудов в
22
|
Таблица
2
|
| ||
|
|
Ро2 |
Рсо2 | |
|
Аотериальная коовь |
96-100 |
|
40 |
|
Венозная коовь |
40 |
|
46 |
|
Ткань |
10-15 |
- |
60 |
|
Около мытохондрий |
О, 1-1 |
|
70 |
Среднее Ро2 артериальной крови составляет около 100 мм рт.ст., а в клетках, где кислород непрерывно утилизируется, стремится к нулю. В отличие от легких с тонким аэрогематическим барьером, диффузионное расстояние в ткани относительно большое и потребление кислорода каждой отдельной клеткой ведет к падению Ро2 по мере увеличения радиального расстояния от капилляра.
Перенос СО2 из клеток тканей в кровь тоже происходит главным образом путем диффузии. Среднее артериальное значение РСО2 в среднем составляет 40 мм рт.ст., а в клетках может достигать 60 - 70 мм рт. ст. Поэтому СО2 идет от митохондрий к межклеточной жидкости, а оттуда к кровеносным капиллярам и в кровь. Локальное парциальное давление углекислого газа и, следовательно, скорость его диффузии в значительной мере определяется продукцией СО2, т.е. степенью