ФИЗИОЛОГИЯ ДЫХАНИЯ
|
Оглавление: |
1. Общая характеристика дыхательной системы 2. Механика вдоха и выдоха 3. Вентиляция легких 4. Газообмен в легких и тканях 5. Транспорт газов кровью 6. Регуляция дыхания |
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
1.1. Строение дыхательной системы
Воздухоносные пути (нос, ротовая полость, глотка, гортань, трахея). Легкие. Бронхиальное дерево. Бронх каждого легкого дает более 20 последовательных ветвлений. Бронхи – бронхиолы – терминальные бронхиолы – дыхательные бронхиолы – альвеолярные ходы. Альвеолярные ходы заканчиваются альвеолами. Альвеолы. Альвеола представляет собой мешочек из одного слоя тонких эпителиальных клеток, соединенных плотными контактами. Внутренняя поверхность альвеолы покрыта слоем сурфактанта (поверхностно-активное вещество). Легкое покрыто снаружи висцеральной плевральной мембраной. Париетальная плевральная мембрана покрывает изнутри грудную полость. Пространство между висцеральной и париетальной мембранами называется плевральной полостью. Скелетные мышцы, участвующие в акте дыхания (диафрагма, внутренние и наружные межреберные, мышцы брюшной стенки).
Особенности кровоснабжение легких.
Питающий кровоток. Артериальная кровь поступает в ткань легких по бронхиальным артериям (ответвляются от аорты). Эта кровь снабжает ткань легких кислородом и питательными веществами. После прохождения через капилляры венозная кровь собирается в бронхиальные вены, которые впадают в легочную вену. Дыхательный кровоток. Венозная кровь поступает в легочные капилляры по легочным артериям. В легочных капиллярах кровь обогащается кислородом и по легочным венам артериальная кровь поступает в левое предсердие.
1.2. Функции дыхательной системы
Основная функция дыхательной системы – обеспечение клеток организма необходимым количеством кислорода и выведение из организма углекислого газа.
Другие функции дыхательной системы:
выделительная – через легкие происходит выделение летучих продуктов обмена; терморегуляторная – дыхание способствует теплоотдаче; защитная – в ткани легких присутствует большое количество иммунных клеток.
Дыхание – процесс обмена газов между клетками и окружающей средой.
Стадии дыхания у млекопитающих и человека:
Конвекционный транспорт воздуха из атмосферы в альвеолы легких (вентиляция). Диффузия газов из воздуха альвеол в кровь легочных капилляров (вместе с 1-й стадией называется внешним дыханием). Конвекционный транспорт газов кровью от капилляров легких к капиллярам тканей. Диффузия газов из капилляров в ткани (тканевой дыхание).
1.3. Эволюция дыхательной системы
Диффузионный транспорт газов через поверхность тела (простейшие). Появление системы конвекционного переноса газов кровью (гемолимфой) к внутренним органам, появление дыхательных пигментов (черви). Появление специализированных органов газообмена: жабры (рыбы, моллюски, ракообразные), трахеи (насекомые). Появление системы принудительной вентиляции органов дыхания (наземные позвоночные).
2. МЕХАНИКА ВДОХА И ВЫДОХА
2.1. Дыхательные мышцы
Вентиляция легких осуществляется благодаря периодическим изменениям объема грудной полости. Увеличение объема грудной полости (вдох) осуществляется сокращением инспираторных мышц, уменьшение объема (выдох) – сокращением экспираторных мышц.
Инспираторные мышцы:
наружные межреберные мышцы – сокращение наружных межреберных мышц поднимает ребра кверху, объем грудной полости увеличивается. диафрагма – при сокращении собственных мышечных волокон диафрагма уплощается и отходит книзу, увеличивая объем грудной полости.
Экспираторные мышцы:
внутренние межреберные мышцы – сокращение внутренних межреберных мышц опускает ребра книзу, объем грудной полости уменьшается. мышцы брюшной стенки – сокращение мышц брюшной стенки приводит к подъему диафрагмы и опусканию нижних ребер, объем грудной полости уменьшается.
При спокойном дыхании выдох осуществляется пассивно – без участия мышц, за счет эластической тяги растянутых при вдохе легких. Во время форсированного дыхания выдох осуществляется активно – за счет сокращения экспираторных мышц.
Вдох: инспираторные мышцы сокращаются - объем грудной полости увеличивается - париетальная мембрана растягивается – объем плевральной полости увеличивается - давление в плевральной полости падает ниже атмосферного - висцеральная мембрана подтягивается к париетальной –объем легкого увеличивается за счет расширения альвеол – давление в альвеолах падает – воздух из атмосферы поступает в легкое.
Выдох: инспираторные мышцы расслабляется, растянутые эластические элементы легких сжимаются, (экспираторные мышцы сокращаются) - объем грудной полости уменьшается - париетальная мембрана сжимается – объем плевральной полости уменьшается - давление в плевральной полости повышается выше атмосферного - давление сдавливает висцеральную мембрану – объем легкого уменьшается за счет сдавления альвеол – давление в альвеолах растет – воздух из легкого выходит в атмосферу.
3. ВЕНТИЛЯЦИЯ ЛЕГКИХ
3.1. Объемы и емкости легкого (для самостоятельной подготовки)
Вопросы:
Объемы и емкости легкого
Методы измерения остаточного объема и функциональной остаточной емкости (метод разведения гелия, метод вымывания азота).
Литература:
Физиология человека / В 3 т., под ред. Шмидта и Тевса. – М., 1996. – т.2., с. 571-574.
Бабский Е.Б. и др. Физиология человека. М., 1966. – с.139-141.
Общий курс физиологии человека и животных / Под ред. Ноздрачева А.Д. – М., 1991. - с. 286-287.
(учебники приведены в порядке пригодности для подготовки предложенных вопросов)
3.2. Легочная вентиляция
Легочная вентиляции количественно характеризуется минутным объемом дыхания (МОД). МОД – объем воздуха (в литрах), вдыхаемого или выдыхаемого за 1 минуту. Минутный объем дыхания (л/мин) = дыхательный объем (л) частота дыхания (мин-1). МОД в покое составляет 5-7 л/мин, при физической нагрузке МОД может возрастать до 120 л/мин.
Часть воздуха идет на вентиляцию альвеол, а часть – на вентиляцию мертвого пространства легких.
Анатомическим мертвым пространством (АМП) называют объем дыхательных путей легких, потому что в них не происходит газообмена. Объем АМП у взрослого человека ~150 мл.
Под функциональным мертвым пространством (ФМП) понимают все те участки легких, в которых не происходит газообмен. Объем ФМП складывается из объема АМП и объема альвеол, в которых не происходит газообмен. У здорового человека объем ФМП превышает объем АМП на 5-10 мл.
Альвеолярная вентиляция (АВ) – часть МОД, достигающая альвеол. Если дыхательный объем составляет 0,5 л, а объем ФМП 0,15 л, то АВ составляет 30% МОД.
О2 из альвеолярного воздуха поступает в кровь, а углекислый газ из крови выходит в воздух альвеол. За счет этого концентрация О2 в альвеолярном воздухе уменьшается, а концентрация СО2 растет. При каждом вдохе 0,5 л вдыхаемого воздуха смешивается с 2,5 л воздуха, оставшегося в легких (функциональная остаточная емкость легких). За счет поступления новой порции атмосферного воздуха концентрация О2 в альвеолярном воздухе растет, а СО2 – уменьшается. Таким образом, функция легочной вентиляции – поддерживать постоянство газового состава воздуха в альвеолах.
4. ГАЗООБМЕН В ЛЕГКИХ И ТКАНЯХ
4.1. Парциальные давления дыхательных газов в дыхательной системе
Закон Дальтона: парциальное давление (напряжение) каждого газа в смеси пропорционально его доле от общего объема. Парциальное давление газа в жидкости численно равно парциальному давлению этого же газа над жидкостью в условиях равновесия.
|
Парциальное давление (мм рт. ст.) |
|
О2 |
СО2 |
|
Вдыхаемый воздух |
150 |
0,2 |
Альвеолярный воздух |
100 |
40 |
Венозная кровь |
40 |
46 |
Артериальная кровь |
100 |
40 |
Тканевая жидкость |
40 |
46 |
Выдыхаемый воздух |
114 |
29 |