Диффузия газов в лёгких. Основные параметры газообмена через аэрогематический барьер.
В процессе внешнего дыхания происходит газообмен в легких. За счет этого формируется состав альвеолярного и выдыхаемого воздуха. Газовый состав вдыхаемого, альвеолярного и выдыхаемого воздуха:
Внешнее дыхание необходимо для обновления альвеолярного воздуха, т.к. в процессе жизнедеятельности идет постоянный процесс потребления О2 и выделения СО2, это поддерживает концентрацию дыхательных газов в нем на постоянном уровне. Интенсивность внешнего дыхания подчинена задачам обеспечения оптимальных условий для газообмена в организме. Оптимальные условия сохраняются в организме определенное время (3-4 секунды). Этим и определяется частота дыхания (14-18 в минуту). Таким образом, аппарат дыхания обладает резервами, которые позволяют обменивать воздух с определенной периодичностью. Процесс газообмена состоит из 3-х этапов дыхания: - Обмен газов между альвеолярным воздухом и кровью. - Транспорт газов кровью. - Обмен газов между кровью и тканями. Мембраны клеток хорошо проницаемы для газов, следовательно для перемещения газов из одной среды в другую не надо активного транспорта, а достаточно физического процесса диффузии. В основе диффузии лежит разность концентраций. Молекулы из области большей концентрации распространяются в область меньшей концентрации. Если газ находится над жидкостью, он также легко в неѐ переходит, растворяясь в ней. Интенсивность перехода газов в жидкость зависит от парциального давления газа над ней. Давление газа в смеси с другими газами, выраженное в мм рт. ст., принято называть "парциальным давлением". Давление газа, растворенного в жидкости, обозначают как "напряжение". При относительно длительном контакте газов и жидкости в определенный момент времени парциальное давление газа над жидкостью и напряжение газа в жидкости выровняются. При резком снижении парциального давления одного из газов либо снижении суммарного атмосферного давления жидкость с растворенными в ней газами начинает "кипеть" (до тех пор, пока вновь не выровняются парциальное давление и напряжение газов (примеры с шампанским, "кессонная болезнь" - помощь - экстренное помещение в барокамеру с постепенным снижением давления)).
При этом следует иметь в виду, что аэрогематический барьер легких обладает определенной проницаемостью, которая характеризуется диффузионной способностью легких. Диффузионная способность легких - это количество мл газа которое проходит за 1 минуту через легочную мембрану при разнице парциальных давлений по обе стороны мембраны 1 мм.рт.ст. Для О2 составляет 20-25 мл, для СО2 она существенно больше (т.к. разница парциального давления меньше многократно), а объем выделяемого СО2 такой же как и О2. С возрастом диффузионная способность легких снижается. Аэрогематический барьер включает следующие основные структуры: - эпителий альвеолы - две основные мембраны - интерстициальное (межклеточное) пространство - эндотелий капилляра Часто аэрогематический барьер представляют следующим образом: пленку сурфактанта, эпителий альвеолы, две основные мембраны, интерстициальное (межклеточное) пространство, эндотелий капилляра, плазму крови и мембрану эритроцита. Толщина аэрогематического барьера составляет около 1 мкм, полощадь – около 80 м2 устанавливается обратная связь рабочего органа с нервными центрами.
110.) Транспорт кислорода кровью. Кривая диссоциации оксигемоглобина. Коэффициент утилизации кислорода. Артериовенозная разница по кислороду, механизм ее увеличения.. Закон Генри – Дальтона. Коэффициент Хюфнера Механизмы связывания газов кровью: физическое и химическое растворение. Физическое растворение. В жидкой части крови растворены газы воздуха: кислород, углекислый газ, азот. Растворение О2 и СО2 в воде не играет физиологической роли. Химическое связывание кислорода кровью. Насыщение кровью кислородом зависит от: - Альвеолярной вентиляции (pO2 в альвеолах) - Кровотока в легких - Диффузионной способности легких - Содержания гемоглобина в эритроцитах 1 г HHb способен связать 1,35 мл О2. При содержании гемоглобина 150 г/л (норма) каждые 100 мл крови переносят 20,8 мл О2. Это кислородная емкость крови. Другой показатель - содержание кислорода в крови, взятой в различных участках сосудистого русла: артериальной (20 мл О2 - 100 мл крови) и венозной(14 млО2 - 100 мл крови). Следующий показатель - артерио-венозная разница (норма 5-6 мл О2/100 мл крови). Отношение кислорода, связанного с гемоглобином к кислородной емкости крови (все выраженное на 100 мл крови) называется насыщение гемоглобина кислородом. В артериальной крови оно составляет в норме 96%. Гемоглобин присоединяет кислород с помощью непрочной водородной связи, с образованием оксигемоглобина. Эта реакция обратима: Нв+О2=НвО2. Направленность реакции зависит от содержания кислорода: если количество кислорода в крови увеличивается, то реакция идет в сторону образования оксигемоглобина, если уменьшается - то в противоположную сторону. Динамика взаимодействия Нв и О2 отражается кривой диссоциации оксигемоглобина. Эта кривая количественно определяет приведенную выше реакцию связывания гемоглобином кислорода. Кривая отражает общую закономерность: увеличение количества кислорода сопровождается усиленным образованием оксигемоглобина. Кривая диссоциации оксигемоглобина имеет S-образный вид. Это связанно с тем, что до 10 мм рт. ст. кислород связывается гемоглобином медленно, затем до 60-50 мм рт. ст. скорость реакции резко увеличивается, кривая круто поднимается вверх, при давлении 90 мм рт. ст., когда более 98% гемоглобина связано с кислородом, она вновь идет почти горизонтально. В тканях напряжение О2 равно 20-40 мм рт. ст., а в артериальной крови - 100 мм рт. ст., в связи с этим реакция идет в сторону распада оксигемоглобина. Кровь отдает ткани часть О2. Этот процесс оценивается коэффициентом утилизации кислорода. Коэффициент утилизации кислорода - это отношение потребленного кислорода к кислородной емкости крови. В норме в покое 30-40%, при физических нагрузках существенно возрастает. Для оценки эффективности газообмена вычисляют коэффициент использования кислорода. Он показывает количество кислорода в мл, которое потребляется из 1 литра воздуха. В норме он составляет 40 мл. Атрио-венозная разница по кислороду (7об.%) - разность между об.% кислорода в притекающей к тканям артериальной крови (около 20об.%) и оттекающей от них венозной кровью (примерно 13 об.%).
Эта величина служит важной характеристикой дыхательной функции крови, показывая, какое количество кислорода доставляют тканям каждые 100 мл крови. Закон Генри — Дальтона — относится к растворимости газов в жидкости в зависимости от упругости этого газа, производящего давление на жидкость. При некотором определенном давлении и постоянной температуре растворяется в жидкости определенное количество газа, зависящее также и от свойств жидкости. При увеличении или уменьшении давления газовой атмосферы на жидкость с сохранением той же температуры увеличивается или уменьшается в таком же отношении количество растворенного газа. Коэффициент Хюфнера - показатель способности гемоглобина связывать кислород. Ориентировочно можно считать, что в организме 1 г гемоглобина связывает 1,34 мл кислорода.
|
