Физиология дыхания: внешнее дыхание

его для окисления органических веществ с освобождением энергии и выделением

углекислого газа в окружающую среду.

ЭТАПЫ ДЫХАНИЯ
Различают несколько этапов дыхания:
Вентиляция легких - поступление воздуха в воздухоносные пути и обмен газов между альвеолами и окружающей средой;
Газообмен в легких - газообмен между альвеолярным воздухом и кровью;
Транспорт газов кровью – О2 от легких к тканям и СО2 от тканей организма к легким;
Газообмен в тканях – газообмен между кровью и тканями организма;
Тканевое дыхание - потребление О2 тканями и выделение СО2.

Совокупность первого и второго этапов дыхания – это внешнее звено дыхания, обеспечивающее газообмен между окружающей средой и кровью.
Совокупность третьего, четвертого и пятого этапов дыхания - это внутреннее звено дыхания, в конечном итоге обеспечивающее тканевое (внутреннее) дыхание.

Dum spiro, spero

жидкости.

Диффузия – движение частиц веществ, приводящее к выравниванию его

концентрации в среде (например, движение молекул газа из области большего в область меньшего парциального давления).

–
доставка воздуха в альвеолы;
очищение вдыхаемого воздуха;
увлажнение вдыхаемого воздуха;
согревание

воздуха
Функции легких -
Газообменная;
Недыхательные функции:
терморегуляторная;
поддержание рН;
защитная;
выработка и инактивация биологически активных веществ;
резервуар воздуха для голосообразования;
выделительная

Функции грудной клетки:
предохранение от высыхания и механического повреждения;
обеспечение изменения объема легких

Механизм вдоха
увеличение объема грудной клетки,
увеличение объема легких,
поступление воздуха в альвеолы

Механизм выдоха
уменьшение объема грудной клетки,
уменьшение объема легких,
выталкивание воздуха через воздухоносные пути

3-4 мм рт.ст. При спокойном вдохе разница в давлении возрастает

до 9 мм рт.ст., при максимальном вдохе – до 20 мм рт.ст., при максимальном выдохе внутриплевральное давление становится почти равным атмосферному давлению.


Эластическую тягу легких (ЭТЛ) формируют:
поверхностное натяжение жидкости, покрывающей внутреннюю поверхность альвеол;
эластиновые и коллагеновые волокна;
гладкие мышцы сосудов легких.


Пневмоторакс - нарушении герметичности плевральной щели.

клетках типа II альвеол, слой около 50 нм.
Период полураспада

составляет 12-16 часов.
Активное поверхностное натяжение обусловлено межмолекулярными силами липофильных частей сурфактанта.
Сурфактанты начинают синтезироваться в конце внутриутробного периода. Их присутствие облегчает выполнение первого вдоха.

Роль сурфактанта:
уменьшает поверхностное натяжение жидкости ;
обладает бактериостатической активностью;
облегчает диффузию кислорода из альвеол в кровь

легкими, зависит от глубины дыхания (дыхательного объема) и частоты дыхательных

движений.
Статические и динамические показатели вентиляции легких

человек вдыхает и выдыхает при спокойном дыхании (N=0,5 л).
Резервный объем

вдоха (РОвд) – количество воздуха, которое человек может дополнительно вдохнуть после нормального вдоха (N=1,5 – 1,8 л).
Резервный объем выдоха (РОвыд) – количество воздуха, которое человек может дополнительно выдохнуть после спокойного выдоха (N=1,0 – 1,4 л).
Остаточный объем (ОО) – количество воздуха, остающееся в легких после максимального выдоха (N=1,0-1,5 л).
ЕМКОСТИ:
Общая емкость легких (ДО+Ровд+РОвыд+ОО) – количество воздуха, содержащегося в легких на высоте максимального вдоха.
Жизненная емкость легких - ЖЕЛ (ДО+РОвд+РОвыд) – наибольшее количество воздуха, которое можно выдохнуть после максимального вдоха (3,0-5,0 л).
Емкость вдоха (ДО+Ровд) – максимальное количество воздуха, которое можно вдохнуть после спокойного выдоха.
Функциональная остаточная емкость – ФОЕ (РОвыд+ОО) – количество воздуха, остающееся в легких после спокойного выдоха.

путей, в которых не происходит газообмена (кондуктивная область).
Это пространство

включает носовую и ротовую полости, глотку, гортань, трахею, бронхи, бронхиолы.
Объем мертвого пространства (МП) зависит от роста и положения тела. Приближенно считается, что у сидящего человека объем мертвого пространства в среднем составляет
2 мл на 1 кг массы тела, т.е. 150 мл при массе тела 75 кг.
При глубоком дыхании он увеличивается вследствие расширения бронхов с бронхиолами.
Функциональное мертвое пространство – все участки дыхательной системы, в которых не происходит газообмена. К ним относят все воздухоносные пути и те альвеолы, которые не перфузируются кровью. В таких альвеолах газообмен невозможен, хотя их вентиляция происходит.

коэффициент легочной вентиляции.

Минутный объем дыхания (МОД) - это объем воздуха,

вдыхаемого или выдыхаемого за 1 мин: МОД = ДО (глубина дыхания) х ЧД (л/мин)
Минутный объем альвеолярной вентиляции (МОАВ) – это объем воздуха, достигающего альвеол за 1 мин: МОАВ = ЧД ∙ (ДО-МП)
Коэффициент легочной вентиляции (КЛВ) –часть воздуха, которая обменивается в легких при каждом вдохе: КЛВ = (ДО – МП) / ФОЕ

газовой смесью и кровью,
между кровью и тканью,
определяется составом

газов в указанных средах.

мм рт. ст. )

с 17-й генерации бронхиол к струйному поступлению воздуха присоединяется диффузионный

способ обмена О2 и СО2.

(гомеостаза) парциального давления О2 и СО2 в легочных альвеолах.

Постоянство (гомеостаз)

состава альвеолярного газа обеспечивается альвеолярной вентиляцией

данном случае между воздухоносными путями и альвеолами.
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.

барьер:
1 – альвеола,
2 – эпителий альвеолы,
3 –

эндотелий капилляра,
4 – интерстициальное пространство,
5 –базальная мембрана,
6 – эритроцит,
7 –капилляр.

в альвеолах и крови (60 мм рт. ст. для О2,

6 мм рт. ст. для СО2);
коэффициента диффузии (коэффициент диффузии для СО2 в легких в 23 раза больше, чем для О2);
площади поверхности, через которую осуществляется диффузия (50-90 м2 );
толщины мембраны (0,4 – 1,5 мкм);
функционального состояния мембраны.

альвеолярной вентиляции к перфузии легких.
У взрослого человека в покое

отношение или коэффициент альвеолярной вентиляции составляет 0,8.

путем диффузии, обусловленной разностью их парциальных давлений по обе стороны

гематопаренхиматозного барьера, который включает:
эндотелий кровеносного сосуда,
клеточную мембрану
межклеточную жидкость

кровью и клетками (в среднем для О2 99 мм.рт.ст, для

СО2 20 мм рт.ст.);
коэффициента диффузии;
площади поверхности, через которую осуществляется диффузия;
расстояния, которое проходит газ;
функционального состояния мембраны.

парциальному давлению в газовой фазе, если жидкость привести в состояние

термодинамического равновесия с находящимся над ней газом, и коэффициента растворимости.

венозной крови (Roughton, 1964)

и скорость диффузии газов;
количество НbO2 и HbCO2;
являются важными факторами регуляции

дыхания и кровообращения.

= Hb(О2)4
Реакция взаимодействия кислорода с гемоглобином называется оксигенацией

кислородная емкость крови.

Процент оксигемиглобина от общего содержания гемоглобина называется кислородным

насыщением (Sо2) гемоглобина (сатурацией).
[HbО2]
Sо2 = ------------------- · 100%
[Hb] + [HbО2]

Если гемоглобин полностью дезоксигенирован, то Sо2=0%, если же весь гемоглобин превратился в оксигемоглобин, то Sо2=100%.

составе химических соединений –
бикарбоната (Н2СО3),
гидрокарбоната (НСО3-),
солей натрия

и калия,
карбаминового соединения с гемоглобином (карбогемоглобина).

угольной кислоты:

карбоангидраза

СО2 + Н2О ↔ Н2СО3 ↔ НСО3- + Н+

+ СО2 ↔ Hb- NHСООН- + Н+
Гемоглобин, связанный с СО2,

называется карбогемоглобин.

тканях

ограниченную совокупность нейронов в области продолговатого мозга, способных генерировать дыхательный

ритм.
2 скопления нейронов ретикулярной формации, импульсная активность которых меняется в соответствии с фазами дыхательного цикла – дорсальная группа ядер и вентральная группа ядер.

кошки. Слева – дорсальная поверхность; справа – два поперечных среза,

на которых изображены область скопления дыхательных нейронов (темным) и положения ядра одиночного тракта (ЯОТ) и обоюдного ядра (ОЯ). IX и X – корешки языкоглоточного и блуждающего нервов; С1 – корешок первого шейного спинномозгового нерва.

и реципрокного торможения в дыхательных нейронах продолговатого мозга, чей объединенный

импульсный паттерн вызывает вдох и выдох – колебательный дыхательный контур

из трех фаз (D.W. Richter, 1992):
Инспираторная.
Постинспираторная (плавное снижение активности инспираторных

мышц.
Экспираторная (соответствует второй половине выдоха)

и экспираторной активности (J.L.Feldman, 1986)
Возбуждающее и тормозящее взаимодействие всех типов

нейронов обеспечивает ритмическую деятельность дыхательного центра

клеткам проводящей системы сердца и гладкой мускулатуры.
Дыхательные нейроны функционируют

лишь при условиях:
Сохранности синаптических связей между различными группами дыхательных нейронов;
Наличия афферентной стимуляции со стороны центральных и периферических рецепторов, среди которых особая роль принадлежит хеморецепторам;
Поступления сигналов от других отделов ЦНС, вплоть до коры.

можно разделить на специфические и неспецифические.
Среди специфических факторов выделяют

влияние:
Ро2,Рсо2, рН;
импульсации с рецепторов растяжения легких;
импульсации с проприорецепторов дыхательных мышц.
 
Среди неспецифических факторов выделяют влияние:
импульсации с механорецепторов легких и верхних дыхательных путей;
импульсации с барорецепторов рефлексогенных сосудистых зон;
импульсации с механорецепторов кожи;
температуры тела;
гормонов и БАВ.

кошки

главной из которых является гломусная клетка

(в том числе J-рецепторы или юкстаальвеолярные рецепторы);
Рецепторы верхних воздухоносных путей;
Кожные

и висцеральные рецепторы
Температура тела
Гуморальная регуляция

под контролем высших надмостовых (супрапонтийных) структур – мозжечка, среднего и

промежуточного мозга, коры больших полушарий.