Výmena plynného pľúc

Pľúca sú najpočetnejším vnútorným orgánom nášho tela. Sú to niečo veľmi podobné stromu (tento úsek sa nazýva bronchiálny strom), visí s bublinkami (alveolmi). Je známe, že pľúca obsahujú takmer 700 miliónov alveol. A to je funkčne odôvodnené - hrajú hlavnú úlohu vo výmene vzduchu. Steny alveol sú tak elastické, že sa pri inhalácii môžu niekoľkokrát natiahnuť. Ak porovnáme povrchovú plochu alveol a kože, potom sa otvorí úžasná skutočnosť: napriek zdanlivej kompaktnosti sú alveoly desaťkrát väčšie ako plocha kože.

Výmena plynného pľúc

Svetlo - veľkí pracovníci nášho tela. Sú v neustálom pohybe, teraz sa uzatvárajú, teraz sa rozťahujú. To sa stáva vo dne v noci proti našej túžbe. Tento proces však nemožno nazvať úplne automatickým. Je skôr poloautomatický. Môžeme vedome zadržať dych alebo ho vynútiť. Dýchanie je jednou z najpodstatnejších funkcií tela. Nebude na mieste pripomenúť, že vzduch je zmesou plynov: kyslík (21%), dusík (približne 78%), oxid uhličitý (približne 0,03%). Okrem toho obsahuje inertné plyny a vodnú paru.

Z lekcií biológie si mnohí pravdepodobne spomínajú na skúsenosti s vodou z vápna. Ak vydýchnete cez slamku do čistej vápennej vody, zakalí sa. To je nezvratný dôkaz, že vo vzduchu po exspirácii oxidu uhličitého obsahuje oveľa viac: asi 4%. Súčasne sa znižuje množstvo kyslíka a dosahuje 14%.

Čo kontroluje pľúca alebo respiračný mechanizmus

Mechanizmus výmeny plynov v pľúcach je veľmi zaujímavý proces. Samotné pľúca sa nepretiahnu a nezmraňujú sa bez svalovej práce. Medzirebrové svaly a bránica (špeciálny plochý sval na okraji hrudníka a brušných dutín) sa zúčastňujú na pľúcnom dýchaní. Keď sa membrána sťahuje, tlak v pľúcach klesá a do orgánu prirodzene prúdi vzduch. Výdych nastáva pasívne: samotné elastické pľúca vytlačia vzduch von. Aj keď niekedy môžu byť svaly počas výdychu znížené. To sa deje s aktívnym dýchaním.

Celý proces je riadený mozgom. V drene je špeciálne centrum regulácie dýchania. Reaguje na prítomnosť oxidu uhličitého v krvi. Len čo sa zmenší, stred nervových dráh pošle signál do membrány. Existuje proces jeho redukcie a prichádza dych. Ak je dýchacie centrum poškodené, pacient je vetraný umelými prostriedkami.

Ako prebieha výmena plynov v pľúcach?

Hlavnou úlohou pľúc nie je len destilovať vzduch, ale vykonávať proces výmeny plynov. V pľúcach sa mení zloženie inhalovaného vzduchu. A tu hlavná úloha patrí obehovému systému. Čo je obehový systém nášho tela? Môže byť reprezentovaná veľkou riekou s prítokmi malých riek, do ktorých tečú potoky. Tu sú takéto alveoly prepichnuté takýmito kapilárnymi nulami.

Kyslík vstupujúci do alveol preniká cez kapilárne steny. Je to preto, že krv a vzduch obsiahnutý v alveolách, tlak je iný. Venózna krv má menší tlak ako alveolárny vzduch. Preto sa kyslík z alveol ponáhľa do kapilár. Tlak oxidu uhličitého je v alveolách menší ako v krvi. Z tohto dôvodu sa oxid uhličitý zo žilovej krvi posiela do lúmenu alveol.

V krvi sú špeciálne bunky - červené krvinky obsahujúce hemoglobínový proteín. Kyslík sa pripája k hemoglobínu a putuje touto formou cez telo. Krv obohatená kyslíkom sa nazýva arteriálna.

Ďalšia krv sa prenesie do srdca. Srdce, ďalší z našich neúnavných pracovníkov, poháňa krv obohatenú kyslíkom do buniek tkanív. A ďalej pozdĺž „prúdov prúdu“ sa krv spolu s kyslíkom dodáva do všetkých buniek tela. V bunkách vydáva kyslík, zaberá oxid uhličitý - odpadový produkt. A opačný proces začína: tkanivové kapiláry - žily - srdce - pľúca. V pľúcach sa krv (venózna) obohatená oxidom uhličitým opäť dostáva do alveol a je vytlačená so zvyškom vzduchu. Oxid uhličitý, rovnako ako kyslík, sa transportuje cez hemoglobín.

V alveolách sa nachádza dvojitá výmena plynu. Tento celý proces sa vykonáva okamžite, vzhľadom na veľkú plochu povrchu alveol.

Nedýchavé funkcie

Hodnota pľúc je určená nielen dýchaním. Medzi ďalšie funkcie tohto orgánu patria:

• mechanická ochrana: do alveol vstupuje sterilný vzduch;
• imunitná ochrana: krv obsahuje protilátky proti rôznym patogénnym faktorom;
• čistenie: krv odstraňuje z tela toxické plynné látky;
• podpora acidobázickej rovnováhy krvi;
• čistenie krvi z malých krvných zrazenín.

Ale akokoľvek sa môžu zdať dôležité, hlavnou činnosťou pľúc je dýchanie.

Výmena plynov v tkanivách a pľúcach. Štruktúra dýchacieho systému

Jednou z najdôležitejších funkcií tela je dýchanie. Počas neho dochádza k výmene plynu v tkanivách a pľúcach, v ktorých sa udržiava redoxná rovnováha. Dýchanie je komplexný proces, ktorý poskytuje tkanivo kyslíku, jeho použitie bunkami počas metabolizmu a odstraňovanie negatívnych plynov.

Fázy dýchania

Aby sme pochopili, ako dochádza k výmene plynu v tkanivách a pľúcach, je potrebné poznať štádiá dýchania. Sú tri z nich:

1. Vonkajšie dýchanie, pri ktorom dochádza k výmene plynu medzi bunkami tela a vonkajšou atmosférou. Externá možnosť je rozdelená na výmenu plynov medzi vonkajším a vnútorným vzduchom, ako aj výmenu plynov medzi krvou pľúc a alveolárnym vzduchom.
2. Preprava plynov. Plyn v tele je vo voľnom stave a zvyšok sa prenáša v viazanom stave hemoglobínom. Výmena plynov v tkanivách a pľúcach prebieha cez hemoglobín, ktorý obsahuje až dvadsať percent oxidu uhličitého.
3. Dýchanie tkaniva (vnútorné). Tento typ môže byť rozdelený na výmenu plynov medzi krvou a tkanivami a príjem kyslíka bunkami a uvoľňovanie rôznych odpadových produktov (metán, oxid uhličitý, atď.).

Na dýchacích procesoch sa zúčastňujú nielen pľúca a dýchacie cesty, ale aj svaly hrudníka, ako aj mozog a miecha.

Proces výmeny plynu

Počas nasýtenia pľúc vzduchom a počas exhalácie dochádza k zmene na chemickej úrovni.

Vo vydychovanom vzduchu pri teplote nula stupňov a pri tlaku 765 mm Hg. Obsahuje asi šestnásť percent kyslíka, štyri percentá oxidu uhličitého a zvyšok je dusík. Pri teplote 37 ° C je vzduch v alveolách nasýtený parami, pričom počas tohto procesu dochádza k zmene tlaku, ktorá klesá na päťdesiat milimetrov ortuti. Tlak plynov v alveolárnom vzduchu je o niečo viac ako sedemsto mm ortuti. Art. Tento vzduch obsahuje pätnásť percent kyslíka, šesť oxidu uhličitého a zvyšok je dusík a iné nečistoty.

Pre fyziológiu výmeny plynov v pľúcach a tkanivách je veľmi dôležitý rozdiel parciálneho tlaku medzi oxidom uhličitým a kyslíkom. Parciálny tlak kyslíka je približne 105 mm Hg. V žilovej krvi je to trikrát menej. Kvôli tomuto rozdielu prúdi kyslík z alveolárneho vzduchu do žilovej krvi. Tak dochádza k jej nasýteniu a transformácii na arteriálnu.

Parciálny tlak CO₂ v žilnej krvi menej ako päťdesiat milimetrov ortuti av alveolárnom vzduchu - štyridsať. Kvôli tomuto malému rozdielu prechádza oxid uhličitý z venóznej do alveolárnej krvi a vylučuje sa v tele počas výdychu.

Výmena plynov v tkanivách a pľúcach sa uskutočňuje pomocou kapilárnej siete ciev. Cez ich steny dochádza k okysličeniu buniek a tiež sa odstraňuje oxid uhličitý. Tento proces sa pozoruje len s rozdielnym tlakom: v bunkách a tkanivách kyslík dosahuje nulu a tlak oxidu uhličitého je asi šesťdesiat mm Hg. Art. To vám umožní prejsť s₂ z buniek na krvné cievy, premena krvi na žilovú.

Doprava plynu

Počas vonkajšieho dýchania v pľúcach dochádza k transformácii žilovej krvi do arteriálnej krvi kombináciou kyslíka s hemoglobínom. Výsledkom tejto reakcie je vytvorenie oxyhemoglobínu. Po dosiahnutí buniek tela sa tento prvok rozpadá. V kombinácii s bikarbonátmi, ktoré sa tvoria v krvi, vstupuje oxid uhličitý do krvi. V dôsledku toho vznikajú soli, ale počas tohto procesu zostáva reakcia nezmenená.

Po dosiahnutí pľúc sa hydrogenuhličitany rozpadajú, čím sa získa alkalický radikál oxyhemoglobínu. Potom sa hydrogenuhličitany premenia na oxid uhličitý a vodnú paru. Všetky tieto rozkladné látky sa vylučujú z tela počas výdychu. Mechanizmus výmeny plynov v pľúcach a tkanivách vzniká premenou oxidu uhličitého a kyslíka na soli. Práve v tomto stave sa tieto látky transportujú krvou.

Úloha pľúc

Hlavnou funkciou pľúc je zabezpečiť výmenu plynov medzi vzduchom a krvou. Tento proces je možný kvôli obrovskej ploche orgánu: u dospelých je to 90 m2 a takmer rovnaká oblasť ciev ICC, kde je venózna krv nasýtená kyslíkom a uvoľňuje sa oxid uhličitý.

Počas výdychu sa z tela vylučuje viac ako dvesto rôznych látok. Nie je to len oxid uhličitý, ale aj acetón, metán, étery a alkoholy, vodné pary atď.

Okrem kondicionovania je funkciou pľúc chrániť telo pred infekciou. Pri inhalácii sa všetky patogény ukladajú na steny dýchacieho systému, vrátane alveol. Obsahujú makrofágy, ktoré zachytávajú mikróby a ničia ich.

Makrofágy produkujú chemotaktické látky, ktoré priťahujú granulocyty: opúšťajú kapiláru a priamo sa podieľajú na fagocytóze. Po absorpcii mikroorganizmov môžu makrofágy prechádzať do lymfatického systému, kde sa môže vyskytnúť zápal. Patologické činidlá spôsobujú produkciu protilátok leukocytov.

Metabolická funkcia

Medzi funkcie pľúc patria metabolické vlastnosti. Počas metabolických procesov, tvorba fosfolipidov a proteínov, ich syntéza. Syntéza heparínu sa tiež vyskytuje v pľúcach. Dýchací orgán sa podieľa na tvorbe a deštrukcii biologicky aktívnych látok.

Všeobecný vzor dýchania

Zvláštnosť štruktúry dýchacieho systému umožňuje, aby vzdušné masy ľahko prechádzali cez dýchací trakt a do pľúc, kde dochádza k metabolickým procesom.

Vzduch vstupuje do dýchacieho systému cez nosný priechod, potom prechádza cez orofarynx do priedušnice, odkiaľ hmota dosahuje priedušky. Po prechode cez bronchiálny strom vstupuje vzduch do pľúc, kde dochádza k výmene medzi rôznymi typmi vzduchu. Počas tohto procesu sa kyslík absorbuje krvinkami, premieňa žilovú krv na arteriálnu krv a dodáva ju do srdca a odtiaľ sa prenáša po celom tele.

Anatómia dýchacieho systému

Štruktúra dýchacieho systému uvoľňuje dýchacie cesty a dýchaciu časť. Ten je reprezentovaný pľúcami, kde dochádza k výmene plynu medzi vzdušnými hmotami a krvou.

Vzduch prechádza do dýchacej časti dýchacích ciest, reprezentovanej nosnou dutinou, hrtanom, priedušnicou a prieduškami.

Pneumatická časť

Dýchací systém začína nosnou dutinou. Je rozdelená na dve časti pomocou chrupavkovej priehradky. Predné kanály nosa komunikujú s atmosférou a za ňou - s nosohltanom.

Z nosa vstupuje vzduch do úst a potom do hrtanu hrtanu. Tu je prechod dýchacích a tráviacich systémov. S patológiou nosných priechodov sa môže dýchanie vykonávať ústami. V tomto prípade sa vzduch dostane aj do hltanu a potom do hrtanu. Nachádza sa na úrovni šiesteho krčného stavca a tvorí nadmorskú výšku. Táto časť dýchacieho systému sa môže počas konverzácie posunúť.

Cez horný otvor komunikuje hrtan s hltanom a zdola orgán prechádza do priedušnice. Je to pokračovanie hrtanu a pozostáva z dvadsiatich nekompletných chrupavkovitých prstencov. Na úrovni piateho hrudného vertebrálneho segmentu je trachea rozdelená na pár priedušiek. Zameriavajú sa do pľúc. Priedušky sú rozdelené na časti, ktoré tvoria prevrátený strom, ktorý zdalo sa, že klíčia vetvy v pľúcach.

Dýchací systém je doplnený pľúcami. Sú umiestnené v hrudnej dutine na oboch stranách srdca. Pľúca sa delia na akcie, z ktorých každá je rozdelená na segmenty. Majú tvar nepravidelných kužeľov.

Segmenty pľúc sú rozdelené do mnohých častí - bronchioly, na stenách ktorých sa nachádzajú alveoly. Celý tento komplex sa nazýva alveolár. Je to práve výmena plynu.

8.3. Výmena plynného pľúc

8.3. Výmena plynného pľúc

Zloženie inhalovaného, ​​vydychovaného a alveolárneho vzduchu. Vetranie pľúc je spôsobené vdychovaním a výdychom. Tým sa v alveolách udržiava relatívne konštantné zloženie plynu. Človek dýcha atmosférický vzduch s obsahom kyslíka (20,9%) a obsahom oxidu uhličitého (0,03%) a vydychuje vzduch, v ktorom je kyslík 16,3%, oxid uhličitý - 4%. V alveolárnom vzduchu kyslíka - 14,2%, oxid uhličitý - 5,2%. Zvýšený obsah oxidu uhličitého v alveolárnom vzduchu sa vysvetľuje tým, že pri výdychu sa vzduch, ktorý sa nachádza v dýchacích orgánoch av dýchacích cestách, mieša s alveolárnym vzduchom.

U detí je nižšia účinnosť pľúcnej ventilácie vyjadrená v odlišnom zložení plynu vo vydýchanom aj alveolárnom vzduchu. Čím mladšie je dieťa, tým vyššie je percento kyslíka a čím nižšie je percento oxidu uhličitého vo vydychovanom a alveolárnom vzduchu, to znamená, že telo dieťaťa spotrebuje menej kyslíka. Preto, aby deti konzumovali rovnaký objem kyslíka a uvoľňovali rovnaký objem oxidu uhličitého, je potrebné vykonávať respiračnú liečbu oveľa častejšie.

Výmena plynov v pľúcach. V pľúcach prechádza kyslík z alveolárneho vzduchu do krvi a oxid uhličitý z krvi vstupuje do pľúc.

Pohyb plynov zabezpečuje difúziu. Podľa zákonov difúzie sa plyn šíri z média s vysokým parciálnym tlakom na médium s nižším tlakom. Parciálny tlak je časťou celkového tlaku, ktorý je spôsobený plynom v zmesi plynov. Čím vyššie percento plynu v zmesi, tým vyšší je jeho parciálny tlak. Pre plyny rozpustené v kvapaline sa používa termín "napätie", ktorý zodpovedá výrazu "parciálny tlak", ktorý sa používa pre voľné plyny.

V pľúcach dochádza k výmene plynu medzi vzduchom obsiahnutým v alveolách a krvou. Alveoli pletená hustá sieť kapilár. Steny alveol a steny kapilár sú veľmi tenké. Pre výmenu plynu sú určujúcimi podmienkami povrchová plocha, cez ktorú dochádza k difúzii plynov, a rozdiel v parciálnom tlaku (napätí) difúznych plynov. Pľúca ideálne spĺňajú tieto požiadavky: s hlbokým nadýchnutím sa alveoly rozťahujú a ich povrch dosahuje 100-150 m2. m (nie menej veľké a povrch kapilár v pľúcach), existuje dostatočný rozdiel v parciálnom tlaku alveolárnych vzduchových plynov a napätí týchto plynov v žilovej krvi.

Väzba kyslíka krvou. V krvi sa kyslík kombinuje s hemoglobínom a vytvára nestabilnú zlúčeninu - oxyhemoglobín, z ktorej je 1 g schopný viazať 1,34 cu. cm kyslíka. Množstvo vyrobeného oxyhemoglobínu je priamo úmerné parciálnemu tlaku kyslíka. V alveolárnom vzduchu je parciálny tlak kyslíka 100 - 110 mm Hg. Art. Za týchto podmienok sa 97% hemoglobínu v krvi viaže na kyslík.

Vo forme oxyhemoglobínu sa kyslík z pľúc prenáša krvou do tkanív. Tu je parciálny tlak kyslíka nízky a oxyhemoglobín disociuje, uvoľňuje kyslík, ktorý poskytuje tkanivám kyslík.

Prítomnosť oxidu uhličitého vo vzduchu alebo tkanivách znižuje schopnosť hemoglobínu viazať kyslík.

Viazanie oxidu uhličitého s krvou. Oxid uhličitý sa transportuje krvou v chemických zlúčeninách hydrogenuhličitanu sodného a hydrogenuhličitanu draselného. Časť je transportovaná hemoglobínom.

V kapilárach tkanív, kde je vysoké množstvo oxidu uhličitého, dochádza k tvorbe kyseliny uhličitej a karboxyhemoglobínu. V pľúcach karboanhydráza obsiahnutá v červených krvinkách prispieva k dehydratácii, čo vedie k vytesneniu oxidu uhličitého z krvi.

Výmena plynov v pľúcach u detí úzko súvisí s reguláciou acidobázickej rovnováhy. U detí je dýchacie centrum veľmi citlivé na najmenšie zmeny pH-reakcie krvi. Preto aj pri malých posunoch rovnováhy smerom k acidifikácii deti zažívajú dýchavičnosť. S rozvojom difúznej kapacity pľúc sa zvyšuje v dôsledku zvýšenia celkového povrchu alveol.

Telo potrebuje kyslík a uvoľňovanie oxidu uhličitého závisí od úrovne oxidačných procesov v tele. S vekom sa táto hladina znižuje, čo znamená, že množstvo plynu na 1 kg hmotnosti klesá s rastom dieťaťa.

Výmena plynov v pľúcach a tkanivách

Dych človeka. Štruktúra a funkcia pľúc

Dýchanie je jednou zo životne dôležitých funkcií tela, zameraných na udržanie optimálnej úrovne redox procesov v bunkách. Dýchanie je komplexný fyziologický proces, ktorý zabezpečuje dodávanie kyslíka do tkanív, jeho použitie bunkami v procese metabolizmu a odstraňovanie oxidu uhličitého.

Celý proces respirácie možno rozdeliť do troch stupňov: vonkajšie dýchanie, transport plynov krvným a tkanivovým dýchaním.

Vonkajšie dýchanie je výmena plynu medzi organizmom a okolitým vzduchom, t. atmosféra. Vonkajšie dýchanie možno zase rozdeliť do dvoch stupňov: výmena plynov medzi atmosférickým a alveolárnym vzduchom; výmena plynu medzi krvou pľúcnych kapilár a alveolárneho vzduchu.

Preprava plynov. Kyslík a oxid uhličitý vo voľnom rozpustenom stave sa transportujú v relatívne malých množstvách, pričom väčšina týchto plynov sa transportuje vo viazanom stave. Hlavným nosičom kyslíka je hemoglobín. Hemoglobín tiež transportuje až 20% oxidu uhličitého. Zvyšok oxidu uhličitého sa transportuje vo forme plazmových bikarbonátov.

Vnútorné alebo tkanivové dýchanie. Táto fáza dýchania môže byť rozdelená na dve: výmenu plynov medzi krvou a tkanivami a spotrebu kyslíka bunkami a uvoľňovanie oxidu uhličitého ako produktu disimilácie.

Vonkajšie dýchanie zabezpečuje pohybová aparatúra hrudníka, pľúc, dýchacích ciest (obr. 1) a nervové centrá mozgu a miechy.

Obr. 1. Morfologické štruktúry ľudských dýchacích orgánov

Fyziologická úloha a vlastnosti pľúc

Najdôležitejšia funkcia pľúc - zabezpečenie výmeny plynu medzi alveolárnym vzduchom a krvou - sa dosahuje vďaka veľkému povrchu výmenníka plynu v pľúcach (priemerne 90 m 2 u dospelých) a veľkej ploche krvných kapilár pľúcnej cirkulácie (70-90 m2).

Vylučovacia funkcia pľúc - odstránenie viac ako 200 prchavých látok vytvorených v tele alebo padajúcich do vonkajšieho prostredia. Najmä oxid uhličitý, metán, acetón, exogénne látky (etylalkohol, etyléter), narkotické plynné látky (halotán, oxid dusný), ktoré sa tvoria v tele, sa v rôznych stupňoch odoberajú z krvi do pľúc. Voda sa tiež odparuje z povrchu alveol.

Okrem klimatizácie sa pľúca podieľajú na ochrane tela pred infekciami. Mikroorganizmy usadené na stenách alveol sú zachytené a zničené alveolárnymi makrofágmi. Aktivované makrofágy produkujú chemotaktické faktory, ktoré priťahujú neutrofilné a eozinofilné granulocyty, ktoré opúšťajú kapiláry a podieľajú sa na fagocytóze. Makrofágy s absorbovanými mikroorganizmami sú schopné migrovať do lymfatických kapilár a uzlín, v ktorých sa môže vyvíjať zápalová reakcia. Pri ochrane tela pred infekčnými agensmi, ktoré vstupujú do pľúc vzduchom, sú v pľúcach dôležité lyzozým, interferón, imunoglobulíny (IgA, IgG, IgM), špecifické protilátky proti leukocytom.

Filtrácia a hemostatická funkcia pľúc - keď krv prechádza cez malý kruh v pľúcach, malé krvné zrazeniny a embólia sa zadržia a odstránia z krvi.

Tromby sú zničené fibrinolytickým systémom pľúc. Pľúca syntetizujú až 90% heparínu, ktorý sa dostáva do krvi a zabraňuje jeho koagulácii a zlepšuje reologické vlastnosti.

Ukladanie krvi v pľúcach môže dosiahnuť až 15% objemu cirkulujúcej krvi. Súčasne sa nevypne krv, ktorá sa dostala do pľúc z obehu. Pozoruje sa zvýšenie krvnej náplne ciev mikrocirkulačného lôžka a žíl pľúc a „uložená“ krv sa aj naďalej podieľa na výmene plynu s alveolárnym vzduchom.

Metabolická funkcia zahŕňa: tvorbu fosfolipidov a povrchovo aktívnych proteínov, syntézu proteínov, ktoré tvoria kolagén a elastické vlákna, produkciu mukopolysacharidov, ktoré tvoria bronchiálny hlien, syntézu heparínu, účasť na tvorbe a deštrukcii biologicky aktívnych a iných látok.

V pľúcach sa angiotenzín I konvertuje na vysoko aktívny vazokonstriktorový faktor, angiotenzín II, bradykinín sa inaktivuje o 80%, zachytí sa serotonín a uloží sa, a 30-40% norepinefrínu sa uloží. V nich je histamín inaktivovaný a akumuluje sa, až do 25% inzulínu, 90-95% prostaglandínov skupín E a F je inaktivovaných; Vytvára sa prostaglandín (vazodilatačný prostanicín) a oxid dusnatý (NO). Uložené biologicky aktívne látky v strese sa môžu uvoľňovať z pľúc do krvi a prispievať k rozvoju šokových reakcií.

Tabuľka. Nedýchavé funkcie

funkcie

vlastnosť

Čistenie vzduchu (bunky riasového epitelu. Reologické vlastnosti), bunkové (alveolárne makrofágy, neutrofily, lymfocyty), humorálne (imunoglobulíny, komplement, laktoferín, antiproteázy, interferón) imunita, lyzozým (serózne bunky, alveolárne makrofágy)

Syntéza fyziologicky aktívnych látok

Bradykinín, serotonín, leukotriény, A2 tromboxán, kiníny, prostaglandíny, NO

Metabolizmus rôznych látok

V malom kruhu sa inaktivuje až 80% bradykinínu, až 98% serotonínu, až 60% kalicreínu.

Syntéza povrchovo aktívnych látok (povrchovo aktívna látka), syntéza vlastných bunkových štruktúr

Syntéza kolagénu a elastínu ("rám" pľúc)

Mri hypoxia až do 1/3 spotrebovaného Cb na oxidáciu glukózy

Syntéza prostacyklínu, NO, ADP, fibrinolýzy

Odstránenie metabolických produktov

Odparovanie vody z povrchu, transkapilárna výmena (pot)

Prenos tepla v horných dýchacích cestách

Do 500 ml krvi

Hypoxická vazokonstrikcia

Vaskulárna konstrikcia pľúc so znížením O2 v alveolách

Výmena plynného pľúc

Najdôležitejšou funkciou pľúc je zabezpečiť výmenu plynu medzi vzduchom pľúcnych alveol a krvou malých kapilár. Aby sme porozumeli mechanizmom výmeny plynov, je potrebné poznať zloženie plynu medzi médiami, vlastnosti alveolokapilárnych štruktúr, cez ktoré dochádza k výmene plynu, a zohľadniť vlastnosti pľúcneho prietoku krvi a ventilácie.

Zloženie alveolárneho a vydychovaného vzduchu

Zloženie atmosférického, alveolárneho (obsiahnutého v pľúcnych alveolách) a vydychovaného vzduchu je uvedené v tabuľke. 1.

Tabuľka 1. Obsah hlavných plynov v atmosférickom, alveolárnom a vydychovanom vzduchu

Na základe stanovenia percenta plynov v alveolárnom vzduchu sa vypočíta ich parciálny tlak. Pri výpočte tlaku vodnej pary v alveolárnom plyne sa predpokladá, že je 47 mm Hg. Art. Napríklad, ak je obsah kyslíka v alveolárnom plyne 14,4% a atmosférický tlak je 740 mm Hg. Č., Potom parciálny tlak kyslíka (p0₂) bude: p0₂ = [(740-47) / 100] 14,4 = 99,8 mm Hg. Art. Za podmienok pokoja sa parciálny tlak kyslíka v alveolárnom plyne pohybuje okolo 100 mm Hg. A parciálny tlak oxidu uhličitého približne 40 mm Hg. Art.

Napriek striedaniu vdychovania a výdychu s tichým dýchaním sa mení zloženie alveolárneho plynu len o 0,2-0,4%, relatívna stálosť zloženia alveolárneho vzduchu sa udržuje a výmena plynu medzi ním a krvou prebieha kontinuálne. Konštantnosť zloženia alveolárneho vzduchu sa udržuje v dôsledku malej hodnoty ventilačného koeficientu pľúc (CL). Tento koeficient ukazuje, koľko z funkčnej zvyškovej kapacity sa vymieňa za atmosférický vzduch za 1 dýchací cyklus. Normálne sa CWL rovná 0,13-0,17 (t.j. s tichým dychom sa vymieňa približne 1/7 IU). Zloženie alveolárneho plynu na obsah kyslíka a oxidu uhličitého o 5-6% sa líši od atmosférického.

Tabuľka. 2. Zloženie plynu inhalovaného a alveolárneho vzduchu

Koeficient vetrania rôznych plôch pľúc sa môže líšiť, preto zloženie alveolárneho plynu má inú hodnotu nielen v vzdialených, ale aj v susedných oblastiach pľúc. Závisí to od priemeru a priepustnosti priedušiek, od produkcie povrchovo aktívnych látok a plúc, polohy tela a stupňa naplnenia pľúcnych ciev krvou, rýchlosti a pomeru vdychovania a exhalácie atď. Mimoriadne silný vplyv na tento ukazovateľ má gravitácia.

Obr. 2. Dynamika kyslíka v pľúcach a tkanivách

S vekom sa hodnota parciálneho tlaku kyslíka v alveolách prakticky nemení, napriek významným zmenám v mnohých ukazovateľoch vonkajšieho dýchania (pokles VC, OEL, priechodnosť priedušiek, zvýšenie FO, OOL, atď.). Zachovanie udržateľnosti ukazovateľa pO₂ v alveolách podporuje zvýšenie respiračnej frekvencie súvisiacej s vekom.

Difúzia plynu medzi alveolmi a krvou

Difúzia plynov medzi alveolárnym vzduchom a krvou sa riadi všeobecným zákonom difúzie, podľa ktorého je hnacou silou rozdiel v čiastkových tlakoch (napätiach) plynu medzi alveolmi a krvou (obr. 3).

Plyny, ktoré sú v rozpustenom stave v krvnej plazme a prúdia do pľúc, vytvárajú napätie v krvi, ktoré je vyjadrené v rovnakých jednotkách (mm Hg), čo je parciálny tlak vo vzduchu. Priemerná hodnota napätia kyslíka (pO₂) v krvi malých kapilár sa rovná 40 mm Hg. A jeho parciálny tlak v alveolárnom vzduchu - 100 mm Hg. Art. Tlakový gradient kyslíka medzi alveolárnym vzduchom a krvou je 60 mm Hg. Art. Napätie oxidu uhličitého v prúde žilovej krvi - 46 mm Hg., V alveolách - 40 mm Hg. Art. a gradient tlaku oxidu uhličitého je 6 mm Hg. Art. Tieto gradienty sú hnacou silou výmeny plynu medzi alveolárnym vzduchom a krvou. Treba mať na pamäti, že tieto gradientové hodnoty existujú len na začiatku kapilár, ale ako sa krv pohybuje kapilárou, zmenšuje sa rozdiel medzi parciálnym tlakom v alveolárnom plyne a napätím v krvi.

Obr. 3. Fyzikálno-chemické a morfologické podmienky výmeny plynu medzi alveolárnym vzduchom a krvou

Rýchlosť výmeny kyslíka medzi alveolárnym vzduchom a krvou je ovplyvnená ako vlastnosťami média, cez ktoré dochádza k difúzii, tak aj časom (približne 0,2 s), počas ktorého je prenesená časť kyslíka viazaná na hemoglobín.

Pri prechode z alveolárneho vzduchu do erytrocytu a väzieb s hemoglobínom musí molekula kyslíka difundovať cez:

• povrchovo aktívna vrstva obložená alveolmi;
• alveolárny epitel;
• bazálne membrány a intersticiálny priestor medzi epitelom a endotelom;
• kapilárny endotel;
• vrstvu krvnej plazmy medzi endotelom a erytrocytom;
• ertrocytová membrána;
• vrstva cytoplazmy v erytrocyte.

Celková vzdialenosť tohto difúzneho priestoru je od 0,5 do 2 mikrónov.

Faktory ovplyvňujúce difúziu plynov v pľúcach sa odrážajú vo vzorci Fick:

kde V je objem difúzneho plynu; k - koeficient priepustnosti média pre plyny v závislosti od rozpustnosti plynu v tkanivách a jeho molekulovej hmotnosti; S je difúzna povrchová plocha pľúc; P₁ a P₂, - napätie plynu v krvi a alveolách; d je hrúbka difúzneho priestoru.

V praxi sa na diagnostické účely stanoví indikátor, ktorý sa nazýva difúzna kapacita pľúc pre kyslík (DL)_O2). To sa rovná objemu kyslíka difundovaného z alveolárneho vzduchu do krvi cez celý povrch výmeny plynov za 1 minútu s gradientom tlaku kyslíka 1 mm Hg. Art.

kde je vo₂ - difúzia kyslíka do krvi počas 1 minúty; P₁ - parciálny tlak kyslíka v alveolách; P₂ - tlak kyslíka v krvi.

Niekedy sa tento indikátor nazýva prenosový koeficient. Normálne, keď je dospelý v pokoji, hodnota DL_O2 = 20 až 25 ml / min mm Hg Art. Počas cvičenia DL_O2zvyšuje a môže dosiahnuť 70 ml / min mm Hg. Art.

U starších ľudí je hodnota DL_O2znižuje; v 60 rokoch je o 1/3 menej ako u mladých ľudí.

Určenie DL_O2často používajú technicky vhodnejšiu definíciu DL_CO. Urobte jeden dych vzduchu, ktorý obsahuje 0,3% oxidu uhoľnatého, zadržte dych po dobu 10-12 s, potom vydýchnite a stanovte obsah CO v poslednej časti vydychovaného vzduchu, vypočítajte prechod CO do krvi: DL_O2= DL_CO • 1,23.

Koeficient biologickej permeability pre CO₂ 20-25 krát vyššia ako pre kyslík. Preto difúzia C0₂ v tkanivách tela av pľúcach nižších ako v prípade kyslíka, gradienty jeho koncentrácií, oxid uhličitý obsiahnutý v žilovej krvi pri vyššej (46 mmHg) ako v alveolách (40 mmHg) je rýchlo, parciálny tlak má spravidla čas ísť von do alveolárneho vzduchu aj pri určitej nedostatočnosti prietoku krvi alebo ventilácii, zatiaľ čo výmena kyslíka v takýchto podmienkach klesá.

Obr. 4. Výmena plynu v kapilárach veľkého a malého kruhu krvného obehu

Rýchlosť pohybu krvi v pľúcnych kapilárach je taká, že jeden erytrocyt prechádza kapilárou v priebehu 0,75-1 s. Tento čas je celkom dostatočný na takmer úplné vyváženie parciálneho tlaku kyslíka v alveolách a jeho napätia v krvi pľúcnych kapilár. Na viazanie kyslíka trvá hemoglobín erytrocytov len približne 0,2 s. Vyrovnávanie tlaku oxidu uhličitého medzi krvou a alveolmi sa tiež vyskytuje rýchlo. V starostlivosti o pľúca cez žily malého kruhu arteriálnej krvi u zdravého človeka, za normálnych podmienok, je tlak kyslíka 85-100 mm Hg. A napätie S₂-35 až 45 mm Hg. Art.

Charakterizovať podmienky a účinnosť výmeny plynov v pľúcach spolu s DL₀ Uplatňuje sa aj faktor využitia kyslíka._O2), ktoré odráža množstvo kyslíka (v ml) absorbovaného z 1 litra vzduchu vstupujúceho do pľúc:₀₂ = V_O2ml * min -1 / MOD l * min -1 Normálny KI = 35-40 ml * 1 -1.

Výmena plynov v tkanivách

Výmena plynu v tkanivách podlieha rovnakým zákonom ako výmena plynu v pľúcach. Difúzia plynov prebieha v smere ich napäťových gradientov, jeho rýchlosť závisí od veľkosti týchto gradientov, oblasti funkčných krvných kapilár, hrúbky difúzneho priestoru a vlastností plynov. Mnohé z týchto faktorov, a teda rýchlosť výmeny plynov, sa môžu líšiť v závislosti od lineárnej a objemovej rýchlosti prietoku krvi, obsahu a vlastností hemoglobínu, teploty, pH, aktivity bunkových enzýmov a mnohých ďalších stavov.

Okrem týchto faktorov je výmena plynov (najmä kyslíka) medzi krvou a tkanivami podporovaná: mobilitou molekúl oxyhemoglobínu (difunduje ich na povrch membrány erytrocytov), ​​konvekciou cytoplazmy a intersticiálnej tekutiny, ako aj filtráciou a reabsorpciou tekutiny v mikrovaskulatúre.

Výmena kyslíka

Výmena plynu medzi arteriálnou krvou a tkanivami začína na úrovni arteriol s priemerom 30-40 mikrónov a uskutočňuje sa v celej mikrovaskulatúre až po úroveň venúl. Hlavnú úlohu pri výmene plynu však zohrávajú kapiláry. Na štúdium výmeny plynov v tkanivách je užitočné mať pohľad na takzvaný „tkaninový valec (kužeľ)“, ktorý obsahuje kapiláru a priľahlé tkanivové štruktúry poskytované kyslíkom (obr. 5). Priemer takéhoto valca môže byť posudzovaný podľa interkapilárnej vzdialenosti. Je to asi 25 mikrónov v srdcovom svale, 40 mikrónov v mozgovej kôre a 80 mikrónov v kostrovom svale.

Hnacou silou výmeny plynu v tkanivovom valci je gradient kyslíkového napätia. Tam sú pozdĺžne a priečne gradienty. Pozdĺžny gradient je nasmerovaný v smere kapiláry. Tlak kyslíka v počiatočnej časti kapiláry môže byť asi 100 mm Hg. Art. Keď sa erytrocyty pohybujú smerom k žilovej časti kapiláry a difúzii kyslíka do tkaniva, pO_ klesá v priemere na 35 - 40 mm Hg. V niektorých podmienkach však môže byť znížená na 10 mm Hg. Art. Priečny gradient napätia O2 v tkanivovom valci môže dosiahnuť 90 mm Hg. Art. (v oblastiach tkaniva najvzdialenejšie od kapiláry, v tzv. „mŕtvom rohu“, p0₂ môže byť 0-1 mm Hg. v.).

Obr. 5. Schematické znázornenie „tkanivového valca“ a distribúcia kyslíkového napätia v arteriálnych a venóznych koncoch kapiláry v pokoji a pri intenzívnej práci

V tkanivových štruktúrach teda dodávka kyslíka do buniek závisí od stupňa ich odstránenia z krvných kapilár. Bunky susediace so žilovou časťou kapiláry sú v najhorších podmienkach dodávania kyslíka. Pre normálny priebeh oxidačných procesov v bunkách postačuje tlak kyslíka 0,1 mm Hg. Art.

Podmienky výmeny plynov v tkanivách sú ovplyvnené nielen interkapilárnou vzdialenosťou, ale aj smerom prietoku krvi v priľahlých kapilárach. Ak je smer prúdenia krvi v kapilárnej sieti obklopujúci dané tkanivo tkaniva viacsmerný, potom sa tým zvyšuje spoľahlivosť poskytovania tkaniva kyslíkom.

Účinnosť zachytávania kyslíka tkanivami je charakterizovaná hodnotou koeficientu využitia kyslíka (KUK) - to je percentuálny pomer objemu kyslíka absorbovaného tkanivom z arteriálnej krvi za jednotku času k celkovému objemu kyslíka dodávaného krvou do ciev tkanív v rovnakom čase. KUK tkanivo môže byť určené rozdielom v obsahu kyslíka v artériových krvných cievach a žilovej krvi prúdiacej z tkaniva. V stave fyzického odpočinku u ľudí je priemerný CUK 25-35%. Aj pri kosení sa veľkosť KUK v rôznych orgánoch líši. V pokoji je KUK myokard asi 70%.

Počas cvičenia sa stupeň využitia kyslíka zvýši na 50-60%, v niektorých z najaktívnejších svalov a srdce môže dosiahnuť 90%. Takéto zvýšenie KUK vo svaloch je primárne dôsledkom zvýšenia krvného prietoku v nich. Súčasne sa odhalia kapiláry, ktoré nefungujú v kľude, oblasť difúzneho povrchu sa zvyšuje a difúzne vzdialenosti pre pokles kyslíka. Zvýšenie prietoku krvi môže byť spôsobené ako reflexne, tak pod vplyvom lokálnych faktorov, ktoré rozširujú svaly. Takéto faktory sú zvýšenie teploty pracovného svalu, zvýšenie pC0₂ a zníženie pH krvi, ktoré nielen prispieva k zvýšeniu prietoku krvi, ale tiež spôsobuje pokles afinity hemoglobínu na kyslík a urýchlenie difúzie kyslíka z krvi do tkaniva.

Zníženie napätia kyslíka v tkanivách alebo obtiažnosť jeho použitia pri respirácii tkaniva sa nazýva hypoxia. Hypoxia môže byť výsledkom zhoršenej ventilácie pľúc alebo zlyhania obehu, zhoršenej difúzie plynov v tkanivách, ako aj nedostatku aktivity bunkových enzýmov.

Rozvoju tkanivovej hypoxie kostrových svalov a srdca je do určitej miery zabránené chromoproteínom v nich - myoglobínom, ktorý pôsobí ako depot kyslíka. Protetická skupina myoglobínu je podobná hememu hemoglobínu a proteínová časť molekuly je reprezentovaná jedným polypeptidovým reťazcom. Jedna molekula myoglobínu je schopná viazať iba jednu molekulu kyslíka a 1 g myoglobínu - 1,34 ml kyslíka. Zvlášť veľa myoglobínu sa nachádza v myokarde - v priemere 4 mg / g tkaniva. Pri úplnom okysličení myoglobínu bude ním vytvorená zásoba kyslíka v 1 g tkaniva 0,05 ml. Tento kyslík môže stačiť na 3-4 kontrakcie srdca. Afinita myoglobínu na kyslík je vyššia ako afinita hemoglobínu. Tlak polovičnej saturácie P₅₀ pre myoglobín je medzi 3 a 4 mm Hg. Art. Preto v podmienkach dostatočnej perfúzie svalu krvou uchováva kyslík a vzdáva sa len vtedy, keď sa objavia podmienky blízke hypoxii. Myoglobín u ľudí viaže až 14% celkového množstva kyslíka v tele.

V posledných rokoch boli objavené iné proteíny, ktoré môžu viazať kyslík v tkanivách a bunkách. Patrí medzi ne neuroglobínový proteín nájdený v mozgovom tkanive, sietnici a cytoglobín obsiahnutý v neurónoch a iných bunkových typoch.

Hyperoxia - zvýšená vo vzťahu k normálnemu napätiu kyslíka v krvi a tkanivách. Tento stav sa môže vyvinúť, keď osoba dýcha čistý kyslík (pre dospelého, takéto dýchanie je povolené maximálne 4 hodiny) alebo jeho umiestnenie do komôr so zvýšeným tlakom vzduchu. Keď sa hyperoxia môže vyvinúť príznaky otravy kyslíkom. Preto by pri dlhodobom používaní dýchacej zmesi plynov s vysokým obsahom kyslíka v obsahu nemalo prekročiť 50%. Zvlášť nebezpečný je zvýšený obsah kyslíka vo vzduchu, ktorý dýchame pre novorodencov. Dlhodobá inhalácia čistého kyslíka ohrozuje vznik poškodenia sietnice, pľúcneho epitelu a niektorých mozgových štruktúr.

Výmena oxidu uhličitého

Normálne sa napätie oxidu uhličitého v arteriálnej krvi pohybuje medzi 35-45 mm Hg. Art. Napäťový gradient oxidu uhličitého medzi pritekajúcou arteriálnou krvou a bunkami obklopujúcimi kapiláru tkaniva môže dosiahnuť 40 mm Hg. Art. (40 mmHg v arteriálnej krvi a až 60-80 mm v hlbokých vrstvách buniek). Pri pôsobení tohto gradientu oxid uhličitý difunduje z tkanív do kapilárnej krvi, čo spôsobuje zvýšenie napätia až na 46 mm Hg. Art. a zvýšenie obsahu oxidu uhličitého na 56 až 58% obj. Približne štvrtina oxidu uhličitého emitovaného z tkaniva do krvi sa viaže na hemoglobín, zvyšok sa vďaka enzýmu karboanhydráza kombinuje s vodou a tvorí kyselinu uhličitú, ktorá sa rýchlo neutralizuje pridaním iónov Na 'a K' a transportuje sa do pľúc ako tieto hydrogenuhličitany.

Množstvo rozpusteného oxidu uhličitého v ľudskom tele je 100-120 litrov. To je asi 70 krát viac kyslíka v krvi a tkanivách. Pri zmene napätia oxidu uhličitého v krvi medzi ním a tkanivami dochádza k jeho intenzívnej redistribúcii. Preto pri nedostatočnom vetraní sa hladina oxidu uhličitého v krvi mení pomalšie ako hladina kyslíka. Pretože tukové a kostné tkanivá obsahujú obzvlášť veľké množstvo rozpusteného a viazaného oxidu uhličitého, môžu pôsobiť ako tlmivý roztok, ktorý zachytáva oxid uhličitý v prípade hyperkapnie a uvoľňuje sa v hypokapnii.

Výmena plynného pľúc

Výmena plynov v pľúcach.

V pľúcach dochádza k výmene plynu medzi inhalovaným a alveolárnym vzduchom.

Dusík sa podieľa na dýchaní, ale obsah dusíka sa zvyšuje s vlhkosťou vzduchu v pľúcach a zvyšovaním obsahu vodných pár. K výmene plynov medzi zmesami plynov dochádza v dôsledku rozdielu parciálneho tlaku plynu. Celkový tlak zmesi plynov podlieha zákonu Dalton -

Celkový tlak zmesi plynov sa rovná súčtu parciálnych tlakov, ktoré tvoria jeho plyny.

Ak je zmes plynov v atmosférickom tlaku, potom bude podiel kyslíka

V ďalšom štádiu dochádza k výmene plynu medzi alveolárnym vzduchom a krvnými plynmi (venózna krv vhodná do pľúc) / plyny môžu byť fyzicky rozpustené alebo viazané na niečo. Rozpúšťanie plynov závisí od zloženia kvapaliny, od objemu a tlaku plynov nad kvapalinou, od teploty a od povahy samotného plynu, ktorý sa rozpúšťa. Koeficient rozpustnosti udáva, koľko plynu sa môže rozpustiť v 1 ml. kvapaliny pri T = 0 a tlak plynu nad kvapalinou je 760 mm. Parciálne napätie plynu v kvapaline. Je tvorený rozpustenými formami a nie chemickými zlúčeninami plynu. Množstvo rozpusteného kyslíka v žilovej krvi = 0,3 ml na 100 ml krvi. Oxid uhličitý = 2,5 ml na 100 ml krvi. Zvyšok obsahu pripadá na iné formy - kyslík - oxyhemoglobín, oxid uhličitý - kyselina uhličitá, jeho hydrogenuhličitan sodný a draselné soli a vo forme karbohemoglobínu. Na úrovni alveol sa vytvárajú podmienky, za ktorých plynný tlak kyslíka vytesní oxid uhličitý. Hlavným dôvodom pohybu kyslíka a oxidu uhličitého je rozdiel v parciálnych tlakoch.

Plyny prechádzajú cez bariéru vzduch-krv, ktorá oddeľuje alveolárny vzduch od krvi kapiláry. Zahŕňa film povrchovo aktívnej látky, alveolárnu pnvmotenziu, bazálnu membránu, kapilárny endotel. Hrúbka tejto bariéry je asi 1 mikrón. Rýchlosť difúzie plynu je v súlade so zákonom t

Rýchlosť difúzie plynu kvapalinou je priamo úmerná jeho rozpustnosti a je úmerná jeho hustote.

Rozpustnosť oxidu uhličitého je omnoho vyššia (20-krát) ako kyslík. 6-8 mm - rozdiel tlaku pre výmenu oxidu uhličitého

Fickov zákon (difúzia plynu)

Plocha A, hrúbka l

Výmena plynu trvá 0,1 sekundy.

Faktory ovplyvňujúce výmenu plynu

1. Alveolárna ventilácia
2. Perfúzia pľúc krvou
3. Difúzna kapacita pľúc je množstvo kyslíka, ktoré môže preniknúť pľúcami za 1 minútu s čiastočným tlakovým rozdielom 1 mm. Pre kyslík (20-30 ml)

Ideálny pomer ventilácie je 0,8-1 (5 litrov vzduchu a 5 litrov krvi, to znamená približne 1). Ak alveoly nie sú vetrané a krv je normálne, potom parciálny tlak plynov v alveolárnom vzduchu je rovnaký ako napätie venóznych krvných plynov (40 pre kyslík 40-46 pre oxid uhličitý). nefunguje alveoly, ale kŕmenie krvou. Pomer má sklon k nekonečnu, parciálny tlak v alveolárnom vzduchu bude takmer rovný parciálnemu tlaku atmosférického vzduchu. Ak je pomer ventilácie a perfúzie 0,6, potom to indikuje nedostatočné vetranie vzhľadom na prietok krvi a následne nízky obsah kyslíka v arteriálnej krvi. Vysoký pomer ventilácie a perfúzie (napríklad 8) je nadmerné vetranie vzhľadom na prietok krvi a obsah kyslíka v arteriálnej krvi je normálny. Hyperventilácia v niektorých oblastiach nemôže kompenzovať hypoventiláciu iných.

Obsah krvného plynu v objemových percentách

Tkanivá absorbujú 6% objemu kyslíka - arterio - venózny rozdiel (normálne 6-8)

O2 - 0,3 obj.% CO2 - 2,5 obj.

Zvyšok je chemicky viazaný. Pre kyslík - oxyhemoglobín, ktorý vzniká pri okysličovaní (nemení stupeň oxidácie železa) molekulu hemoglobínu.

Pri vysokom parciálnom tlaku sa hemoglobín viaže s kyslíkom a pri nízkom tlaku sa vracia. Závislosť tvorby oxyhemoglobínu na parciálnom tlaku je krivka s nepriamou závislosťou. Disociačná krivka má tvar S

Napájacie napätie - zodpovedá 95% obsahu oxyhemoglobínu (95% sa dosahuje pri 80 mm Hg)

Vypúšťacie napätie - znížené na 50%. P50 = 26-27 mm Hg

P02 od 20 do 40 - zodpovedá deoxygenácii, napätiu O2 v tkanivách

1,34 ml kyslíka sa naviaže na 1 g hemoglobínu.

Hlavným faktorom, ktorý prispeje ku kombinácii kyslíka s hemoglobínom, bude tlak kyslíka na priebeh disociačnej krivky ovplyvnený množstvom ďalších - pomocných faktorov -

- zníženie pH krvi - posun krivky doprava

- zvýšenie teploty - vpravo

- zvýšenie 2,3DFG Príliš posunie krivku doprava

- zvyšovanie CO2 sa tiež posúva doprava

Fyziologicky je to veľmi užitočné. Zmena týchto ukazovateľov v opačnom smere posunie krivku smerom k vytvoreniu väčšieho množstva oxyhemoglobínu. Bude to rozdiel v pľúcach. Disociačná krivka závisí od formy hemoglobínu. Hemoglobín F má vysokú afinitu k kyslíku. To umožňuje plodu vziať veľké množstvo kyslíka.

Čo sa deje v kapilárach veľkého okruhu krvného obehu.

Oxidačný proces prebieha v bunkách, kulminuje absorpciou kyslíka a uvoľňovaním oxidu uhličitého a vody. Existujú všetky podmienky (parciálny tlak), takže oxid uhličitý prúdi z buniek do plazmy (v ňom sa rozpúšťa až do 2,5%, ale toto je limit, ktorý sa nemôže ďalej rozpúšťať). Oxid uhličitý vstupuje do červených krviniek. Je tu spojenie oxidu uhličitého a vody v dôsledku anhydridu kyseliny uhličitej s tvorbou kyseliny uhličitej. V erytrocytoch sa tvorí kyselina uhličitá, ktorá sa disociuje na anión HCO3 a anión vodíka. Akumulácia nastáva. Ich koncentrácia bude väčšia ako v plazme. Anión HCO3 pôjde do plazmy v dôsledku rozdielu koncentrácie. Krvná plazma obsahuje viac sodíka, ktorý je vždy spolu s chlórom. Uvoľňovanie aniónov zvyšuje záporné náboje - vzniká elektrochemický gradient, ktorý spôsobuje, že chlór z plazmy vstupuje do erytrocytov. Vo veľkom kapilárnom kruhu nastane dočasné oddelenie Na a Cl. Na vstupuje nová HCO3 väzba, vzniká hydrogenuhličitan sodný, ale v plazme sa tvorí forma transportu oxidu uhličitého.

S kyslíkom. Jeho obsah v bunkách je malý - oxyhemoglobin sa rozkladá na kyslík a znižuje hemoglobín, ktorý má menej výrazné kyslé vlastnosti.

KHb02 + H2CO3 = KHCO3 + HHb + O2 / hemoglobín spĺňa tlmivé vlastnosti, zabraňuje posunu na kyslú stranu, uvoľňuje sa aj kyslík.

Hydrogenuhličitan draselný sa tvorí v erytrocytoch, čo je forma prenosu kyslíka.

Oxid uhličitý sa môže viazať priamo na hemoglobín - na proteínovú časť (NH2) sa vytvára karbonínová väzba - R-NH2 + C02 = R-NHCOOH.

Vytvárajú sa všetky formy prepravy oxidu uhličitého - rozpustená forma (2,5%), soli kyseliny uhličitej a kyseliny uhličitej. Predstavujú 60–70% prepravy CO2, 10–15% vo forme karbhemoglobínu. Krv sa tak mení na venóznu a ďalej musí ísť do pľúc, kde sa uskutočňujú procesy výmeny plynov v pľúcach. V pľúcach je úlohou dostať kyslík a poskytnúť oxid uhličitý.

V pľúcach prechádza kyslík z alveolárneho vzduchu cez aeromemetrickú bariéru do plazmy a do alveocytu. Kyslík sa viaže na hemoglobín, t.j. KHC03 + HHb + O2 = KHb02 + H2CO3. Kyselina uhličitá pri nízkom napätí CO2 je vystavená oxidu uhličitému a oxidu uhličitému s použitím anhydridu kyseliny uhličitej. Oxid uhličitý opúšťa erytrocyt a prechádza do alveolárneho vzduchu, a preto koncentrácia aniónu HCO3 v erytrocyte klesá. Anión HCO3 opúšťa plazmu v erytrocyte. Vo vnútri erytrocytov sa viac negatívnych iónov a chlóru vracia na sodík.

Je tu rozpad uhlíkovej väzby. Oxid uhličitý sa oddelí od hemoglobínu a oxid uhličitý sa dostane do plazmy a do alveolárneho vzduchu. Zničenie foriem prepravy oxidu uhličitého. Potom sa všetky procesy opäť opakujú.

Regulácia dýchania

Pod reguláciou dýchania sa chápe ako kombinácia nervových a humorálnych mechanizmov, ktoré zabezpečujú rytmickú a koordinovanú prácu dýchacích svalov, pri ktorej sa vykonáva dostatočná spotreba kyslíka a odstraňovanie oxidu uhličitého. To možno dosiahnuť zmenou práce dýchacích svalov. Nervový systém sa podieľa na regulácii dýchania. To sa prejavuje na jednej strane automatickou reguláciou dýchania (funkcia centier mozgového kmeňa). Súčasne dochádza k svojvoľnej regulácii dýchania, ktorá závisí od funkcie mozgovej kôry. Oblasti centrálneho nervového systému, ktoré sú spojené s reguláciou respiračných funkcií, sa nazývajú respiračné centrá. Zároveň sa pozoruje akumulácia neurónov podieľajúcich sa na regulácii respirácie na rôznych úrovniach, kortexe, hypotalame, ponoch, mieche a mieche. Význam jednotlivých sekcií nebude rovnaký. Motorické neuróny miechy sú 3-5 cervikálnych segmentov, ktoré inervujú diafragmové a horné 6 hrudné segmenty, ktoré inervujú medzirebrové nohy. Ide o pracovné alebo segmentové centrá. Priamo prenášajú signál na kontrakciu dýchacích svalov. Miechové centrá nemôžu pracovať samostatne (bez vplyvu). Po poškodení vyššieho dýchania sa zastaví. Automatická regulácia dýchania je spojená s funkciou vitálneho centra, ktoré sa nachádza v predĺženej dutine. Vzhľadom na medulla oblongata - sú tu 2 centrá - regulácia dýchania a krvného obehu. Stred podlhovastej miechy poskytuje automatickú reguláciu respirácie a dýchacieho centra predĺženej drene.

Legallua 1812, Flurans 1842, Mislavský 1885 - podrobná štúdia respiračných centier medulla oblongata. Respiračné centrum zahŕňa strednú časť retikulárnej formácie medulla oblongata, ktorá sa nachádza na oboch stranách línie a proximálne zodpovedá výstupu hypoglosálneho nervu, a kaudálne dosahuje k ebb a pyramídam. dýchacie centrum je dvojica vzdelávania. Existujú neuróny, ktoré sú zodpovedné za inhaláciu a neuróny, ktoré sú zodpovedné za výdych - exspiračné oddelenie. Teraz sa zistilo, že generovanie centrálneho respiračného rytmu je spojené s interakciou 6 skupín neurónov, ktoré sa nachádzajú v 2 jadrách - dorzálnom respiračnom jadre, susedí s jadrom jediného traktu. Impulzy z 9 a 10 párov lebečných nervov sa dostanú do jediného traktu. V dorzálnom respiračnom jadre sa koncentrujú hlavne neuróny inšpirácie a dorzálnej dutiny. Dychové jadro, keď je nadšené, vysiela prúd impulzov do nervových nervov. Ventrálne dýchacie jadro, obsahuje 4 jadrá. Najviac kaudálne je jadro retroambiguára, pozostávajúce z exhalačných neurónov. Táto skupina tiež zahŕňa dvojité jadro, ktoré reguluje relaxáciu hltanu, hrtanu a jazyka 3e-para-ambiguárneho jadra a zaberá viac predných rezov a leží rovnobežne s dvojitým jadrom a obsahuje inhalačné neuróny a respiračný neurón. 4. neurónový komplex Betzinger, ktorý sa zúčastňuje na výdychu. V týchto jadrách je 6 skupín neurónov -

1. čoskoro inšpiratívne
2. inšpiratívne posilňujúce neuróny
3. neskoro inšpirujúca vrátane interneuronu
4. skoré výdychy
5. exspiračné amplifikačné neuróny
6. neskoré výdychové neuróny (pre-respiračné)

3 fázy respiračného cyklu - inspiračná fáza, post-inspiračná fáza alebo prvá výdychová fáza, 2. fáza exspirácie. V prvej sa objaví inhalácia (inšpirácia) - signál vdychujúcich zosilňujúcich neurónov sa zvyšuje - neuróny sa koncentrujú v dorzálnom respiračnom jadre. Na zostupných dráhach sa signály prenášajú do centier frenického nervu, membrána sa zmenšuje, vykonáva sa inhalácia.

Aby sa vzduch dostal do dýchacieho traktu, dochádza k kontrakcii svalov, čím sa zabezpečí expanzia hltanu a hrtanu. Je to spôsobené aktivitou pre-aspiračných neurónov. Počas inhalačného úkonu sa monitorujú dva parametre - rýchlosť rastu rastúcich neurónových signálov a tento moment určuje trvanie inhalačného účinku, druhým faktorom je dosiahnutie hraničného bodu, v ktorom náhle zmizne inspiračný signál a zmizne do prvej výdychovej fázy, čo vedie k relaxácii inhalačných svalov a toto bude sprevádzané pasívnym výdychom. Inhalačné neuróny existujú vo ventrálnom dýchacom jadre a tieto neuróny kontrolujú kontrakciu vonkajších šikmých medzirebrových svalov a pomocných svalov inšpirácie, ale s tichým dýchaním nemusia byť tieto neuróny zapnuté. V dôsledku prvej výdychovej fázy sa môže vyskytnúť druhá výdychová fáza spojená s aktívnym výdychom a táto fáza je spôsobená zahrnutím zvýšených výdychových neurónov, ktoré ležia v kaudálnej časti ventrálneho dýchacieho jadra a signál z týchto neurónov sa prenáša do vnútorných šikmých medzirebrových svalov na brušné svaly - aktívne výdych. teda na úrovni medulla oblongata, 6 skupín respiračných neurónov pracuje, ktoré vytvárajú pomerne komplexné nervové obvody, ktoré poskytujú akt vdychovania a vydychovania, zatiaľ čo aktivácia inhalačných neurónov potláča skupinu exhalačných neurónov. Tieto skupiny sú antagonistické. V reťazcoch týchto neurónov, ktoré sú excitačné (glutamát, acetylchoín, substancia P) a inhibičné mediátory GABA a glycín, sa našli mnohé mediátory. Predným ventrálnym dýchacím jadrom je komplex Betzinger. V tomto komplexe sú obsiahnuté iba exhalačné neuróny. Aktivácia tohto komplexu, ktorý prijíma signály hlavne z jedného traktu, má inhibičný účinok na inšpiratívne neuróny v dorzálnych a ventrálnych komplexných jadrách a stimuluje kaudálnu časť výdychového jadra ventrálneho neurínu. Komplexný Betzinger určený na stimuláciu exspiračnej fázy. V oblasti mosta Varolievo sú neuróny spojené s dýchacím cyklom a nachádzajú sa v dvoch jadrách mosta - parabrachy a jadro Kellikera Fyuzeho. V týchto jadrách sa nachádzajú neuróny spojené s vdychovaním, výdychom a medziproduktom. Tieto neuróny sa nazývajú pnemotoxické centrum, ale v modernej literatúre je tento termín vyradený a označený ako dýchacia skupina neurónov mosta. Neuróny mostíka sú zapojené do regulácie aktivity neurónov medulla oblongata, zabezpečujúce rytmus dýchania. Toto centrum je nevyhnutné pre zmenu aktu inhalácie nie je aktom výdychu a hlavnou funkciou tejto skupiny je potlačenie aktivity vdychovaných neurónov v dorzálnom dýchacom jadre. Prispievajú k zmene vdychovania a vydýchania. Ak sa oddelili varoly inhalácie predĺženej meduly, potom sa pozorovalo predĺženie inhalačnej fázy, respiračné centrum medulla oblongata má vlastnosť automatizácie, t.j. tu dochádza k samovoľnej excitácii neurónov a predovšetkým automatickosť je spojená s inšpiračnými centrami. V nich sa vyskytujú potenciálne oscilácie, ktoré spôsobujú samovoľnú excitáciu. Okrem automatických má stred predĺženia medully rytmus - zabezpečujú zmenu fáz inhalácie a výdychu. Aktivitou centier medulla oblongata je vykonávať komplexnú integračnú prácu prispôsobením dýchania rôznym signálom nášho tela. Bez ohľadu na zmeny v dýchaní - hlavnou úlohou je poskytovať kyslík a odoberať oxid uhličitý.. Činnosť centier sa mení pod vplyvom reflexných vplyvov a humorálnych faktorov. Regulácia respiračnej funkcie je založená na princípe spätnej väzby. Reguláciou prívodu kyslíka v tele reaguje dýchacie centrum CA na O2 a CO2.

v druhom výdychu bez zahrnutia výdychov svalov. V treťom - aktívnom výdychu - sú zahrnuté výdychové svaly.

Frederickove skúsenosti s krížovou cirkuláciou. Na vykonanie tohto pokusu sa odobrali 2 psi, v ktorých sa krížom získal krvný obeh - hlava jedince dostala krv zo spodnej časti kmeňa druhého (boli krížovo spojené). Ak stlačíte trachey u prvého psa. To spôsobilo pokles kyslíka a nadbytok CO2 v krvi prvého psa. Táto krv prúdila do hlavy druhého psa. Druhý pes mal dýchavičnosť (dušnosť). Zvýšené dýchanie druhého psa umožnilo nasýtenie krvi kyslíkom a odstráneným oxidom uhličitým. Respiračné centrum prvého psa znížilo aktivitu a apnoe bola pozorovaná napriek tomu, že tkanivá boli dusivé. Posun v zložení plynu v krvi vedie k zmene funkcií dýchacieho centra, ale skúsenosť neposkytuje odpoveď - na ktorú sa vzťahuje materiálna odpoveď - nedostatok kyslíka alebo nadbytok oxidu uhličitého. Toto bolo ukázané v štúdiách Holdena. Holden uskutočnil štúdiu respiračných zmien s rôznym obsahom kyslíka a oxidu uhličitého. Tieto štúdie sa uskutočnili na ľuďoch a zistili, že pokles kyslíka v inhalovanom vzduchu z 21 na 12% nespôsobuje viditeľné zmeny v dýchaní. Zvýšenie obsahu CO2 v alveolárnom vzduchu o 0% zvýšilo ventiláciu pľúc o 100%. Väčšia dôležitosť pri regulácii respiračného centra je hladina CO2 v krvi. Ďalšie štúdie ukázali, že všetky tieto faktory vedú k zmene dýchania. Úroveň týchto ukazovateľov sa v tele monitoruje pomocou chemoreceptorov. Vnímajú hladiny kyslíka a oxidu uhličitého. Chemoreceptory sú rozdelené do dvoch skupín - periférne a centrálne. Periférne chemoreceptory sa nachádzajú vo forme glomerulov v aortálnom oblúku a v karotickom sínuse, deliacej oblasti celkovej karotídy na vnútornú a vonkajšiu. Tieto receptory dostávajú inerváciu - aortálne glomeruly absorbujúce karotické tkanivo - vagus. tieto glomeruly ležia na tepnách. Prúdenie krvi v glomerulárnych tkanivách je najintenzívnejšie. Histologické vyšetrenie ukázalo, že glomeruly tvoria hlavné bunky a podporujú alebo podporujú bunky. V membránach hlavných buniek sú súčasne prítomné draslíkové kanály závislé od kyslíka, ktoré reagujú na pokles kyslíka v krvi a úmerne klesá priepustnosť draslíka. Zníženie výťažku draslíka vedie k depolarizácii membrány. Ďalšia fáza otvára vápnikové kanály. Vápnik preniká do hlavných buniek, čo prispieva k uvoľňovaniu mediátora - dopamínu, látok P. Tieto mediátory budú excitovať nervové zakončenia. Z chemoretzptor signálu pôjde do medulla. Bude existovať stimulácia, excitácia inhalácie neurónov, zvýši sa dýchanie. Tieto receptory vykazujú zvláštnu citlivosť, keď je kyslík redukovaný z 60 mm na 20 mm. Periférne chemoreceptory sú vysoko citlivé na nedostatok kyslíka. Keď sú chemoreceptory excitované, dochádza k zvýšenému dýchaniu bez zmeny hĺbky. Jedná sa o centrálne chemoreceptory, ktoré sa nachádzajú na ventrálnom povrchu predĺženej miechy a na ventrálnom povrchu boli nájdené tri polia M, L, S. Centrálne chemoreceptory vykazujú selektívnu chemosenzitivitu. K pôsobeniu protónov v mozgovomiechovom moku. Nárast protónov vodíka je spôsobený interakciou oxidu uhličitého a vody, ktorá tvorí kyselinu uhličitú, ktorá sa disociuje na vodíkový protón a anión. Inšpiračne aj exspiračné neuróny respiračného centra sú zosilnené. Centrálne chemoreceptory sú pomalé, ale dlhšie trvajúce vzrušenie a sú citlivejšie na lieky. Použitie morfínu ako lieku proti bolesti spôsobuje vedľajší účinok - útlm dýchania.

Pre samoreguláciu sú veľmi viditeľné impulzy, ktoré signalizujú objemy pľúc, ich zmeny, čo zabezpečuje reguláciu frekvencie a hĺbky dýchania. Dýchacie centrum je ovplyvnené receptormi svalového a šľachového aparátu hrudníka, proprioceptormi svalov a šľachy hrudníka sú informované o dĺžke a stupni napätia dýchacích svalov, čo je dôležité pre hodnotenie práce počas dýchania. Respiračné centrum dostáva informácie z iných systémov - kardiovaskulárne, z receptorov zažívacích orgánov, receptorov teploty a bolesti kože, z kostrových svalov a šliach, kĺbov, t. Dýchacie centrum dostáva veľmi rôznorodé informácie.

Najdôležitejšie sú receptory dýchacieho traktu a pľúc. Rozlišujú 3 skupiny mechanoreceptorov -

1. Pomaly sa prispôsobujú receptory na napínanie dýchacích ciest a pľúc. Reagujú na zvýšenie objemu pľúc počas inhalácie a tieto receptory sú spojené s hustými aferentnými vláknami nervov vagus s rýchlosťou 14,59 m / s.
2. Druhá skupina - receptory, ktoré sú citlivé na dráždivé účinky - je imitatívne. Vzrušujú ich zvýšením alebo znížením objemu pľúc, mechanickým podráždením prachovými časticami, výpary žieravín. Tieto receptory sú spojené s tenšími vláknami s rýchlosťou 4 až 26 m / s. Tieto receptory môžu byť aktivované v patológiách - pneumotoraxe, bronchiálnej astme, stáze krvi v malom kruhu.
3. 3. skupina - receptory juxtacapilar - J. Tieto receptory sa nachádzajú v kapilárnej oblasti. V normálnom stave sú tieto receptory neaktívne, ich excitabilita sa zvyšuje s pľúcnym edémom a so zápalovými procesmi. Z týchto procesov sú tenké bezkotnye vláknité skupiny s 0,5-3 m / s. Za patologických stavov sú tieto receptory zodpovedné za dýchavičnosť. Účasť mechanoreceptorov na regulácii dýchania potvrdili 2 vedci - Goring a Breyer. Bolo zistené, že ak počas inhalácie vstrekne vzduch do pľúc (pomocou injekčnej striekačky pripojenej k hlavnému priedušku), inhalácia sa zastaví a výdych prišiel. Je spojený s receptormi stretch. Ak došlo k nasávaniu vzduchu a väčšiemu poklesu, potom sa výdych zastavil a stimuloval sa akt inhalácie. Účinok teda možno pozorovať pri inhalácii a výdychu. Mechanoreceptory sú spojené s nervom vagus. Z pľúc vstupujú impulzy do medully do solitárneho traktu. To spôsobuje inhibíciu vdychovaných neurónov a aktiváciu exspiračných neurónov. tj nerv vagus sa zúčastňuje na rytmickej zmene vdychovania a výdychu. Pôsobia podobne ako dýchacie skupiny neurónov mosta. Rezanie nervov vagus viedlo k predĺženiu inhalácie. Inhalačná fáza sa predĺžila, ktorá sa potom nahradila výdychom. Toto sa nazýva vagálna dyspnoe. Ak sa po porezaní nervov vagusu rezali pony, dýchanie sa zastavilo na dlhú dobu počas inhalačnej fázy. Zmeny stavu dýchania ovplyvňujú zmeny stavu krvného obehu, najmä zmeny tlaku. So zvyšujúcim sa tlakom je dýchanie vypustené. Znížený tlak vedie k zvýšenému dýchaniu. Takýto reflex sa vyskytuje v baroreceptoroch aortálneho oblúka, karotického sínusu, ktorý reaguje na zmeny tlaku.
4. Negatívny tlak v medzipriestorovom priestore ovplyvňuje prietok krvi do srdca. Čím väčšia je hĺbka dýchania, tým väčší je prietok krvi do srdca, preto sa do kardiovaskulárneho systému dostane viac krvi a tlak sa zvýši. Reflexné zvýšené dýchanie. Ak je tlak vysoký, je stlačené dýchanie. Receptory kože sú tiež spojené s reflexnou reguláciou dýchania. Teplá expozícia - zvýšené dýchanie, chlad - spomaľovanie. Receptory bolesti spôsobujú rýchlejšie dýchanie a dokonca sa zastavia. Funkcia dýchacieho centra je ovplyvnená hypotalamom. Hypotalamus spôsobuje zmenu reakcií správania. V hypotalame sú tiež teplotné receptory. Zvýšenie telesnej teploty je sprevádzané tepelnou krátkosťou dychu. Hypotalamus ovplyvňuje centrá pons, medulla oblongata. Dýchanie je regulované mozgovou kôrou. Mozgové hemisféry poskytujú jemnú adaptáciu dýchania na potreby tela a zostupné účinky kortexu môžu byť realizované na neurónoch miechy pozdĺž pyramidálnych dráh. Ľubovoľná regulácia dýchania sa prejavuje v možnosti zmeny frekvencie a hĺbky dýchania. Človek môže svojvoľne zadržať dych po dobu 30-60 sekúnd. Podmienečne reflexná zmena dýchania - účasť kôry. Napríklad, s kombináciou zahrnutia hovoru s inhaláciou zmesi plynov s vysokým obsahom CO2, po chvíli, keď zapnete jeden hovor - zvýšené dýchanie. Počas hypnózy, môžete vštepiť frekvenciu dýchania. Zóny kortexu, ktoré sa zúčastňujú, sú somatosenzorické a orbitálne zóny kôry. Ľubovoľná regulácia dýchania nemôže zabezpečiť nepretržitú kontrolu dýchacích funkcií. Zmeny v dýchaní počas fyzickej práce, ktoré súvisia s účinkom na dýchacie centrum svalov a šliach, a skutočnosť, že práca sama o sebe stimuluje prácu dýchacích ciest. - reakcia rozhorčenia. Z dýchacích ciest vyvíjame ochranné reflexy - kašeľ a kýchanie, pri kašli aj pri kýchaní - hlboký dych, potom spazmus hlasiviek a zároveň svalovú kontrakciu, ktorá poskytuje nútený výdych. Mukus, prach je odstránený.