Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Медицина arrow КРОВООБРАЩЕНИЕ, ДЫХАНИЕ, ВЫДЕЛИТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ, РАЗМНОЖЕНИЕ, ЛАКТАЦИЯ, ОБМЕН ВЕЩЕСТВ
Посмотреть оригинал

ГАЗООБМЕН В ЛЕГКИХ

В обычных условиях состав атмосферного воздуха относительно постоянен. В сухом воздухе содержится 20,93 % кислорода, 0,03 — диоксида углерода, 79,04 % азота и инертных газов. В промышленных городах, крупных животноводческих помещениях состав воздуха может изменяться: в нем увеличивается концентрация диоксида углерода, появляются вредные примеси.

В выдыхаемом воздухе меньше кислорода (до 16 %) и больше диоксида углерода (до 4,5 %), а содержание азота немного больше, чем в атмосферном (79,5 %). Это не означает, что азот участвует в газообмене. Дело в том, что объем выдыхаемого воздуха несколько меньше, чем вдыхаемого. Часть кислорода в организме, превращаясь в воду, удаляется с мочой, калом и потом, а тот же самый объем азота, попавший в легкие, распределяется в меньшем объеме воздуха.

Если выдыхаемый воздух разделить на порции, то окажется, что их состав будет изменяться от первой порции к последней. Первые порции выдыхаемого воздуха будут похожи на атмосферный, это воздух из воздухоносных путей, где не совершается газообмен. В последующих порциях постепенно уменьшается содержание кислорода и увеличивается диоксида углерода. Последние же порции уже содержат 14% кислорода, 5,5 — углекислого газа, 80,5 % азота и инертных газов. Состав выдыхаемого воздуха подобен альвеолярному.

Альвеолярный воздух является как бы внутренней газовой средой организма, и от его состава зависит газообмен между альвеолами легких и кровью. В состоянии покоя состав альвеолярного воздуха мало зависит от фазы дыхания, поэтому газообмен между альвеолярным воздухом и кровью совершается непрерывно — и при вдохе, и при выдохе. Это обстоятельство играет большую роль в механизмах регуляции внешнего дыхания. Собственно говоря, значение внешнего дыхания и заключается в поддержании постоянного газового состава альвеолярного воздуха, что составляет основу постоянного содержания кислорода и диоксида углерода в артериальной крови. Изменения в содержании газов в артериальной крови имеют ключевое значение в регуляции внешнего дыхания.

Состав альвеолярного воздуха зависит только от существенных изменений дыхательных движений. Так, при задержке дыхания (апноэ) или удушении (асфиксия) в альвеолярном воздухе накапливается диоксид углерода и уменьшается содержание кислорода, а при одышке (гиперпноэ, гипервентиляция легких), напротив, уровень кислорода увеличивается, а диоксида углерода уменьшается. И в том и в другом случае изменения в частоте или глубине дыхания сказываются на газовом составе крови.

В легочные капилляры поступает венозная кровь из сосудов малого круга кровообращения. По сосудам большого круга кровообращения (бронхиальная артерия) артериальная кровь поступает для питания легочной ткани. Из альвеолярного воздуха кислород переходит в венозную кровь, а диоксид углерода — из венозной крови в альвеолярный воздух. Кислород из альвеолярного воздуха сначала растворяется в сурфактанте, затем диффундирует через эндотелиальные клетки альвеол, две основные мембраны, альвеолярную и сосудистую, и через эндотелиальные клетки кровеносных капилляров поступает в кровь. Диоксид углерода движется в противоположном направлении. Площадь соприкосновения легочных капилляров со стенкой альвеол велика. Так, у овец общая поверхность альвеол, где происходит газообмен, в 100 раз и более превышает поверхность тела.

Газообмен между альвеолярным воздухом и кровью происходит по физическим законам осмоса и диффузии, т. е. газы переходят через полупроницаемые мембраны из области более высокого давления в область более низкого давления. Активный транспорт газов через мембраны не обнаружен.

Давление одного газа в смеси газов называется парциальным. Оно зависит от общего давления и концентрации данного газа и показывает, какая часть давления приходится на тот или иной газ. Например, если при атмосферном давлении 760 мм рт. ст. содержание кислорода составляет 20,9 %, то парциальное давление кислорода будет равно 158,9 мм рт. ст., а парциальное давление диоксида углерода, если его содержится 0,03 %, — 0,22 мм рт. ст. При более высоком атмосферном давлении парциальное давление кислорода и диоксида углерода повышается, а в высокогорных местностях — понижается.

Парциальное давление газов в альвеолярном воздухе ниже, чем в атмосферном, из-за того, что в альвеолах присутствуют водяные пары. В среднем давление водяных паров при нормальной температуре тела около 47 мм рт. ст., поэтому на долю других газов приходится меньшее давление. Так, если атмосферное давление 760 мм рт. ст., то давление в альвеолах будет на 47 мм меньше, т. е. составит 713 мм рт. ст. Тогда парциальное давление кислорода будет равно 100 мм рт. ст., углекислого газа — 40, а азота вместе с инертными газами — 573 мм рт. ст.

В крови растворенные газы создают парциальное давление, или напряжение (для воздушной смеси обычно используют понятие «парциальное давление», а для жидкостей — «напряжение газов»). Оно зависит от общего давления крови и содержания в ней данного газа.

Венозная кровь, поступающая в легкие, содержит 12об.% кислорода (т. е. 12 мл кислорода в 100 мл крови), 55...58 — диоксида углерода и около 1 об.% азота. При том уровне гидростатического давления крови, которое имеется в капиллярах, примыкающих к альвеолам, напряжение кислорода составляет 40 мм рт. ст., а диоксида углерода — 46 мм рт. ст. Таким образом, между альвеолярным воздухом и венозной кровью создаются условия, при которых кислород из альвеол под давлением 100 мм рт. ст. диффундирует в кровь, где его давление 40 мм рт. ст. (рис. 7.6). Одновременно диоксид углерода из крови под давлением 46 мм рт. ст. диффундирует в альвеолярный воздух, где его давление 40 мм рт. ст. Каждый газ перемещается из одной области в другую только под воздействием собственного давления, независимо один от другого, как бы в пустоту.

Обмен газов между альвеолярным воздухом, кровью и тканями

Рис. 7.6. Обмен газов между альвеолярным воздухом, кровью и тканями:

А — артериальная кровь; 5 — венозная кровь, стрелки показывают направление тока крови

Большое значение в газообмене имеет процесс растворения газов в крови. Коэффициент растворимости кислорода при температуре тела составляет 0,022, диоксида углерода — 0,5116, а азота — 0,011. Поскольку азот и инертные газы при обычных колебаниях атмосферного давления в крови не растворяются, то, несмотря на высокое парциальное давление, они не попадают в кровь.

Растворимость газов в крови увеличивается при повышении барометрического давления. Поэтому для лучшей насыщаемости крови кислородом за счет увеличения растворения его в плазме крови пациента помещают в камеру, где создается повышенное давление воздуха. Такой метод лечения называется гипербарической оксигенацией. Однако при этом азот также может растворяться в крови.

Аналогичная ситуация создается при глубоководных погружениях. Опасность заключается в том, что при быстром снижении атмосферного давления до нормального уровня азот из растворенного состояния переходит в газообразное и кровь «вскипает» пузырьками азота, что может привести к тяжелой патологии. Поэтому при поднятии водолаза с глубины на поверхность и при выведении пациента из барометрической камеры необходимо давление снижать постепенно. Тогда и азот постепенно выводится из крови, не превращаясь в пузырьки.

 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы