Парциальное давление газов в альвеолах легких

• Альвеолярный воздух представлен смесью в основном О2, СО2 и N2.

• В альвеолярном воздухе содержатся водяные пары, которые также оказывают определенное парциальное давление, поэтому при общем давлении смеси газов 760 мм. рт. ст. парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе (Ро2) составляет около 104 мм рт.ст.,

• Рсо -40мм.рт.ст., РN2 – 569 мм.рт.ст.

• Парциальное давление водяных паров при температуре 37º С составляет 47 мм.рт.ст.

Диффузия газов через альвеоло-капиллярную мембрану

• На первом этапе диффузионный перенос газов происходит по концентрационному градиенту через тонкий аэрогематический барьер.

• На втором – происходит связывание газов в крови легочных капилляров, объем которых составляет 80-15- мл, при толщине слоя крови в капиллярах всего 5-8 мкм и скорости кровотока около 0,1 мм/сек.

• После преодоления аэрогематического барьера газы диффундируют через плазму крови в эритроциты.

Газообмен и транспорт кислорода

• Транспорт О2 осуществляется в физически растворенном виде и химически связанном виде.

• Физически растворенный кислород может поддерживать нормальные процессы жизнедеятельности в организме (250 мл в мин.), если минутный объем кровообращения составит примерно 83 л мин. в покое.

• Оптимальным является механизм транспорта кислорода в связанном виде, т.е. в связи с гемоглобином

Физико-химические свойства гемоглобина

• Гемоглобин способен избирательно связывать О2 и образовывать оксигемоглобин (HbO2) в зоне высоких концентраций в легких и освобождать молекулярной кислород в области пониженного содержания О2 в тканях.

• Зависимость степени оксигенации гемоглобина от парциального давления О2 в альвеоляром воздухе представляется в виде кривой диссоциации оксигемоглобина.

• Но сродство кислорода к гемоглобину влияют различные метаболические факторы, что выражается в виде смещения кривой диссоциации влево или вправо.

Кислородная емкость крови

Количество кислорода, которое может связать гемоглобин при условии его полного насыщения, называется кислородной емкостью крови (КЕК)

• 1грамм Нв связывает 1,39 мл О2

Коэффициент утилизации кислорода

• Коэффициент утилизации кислорода это количество кислорода отданного при прохождении крови через тканевые капилляры, отнесенное к кислородной емкости крови.

• Напряжение кислорода в артериальной крови капилляров равно 100 мм рт. ст.

• На мембранах клеток, находящихся между капиллярами 20 мм рт. ст.

• В митохондриях – 0,5 мм рт. ст.

Дыхательный коэффициент

• Отношение образующегося в результате окисления СО2 к количеству потребляемого в организме кислорода называется дыхательным коэффициентом.

• В условиях покоя в организме за минуту потребляется в среднем 250 мл О2 и выделяется около 230 мл СО2.

• Из всего О2 вдыхаемого воздуха в кровь через аэрогематический барьер в легких поступает только 1/3.

• Главное значение имеют оптимальные отношения альвеолярной вентиляции к кровотоку

Газообмен и транспорт СО2

• Поступление СО2 в альвеолы легких из крови обеспечивается из следующих источников:

1. Из СО₂, растворенного в плазме крови (5-10%),

2. Из гидрокарбонатов (80-90%).

3. Из карбаминовых соединений эритроцитов (5-15%), которые способны диссоциировать

Физиологическая роль оксида азота

Оксид азота снижает выброс и продукцию стресс гормонов, способен ограничивать стрессорные повреждения организма.

Увеличение продукции NO, происходит при действии кратковременных или умеренных стрессоров, а снижение его образования выявлено в условиях длительных и повреждающих воздействий стресс факторов

Физиологические функции СО

1. Нейротрансмиссия

2.Расширение сосудов

3.Расслабление гладкой мускулатуры внутренних органов

4.Подавление агрегации тромбоцитов

5.Анти-пролиферативный эффект.

Физиологическое объяснение:

СО – тоническое влияние, т.к.:СО – долгоживущая молекула слабый сосудорасширяющий эффект.

NO – фазическое влияние, т.к.: NO – короткоживущая молекула сильный сосудорасширяющий эффект.

Лекция 18

Регуляция дыхания

Регуляция внешнего дыхания представляет собой системную реакцию организма связанную с изменением минутного объема дыхания(МОД), а значит и минутного объема кровообращения (МОК) в различных условиях для обеспечения постоянства газового состава внутренней среды организма, а значит и гомеостаза в целом.

1. Для нормального протекания процессов жизнедеятельности организма особенно важны содержание и баланс О2 и СО2 в артериальной крови.

2. Это обеспечивается за счет установления в капиллярах легких газового равновесия (неравновесия), обеспечивающего процессы синхронного массопереноса кислорода и СО2 в легочном компартменте.

3. Холдейн пришел к выводу, что основным фактором регуляции дыхания является напряжение углекислоты в артериальной крови.

4. Его главный вывод о том, что повышение напряжения углекислоты в артериальной крови приводит к увеличению МОД, остался справедливым до настоящего времени.

Регулируемые параметры

Внешнее дыхание	Минутный объем дыхания (МОД), в который включены: Частота дыхательных движений Глубина дыхания (дыхательный объем)
Диффузия газов в кровь	Парциальное давление газов в альвеолярном воздухе, напряжение газов в крови, площадь поверхности легких, скорость тока крови, адекватность вентиляционно - перфузионных отношений
Транспорт газов кровью	Количество крови, кислородная емкость крови, концентрации гемоглобина и его свойства, скорость тока крови
Диффузия газов в ткани	Напряжение газов в клетках и крови, число открытых капилляров способность гемоглобина отдавать кислород

Центральное звено
(Дыхательный центр)

В начале ХIX века было показано, что в продолговатом мозге на дне IV желудочка расположены структуры, разрушение которых уколом иглы ведет к прекращению дыхания и гибели организма.

Этот небольшой участок мозга в нижнем углу ромбовидной ямки был назван дыхательным центром (ДЦ).

ДЦ осуществляет координированную ритмическую деятельность дыхательных межреберных мышц и диафрагмы.

ДЦ обеспечивает приспособление дыхания к меняющимся условиям окружающей и внутренней среды

• В физиологических условиях дыхательный центр получает афферентные сигналы от периферических и центральных хеморецепторов, сигнализирующих соответственно о парциальном давлении кислорода в крови и концентрации Н+ во внеклеточной жидкости мозга.

• В период бодрствования деятельность дыхательного центра регулируется дополнительными сигналами, исходящими из различных структур ЦНС.

• *Химический, или гуморальный механизм контроля дыхания доминирует над нейрогенным.