ФИЗИОЛОГИЯ ДЫХАНИЯ Лектор – Л. В. Кучерова
ДЫХАНИЕ - это процессы, обеспечивающие потребление О 2 и выделение СО 2 организмом в соответствии с его метаболическими потребностями
Терморегуляторная (испарение, конвекция) Защитная: - механическая - иммунная (фагоцитоз, лизоцим) Поддержание водносолевого баланса (испаряется 500 мл в сутки) Выделительная Речеобразовательная Функции легких Эндокринная (БАВ - серотонин, гистамин и пр. ) Метаболическая: депонирование и распад серотонина, гистамина и пр. Дыхательная Гемодинамическая (депо крови - до 25%) Гемостатическая: синтез гепарина, тромбопластина, УП и УШ факторов и пр. Обменная: ресинтез и распад белков, жиров, углеводов
Этапы дыхания 3 Транспорт газов кровью Внешнее 1 Обмен между атмосферным и альвеолярным воздухом 2 Обмен газов Тканевое 4 Обмен между 5 Потребление О 2 кровью и тканями и выделение СО 2 клетками в легких ВНЕШНЕЕ ДЫХАНИЕ - ВЕНТИЛЯЦИЯ ЛЕГКИХ
АППАРАТ ВЕНТИЛЯЦИИ Грудная клетка с дыхательными мышцами Легкие с дыхательными путями
ДЫХАТЕЛЬНЫЕ МЫШЦЫ единственные из скелетных, от которых зависит жизнь. Находятся под произвольным и непроизвольным контролем Инспираторные Вспомогательные Экспираторные Основные - Диафрагма - Наружные межреберные - Межхрящевые Вспомогательные
Вспомогательные дыхательные мышцы Инспираторные: - Лестничная - Трапециевидная - Грудино-ключичнососцевидная - Большая и малая грудные и др. Экспираторные: - Внутренние межреберные - Прямая и косая живота - Сгибающие позвоночник и др.
СТРОЕНИЕ ЛЕГКИХ 23 поколения дыхательных путей (16 – проводящих, 7 – дыхательных).
Дыхательные пути: трахея, бронхиолы, альвеолярные ходы и альвеолярные мешочки, переходящие в альвеолы Общая поверхность альвеол - 50 -80 кв. м
Эпителий дыхательного пути
Механизм дыхательных движений Вдох–активный процесс 1. 2. 3. Диафрагма Наружные межреберные мышцы Межхрящевые мышцы • • Сокращении мышц диафрагмы - увеличение объема грудной клетки в вертикальном направлении, сокращение межреберных и межхрящевых мышц – в сагиттальном и фронтальном направлениях Альфа-мотонейроны: - диафрагмы – в С 2 -С 5 - межреберных мышц – в Т 1 -Т 12
Изменения формы грудной клетки при вдохе и выдохе ВДОХ ВЫДОХ Диафрагма
Механизм вдоха Инспираторные мышцы сокращаются увеличивается объем грудной клетки отрицательное давление в плевральной полости снижается давление в воздухоносных путях падает воздух входит в легкие. И наоборот. Т. о. действие дыхательных мышц на легкие осуществляется через изменение давления в плевральной полости
Эластические свойства легких обусловлены: Эластическими волокнами тканей легких (1/3) Сурфактантом (2/3) 1. Предотвращает слипание альвеол во время выдоха и перерастяжение во время вдоха 2. Облегчает диффузию О 2 и СО 2 (растворяет их) 3. Является защитой от пыли, микробов (бактериостатик) 4. Ограничивает проницаемость для воды (профилактика отека)
Давление воздуха внутри плевральной полости (ниже атмосферного) ВДОХ Спокойный на 5 -7 мм Нg ВЫДОХ Максимальный на 15 -20 мм Нg Спокойный на 2 -3 мм Нg Максимальный на 1 -2 мм Нg Благодаря плевральной полости лёгкие пассивно следуют за изменением размеров грудной клетки.
Опыт Дондерса
Пневмоторакс
Пневмография
РАЗЛИЧАЮТ: 4 первичных легочных объема 4 емкости (2 и более первичных объема)
Регуляция дыхания – согласование внешнего дыхания с метаболическими потребностями организма Это обеспечивает дыхательный центр (ДЦ) ДЦ (в узком смысле) – это совокупность нейронов продолговатого мозга, без которых дыхание невозможно. ДЦ (в широком смысле) это совокупность нейронов на разных уровнях ЦНС, которые участвуют в регуляции дыхания.
Уровни организации дыхательного центра АПНОЕСТИЧЕСКИЙ ЦЕНТР
Варолиев мост Пневмотаксический центр (передняя часть моста парабрахиальное ядро) - Способствует периодической деятельности ДЦ - Переключает фазы дыхания -Тормозит инспираторные нейроны (ограничивает длительность вдоха) -Ускоряет начало следующего вдоха (увеличивает частоту дыхания) Апноэстический центр (каудальная часть моста) - Тормозит активность экспираторных нейронов - Переключает выдох на вдох
Изменение дыхания в результате различных перерезок в ЦНС
Хеморецепторы Центральные (бульбарные, медулярные). Чувствительны к химизму церебральной жидкости (регуляция по возмущению) СО 2 Н+ Периферические (каротидное тело, дуга аорты). Чувствительны к химизму крови (регуляция по опережению) Гиперкапния ( СО 2) Гипо. Ацидоз ксемия ( Н+) ( О 2)
Механорецепторы 1. Растяжения в легких ( объема легких торможение вдоха; объема легких активацию вдоха – р-с Геринга-Брайера) 3. Юкстакапиллярные (Чувствительны к БАВ, никотину, отеку легких гамма-МН ограничение движений) 2. Ирритантные Статические (объем легких при вдохе) Динамические (скорость вдоха) (Пыль, пары хим. в-в Ин, Эк, кашель, першение, частое, поверхностное дых-е) 4. Верхних дыхательных путей ( р-сы защитного хар-ра: кашель, чихание) 5. Проприорецепторы дыхательных мышц ( сокращение ДМ при сопротивлении дыханию)
Рецепторы растяжения легких (в гладких мыщцах стенок трахеи и бронхиол) Объем легких увеличивается импульсы от рецепторов идут по афферентным волокнам Х в бульбарный отдел ДЦ торможение Ин. нейронов смена вдоха выдохом. После перерезки Х дыхание замедляется т. к. торможение Ин. нейронов.
Регуляция вдоха и выдоха Пневмотаксический центр От механорецепторов Экспираторные нейроны Инспираторные нейроны Вначале вдох усиливает вдох Мышцы выдоха Мышцы вдоха От хеморецепторов
Механизм первого вдоха новорожденного Изменение газового состава крови ( О 2, СО 2) активация ДЦ Грудная клетка резко расширяется Устраняется «рефлекс ныряльщика» (торможение ДЦ при раздражении жидкостью рецепторов в области наружных носовых ходов) Афферентация от термо-, проприо-, вестибуло- и тактильных рецепторов активация ДЦ
Принцип газообмена – диффузия. Движущая сила диффузии Парциальное давление В альвеолярном воздухе СО 2 40 мм Нg О 2 100 мм Нg В венозной крови Градиент давлений 46 мм Нg 6 40 мм Нg 60 Растворимость СО 2 в 20 -25 раз больше, чем О 2
Аэрогематический барьер: • Сурфактант • Эпителий альвеол • Базальная мембрана капилляров • Эндотелийка пилляров • Слой плазмы • Мембрана эритроцита
Транспорт О 2 В расстворенном виде (2 -4%) В соединении с Нb (Нb. О 2)
Кривая диссоциации оксигемоглобина
Сдвиг вправо: Сдвиг влево Сдвиг вправо температуры концентрации Н+ напряжения СО 2 АТФ 2, 3 -дифосфоглицерат
Выделение СО 2 Через легкие 98% Через почки 0, 5% Через кожу (бикарбонаты) 2%
Транспорт СО 2 В расстворенном виде (3 -6%) В связанном виде Карбгемоглобин - Нв. СО 2 (5 -15%) Бикарбонаты (80 -90%) Nа – в плазме (Nа. НСО 3 – 2/3) К – в эритроцитах (КНСО 3 – 1/3)
Функциональная система, поддерживающая газовый состав внутренней среды
Благодарю за внимание
7000 м 6% О 2 альвеолярное РО 2=35 мм рт. ст. Порог необратимых нарушений 5000 м 10% О 2 альвеолярное РО 2=45 мм рт. ст. Порог обратимых нарушений Диапазон гипокситерапии 2000 м 17% О 2 альвеолярное РО 2=75 мм рт. ст. Порог реакции на экзогенную гипоксию Равнина