ФИЗИОЛОГИЯ ДЫХАНИЯ ПЛАН ЛЕКЦИИ:

ФИЗИОЛОГИЯ ДЫХАНИЯ ПЛАН ЛЕКЦИИ: ВНЕШНЕЕ ДЫХАНИЕ, ОСНОВНЫЕ ЕГО ПОКАЗАТЕЛИ ТРАНСПОРТ ГАЗОВ КРОВЬЮ РЕГУЛЯЦИЯ ДЫХАНИЯ

Дыхание - совокупность процессов, обеспечивающих поступление во внутреннюю среду организма кислорода, использование его для окислительных процессов, и удаление из организма углекислого газа

ЭТАПЫ ДЫХАНИЯ: 1) ВНЕШНЕЕ или ЛЕГОЧНОЕ ДЫХАНИЕ 2) ГАЗООБМЕН В ЛЕГКИХ 3)ТРАНСПОРТ ГАЗОВ КРОВЬЮ 4) ГАЗООБМЕН В ТКАНЯХ 5)ТКАНЕВОЕ ДЫХАНИЕ

ВНЕШНЕЕ или ЛЕГОЧНОЕ ДЫХАНИЕ

Структура аппарата внешнего дыхания 1. Воздухоносные пути и альвеолы легких 2. Костно-мышечный каркас грудной клетки и плевра 3. Малый круг кровообращения 4. Нейрогуморальный аппарат регуляции

Внешнее дыхание 3 ПРОЦЕССА: - Вентиляция - Диффузия - Перфузия

Изменения грудной клетки при вдохе и выдохе ВДОХ ВЫДОХ Диафрагма

Дыхательный цикл Вдох (I, от англ. inspiration — инспирация) в покое в среднем продолжается 2 с. При вдохе дыхательные мышцы нагнетают атмосферный воздух в дыхательные пути, производя работу по преодолению как сопротивления в дыхательных путях, так и сопротивления структур грудной клетки. Выдох (E, от англ. expiration — экспирация) в покое в среднем продолжается 3 с. В состоянии покоя выдох осуществляется пассивно (в том числе за счёт растянутых эластических структур).

Модель Дондерса Атмосфера Разрежение

Дыхательные мышцы Инспираторные мышцы Основные (обеспечивают вдох в состоянии покоя): диафрагма наружные межрёберные внутренние межхрящевые Вспомогательные мышцы: лестничные грудино-ключично-сосцевидные трапециевидные большие и малые грудные Экспираторные мышцы: внутренние межрёберные внутренние и наружные косые, прямые и поперечные мышцы живота

Сопротивление (R) Вязкое сопротивление (60%): аэродинамическое сопротивление (90% всего вязкого сопротивления) воздухоносных путей зависит от характера и скорости потока в просвете путей и от суммарной площади поперечного сечения путей неэластические свойства органов и тканей (около 10%) Упругое сопротивление (40 %) эластичность органов и тканей (в первую очередь эластическими структурами в составе лёгкого, вмонтированными практически во все воздухоносные пути, их особенно много на уровне альвеол) – 40 % упругого сопротивления силы поверхностного натяжения на границе раздела фаз (преимущественно на покрытой сурфактантом поверхности альвеол) -60% от всего упругого сопротивления.

Механизм вдоха и выдоха Транспульмональное давление: Ртрп = Ральв - Рплевр На вдохе Рплевр = -9 мм рт ст Перед вдохом Рплевр = - 3 мм рт ст На выдохе Рплевр = +4 -10 мм рт ст Трансреспираторное давление: Ртрр= Ральв. - Рвнешн. На вдохе: Ртрр = 756 - 760 = - 4 мм рт ст На выдохе: Ртрр = 764 - 760 =+ 4 мм рт ст Эластическая тяга дыхания = эластическая тяга легких + эластическая тяга грудной клетки

Определение легочных объемов на спирограмме

Легочные объемы и емкости Легочные объемы: 1. Дыхательный объем (ДО) = 500 мл 2. Резервный объем вдоха (РОвдоха)= 1500 -2500 мл 3. Резервный объем выдоха (РОвыдоха)=1000 мл 4. Остаточный объем (ОО) = 1000 -1500 мл Легочные емкости: - общая емкость легких (ОЕЛ)= (1+2+3+4) = 4 -6 литров -жизненная емкость легких (ЖЕЛ) = (1+2+3) =3, 5 -5 литров -функциональная остаточная емкость легких (ФОЕ) = (3+4 ) = 2 -3 литра - емкость вдоха (ЕВ) = (1+2) = 2 -3 литра

Основные показатели вентиляции 1. Частота дыхания (ЧД) = 12 -16/мин 2. Минутный объем дыхания (МОД)=ДОх. ЧД= 6 - 9 литров 3. Объем анатомического мертвого пространства (МП) =140 мл 4. Дыхательный альвеолярный объем (ДАО) = ДО-МП=500 -140=360 мл 5. Коэффициент вентиляции альвеол (КВА) = ДАО/ФОЕ= (ДО-МП) / ОО+РОвыд= 360/2500 = 1/7 6. Минутная альвеолярная вентиляция легких (МВЛ) =(ДО-МП) х ЧД = 3, 5 -4, 5 л

Ветвления и зоны трахеобронхиального дерева Поколения дыхательных путей Кондуктивная зона 1 -16 поколения Конвективный обмен газов Тразиторная зона 17 -21 поколения - конвект. обмен Респираторная зона 22 -23 поколения Диффузионный обмен газов

Парциальное давление - часть общего давления смеси газов, приходящаяся на отдельный газ (если бы он занимал весь объем смеси) ЗАКОН ДАЛЬТОНА РСМЕСИ х С (%) РГАЗА = ------------------ 100% Для воздуха: Ратм = 760 мм рт ст; Скислорода = 20, 9%; Ркислорода= 159 мм рт ст

Диффузия газов через барьер ЗАКОН ФИКА S. DK. (P 1 - P 2) QГАЗА= ---------- T где: Q газа - объем газа, проходящего через ткань в единицу времени, S- площадь ткани, DK -диффузионный коэффициент газа, (Р 1 -Р парциального давления газа; Т - толщина барьера ткани

АЭРОГЕМАТИЧЕСКИЙ БАРЬЕР

Д иффузия газов через АГБ ЗАКОН ФИКА Для кислорода: S. DK. (P 1 - P 2) Ральв. возд=100 мм рт ст QГАЗА= ---------- T Pвен. крови= 40 мм рт ст где: Qгаза - объем газа, Р 1 -Р 2=60 мм рт ст проходящего через ткань Для СО 2: в единицу времени, S- площадь ткани, Рвен. крови=46 мм рт ст DK-диффузион ный Ральв. возд. =40 мм рт ст коэффициент газа, (Р 1 -Р 2) - градиент Р 1 -Р 2= 6 мм рт ст парциального давления газа; DK CO >DK O 2 в 25 2 Т - толщина барьера ткани раз

Диффузия кислорода Р О 2 в воздухе = 21% от 760 = 159 мм рт ст В альвеолярном воздухе 47 мм рт ст давления воздуха приходится на пары Н 2 О, значит давление «сухого» воздуха = 760 -47=713 мм рт ст. Альвеолярный воздух обогащен СО 2, значит кислорода в нем не 21%, а 14%, тогда парциальное давление кислорода составит в нем 14% от 713 = 100 мм рт ст В венозной крови легочных капилляров напряжение кислорода = 40 мм рт ст Градиент давлений, обеспечивающий диффузию кислорода равен 100 -40=60 мм рт ст

Зоны лёгкого, отличающиеся по параметрам перфузии

ВЕНТИЛЯЦИОННО-ПЕРФУЗИОННЫЕ ОТНОШЕНИЯ В РАЗНЫХ ЗОНАХ ЛЕГКИХ

Соотношение вентиляции и перфузии в разных отделах легких. Распределение вентиляционно- перфузионного коэффициента (ВПК)

ТРАНСПОРТ ГАЗОВ КРОВЬЮ

Транспорт О 2 кровью ДВЕ ФОРМЫ ТРАНСПОРТА КИСЛОРОДА: - физически растворенный газ: 3 мл О 2 в 1 л крови Закон Генри: Сгаза = К х Ргаза , где Сгаза - концентрация растворенного газа, К - константа растворимости газа, Ргаза - парциальное давление газа над уровнем жидкости - связанный с гемоглобином газ: 190 мл О 2 в 1 л крови

ХАРАКТЕРИСТИКИ КРОВИ Hb + O 2 Hb. O 2 Hb. O 2 Hb + O 2 Кислородная емкость крови - количество О 2 , которое связывается кровью до полного насыщения гемоглобина Константа Гюфнера: 1 г. Hb - 1, 36 - 1, 34 мл О 2 Кислородная емкость крови = 190 мл О 2 в 1 л. Всего в крови содержится около 1 литра О 2 Коэффициент утилизации кислорода = 30 - 40%

Кривая диссоциации оксигемоглобина Насыщение Отдача Кислородная емкость крови Физически растворенный газ

Сдвиги кривой диссоциации ВЛЕВО ВПРАВО (Эффект Бора) Сдвиг влево - легче насыщение кислородом: p. H Сдвиг вправо - легче отдача кислорода: >t; >Pco 2; >2, 3 -ДФГ;

Каскад кислорода

Транспорт СО 2 кровью ТРИ ФОРМЫ ТРАНСПОРТА : - физически растворенный газ - 5 -10% - химически связанный в бикарбонатах: в плазме Na. HCO 3 , в эритроцитах КНСО 3 - 80 -90% - связанный в карбаминовых соединениях гемоглобина: Hb. NH 2 + CO 2 Hb. NHCOOH - 5 - 15%

Транспорт СО 2 кровью В ЭРИТРОЦИТАХ КА KHb. O 2 K+ + Hb + O 2 в клетки Н 2 О + СО 2 Н 2 СО 3 НСО 3 - + Н+ КНСО 3 ННb СО 2 + из тканей СО 2 ННb. CO 2 В ПЛАЗМЕ КРОВИ Na. Cl Na+ + Cl- в эритроциты Na. HCO 3 HCO 3 - из эритроцитов

Изменения атмосферного давления и РО 2 в горах

РЕГУЛЯЦИЯ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ

Дыхательный центр - совокупность нейронных ансамблей разных этажей центральной нервной системы, обеспечивающих управление внешним дыханием Автоматический дыхательный центр - совокупность нейронов специфических (дыхательных) ядер продолговатого мозга, способных генерировать дыхательный ритм Функции дыхательного центра: - моторная или двигательная - гомеостатическая

УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ДЫХАТЕЛЬНОГО ЦЕНТРА ГАСПИНГ- ЦЕНТР

Регуляция дыхания по отклонению и по возмущению

Бульбарный дыхательный центр Инспираторная область: ДМГ (дорсомедиальная группа нейронов) ВЛГ (вентролатеральная группа нейронов) Экспираторная область: Каудальная часть ВЛГ

Виды нейронов дыхательного центра - ранние инспираторные - поздние инспираторные - полные инспираторные - постинспираторные - экспираторные - преинспираторные

Активность разных типов нейронов в течение фаз дыхания

Центры моста Пневмотаксический (верхняя часть моста) – тормозит инспираторные нейроны, ограничивает длительность вдоха, повышает ЧД Апнейстический (нижняя часть моста)- стимулирует инспираторные нейроны, удлиняет вдох

ОПЫТ ФРЕДЕРИКА ( ПАРАБИОЗ) Пневмограммы

Рефлекторная активация центра вдоха

Влияние с хеморецепторов Периферические хеморецепторы: Синокаротидная и аортальная зоны Высокая чувствительность к снижению Р О 2 Центральные хеморецепторы: Переднебоковая поверхность продолговатого мозга Высокая чувствительность к повышению Р СО 2 и р. Н в ликворе

Прямая (гуморальная) активация центра вдоха Карбангидраза

Основные механорецепторы легких -Ирритантные рецепторы слизистой оболочки дыхательных путей - Рецепторы растяжения гладких мышц дыхательных путей - Юкстаальвеолярные рецепторы межальвеолярного интерстиция

Нарушения и патологические типы дыхания - асфиксия - апноэ - диспноэ - одышка - периодическое дыхание типа Биота или Чейн-Стокса - гаспинг - дыхание Куссмауля

Недыхательные функции легких 1. Защитные функции: -механическая очистка воздуха и путей - неспецифические гуморальные факторы и иммунные механизмы 2. Метаболизм БАВ: - разрушение и деградация кининов, простагландинов, биогенных аминов и т. п. - выработка или активация БАВ - тромбопластина, гепарина, ангиотензина