Физиология дыхания План лекции 1 Сущность и

Физиология дыхания

План лекции 1. Сущность и значение процессов дыхания 2. Аппарат внешнего дыхания. Значение компонентов. 3. Механизм вдоха и выдоха 4. Понятие о паттерне дыхания

Дыхание Путь поступления кислорода, использования его в окислительных процессах и обратный транспорт образовавшегося углекислого газа составляет единую систему дыхания

Дыхание Внешнее Внутреннее (изучается на физиологии) (изучается на биохимии)

ЭТАПЫ ДЫХАНИЯ: - ВНЕШНЕЕ или ЛЕГОЧНОЕ ДЫХАНИЕ Диффузия газов в легких - ТРАНСПОРТ ГАЗОВ КРОВЬЮ Диффузия газов в тканях ВНУТРЕННЕЕ или ТКАНЕВОЕ ДЫХАНИЕ

Этапы дыхания

Система транспорта газов состоит из: дыхательных путей легких сердечно-сосудистой системы крови

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

Потребление кислорода Суммарным показателем активности всей дыхательной системы является потребление кислорода за 1 мин (ПК). У взрослого человека в состоянии покоя ПК около 3, 5 мл/мин/кг. При физической работе появляется форсированное дыхание – одышка, за счет чего повышаются функциональные возможности дыхания. Одышка возникает и при многих заболеваниях, так или иначе нарушающих функцию системы дыхания.

Механизмы газопереноса Конвекция (convectio - принесение, струйное перемещение масс газа, жидкости). Основой ее является градиент давления. Для создания градиента давления требуется затратить энергию. Другой путь газопереноса - диффузия. Движущей силой диффузии является градиент концентрации газа ( Р = Р 1 - Р 2): чем он выше, тем интенсивнее газообмен.

Парциальное давление Часть давления (pars), которая создается одним газом в газовой смеси, называется парциальным давлением (обозначается: РО 2, РСО 2).

Парциальное давление газов Р О 2 РСО 2 в воздухе: Рв. О 2 = 159 мм рт. ст. ( 21% от 760 мм. рт. ст. ) В альвеолах – Р АО 2 В арт. крови – Ра. О 2, венозной – Рv. О 2

Внешнее дыхание 3 ПРОЦЕССА: - Вентиляция - Диффузия - Перфузия

Носовые ходы (начало дыхательных путей) 1 – ноздри, 3 – верхний, 4 – средний, 6 – нижний.

Воздухоносные пути

Функции воздухоносных путей 1. Согревание. Проходящий по дыхательным путям воздух согревается, благодаря тесному контакту с широкой сетью кровеносных капилляров подслизистого слоя. 2. Увлажнение. Вне зависимости от влажности атмосферы в легких воздух насыщен до 100% парами воды. 3. Воздух, проходя по дыхательным путям, во время выдоха частично успевает вернуть слизистым, как тепло, так и воду. Таким путем в воздухоносных путях совершается регенерация воздуха. Но все же часть тепла и воды может выделяться. Выраженность этих процессов во многом зависит от состояния окружающей среды и глубины дыхания. 4. Очищение (защитная функция).

Функции верхних дыхатель ных путей

Механизм вдоха и выдоха Дыхание активный процесс, который обеспечивается сокращением скелетных мышц. Различают основные и вспомогательные дыхательные мышцы.

Этапы вдоха 1) сокращение дыхательных мышц 2) расширение грудной клетки в трех направлениях 3) понижение давления в плевральной полости 4) пассивное расширение легких 5) понижение давления в альвеолах 6) засасывание воздуха из атмосферы в легкие

Этапы выдоха 1) уменьшение объема грудной клетки 2) пассивное спадение легких 3) повышение давления в плевральной полости 4) повышение давления в альвеолах 5) сокращение дыхательных мышц 6) вытеснение воздуха из альвеол в атмосферу

Работа дыхательных мышц, осуществляющих вдох Направлена на преодоление всех видов сопротивлений сил гравитации (подъем плечевого пояса)

Внутриплевральное давление (ВД) ВД возникает в связи с тем, что объем грудной полости больше, чем суммарная емкость альвеол. У новорожденных они соответствуют. У них 30 млн. альвеол, а у взрослых – 300 млн. Тело растет быстрее!

Внутрилегочное и внутриплевральное давление на вдохе и выдохе

Модель Дондерса

Парциальное давление • 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 Hg; Скислорода = 20, 9%; • Ркислорода= 159 мм Hg

Газообмен в легких и тканях альвеолярное дыхание клеточное дыхание Красным цветом обозначено перемещение кислорода; синим цветом – углекислого газа

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

АЭРОГЕМАТИЧЕСКИЙ БАРЬЕР

Диффузия кислорода • Р О 2 в воздухе = 21% от 760 = 159 мм Hg • В альвеолярном воздухе 47 мм Hg давления воздуха приходится на пары Н 2 О, значит давление «сухого» воздуха = 760 -47=713 мм Hg. 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 Hg • В венозной крови легочных капилляров напряжение кислорода = 40 мм Hg • Градиент давлений, обеспечивающий диффузию кислорода равен 100 -40=60 мм Hg

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 • 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

Аэродинамическое сопротивление растет в результате многих ситуаций, как при сужении воздухоносных путей, так даже и при увеличении скорости вентиляции легких. К примеру, отечность слизистой, возникающая даже при кратковременном вдыхании дыма сигареты, в течение ближайших 20 -30 минут повышает сопротивление дыханию в 2 -3 раза. Еще в большей степени растет сопротивлении движению воздуха при сужении бронхов, например, при бронхиальной астме. При этом необходимо затратить больше усилий на осуществление дыхательных движений.

Дыхательные объемы 1 - резервный объем вдоха (1, 5 л), 2 - дыхательный объем (0, 5 л), 3 - резервн. объем выдоха (1 -1, 5 л), 4 - объем крови в легких, 5 - остаточный объем (около 1, 0 л) при спокойном (слева) и форсированном (справа) дыхании. ЖЕЛ = ДО + РОвд + Ровыд Общая емкость легких ОЕЛ = ЖЕЛ + ОО

ДО – дыхательный объем, РОвд – резервный объем вдоха, Ровыд – резервный объем выдоха, ОО – остаточный объем, ЖЕЛ – жизненная емкость легких, ОЕЛ – общая емкость легких

Функциональные показатели Минутный объем дыхания ( МОД = ДО · ЧДД 500 · 16 = 8. 000 мл Альвеолярная минутная вентиляция АВ = (ДО - МП) · ЧДД Объем дыхательных путей (анатомическое «мертвое пространство» - МП). Его величина в среднем около 150 мл. АВ = (500 – 150) · 16 = 5. 600 мл

ЧД – частота дыхания, ДО – дыхательный объем, МОД – минутный объем дыхания

Р А О 2 Для определения РАО 2 и РАСО 2 в альвеолярной газовой смеси необходимо вычесть ту часть давления, которая приходится на пары воды и азот. Учитывая это получается, что уровень РАО 2 равен 13, 6 к. Па (102 мм рт. ст. ), РАСО 2 - 5, 3 к. Па (40 мм рт. ст. ).

Капилляры и альвеола

Строение альвеол

Диффузия газов

Легочная мембрана и направление транспорта газов

Растворимость газов О 2 и СО 2 должны раствориться 5 раз в липидах мембран и 6 раз в водных средах (6 -ая – вода покрывающая альвеолы). Кислород растворяется в 23 раза хуже, чем углекислый газ! Поэтому О 2 поступает в кровь медленнее!