Физиология внешнего дыхания (1) лекция для студентов

Физиология внешнего дыхания (1) лекция для студентов 2 курса лечебного факультета

1. Значение дыхания для организма. 1. Недыхательные функции легких 2. Основные этапы процесса дыхания. Дыхательный цикл 3. Физиология дыхательных путей. Регуляция их просвета 4. Значение мерцательного эпителия 5. Кровоснабжение органов дыхания

Значение дыхания для организма.

Негазообменные функции легких • Регуляция КОС • Фибринолиз тромбов • Участие в водно-солевом обмене • треморегуляция • Биотрансформация физиологически активных веществ в легких (метаболическая функция) • Детоксикация, ферментативное расщепление, концентрация и выведение лекарственных веществ

Защитные механизмы легких • Увлажнение, согревание или охлаждение вдыхаемого воздуха • Секреция иммуноглобулинов (Ig. A) и некоторых антимикробных субстанций (напр. , NO). • Альвеолярные макрофаги: - фагоцитоз бактерий, мелких вдыхаемых частиц, антигенов, - участие в воспалении, - роль в патогенезе ряда заболеваний (напр. , эмфиземы).

Частицы более 2 -10 µм – инициируют кашлевой рефлекс, а также удаляются посредством «цилиарного транспорта" Частицы размером менее 2 µм перевариваются макрофагами в альвеолах. Нарушения движений ресничек эпителия дыхательных путей – проблемы в мукоцилиарном транспорте. Это ведет к • хр. синуситам, • легочной инфекции, • бронхоэктазам.

Метаболические и эндокринные функции легких • Синтез сурфактанта. • Лизис тромбов в малом круге (фибринолитические факторы). • Удаление и синтез простагландинов. • Превращение ангиотензина I в ангиотензин II (роль АПФ). • Инактивация брадикинина (провоспалительный агент, вазодилататор). • Удаление серотонина (провоспалительный агент) и НА. • Секреция различных аминов и полипептидов нейроэндокринными клетками в легких.

Этапы дыхания. Дыхательный цикл.

Внешнее дыхание (вентиляция) – автоматический, ритмический, центрально регулируемый механический процесс, при котором сокращения и расслабления скелетной мускулатуры (диафрагмы, передней брюшной стенки и грудной клетки) ведет к перемещению газа в легкие и обратно. Дыхание – общий процесс регулируемого окисления метаболитов в энергетически важные для живого организма вещества; включает вентиляцию.

Компоненты дыхания: 1. Легочная вентиляция (газообмен между атмосферой и легочными альвеолами) 2. Диффузия кислорода и углекислого газа между альвеолами и кровью 3. Транспорт кислорода и СО 2 кровью 4. Газообмен в тканях и тканевое дыхание Все процессы внешнего дыхания и транспорта газов происходят под нейрогуморальным контролем

Дыхание включает два процесса: 1) внешнее дыхание, абсорбция O 2 и удаление CO 2 из организма; 2) внутреннее дыхание, или утилизация O 2 и продукция CO 2 клетками, газообмен между клетками и омывающей их жидкостью.

Система дыхания – это газообменный орган (легкие) и насос для вентиляции легких. Функцию насоса выполняют • грудная клетка; • дыхательные мышцы;

Характеристика дыхательного цикла Дыхательный цикл состоит из 3 -х фаз: • вдох (инспирация) – воздух из окружающей среды поступает в лёгкие. Вдох короче выдоха и длится 0, 9 -4, 7 с. • выдох (экспирация) – в момент выдоха просвет дыхательных путей уменьшается, выдох длиннее вдоха и длится 1, 2 -6 с. • дыхательная пауза. – пауза может отсутствовать. Нормальное дыхание = ЧДД (частота дыхательного движения) равно 16 - 20 в минуту. На 1 дыхание 4 -5 сердечных сокращений. Частота дыхательного движения зависит от интенсивности дыхательной нагрузки. Во время вдоха в легкие поступает около 500 мл воздуха (или 6 -8 л/мин).

Типы дыхания • Грудное - в основном за счёт работы межрберных мышц – размеры грудной клетки увеличиваются в передне-заднем и поперечном направлении. • Диафрагма в дыхании не участвует, при спокойном дыхании участвуют лишь межрёберные мышцы 3 -4 верхних промежутков, – при этом типе дыхания плохо вентилируются нижние отделы легких, – встречается у детей и (иногда) женщин. • Брюшной тип - за счёт работы диафрагмы – размер грудной клетки увеличивается в вертикальном направлении, – хуже вентилируются верхушки лёгких, – характерен для мужчин, тренированных людей, певцов. • Смешанный тип - размеры грудной клетки увеличиваются во всех направлениях, – при физических и эмоциональных нагрузках.

Физиология дыхательных путей

Верхние дыхательные пути Функции ВДП: • Проведение воздуха • Увлажнение • Очищение • Согревание • Рецепция раздражителей

• Правое легкое – 3 доли, левое – 2 доли • Ворота легкого – бронхи, кровеносные сосуды, лимфатические сосуды, нервы

Главные дыхательные пути легких включают 1) хрящевую трахею, 2) правый и левый главные бронхи, 3) внутрилегочные бронхи, проходящие в легочной паренхиме. Каждое последующее деление проводящих путей имеет меньший диаметр и теряет хрящевую ткань

• Кондуктивная зона – бронхи, в которых нет газообмена с кровью. • Транзиторная зона - бронхиолы в отдельными альвеолами • Респираторная зона - терминальные бронхиолы с альвеолярными ходами и мешочками

Перенос воздуха. Обратите внимание на резкое увеличение поперечного сечения в респираторном отделе. Как результат – скорость движения газа при вдохе очень низка в этом участке бронхиолы, Терминальные бронхиолы, Респираторные бронхиолы Альвеолярные ходы, альвеолы

Легочные дольки • гладкие мышцы бронхов • легочные кровеносные сосуды – обеспечивают газообмен • лимфатические сосуды – удаляют белок и другие частицы из интерстициальной жидкости Газообмен происходит в терминальных бронхиолах, альвеолярных ходах и мешочках ! Общая респираторная поверхность ~ 100 кв. м

Междольковая перегородка Терминальная бронхиола Структурно- функциональная единица респираторного отдела легких - ацинус. Респир. брон- хиолы Ацинус заканчивается альвеол. Мешочки системой альвеолярных альвеол. мешочков. ходы альвеолы За пределами ацинуса

Два типа альвеолярных клеток и эндотелий капилляра • Альвеолоциты 1 типа составляют большую часть альвеолы – обеспечивают газообмен • Альвеолоциты 2 -го типа – продуцируют сурфактант • Эндотелиальные клетки капилляров • Альвеолярные макрофаги поглощают слущенный эпителий

Строение стенки воздухоносных путей • Стенка бронхов: многорядный эпителий, ГМК, бокаловидные клетки, соединительная ткань, хрящ • Стенка бронхиол: простой (кубический) эпителий, нет хрящей, стенка тоньше • Альвеолярная стенка: чешуйчатый эпителий (приспособлена для газообмена) бронхиолы альвеолы Слой слизи простой эпителий Реснички Бокал. клетки Эпителий ГМК Слизистые железы Соед. ткань Факторы повреждения системы мукоцилиарного транспорта: Хрящи • высокие или низкие концентрации О 2, • сигаретный дым, • токсические вещества, • гиповолемия Лихорадка: растет количество жидкого секрета

Иннервация бронхов • ВНС, • Широкое представительство мускариновых рецепторов и холинергических волокон в эпителии и гладких мышцах – вызывают бронхоконстрикцию; • β 2 -адренорецепторы в эпителии и гладких мышцах бронхов опосредуют брнходилатацию и усиливают секрецию бронхиальных желез, • α 1 -адренорецепторы – угнетают секрецию, • нехолинергические, неадренергические волокна в бронхах обосредуют бронходилатацию (возможно через ВИП).

Нехолинергическая - неадренергическая иннервация (НАНХ- нервы) – пептидергическая (в патогенезе БА): • неадренергические тормозящие нервы – бронходилатация, • нехолинергические активирующие нервы - бронхоспазм. Нейропептиды - периферические нейросекреторные клетки в дистальных отделах дыхательных путей вблизи микроциркуляторного русла и ГМК: • субстанция Р, нейрокинин А – провоспалительные, • пептид, связанный с геном кальцитонина, • вазоактивный интестинальный пептид - бронходилатация, • опиоидные нейропептиды - нейромодуляция.

Иннервация легких • Блуждающий нерв – сужение бронхов в результате сокращения ГМК (ацетилхолин- холинорецепторы) • Симпатические волокна – расширение бронхов в результате расслабления ГМК (норадреналин - бета-2 - адренорецепторы)

Физиология бронхов Бронхокострикция – Бронходилатация – сужение просвета увеличение просвета бронхов: – стимуляция вагуса, – Симпатическая стимуляция, – холинергические – Адреналин – активатор 2 - препараты, рецепторов, – простагландин F 2 (PGF 2) -? – Ваготомия, Через холинергические – Атропин, рецепторы, – Ингаляции простагландина – Гистамин (при БА), E 2 (PGE 2) активация - рецепторов.

Бронхосекреция В подслизистом слое имеется два типа секреторных клеток: – серозные, – слизистые. Стимуляция секреции: – ацетилхолин, – аксон-рефлексы, – раздражение участков дыхательных путей (носоглотка, трахея, бронхи) - рефлекторное выделение секрета, – стимуляция периферических хеморецепторов при гипоксии. Прочие влияния: • адренергические, • неадренергические и нехолинергические ответы (модуляторы – нейропептиды, простагландины и пр. ) - эти ответы очень вариабельны.

Роль мерцательногоэпителия

• Псевдомногорядный эпителий → простой кубоидальный (30% всех клеток) – мукоцилиарный транспорт. • Бокаловидные клетки (goblet cell) (30%) – секреция слизи (защитная функция). • Базальные клетки (30%) стволовые клетки: гоблета, реснитчатые, и др. • Щеточные клетки (3%) могут представлять клетки Гоблета, могут играть сенсорную роль, • Клетки Кульчицкого (3%) секретируют ряд паракринных факторов (часть диффузной нейроэндокринной системы – APUD-системы), • Клетки Клара секретируют сурфактант подобное вещество, могут участвовать в деградации токсинов, восстановление эпителия треминальных бронхиол.

Cilia Goblet cells

• Системное и легочное кровообращение • Кровяное давление в малом и большом кругах кровообращения

Кровоснабжение органов дыхания Легочная циркуляция (малый круг кровообращения) предназначена для газообмена с альвеолами, Бронхиальная циркуляция (большой круг кровообращения) – для питания собственно паренхимы легких, плевры. Легочная циркуляция - это система • низкого давления (25/10 мм рт. ст. ) и сопротивления, • высоко растяжимых сосудов → ↑↑Q существенного ↑АД, • способна к шунтированию крови в обход неперфузируемых капилляров • в ответ на гипоксию – сужение сосудов (рефлекс Парина- Меерсона), приводящее в соответствие вентиляцию и кровоток

• Системное и легочное кровообращение • Давление крови в обоих кругах кровообращения

Внутрилегочное кровообращение Кровь из правого желудочка перфузирует легкие при больших объемах (≈ 5 L/min) и низком давлении (0 -25 mm Hg). Легочное капиллярное сплетение окружает альвеолярные мешочки (место газообмена). Легочные вены возвращают оксигенированную кровь в левое сердце и далее в системный кровоток.

Взаимоотношения между Легочная артерия формирует легочную легочными и бронхиальными капиллярную сеть A. сосудами Бронхиальные сосуды образуют сети B, C, и D. Сеть B – капиллярная поддержка бронхиол, образует анастомозы с легочными капиллярами и дренируется через легочные вены. Сеть C представляет капиллярную бронхиальную поддержку большинству бронхов, опорожняется в легочные вены. Сеть D капиллярная поддержка долевых и сегментарных бронхов; образующиеся бронхиальные вены опорожняются в непарные вены (azygos, hemiazygos) или межреберные вены. Темные участки – кровь с низким содержанием O 2.

Лимфоотток в легких более выражен, чем в других органах