Лекция 12 Физиология дыхания Дыхательная система человека

Лекция 12. Физиология дыхания

Дыхательная система человека Носовая полость глотка гортань трахея Бронхиальное древо альвеола бронхи

Стадии дыхания у млекопитающих 1. Конвекционный транспорт О 2 в легкие 2. Диффузный транспорт О 2 из легких в кровь 3. Конвекционный транспорт О 2 кровью 4. Диффузный транспорт О 2 из крови к клеткам

Дыхательные мышцы Вдох - активно Выдох - пассивно

Дыхательный цикл вдох трахея Л диафрагма выдох

Эластическая тяга легких Вдох Выдох

Изменения давления в ходе дыхательного цикла Плевральное давление Альвеолярное давление Дыхательный объем вдох выдох

Легочная вентиляция: величина ЖЕЛ и ОО зависят от пола и возраста ♂ 20 -30 ♂ 50 -60 ♀ 20 -30 Резервный объем вдоха Резерв вдоха Общая емкость легких Жизненная емкость легких Дыхательный объем Резервный объем Функцион. выдоха остаточная емкость Остаточный объем 4, 8 3, 6(л) 1, 2 1, 8 1, 0(л)

Параметры легочной вентиляции • Дыхательный объем (ДО) • Частота дыхательных движений (ЧДД) • Максимальная вентиляция легких (МВЛ) -объем воздуха, проходящий через легкие за определенный промежуток времени при дыхании с максимально возможной частотой и глубиной • Объем мертвого пространства (ОМП) - объем проводящих воздухоносных путей

Газообмен в легких и тканях Дыхание – процесс обмена газами (О 2 и СО 2) между клетками и окружающей средой Газообмен в легких Принцип газообмена - диффузия Газообмен в тканях Указаны значения парциального давления соответствующих газов, мм. рт. ст.

Закономерности диффузии дыхательных газов Аэрогематический барьер Закон диффузии Фика Просвет альвеолы альвеолоцит V - диффузионный поток , С - эффективный градиент концентрации вещества (= Р) СО 2 Градиенты парциального давления дыхательных газов в легких О 2 сурфактант эндотелиоцит просвет капилляра эритроцит РО 2= 100 -40=60 мм. рт. ст. РСО 2=46 -40=6 мм. рт. ст.

Скорость диффузии

Транспорт кислорода Hb +4 O 2=Hb(O 2)4 - кислородное насыщение гемоглобина

Сдвиги кривой диссоциации Смещение влево: 100 SО 2, % 0 Смещение вправо:

Транспорт углекислого газа Транспортные формы СО 2: Hb. CO 2 - карбогемоглобин (11%) (≠карбоксигемоглобин – Нb. СО) НСО 3 - - гидрокарбонат-ион (77%) Растворенный в плазме СО 2 (12%) ткань - карбоангидраза

Ритмогенез дыхательных движений Активная ретикулярная формация Типы нейронов Э – экспираторные нейроны ПТ-И РИ ПТ-И – постинспираторные нейроны РИ – ранние инспираторные нейроны Э ПМН-И ПМН –И – полные медленные инспираторные нейроны П-И – поздние инспираторные нейроны Ибс – бульбоспинальные инспираторные нейроны П-И Ибс

Дыхательный центр совокупность иерархически организованных специализированных структур нервной системы, расположенных на разных уровнях нервной системы, управляющая дыханием. 1 - нейроны сердечно-сосудистого центра; 2 - нейроны ритмического пейсмекера дыхательного центра (центры вдоха и выдоха); 3, 4 - тонический пейсмекер дыхательного центра (апнейстический и пневмотаксический центры); 5 - ретикулярная формация; 6 - ядра олив.

Функциональные группы дыхательных нейронов ствола головного мозга- совокупности нейронов дыхательного центра, расположенные в стволе мозга и специализированные для управления дыханием. Три функциональных группы респираторных нейронов, распределенных в разных частях ствола мозга: нейроны, являющиеся ритмическими пейсмекерами (формируют управляющие сигналы для мотонейронов, иннервирующих дыхательные мышцы и этим обеспечивают ритмическое дыхание); тонические пейсмекеры (управляющие сигналы для координации ритмических пейсмекеров); хемочувствительные нейроны (воспринимают информацию о напряжении СО 2 и О 2 , p. H в интерстициальном пространстве нейронов). n 1. 2. 3.

Дыхательные нейроны продолговатого мозга Задняя группа дыхательных нейронов продолговатого мозга; находится в составе ядра одиночного тракта (nucleus tractus solitarius, NTS). содержит интернейроны, перерабатывающие афферентную информацию и нейроны, формирующие управляющие сигналы (предмоторные нейроны), направляемые к мотонейронам спинного мозга управляющим дыхательными мышцами.

n Вентральная группа дыхательных нейронов продолговатого мозга ( ventral respiratory group, VRG). Эту группу разделяют на две части: каудальная часть (caudal part of the ventral respiratory group, CVRG) и ростральная часть (rostral part of the ventral respiratory group, CVRG). В каудальной части распределены главным образом нейроны, формирующие сигналы, управляющие выдохом (экспираторные нейроны). В ростральной части распределены главным образом нейроны, формирующие сигналы, управляющие вдохом (инспираторные нейроны). Четкой границы между совокупностями инспираторных и экспираторных нейронов нет. В граничащих друг с другом смежных областях обеих частей распределения экспираторных и инспираторных нейронов перекрывают друга. Совокупность инспираторных нейронов продолговатого мозга обозначают как центр вдоха, а совокупность экспираторных нейронов продолговатого мозга обозначают как центр выдоха. Центры вдоха и выдоха - ритмические пейсмекеры дыхательного центра. Экспираторные и инспираторные нейроны распределены вперемешку с мотонейронами миндалевидного ядра (nucleus ambiguus, n. A), аксоны которых составляют черепные нервы

n Группа верхних шейных инспираторных нейронов Ближе к средней линии продолговатого мозга расположены мотонейроны ядра XII пары черепных нервов (n. hypoglossus), а каудальнее вентральной группы дыхательных нейронов расположена группа верхних шейных инспираторных нейронов ( upper cervical inspiratory neurones , UCINs). n Комплекс Бётцингера и предкомплекс Бётцингера. Выше вентральной группы дыхательных нейронов, как её продолжение в ростральном направлении, в ростральном вентролатеральном отделе продолговатого мозга (rostroventrolateral medulla, RVLM) расположен комплекс Бётцингера (Bötzinger complex, BC). Эта группа содержит различные нейроны. Основными являются нейроны, формирующие управляющие сигналы тормозящие (подавляющие) выдох и мотонейроны черепных нервов. Здесь же, чуть каудальнее ядра лицевого нерва (n. facialis, VII пара черепных нервов) расположена окололицевая группа дыхательных нейронов ( para-facial respiratory group, p. FRG). Каудальнее комплекса Бётцингера, непосредственно перед ним расположена группа нейронов, названная предкомплексом Бётцингера (Pre‑Bötzinger complex, PBC). Нейроны всех этих образований участвуют в формировании ритмического дыхания, Pre‑ чередования вдоха и выдоха.

n n Дыхательные нейроны Варолиева моста. Совокупность дыхательных нейронов моста обозначены как пневмотаксический центр (с апнейстическим центром). Пневмотаксический с апнейстическим центром являются тоническими пейсмекерами дыхательного центра. В соответствии с принципом иерархии структур дыхательного центра, они координируют функцию дистально расположенных структур дыхательного центра и участвуют в управлении сложными двигательными актами, непосредственно связанными с дыханием. К таким актам относятся кашель, чихание, формирование голоса, речи. Эти же центры управляют взаимодействием системы дыхания с другими системами организма, например, с системой кровообращения, с двигательной системой. Такое непроизвольное взаимодействие систем важно в реальном поведении, в частности в управлении дыханием во время сна, при осуществлении разнообразных физических нагрузок, связанных с повседневной активностью, при дыхании в постоянно изменяющейся газовой среде и т. п.

Рефлекторная регуляция дыхания: расположение инспираторных и экспираторных нейронов в продолговатом мозгу кошки dorsal ventral

Рефлекторная регуляция дыхания: общая схема действия стимулирующих факторов и периферических рецепторов, влияющих на дыхание

Рефлекторная регуляция дыхания: патологические типы дыхания Тип дыхания Кривая дыхания Причина Нормальное дыхание Дыхание Чейн-Стокса Дыхание Биота Дыхание Куссмауля Гаспинг Гипоксия во сне, отравление Повреждение мозга, повышение давления внутричерепного Нереспираторный (метаболический) ацилоз Недоношенность, поврежедение мозга

Функциональная система дыхания

Благодарю за внимание