Система дихания. n Биологические процессы в

Система дихания.

n Биологические процессы в каждой живой клетке осуществляются с использованием энергии АТФ. Образование АТФ может происходить анаэробным путем (эритроциты, клетки водителей ритма сердца), но большинство клеток организма образует АТФ в ходе аэробного окислительного фосфорилирования. Для этого необходимо обеспечить постоянный приток кислорода к митохондриям активно работающих клеток. Это и является основной задачей системы дыхания. n Дыхание является комплексом физиологических процессов, которые обеспечивают процессы газообмена – введение кислорода и выделение углекислого газа. Таким образом, за счет дыхания поддерживается постоянный уровень р. О 2, р. СО 2, р. Н, от которого зависит адекватный уровень обмена веществ в клетках.

Система дыхания исполнительные органы механизмы регуляции дыхательные пути нервные гуморальные легкие дыхательные мышцы плевральная полость грудная клетка система еритрона система кровообращения обеспечение газового гомеостаза плазмы артериальной крови (р. О 2=100 мм рт. ст. , р. СО 2=40 мм рт. ст. )

Этапы дыхания: ¨ 1 – внешнее дыхание ¨ 2 - диффузия газов через альвеоло-капиллярную мембрану ¨ 3 - транспорт газов кровью ¨ 4 - диффузия газов через клеточную мембрану ¨ 5 - внутриклеточное (тканевое) дыхание

Внешнее дыхание. n Внешнее дыхание – это процесс обмена газов между альвеолярным и атмосферным воздухом. n Основное задание внешнего дыхание - обеспечение постоянства парциального давления О 2 и СО 2 в альвеолах и постоянного газообмена между альвеолами и кровью. n Вследствие этого происходит оксигенация крови в легочных капиллярах с одновременной отдачей СО 2. n В альвеолы легких воздух проходит через дыхательные пути - носовые ходы, ротовую полость, гортань, трахею, бронхи и бронхиолы.

n Дыхательные пути не принимают участия в газообмене, но содержат в себе примерно 150 мл воздуха. Этот объем воздуха называют анатомическим мертвым пространством. n Физиологическое мертвое пространство – объем воздуха в альвеолах, которые не вентилируются или не перфузируются кровью. n Основная функция дыхательных путей – кондиционирование воздуха, а именно его проведение, согревание, увлажнение и очищение. n Вдоль дыхальных путей в стенке слизистой оболочки расположены ирритантные рецепторы, раздражение которых пылью или др. частицами приводит к осуществлению защитных рефлексов чихания и кашля. n Коллагеновые и эластические волокна стенок альвеол осуществляют эластическое сопротивление, направленное на уменьшение объема альвеол.

n Кроме того, на границе раздела воздуха с жидкостью, покрывающей альвеолы, возникает сила поверхностного натяжения, которая тоже стремится уменьшить объем альвеол. Если бы обе силы действовали беспрепятственно, альвеолы бы спадались. Но этого не происходит из-за поверхностно-активных веществ, которые противодействуют этим силам. Эти вещества - сурфактанты (производные фосфолипидов), которые постоянно синтезируются пневмоцитами. Они не дают стенкам альвеол спадаться, сохраняют форму и размер альвеол, способствуют их очищению, приблизительно на 50% снижают испарение воды через легкие. n Респираторный дистрес-синдром новорожденных – патологическое состояние, характеризующееся дефицитом продукции сурфактантов, благодаря чему легкие становятся ригидными (неподатливыми к растяжению).

Биомеханика вдоха и выдоха. n Внешнее дыхание происходит за счет чередования вдохов (инспираций) и выдохов (экспираций), которые обеспечиваются работой дыхательного аппарата и рефлекторными механизмами регуляции дыхания. n Нервный центр, обеспечивающий регуляцию дыхания, называют дыхательным, расположен он в продолговатом мозгу. За счет возбуждения своих инспираторных нейронов он посылает нервные импульсы на мотонейроны мышц вдоха (диафрагмы и внешних межреберных мышц), следствием чего является их сокращение. n Это приводит к увеличению объма грудной клетки, листы плевры при этом тянут за собой и растягивают легкие. Давление в легких становится меньше атмосферного, благодаря чему воздух через дыхательные пути засасывается и проходит в альвеолы (акт вдоха).

n Расслабление мышц вдоха приводит к уменьшению объема грудной клетки, к уменьшению размера каждой отдельной альвеолы и к выжиманию из них воздуха (акт выдоха). n Большое значение в создании разницы давлений между атмосферой и альвеолами играет внутриплевральное давление, которое во время выдоха является отрицательным (-2, 5 мм вод. ст. ) и становится еще более отрицательным во время вдоха (до -6 -8 мм вод. ст. ). Созданная таким образом разница давлений между плевральной полостью и атмосферой дополнительно способствует поступлению воздуха в легкие. n При нарушении целостности (герметичности) плевральной полости развивается пневмоторакс – состояние, когда давление в плевральной полости становится равным атмосферному, что приводит к спадению соответствующего легкого и выключению его из поцесса дыхания.

Оценка состояния внешнего дыхания осуществляется путем измерения показателей внешнего дыхания.

Спирометрия – метод измерения легочных объемов и емкостей. n Дыхательный объем (ДО) – количество воздуха, поступающее в легкие за 1 спокойный вдох (500 мл). n Резервный объем вдоха (РО вд. ) – максимальное количество воздуха, которое можно выдохнуть после спокойного вдоха. n Резервный объем выдоха (РОвыд. ) – максимальное количество воздуха, которое можно выдохнуть после спокойного выдоха. n Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – максимальное количество воздуха, которое можно выдохнуть после максимального вдоха (ЖЕЛ=ДО+РОвдоха+ РОвыдоха). n После максимально глубокого выдоха в легкиз остается объем воздуха, называемый остаточный объем.

Транспорт О 2 кровью. n О 2 транспортируется кровью в 2 формах: 1 – простое физическое растворение в плазме крови (0, 3%) 2 – в виде химической связи с гемоглобином эритроцитов (99, 7%) n О 2 при связывании с гемоглобином образует соединение оксигемоглобин (Hb. О 2). n Уменьшение количества О 2 в артериальной крови называют гипоксемия, в тканях – гипоксия, увеличение количества кислорода в крови – гипероксемия.

Транспорт СО 2 кровью n СО 2 транспортируется кровью в 3 формах: n 1 – простое физическое растворение в плазме крови (5 -7%) n 2 – в виде карбогемоглобина внутри эритроцитов (20 -23%) n 3 – в виде угольной кислоты или ее солей в плазме крови (70 -75%)

n Дыхание – жизненно важная функция, остановка которой приводит к смерти через 3 - 5 мин, т. к. для образования АТФ не хватает О 2. Сложная система регуляции дыхания обеспечивает высокую надежность этого процесса. n Процессы регуляции дыхания представляют собой рефлек- торные реакции приспособления дыхания к метаболическим потребностям организма. n Основными регулированными параметрами являются р. О 2 = 100 мм рт. ст. , р. СО 2 = 40 мм рт. ст. , р. Н арт. крові 7, 40 -7, 42. Регуляция данных параметров происходит за счет изменения частоты и силы дыхания.

Дихание регулируется в основном нервными механизмами (рефлекторно), и включает в себя 2 системы: n 1 - механизмы сознательной регуляции 2 - подсознательная, автоматическая регуляция Кроме нервных механизмов, существует гуморальная регуляция дыхания (с помощью биологически активных веществ). n Автоматизм и ритмичность дыхания обеспечивается дыхальным центром (ствол мозга).

Функциональные элементы дыхательного центра n Все подкорковые структуры, которые автоматически регулируют дыхание, называют локальным дыхательным центром. Он состоит из следующих частей: 1 – дорсальная и вентральная дыхательные группы (продолговатый мозг) 2 – пневмотаксический центр (варолиев мост) 3 - апнейстический центр (нижняя часть моста) n Интегральный дыхательный центр включает зоны коры больших полушарий головного мозга, которые обеспечивают сознательную регуляцию дыхания.

n Дорсальная дыхательная группа (ДДГ) отвечает за спокойное дыхание, вентральная группа (ВДГ) - за форсированное. n В состав дорсальной группы входят исключительно инспираторные нейроны. Импульсы от них идут к α- мотонейронам диафрагмы и внешних межреберных мышц, приводя к их сокращению и наступлению вдоха. n Выдох после этого пассивный, за счет расслабления мыщц. n Импульсы в нейронах дорсальной группы возникают в зависимости от полученной информации от хеморецепторов.

n Вентральная группа нейронов неактивна в спокойном состоянии и включается в случае необходимости усилить вентиляцию легких (при физ. нагрузке, боли и т. д. ). n Она состоит из инспираторных и экспираторных нейронов и активируется, получив импульсы от ДДГ (когда активность ее нейронов увеличивается). n Импульсы от инспираторных и экспираторных нейронов ВДГ возбуждают и приводят к сокращению дополнительных мышц вдоха и выдоха. В результате наступает усиленный вдох и усиленный выдох.

n Пневмотаксический центр лимитирует длительность вдоха, влияя на частоту дыхания. n Возбуждение нейронов ДДГ активирует нейроны пневмотаксического центра, а они в свою очередь тормозят функцию ДДГ. n Роль апнейстического центра окончательно не выяснена.

n Сознательная система регуляции дыхания осуществляется с помощью коры головного мозга и позволяет задерживать дыхание, осуществлять гипо- или гипервентиляцию и т. д. n На активность нейронов дыхательного центра влияют и такие структуры ЦНС, как ретикулярная формация, гипоталамус, поэтому становится возможным изменение характера дыхания например, при эмоциональном напряжении и т. д.

Роль рецепторов в регуляции дыхания n На вентиляцию легких влияют изменения показателей артериальной крови, а именно - снижение р. О 2 (гипооксемия), увеличение р. СО 2 (гиперкапния) и снижение р. Н (ацидоз). Эти изменения воспринимаются хеморецепторами. Они по своей локализации бывают 2 видов: n 1 – центральные хеморецепторы (продолговатый мозг); чувствительны к изменениям р. Н и р. СО 2 в цереброспинальной жидкости. Информация от этих рецепторов передается к ДДГ. n 2 - периферические хеморецепторы каротидного синуса и дуги аорты. В отличие от центральных рецепторов, способны кроме изменения р. Н и р. СО 2, воспринимать изменение р. О 2.

Следует отметить, что периферические хеморецепторы расположены в тех самых основных рефлексогенных зонах, что и барорецепторы. Кроме того, афферентные волокна (ІХ та Х пара ч. м. н. ) также являются общими, поэтому при возбуждении барорецепторов, кроме реакции сердечно-сосудистой системы, наблюдается активация регуляторных механизмов дыхательной системы.