Транспорт газов кровью Регуляция дыхания Лекция 19

Транспорт газов кровью. Регуляция дыхания Лекция 19

I. Транспорт газов кровью, газообмен между кровью и тканями

Кислород переносится кровью в виде: Оксигемоглобина (до 98%) Физически растворенный в плазме

Нb+4 O 2 Hb(O 2)4 Один моль гемоглобина может обратимо связать 4 моля O 2. 1 г Нb может связать 1, 34 мл О 2 (число Хюфнера) 1 л крови может связать 0, 2 л О 2 (кислородная емкость крови), но гемоглобин оксигенируется не полностью

Кривая диссоциации оксигемоглобина в покое

Кривая диссоциации оксигемоглобина при физической нагрузке

Факторы, влияющие на сродство кислорода к гемоглобину p. H Температура р. СО 2 (эффект Бора) 2, 3 – дифосфоглицерат (в эритроцитах, синтез усиливается при гипоксии)

Сдвиг кривой вправо (гемоглобин легче отдает O 2) происходит при росте: концентрации CO 2 температуры концентрации ионов водорода (снижение р. Н)

Миоглобин поглощает О 2 при меньшем напряжении, чем гемоглобин. Кривые диссоциации гемоглобина и миоглобина

Транспорт CO 2. Углекислый газ в крови находится в следующем виде: 1. Бикарбонаты (70% ) 2. Карбгемоглобин (23%) 3. Растворенный в плазме (7%)

СО 2+Н 2 О Н 2 СО 3 реакция протекает в эритроцитах с участием карбоангидразы, затем: Н 2 СО 3 Н++НСО-3

Парциальное давление и напряжение СО 2 и О 2 в воздухе, легких, крови и тканях

Транспорт углекислого газа в капиллярах тканей (слева) и легких (справа)

Методы изучения транспорта газов кровью: Оксигемометрия Оксигемография

II. Регуляция дыхания. Дыхательный центр Регуляция дыхания – приспособление внешнего дыхания к потребностям организма в целом При этом поддерживается нормальное дыхание (эупноэ)

Регуляция дыхания направлена на выполнение двух задач: автоматическая генерация частоты и силы сокращения дыхательных мышц; подстройка ритма и глубины дыхательных движений к реальным потребностям организма.

Регуляция дыхания осуществляется рефлекторно: афферентное звено (хемо-, механои проприорецепторы, передающие информацию в мозг). центральное (дыхательные центры); эфферентное звено (дыхательные мышцы);

1. Афферентное звено: рецепторы, афферентные нервные волокна

Рецепторы • Хеморецепторы – газовый состав крови • Механорецепторы дыхательной системы – степень растяжения легких и воздухоносных путей • Проприоцепторы дыхательной мускулатуры – экскурсии грудной клетки

Влияние химических факторов (опыт Леви)

Влияние недостатка О 2 Снижение напряжения О 2 в артериальной крови (гипоксемия) сопровождается увеличением вентиляции легких

Влияние СО 2 Увеличение напряжения СО 2 в артериальной крови (гиперкапния) приводит к повышению минутного объема дыхания.

Влияние + Н Если происходит снижение р. Н артериальной крови по сравнению с нормальным уровнем, равным 7, 4 (ацидоз), вентиляция легких увеличивается

Хеморецепторы: Периферические (каротидные и аортальные параганглии или тельца) – особенно чувствительны к влиянию СО 2, р. Н, а также О 2; Центральные (ствол мозга) – чувствительны к СО 2 и р. Н

Расположение периферических хеморецепторов

← Каротидные и аортальные тельца. Разряд афферента каротидного тельца ↓

Организация каротидного тельца

Центральные хеморецепторные зоны (чувствительны к химическому составу внеклеточной жидкости)

Механорецепторы: рефлекс Геринга-Брейера В межальвеолярных пространствах и воздухоносных путях Если раздуть легкие, то вдох рефлекторно затормозится и начнется выдох

Дуга рефлекса начинается от механорецепторов легочной паренхимы, трахеи, бронхов, бронхиол

Рецепторы воздухоносных путей и респираторного отдела рецепторы растяжения легких (статические и динамические) ирритантные рецепторы эпителия воздухоносных путей (чувствительны к потоку воздуха, пыли, химическим веществам) J-рецепторы (от англ. «juxtacapillary» околокапиллярные, чувствительны к гистамину, никотину и др. БАВ)

Афферентные волокна от рецепторов растяжения идут в составе блуждающих нервов. При их перерезке рефлекс Геринга-Брейера исчезает, а дыхание становится медленным и глубоким

Физиологическое значение рефлекса состоит в ограничении дыхательных экскурсий. Благодаря этому достигается соответствие глубины дыхания условиям функционирования организма. В экстремальных условиях рефлекс препятствует перерастяжению легких

Проприорецепторы • Дыхательная мускулатура – афференты соматических волокон

Другие рецепторы • Температурные • Болевые • Органов чувств

Стимулируют дыхание

Механизм первого вдоха новорожденного • Гиперкапния • Болевое • Температурное раздражение

2. Дыхательные центры • На разных уровнях ЦНС

Влияние перерезок различных уровней ствола мозга на параметры дыхания (DRG и VRG – дорсальная и вентральная группы респираторных нейронов, NPBL – n. parabachialis –центр моста)

Совокупность нейронов, регулирующих деятельность аппарата дыхания называется центральным дыхательным механизмом (центром) Его нейроны (часть РФ ствола) лежат: в продолговатом мозгу (клетки вдоха и выдоха, раньше называли – «центры вдоха и выдоха» ) внутри моста ( «пневмотаксический» и «апнейстический» центры)

Современные представления о функциях групп респираторных нейронов: Продолговатый мозг: в трех участках с обеих сторон располагаются инспираторные нейроны, разряжающиеся незадолго до вдоха и в течение самого вдоха. В двух участках лежат экспираторные нейроны Мост: дыхательные нейроны участвуют в механизме смены вдоха и выдоха и регулируют величину дыхательного объема

Дыхательные центры моста, продолговатого мозга и их эфферентные пути

Ритмическое чередование вдоха и выдоха связано с попеременными разрядами инспираторных и экспираторных нейронов. Эти клетки оказывают друг на друга реципрокное тормозное влияние

Типы дыхательных нейронов 1. Ранние инспираторные (во время вдоха частота быстро нарастает, а затем снижается); 2. Полные медленные инспираторные (частота медленно нарастает во время вдоха); 3. Поздние инспираторные (частота нарастает к концу вдоха); 4. Бульбоспинарные инспираторные (частота максимальна в период вдоха); 5. Постинспираторные (частота возрастает по завершении вдоха и снижается в фазу выдоха); 6. Поздние экспираторные (частота возрастает в фазу выдоха).

Гипотетическая схема связей между дыхательными нейронами АРС – активирующая ретикулярная сеть моста; ПМН-И – полные инспираторные нейроны; Ибс – бульбоспинарные инспираторные нейроны; Р-И – ранние инспираторные нейроны; П-И – поздние инспираторные нейроны; ПТ-И – постинспираторные нейроны; Э – поздние экспираторные нейроны

Смена фаз вдоха и выдоха происходит с участием сигналов от рецепторов легких

Физиологические и патологические виды дыхательных движений: частые и глубокие дыхательные движения – гиперпноэ; одышка – диспноэ; остановка дыхания – апноэ

Непроизвольный (автоматический) контроль дыхательных движений • в соответствии с сиюминутными потребностями организма, текущими эмоциями;

Произвольная регуляция влияние коры больших полушарий – речь, пение

Эфферентное звено • Соматические нервы - межреберные мышцы и диафрагма • Эфферентные волокна вагуса – гладкая мускулатура воздухоносных путей

Физиологические и патологические виды дыхательных движений: частые и глубокие дыхательные движения – гиперпноэ; одышка – диспноэ; остановка дыхания – апноэ

За нырянием следует гиперпноэ

У альпинистов диспноэ

Дыхание Чейн-Стокса: за несколькими дыхательными движениями следует апноэ, затем вновь глубокие дыхательные движения и т. д.

Дыхание Чейн-Стокса и напряжение О 2 в аортальной крови

Дыхание при повышенном барометрическом давлении • Увеличение градиента давлений • Гипероксия • Диффузия азота при подъеме кессонная болезнь

Дыхание при пониженном атмосферном давлении • • • Снижение градиента давлений Гипоксемия Гипоксия Интенсификация дыхания Гипокапния Угнетение дыхания