Главная > Болезни > Из за чего диффузия кислорода из альвеолярного воздуха в кровь

Из за чего диффузия кислорода из альвеолярного воздуха в кровь

Дыхание — жизненно необходимый процесс постоянного обмена газами между организмом и окружающей его внешней средой. В процессе дыхания человек поглощает из окружающей среды кислород и выделяет углекислый газ.

Почти все сложные реакции превращения веществ в организме идут с обязательным участием кислорода. Без кислорода невозможен обмен веществ, и для сохранения жизни необходимо постоянное поступление кислорода. В клетках и тканях в результате обмена веществ образуется углекислый газ, который должен быть удален из организма. Накопление значительного количества углекислого газа внутри организма опасно. Углекислый газ выносится кровью к органам дыхания и выдыхается. Кислород, поступающий в органы дыхания при вдохе, диффундирует в кровь и кровью доставляется к органам и тканям.

В организме человека и животных нет запасов кислорода, и поэтому непрерывное поступление его в организм является жизненной необходимостью. Если человек в необходимых случаях может прожить без пищи более месяца, без воды до 10 дней, то при отсутствии кислорода необратимые изменения наступают уже через 5-7 мин.

Производя попеременно вдох и выдох, человек вентилирует легкие, поддерживая в легочных пузырьках (альвеолах) относительно постоянный газовый состав. Человек дышит атмосферным воздухом с большим содержанием кислорода (20,9%) и низким содержанием углекислого газа (0,03%), а выдыхает воздух, в котором кислорода 16,3%, углекислого газа 4% (табл. 8).

Состав альвеолярного воздуха значительно отличается от состава атмосферного, вдыхаемого воздуха. В нем меньше кислорода (14,2%) и большое количество углекислого газа (5,2%).

Азот и инертные газы, входящие в состав воздуха, в дыхании участия не принимают, и их содержание во вдыхаемом, выдыхаемом и альвеолярном воздухе практически одинаково.


Таблица 8. Состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха

Почему в выдыхаемом воздухе кислорода содержится больше, чем в альвеолярном? Объясняется это тем, что при выдохе к альвеолярному воздуху примешивается воздух, который находится в органах дыхания, в воздухоносных путях.

В легких кислород из альвеолярного воздуха переходит в кровь, а углекислый газ из крови поступает в легкие. Переход газов из воздуха в жидкость и из жидкости в воздух происходит за счет разницы парциального давления этих газов в воздухе и жидкости. Парциальным давлением называют часть общего давления, которая приходится на долю данного газа в газовой смеси. Чем выше процентное содержание газа в смеси, тем соответственно выше его парциальное давление. Атмосферный воздух, как известно, является смесью газов. Давление атмосферного воздуха 760 мм рт. ст. Парциальное давление кислорода в атмосферном воздухе составляет 20,94% от 760 мм, т. е. 159 мм; азота — 79,03% от 760 мм, т. е. около 600 мм; углекислого газа в атмосферном воздухе мало — 0,03%, поэтому и парциальное давление его составляет 0,03% от 760 мм — 0,2 мм рт. ст.

Для газов, растворенных в жидкости, употребляют термин «напряжение», соответствующий термину «парциальное давление», применяемому для свободных газов. Напряжение газов выражается в тех же единицах, что и давление (в мм рт. ст.). Если парциальное давление газа в окружающей среде выше, чем напряжение этого газа в жидкости, то газ растворяется в жидкости.

Парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе 100-105 мм рт. ст., а в притекающей к легким крови напряжение кислорода в среднем 60 мм рт. ст., поэтому в легких кислород из альвеолярного воздуха переходит в кровь.

Движение газов происходит по законам диффузии, согласно которым газ распространяется из среды с высоким парциальным давлением в среду с меньшим давлением.

Переход в легких кислорода из альвеолярного воздуха в кровь и поступление углекислого газа из крови в легкие подчиняются описанным выше закономерностям.

Благодаря работам великого русского физиолога Ивана Михайловича Сеченова стало возможно изучение газового состава крови и условий газообмена в легких и тканях.

Газообмен в легких совершается между альвеолярным воздухом и кровью путем диффузии. Альвеолы легких оплетены густой сетью капилляров. Стенки альвеол и капилляров очень тонкие, что способствует проникновению газов из легких в кровь и наоборот. Газообмен зависит от величины поверхности, через которую осуществляется диффузия газов, и разности парциального давления (напряжения) диффундирующих газов. При глубоком вдохе альвеолы растягиваются, и их поверхность достигает 100-105 м 2 . Так же велика и поверхность капилляров в легких. Есть, и достаточная, разница между парциальным давлением газов в альвеолярном воздухе и напряжением этих газов в венозной крови (табл. 9).


Таблица 9. Парциальное давление кислорода и углекислого газа во вдыхаемом и альвеолярном воздухе и их напряжение в крови

Из таблицы 9 следует, что разность между напряжением газов в венозной крови и их парциальным давлением в альвеолярном воздухе составляет для кислорода 110 — 40 = 70 мм рт. ст., а для углекислого газа 47 — 40 = 7 мм рт. ст.

Опытным путем удалось установить, что при разнице напряжения кислорода в 1 мм рт. ст. у взрослого человека, находящегося в покое, в кровь может поступить 25-60 мл кислорода в 1 мин. Человеку в покое нужно примерно 25-30 мл кислорода в 1 мин. Следовательно, разность давлений кислорода в 70 мм рт. ст, достаточна для обеспечения организма кислородом при разных условиях его деятельности: при физической работе, спортивных упражнениях и др.

Скорость диффузии углекислого газа из крови в 25 раз больше, чем кислорода, поэтому при разности давлений в 7 мм рт. ст., углекислый газ успевает выделиться из крови.

Кровь переносит кислород и углекислый газ. В крови, как и во всякой жидкости, газы могут находиться в двух состояниях: в физически растворенном и химически связанном. И кислород и углекислый газ в очень небольшом количестве растворяются в плазме крови. Большая часть кислорода и углекислого газа переносится в химически связанном виде.

Основной переносчик кислорода — гемоглобин крови. 1 г гемоглобина связывает 1,34 мл кислорода. Гемоглобин обладает способностью вступать в соединение с кислородом, образуя оксигемоглобин. Чем выше парциальное давление кислорода, тем больше образуется оксигемоглобина. В альвеолярном воздухе парциальное давление кислорода 100-110 мм рт. ст. При таких условиях 97% гемоглобина крови связывается с кислородом. Кровь приносит к тканям кислород в виде оксигемоглобина. Здесь парциальное давление кислорода низкое, и оксигемоглобин — соединение непрочное — высвобождает кислород, который используется тканями. На связывание кислорода гемоглобином оказывает влияние и напряжение углекислого газа. Углекислый газ уменьшает способность гемоглобина связывать кислород и способствует диссоциации оксигемоглобина. Повышение температуры также уменьшает возможности связывания гемоглобином кислорода. Известно, что температура в тканях выше, чем в легких. Все эти условия помогают диссоциации оксигемоглобина, в результате чего кровь отдает высвободившийся из химического соединения кислород в тканевую жидкость.

Свойство гемоглобина связывать кислород имеет жизненно важное значение для организма. Иногда люди гибнут от недостатка кислорода в организме, окруженные самым чистым воздухом. Это может случиться с человеком, оказавшимся в условиях пониженного давления (на больших высотах), где в разреженной атмосфере очень низкое парциальное давление кислорода. 15 апреля 1875 г. воздушный шар «Зенит», на борту которого находились три воздухоплавателя, достиг высоты 8000 м. Когда шар приземлился, то в живых остался только один человек. Причиной гибели людей было резкое снижение парциального давления кислорода на большой высоте. На больших высотах (7-8 км) артериальная кровь по своему газовому составу приближается к венозной; все ткани тела начинают испытывать острый недостаток в кислороде, что и приводит к тяжелым последствиям. Подъем на высоту более 5000 м обычно требует пользования особыми кислородными приборами.

При специальной тренировке организм может приспосабливаться к пониженному содержанию кислорода в атмосферном воздухе. У тренированного человека углубляется дыхание, увеличивается количество эритроцитов в крови за счет усиленного образования их в кроветворных органах и поступления из депо крови. Кроме того, усиливаются сердечные сокращения, что приводит к увеличению минутного объема крови.

Для тренировки широко применяют барокамеры.

Углекислый газ переносится кровью в виде химических соединений — бикарбонатов натрия и калия. Связывание углекислого газа и отдача его кровью зависят от его напряжения в тканях и крови.

Кроме того, в переносе углекислого газа участвует гемоглобин крови. В капиллярах тканей гемоглобин вступает в химическое соединение с углекислым газом. В легких это соединение распадается с освобождением углекислого газа. Около 25-30% выделяемого в легких углекислого газа переносит гемоглобин.

По материалам sohmet.ru

В предыдущей статье мы подробно рассмотрели как воздух попадает в легкие. Теперь посмотрим, что с ним происходит дальше.

Мы остановились на том, что кислород в составе атмосферного воздуха поступает в альвеолы, откуда через их тонкую стенку посредством диффузии переходит в капилляры, опутывающие альвеолы густой сетью. Капилляры соединяются в легочные вены, которые несут кровь, насыщенную кислородом, в сердце, а точнее в левое его предсердие. Сердце работает как насос, прокачивая кровь по всему организму. Из левого предсердия обогащенная кислородом кровь отправится в левый желудочек, а оттуда — в путешествие по большому кругу кровообращения, к органам и тканям. Обменявшись в капиллярах тела с тканями питательными веществами, отдав кислород и забрав углекислый газ, кровь собирается в вены и поступает в правое предсердие сердца, и большой круг кровообращения замыкается. Оттуда начинается малый круг.

Малый круг начинается в правом желудочке, откуда легочная артерия несет кровь на «зарядку» кислородом в легкие, разветвляясь и опутывая альвеолы капиллярной сетью. Отсюда снова — по легочным венам в левое предсердие и так до бесконечности. Чтобы представить себе эффективность этого процесса, вообразите себе, что время полного оборота крови составляет всего 20-23 секунды. За это время объем крови успевает полностью «обежать» и большой и малый круг кровообращения.

Чтобы насытить кислородом столь активно меняющуюся среду, как кровь, необходимо учитывать следующие факторы:

— количество кислорода и углекислого газа во вдыхаемом воздухе (состав воздуха)

— эффективность вентиляции альвеол (площадь соприкосновения, на которой происходит обмен газами между кровью и воздухом)

Читайте также:  Лечение панкреатита медикаментами: какие таблетки лучше?

— эффективность альвеолярного газообмена (эффективность веществ и структур, обеспечивающих соприкосновение крови и газообмен)

В обычных условиях человек дышит атмосферным воздухом, имеющим относительно постоянный состав. В выдыхаемом воздухе всегда меньше кислорода и больше углекислого газа. Меньше всего кислорода и больше всего углекислого газа в альвеолярном воздухе. Различие в составе альвеолярного и выдыхаемого воздуха объясняется тем, что последний является смесью воздуха мертвого пространства и альвеолярного воздуха.

Альвеолярный воздух является внутренней газовой средой организма. От его состава зависит газовый состав артериальной крови. Регуляторные механизмы поддерживают постоянство состава альвеолярного воздуха, который при спокойном дыхании мало зависит от фаз вдоха и выдоха. Например, содержание С02 в конце вдоха всего на 0,2-0,3% меньше, чем в конце выдоха, так как при каждом вдохе обновляется лишь 1/7 часть альвеолярного воздуха.

Кроме того, газообмен в легких протекает непрерывно, независимо от фаз вдоха или при выдоха, что способствует выравниванию состава альвеолярного воздуха. При глубоком дыхании, из-за нарастания скорости вентиляции легких, зависимость состава альвеолярного воздуха от вдоха и выдоха увеличивается. При этом надо помнить, что концентрация газов «на оси» воздушного потока и на его «обочине» тоже будет различаться: движение воздуха «по оси» будет быстрее и состав будет больше приближаться к составу атмосферного воздуха. В области верхушек легких альвеолы вентилируются менее эффективно, чем в нижних отделах легких, прилежащих к диафрагме.

Газообмен между воздухом и кровью осуществляется в альвеолах. Все остальные составные части легких служат только для доставки воздуха к этому месту. Поэтому важна не общая величина вентиляции легких, а величина вентиляции именно альвеол. Она меньше вентиляции легких на величину вентиляции мертвого пространства. Так, при минутном объеме дыхания, равном 8000 мл и частоте дыхания 16 в минуту вентиляция мертвого пространства составит 150 мл х 16 = 2400 мл. Вентиляция альвеол будет равна 8000 мл — 2400 мл = 5600 мл. При том же самом минутном объеме дыхания 8000 мл и частоте дыхания 32 в минуту вентиляция мертвого пространства составит 150 мл х 32 = 4800 мл, а вентиляция альвеол 8000 мл — 4800 мл = 3200 мл, т.е. будет вдвое меньшей, чем в первом случае. Отсюда следует первый практический вывод, эффективность вентиляции альвеол зависит от глубины и частоты дыхания.

Величина вентиляции легких регулируется организмом таким образом, чтобы обеспечить постоянный газовый состав альвеолярного воздуха. Так, при повышении концентрации углекислого газа в альвеолярном воздухе минутный объем дыхания увеличивается, при снижении — уменьшается. Однако регуляторные механизмы этого процесса находятся не в альвеолах. Глубина и частота дыхания регулируются дыхательным центром на основании информации о количестве кислорода и углекислого газа в крови.

Газообмен в легких осуществляется в результате диффузии кислорода из альвеолярного воздуха в кровь (около 500 л в сутки) и углекислого газа из крови в альвеолярный воздух (около 430 л в сутки). Диффузия происходит вследствие разности давления этих газов в альвеолярном воздухе и в крови.

Диффузия — взаимное проникновение соприкасающихся веществ друг в друга вследствие теплового движения частиц вещества. Диффузия происходит в направлении снижения концентрации вещества и ведет к равномерному распределению вещества по всему занимаемому им объему. Так, пониженная концентрация кислорода в крови ведет к его проникновению через мембрану воздушно-кровяного (аэрогематичеекого) барьера, избыточная концентрация углекислого газа в крови ведет к его выделению в альвеолярный воздух. Анатомически воздушно-кровяной барьер представлен легочной мембраной, которая, в свою очередь, состоит из эндотелиальных клеток капилляров, двух основных мембран, плоского альвеолярного эпителия, слоя сурфактанта. Толщина легочной мембраны всего 0,4—1,5 мкм.

Сурфактант — поверхностно-активное вещество, которое облегчает диффузию газов. Нарушение синтеза сурфактанта клетками легочного эпителия делает процесс дыхания практически невозможным из-за резкого замедления уровня диффузии газов.

Поступивший в кровь кислород и принесенный кровью углекислый газ могут находиться как в растворенном виде, так и в химически связанном. В обычных условиях в свободном (растворенном) состоянии переносится настолько малое количество этих газов, что им смело можно пренебречь при оценке потребностей организма. Для простоты будем считать, что основное количество кислорода и углекислого газа транспортируется в связанном состоянии.

Кислород транспортируется в виде оксигемоглобина. Оксигемоглобин — это комплекс гемоглобина и молекулярного кислорода.

Гемоглобин содержится в красных кровяных тельцах — эритроцитах. Эритроциты под микроскопом похожи на слегка приплюснутый бублик. Такая необычная форма позволяет эритроцитам взаимодействовать с окружающей кровью большей площадью, чем шарообразным клеткам (из тел, имеющих равный объем, шар имеет минимальную площадь). А кроме того, эритроцит способен сворачиваться в трубочку, протискиваясь в узкий капилляр и добираясь в самые отдаленные уголки организма.

В 100 мл крови при температуре тела растворяется лишь 0,3 мл кислорода. Кислород, растворяющийся в плазме крови капилляров малого круга кровообращения, диффундирует в эритроциты, сразу же связывается гемоглобином, образуя оксигемоглобин, в котором кислорода 190 мл/л. Скорость связывания кислорода велика — время поглощения диффундировавшего кислорода измеряется тысячными долями секунды. В капиллярах альвеол с соответствующими вентиляцией и кровоснабжением практически весь гемоглобин притекающей крови превращается в оксигемоглобин. А вот сама скорость диффузии газов «туда и обратно» значительно медленнее скорости связывания газов.

Отсюда следует второй практический вывод: чтобы газообмен шел успешно, воздух должен «получать паузы», за время которых успевает выровняться концентрация газов в альвеолярном воздухе и притекающей крови, то есть обязательно должна присутствовать пауза между вдохом и выдохом.

Превращение восстановленного (бескислородного) гемоглобина (дезоксигемоглобина) в окисленный (содержащий кислород) гемоглобин (оксигемоглобин) зависит от содержания растворенного кислорода в жидкой части плазмы крови. Причем механизмы усвоения растворенного кислорода весьма эффективны.

Например, подъем на высоту 2 км над уровнем моря сопровождается снижением атмосферного давления с 760 до 600 мм рт. ст., парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе со 105 до 70 мм рт. ст., а содержание оксигемоглобина снижается лишь на 3%. И, несмотря на снижение атмосферного давления, ткани продолжают успешно снабжаться кислородом.

В тканях, требующих для нормальной жизнедеятельности много кислорода (работающие мышцы, печень, почки, железистые ткани), оксигемоглобин «отдает» кислород очень активно, иногда почти полностью. В тканях, в которых интенсивность окислительных процессов мала (например, в жировой ткани), большая часть оксигемоглобина не «отдает» молекулярный кислород — уровень диссоциации оксигемоглобина низкий. Переход тканей из состояния покоя в деятельное состояние (сокращение мышц, секреция желез) автоматически создает условия для увеличения диссоциации оксигемоглобина и увеличения снабжения тканей кислородом.

Способность гемоглобина «удерживать» кислород (сродство гемоглобина к кислороду) снижается при увеличении концентрации углекислого газа (эффект Бора) и ионов водорода. Подобным же образом действует на диссоциацию оксигемоглобина повышение температуры.

Отсюда становится легко понятным, как взаимосвязаны и сбалансированы относительно друг друга природные процессы. Изменения способности оксигемоглобина удерживать кислород имеет громадное значение для обеспечения снабжения им тканей. В тканях, в которых процессы обмена веществ протекают интенсивно, концентрация углекислого газа и ионов водорода увеличивается, а температура повышается. Это ускоряет и облегчает «отдачу» гемоглобином кислорода и облегчает течение обменных процессов.

В волокнах скелетных мышц содержится близкий к гемоглобину миоглобин. Он обладает очень высоким сродством к кислороду. «Ухватившись» за молекулу кислорода, он уже не отдаст ее в кровь.

Максимальное количество кислорода, которое может связать кровь при полном насыщении гемоглобина кислородом, называется кислородной емкостью крови. Кислородная емкость крови зависит от содержания в ней гемоглобина.

В артериальной крови содержание кислорода лишь немного (на 3-4%) ниже кислородной емкости крови. В обычных условиях в 1 л артериальной крови содержится 180-200 мл кислорода. Даже в тех случаях, когда в экспериментальных условиях человек дышит чистым кислородом, его количество в артериальной крови практически соответствует кислородной емкости. По сравнению с дыханием атмосферным воздухом количество переносимого кислорода увеличивается мало (на 3-4%).

Венозная кровь в состоянии покоя содержит около 120 мл/л кислорода. Таким образом, протекая по тканевым капиллярам, кровь отдает не весь кислород.

Часть кислорода, поглощаемая тканями из артериальной крови, называется коэффициентом утилизации кислорода. Для его вычисления делят разность содержания кислорода в артериальной и венозной крови на содержание кислорода в артериальной крови и умножают на 100.

Например:
(200-120): 200 х 100 = 40%.

В покое коэффициент утилизации кислорода организмом колеблется от 30 до 40%. При интенсивной мышечной работе он повышается до 50-60%.

Углекислый газ транспортируется кровью в трех формах. В венозной крови можно выявить около 58 об. % (580 мл/л) С02, причем из них лишь около 2,5 объемных % находятся в растворенном состоянии. Некоторая часть молекул С02 соединяется в эритроцитах с гемоглобином, образуя карбогемоглобин (приблизительно 4,5 об.%). Остальное количество С02 химически связано и содержится в виде солей угольной кислоты (приблизительно 51 об. %).

Углекислый газ является одним из самых частых продуктов химических реакций обмена веществ. Он непрерывно образуется в живых клетках и оттуда диффундирует в кровь тканевых капилляров. В эритроцитах он соединяется с водой и образует угольную кислоту (С02 + Н20 = Н2С03).

Этот процесс катализируется (ускоряется в двадцать тысяч раз) ферментом карбоангидразой. Карбоангидраза содержится в эритроцитах, в плазме крови ее нет. Т.о, процесс соединения углекислого газа с водой происходит практически только в эритроцитах. Но это процесс обратимый, который может изменять свое направление. В зависимости от концентрации углекислого газа карбоангидраза катализирует как образование угольной кислоты, так и расщепление ее на углекислый газ и воду (в капиллярах легких).

Благодаря указанным процессам связывания концентрация С02 в эритроцитах оказывается невысокой. Поэтому все новые количества С02 продолжают диффундировать внутрь эритроцитов. Накопление ионов внутри эритроцитов сопровождается повышением в них осмотического давления, в результате во внутренней среде эритроцитов увеличивается количество воды. Поэтому объем эритроцитов в капиллярах большого круга кровообращения несколько увеличивается.

Читайте также:  Молоко при изжоге: помогает или нет?

Гемоглобин имеет большее сродство к кислороду, чем к углекислому газу, поэтому в условиях повышения парциального давления кислорода карбогемоглобин превращается сначала в дезоксигемоглобин, а затем в оксигемоглобин.

Кроме того, при превращении оксигемоглобина в гемоглобин происходит увеличением способности крови связывать двуокись углерода. Это явление носит название эффекта Холдейна. Гемоглобин служит источником катионов калия (К+), необходимых для связывания угольной кислоты в форме углекислых солей — бикарбонатов.

Итак, в эритроцитах тканевых капилляров образуется дополнительное количество бикарбоната калия, а также карбогемоглобин. В таком виде двуокись углерода переносится к легким.

В капиллярах малого круга кровообращения концентрация двуокиси углерода снижается. От карбогемоглобина отщепляется С02. Одновременно происходит образование оксигемоглобина, увеличивается его диссоциация. Оксигемоглобин вытесняет калий из бикарбонатов. Угольная кислота в эритроцитах (в присутствии карбоангидразы) быстро разлагается на Н20 и С02. Круг завершен.

Осталось сделать еще одно примечание. Угарный газ (СО) обладает большим сродством к гемоглобину, чем углекислый газ (С02) и чем кислород. Поэтому отравления угарным газом столь опасны: вступая с устойчивую связь с гемоглобином, угарный газ блокирует возможность нормального транспорта газов и фактически «душит» организм. Жители больших городов постоянно вдыхают повышенные концентрации угарного газа. Это приводит к тому, что даже достаточное количество полноценных эритроцитов в условиях нормального кровообращения оказывается неспособным выполнить транспортные функции. Отсюда обмороки и сердечные приступы относительно здоровых людей в условиях автомобильных пробок.

По материалам freediver.me

Артериальная кровь представляет собой смесь, полученную путем объединения крови от различных ацинусов легких. Доказано, что в нормальных условиях капиллярная кровь из разных ацинусов легких может иметь весьма разнообразный газовый состав. Эти различия усиливаются при легочных заболеваниях. Таким образом, причина гипоксемии у большинства детей с заболеванием легких в неоднородных вентиляционно-перфузионных отношениях в различных ацинусах. Несмотря на видимый порой диффузный характер заболевания легких, все ацинусы повреждаются по-разному.
Для понимания тонких звеньев патогенеза легочных заболеваний необходимо четко уяснить механизмы перемещения кислорода и углекислого газа из воздуха в кровь и обратно.

В процессе дыхания газовый состав альвеолярного воздуха обновляется. В газообмене участвует только тот воздух, который попадает или выводится из легких за единицу времени. Эта часть воздуха называется альвеолярной вентиляцией и определяется соотношением продукции (элиминации) углекислого газа и его парциального давления в альвеолярной смеси. Таким образом, парциальное давление углекислого газа в артериальной крови или альвеолярной смеси прямо пропорционально его выработке и обратно пропорционально минутной альвеолярной вентиляции.

Разность между минутной вентиляцией и минутной альвеолярной вентиляцией носит название вентиляции мертвого пространства и представляет собой ту долю минутной вентиляции, которая не принимает участия в газообмене. Вентиляция мертвого пространства включает в себя воздух дыхательных путей (анатомическое мертвое пространство), а также воздух альвеол, который не вступил в непосредственный контакт с капиллярами (альвеолярное мертвое пространство). Заболевания дыхательной системы обычно характеризуются увеличением показателя вентиляции мертвого пространства.

Транспорт кислорода и углекислого газа в кровь легочных капилляров и обратно осуществляется путем диффузии по градиенту концентрации. Известно, что в легочные капилляры поступает венозная кровь, бедная кислородом и богатая углекислым газом. Состав альвеолярного воздуха обусловлен эффективностью его замены при дыхании, а также активностью транспорта газов из крови и обратно. При условии прочих равных факторов активация вентиляции легких сопровождается увеличением содержания кислорода и снижением уровня углекислого газа как в альвеолах, так и в легочных капиллярах. В свою очередь, снижение вентиляционно-перфузионного отношения снижает парциальное давление кислорода в альвеолах и легочных капиллярах.

Показатели альвеолярного (артериального) Ро2 и Рсо2 связаны как в условиях изолированной альвеолы, так и целого легкого математическим соотношением, которое учитывает состав вдыхаемой газовой смеси, а также относительную скорость транспорта кислорода и углекислого газа через альвеолярно-капиллярную мембрану:

Рао2 = Pio2 — Расо2 / R + Fio2 Расо2 (1 — R)/R, где Рао2 — парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе, Pio2 — парциальное давление кислорода во вдыхаемом воздухе (рассчитывается путем умножения концентрации кислорода во вдыхаемом воздухе (Fio2) и разницы между атмосферным давлением и давлением паров воды при температуре тела), Расо2 — парциальное давление углекислого газа в альвеолярной смеси (на практике этот показатель заменяют парциальным давлением углекислого газа в артериальной крови).

При дыхании комнатным воздухом последний член выражения принимает ничтожно малое значение, поэтому формула принимает следующий сокращенный вид: Рао2 = Pio2 — Расо2 / R.

Выраженное снижение вентиляции (гиповентиляция) наблюдается крайне редко; в большинстве случаев оно обусловлено поражением головного мозга, нарушением нервной проводимости, слабостью дыхательной мускулатуры или ее утомляемостью. Все эти состояния снижают скорость обновление альвеолярного воздуха, что способствует повышению парциального давления углекислого газа и снижению того же показателя кислорода. Снижение парциального давления кислорода в альвеолярной смеси приводит к относительному выравниванию данного показателя с парциальным давлением кислорода в легочных капиллярах, что является одним из наиболее характерных проявлений гипоксии вследствие гиповентиляции.

Ингаляция кислорода способствует быстрому повышению его парциального давления в артериальной крови.

Диффузия кислорода и углекислого газа из альвеолярного воздуха в кровь и обратно происходит по градиенту концентрации. Во время диффузии молекулы кислорода проникают через базальную мембрану и цитоплазму альвеолярного эпителия и эндотелия, через плазму, а также мембрану и цитоплазму эритроцита. В эритроците кислород вступает в химическую реакцию с молекулой гемоглобина. Диффузия идет довольно быстро, поскольку к моменту прохождения эритроцитом 1/3 своей траектории в стенке альвеолы процесс насыщения кислорода гемоглобином завершается.

Вследствие высокой диффузионной способности кислорода и углекислого газа нарушение диффузии очень редко приводит к гипоксии и практически не может вызвать гиперкапнию у ребенка в состоянии покоя. Данное утверждение справедливо даже для тех случаев, когда альвеолярный интерстиций заполнен жидкостью, воспалительным инфильтратом или замещен соединительной тканью. В ряде случаев нарушение диффузии проявляется в виде увеличения градиента парциального давления кислорода в альвеолах и артериальной крови при условии активации легочного кровотока (физическая нагрузка). Причиной тому служит недостаточное количество времени для обеспечения полноценной диффузии.

Как уже было сказано выше, степень оксигенации крови зависит в значительной степени от скорости легочного кровотока. Венозное примешивание или относительное шунтирование наблюдают в том случае, когда из малого круга кровообращения поступает кровь с недостаточным содержанием кислорода. Согласно строгому определению, указанные термины отражают тот объем венозной крови, который следует добавить к «идеальной» капиллярной крови для обеспечения артериального парциального давления кислорода. Венозное примешивание наблюдают при нарушениях диффузии, вентиляционно-перфузионном несоответствии, а также при истинном шунтировании венозной крови.

Последнее развивается при прохождении крови через невентилируемые альвеолы. Ингаляция кислорода приводит к быстрому разрешению гипоксемии, обусловленной нарушением диффузии или вентиляционно-перфузионным несоответствием. При истинном шунтировании назначение ингаляции кислорода не позволяет избавиться от гипоксемии. В настоящее время доказано, что незначительное венозное примешивание имеет место у большинства здоровых людей. Причиной тому служит незначительный альвеолярно-артериальный градиент парциального давления кислорода, который варьирует от возраста и составляет около 5-6 мм рт. ст. у подростков в комнатных условиях. Незначительный градиент парциального давления кислорода обусловлен шунтированием крови из малого в большой круг кровообращения, а также некоторым вентиляционно-перфузионным несоответствием. У новорожденных, особенно недоношенных, альвеолярно-артериальный градиент существенно выше, что можно объяснить большим диффузионным расстоянием между мешочками и мешотчатыми капиллярами, значительной гетерогенностью вентиляционно-перфузионных отношений, а также спадением воздухоносных путей в положении ребенка на спине.

Основной механизм гипоксемии и гиперкапнии у пациентов с заболеваниями легких — вентиляционно-перфузионное несоответствие. Во-первых, содержание кислорода и углекислого газа в крови, выходящей из конкретной альвеолярно-капиллярной структурной единицы, зависит от соотношения вентиляции и перфузии в этой единице. Во-вторых, содержание кислорода и углекислого газа в артериальной крови составляет среднюю сумму указанных показателей для каждой порции крови от всех структурных единиц. Низкое вентиляционно-перфузионное соотношение свидетельствует о низкой оксигенации крови и наоборот. Смешивание бедной кислородом крови из зон низкого вентиляционно-перфузионного соотношения с богатой кислородом кровью сопровождается существенным снижением Ро2 в итоге.

По материалам dommedika.com

Какие слои аэрогематического барьера проходит кислород при диффузии из альвеолярного воздуха в кровь?

+сурфактант→эпителий альвеол→интерстициальное пространство→эндотелий капилляров

эритроцит→ плазма крови→эндотелий капилляров→интерстициальное пространство→эпителий альвеол→сурфактант

эритроцит→плазма крови→эндотелий капилляров→эпителий альвеол

интерстициальное пространство→эпителий альвеол

Структуры, составляющие альвеолярную мембрану:

+альвеолоцит I порядка, базальная мембрана, эндотелиальная клетка капилляра

альвеолоцит II порядка, мембрана эритроцита

эндотелий капилляров, плазма крови, эритроцит

Какие механизмы позволяют человеку сохранять газовый гомеостаз в условиях высокогорья?

снижение кислородной ёмкости крови

снижение частоты сокращений сердца

Какие изменения парциального давления кислорода произойдут при подъеме в горы?

+понижение парциального давления кислорода

парциальное давление кислорода не изменится

повышение парциального давления кислорода

Горная болезнь у человека развивается на высоте более:

Какова последовательность стадий адаптации к условиям высокогорья?

стабильная стадия → гипоксическая стадия

стабильная стадия → гипоксическая стадия → «аварийная» стадия

+«Аварийная» стадия→ стадия относительной стабилизации функций

стадия относительной стабилизации функций → «аварийная» стадия

В растворах гемоглобин имеет меньшее сродство к кислороду, чем в эритроцитах, потому что в эритроцитах образуется 2,3-дифосфоглицерат, способствующий связыванию кислорода с гемоглобином:

Сродство гемоглобина к кислороду повышает фактор:

увеличение концентрации СО2

+увеличение рН крови (алкалоз)

уменьшение рН крови (ацидоз)

повышение температуры тела

увеличение осмотического давления крови

Уменьшение рН крови (ацидоз):

+понижает сродство гемоглобина к кислороду

повышает сродство гемоглобина к кислороду

не изменяет сродство гемоглобина к кислороду

Сродство гемоглобина к кислороду понижает фактор:

+повышение температуры крови

понижение температуры крови

увеличение осмотического давления крови

уменьшение осмотического давления крови

Что вызывает сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина вправо?

+повышение температуры тела

понижение температуры тела

178.45.31.187 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

По материалам studopedia.ru

Добавить комментарий