Лекция «Физиология внешнего дыхания» (Лекция. Физиология внешнего дыхания)

Лекция «Физиология внешнего дыхания»

1. Внешнее дыхание

Дыхание — это физиологический процесс, обеспечивающий нормальное течение метаболизма (обмена веществ и энергии) живых организмов и способствующий поддержанию гомеостаза, получая из окружающей среды кислород (О₂) и отводя в окружающую среду в газообразном состоянии некоторую часть продуктов метаболизма организма (СО₂, H₂O и др.)

Недыхательные функции легких

•      Регуляция кислотно-основного состояния (КОС)

            выведение  Н₂СО₃

•      Участие в водно-солевом обмене

            выделение воды при дыхании

•      Терморегуляторная функция

            потери тепла с дыханием (испарение)

•      Защитные функции легких

            продукция секреторного иммуноглобулина А, фагоцитоз

            мукоцилиарный транспорт

•      Метаболические и эндокринные функции легких

            Синтез сурфактанта

            Лизис тромбов в малом круге (фибринолитические факторы)

            Превращение ангиотензина I в ангиотензин II (роль АПФ)

            Инактивация брадикинина (провоспалительный агент, вазодилататор)

            Удаление серотонина  (провоспалительный агент) и норадреналина (НА)

1.     ВНЕШНЕЕ ДЫХАНИЕ

            введение в физиологию дыхания

            биомеханика дыхания

            вентиляционно-перфузионные отношения в легких

            дыхательные объемы и емкости, спирометрия

            газообмен в легких, диффузия газов

Дыхание – процесс окисления метаболитов в энергетически важные для живого организма вещества.

1.     Внешнее дыхание (вентиляция) механический процесс, при котором сокращения и расслабления скелетной мускулатуры  ведут к газообмену между легкими и атмосферным воздухом.

2.     Внутреннее (тканевое) дыхание утилизация О₂ и продукция СО₂

Компоненты дыхания:

1.     Легочная вентиляция (газообмен между атмосферой и легочными альвеолами)

2.     Диффузия кислорода и углекислого газа между альвеолами и кровью

3.     Транспорт О2 и СО2  кровью

4.     Газообмен  в тканях и тканевое дыхание

Дыхательный цикл состоит из 3-х фаз:

•      вдох (инспирация) - короче выдоха (0,9-4,7 с)

•      выдох (экспирация) - длиннее вдоха (1,2-6 с)

•      дыхательная пауза - может отсутствовать.

ЧДД (частота дыхательных движений)

10-18 в минуту

–     брадипноэ (˂10),

–     тахипноэ (>20)

Типы дыхания

–     грудной

–     брюшной

-    смешанный

Иннервация бронхов – ВНС

1)    ПНС – М-холинорецепторы в эпителии и гладких мышцах –

            активируют бронхоконстрикцию;

2)    СНС  - β₂-адренорецепторы в эпителии и гладких мышцах бронхов активируют

            бронходилатацию и

            усиление секреции бронхиальных желез,

            α₁-адренорецепторы –

            угнетение секреции,

3)    нехолинергические, неадренергические волокна

            опосредуют бронхоконстрикцию и бронходилатацию

Легочная циркуляция (малый круг кровообращения)

•      функция - газообмен,

•      характеристика: это система

            низкого давления (25/10 мм рт. ст.) и сопротивления,

            высоко растяжимых сосудов,

•      свойства: в ответ на гипоксию – сужение сосудов (рефлекс

          Парина-Меерсона)

–     приводит в соответствие вентиляцию и кровоток

Бронхиальная циркуляция (большой круг кровообращения)

•       для питания собственно паренхимы легких, плевры.

Биомеханика дыхания

1.     Легкие ,  грудная стенка – эластические структуры (растяжение →эффект отдачи )

2.     Давление в замкнутой плевральной полости (внутриплевральное) ниже атмосферного (отр.)

Основа движения газов в легких - разность давлений газов!!!

Мышцы, изменяющие размеры грудной клетки:

Инспираторные – возбуждаются под действием импульсов от инспираторных нейронов ЦНС - вдох

1)    основные мышцы:

            диафрагма - ↑вертикальный размер грудной клетки;

            наружные межрёберные – поднимают рёбра, ↑ верт. размер.

2)    вспомогательные:

            передние грудные, зубчатые, разгибающие позвоночник.

Экспираторные – осуществляют выдох

1)    основные:

            внутренние межрёберные.

2)    вспомогательные:

            мышцы брюшного пресса,

            мышцы, сгибающие позвоночник.

Значение: изменение размеров гр. клетки →↑или↓ V лёгких.

Механизм вдоха и выдоха при спокойном дыхании

•      активный вдох - импульсы от инспираторных нейронов ЦНС

            сокращение инсп. (наружные межреб., диафрагма),

            ↑ размеров гр. клетки, пассивное ↑ легких в объёме,

            ↓ Ральв и в результате ∆Р воздух поступает в лёгкие.

•      пассивный выдох - прекращается импульсация из ЦНС

            инсп. мышцы расслабляются,

            объём грудной клетки ↓,  ↑ Р альв,

            воздух выходит из лёгких в окружающую среду.

Работа дыхательных мышц по преодолению сопротивления:

1.     Вязкое/неэластичное (60%) сопротивление –

            аэродинамическое  сопротивление -90% (зависит от типа потока: ламинарный – в мелких путях, турбулентный – в крупных, промежуточный – в крупных и средних)

            закон Пуазейля (просвет дыхательных путей)

            число Рейнольдса (ламинарный/турбулентный поток)

            неэластические свойства органов и тканей (около 10%).

2.     Упругое/эластическое сопротивление (40%) –

            эластичность легких, тканей грудной клетки (растяжимость – комплайнс) – в том числе

            поверхностное напряжение, обусловленное сурфактантом – 60%

Сурфактант – фактор стабилизации альвеол вследствие поверхностно-активных свойств фосфолипидов

Напряжение альвеолярной стенки – результат межмолекулярных взаимодействий на поверхности вода-воздух – это функция сурфактанта

Вентиляция

Легочная вентиляция – общее количество газа, обмениваемое между атмосферой и легкими

Альвеолярная вентиляция – порция газа, обмениваемая внутри легких (постоянный обмен в альвеолах)

•      Вентиляция зависит от

            - положения тела,

            - объема легких,

            - состояния системы дыхания и кровообращения в целом.

•      Распределение вентиляции в легких: верхушки- основание (положение на спине, на боку, стоя-лежа)

Перфузия

Перфузия – поток крови через легочные капилляры, зависит от

1)    положения тела (гравитационный эффект): положение на спине, на боку, стоя-лежа

2)    парциального давления кислорода (РО₂) –

            гипоксия è вазоконстрикция сосудов малого круга

            региональная гипоксия (при бронхообструкции)

            длительная гипоксия – ведет к легочной гипертензии

3)    величины рН –

низкий уровень рН крови, гиперкапния, особенно в сочетании с гипоксией è вазоконстрикция

Легочные объемы

1.     Дыхательный объем (ДО) - 500 мл

2.     Резервный объем вдоха (Ровд) - 3000 мл

3.     Резервный объем вдоха (Ровд) - 1100 мл

4.     *Остаточный объем (ОО) – 1200 м

* - не определяется при спирометрии

Сумма двух или более объемов называется емкостью:

1.     Емкость вдоха (Евд = ДО + РОвд) ≈3500 мл

2.     *Функциональная остаточная емкость (ФОЕ = РОвыд+ОО) ≈ 2300 мл

3.     Жизненная емкость легких (ЖЕЛ= РОвд+РОвыд+ДО) ≈ 4600 мл

4.     *Общая емкость легких (ОЕЛ= ЖЕЛ + ОО) ≈ 5800 мл

Различия объемов и емкостей

на 20 – 25% меньше у женщин, чем у мужчин

Выше у тренированных и гиперстеничных людей, чем у нетренированных и астеничных

- не определяются при спирометрии

Свойства дыхательной мембраны. Диффузия газов