Главная страница

ЗАНЯТИЕ 15. Занятие 15 Газообмен в легких и тканях. Транспорт газов кровью


Скачать 2.92 Mb.
НазваниеЗанятие 15 Газообмен в легких и тканях. Транспорт газов кровью
АнкорЗАНЯТИЕ 15.doc
Дата16.09.2017
Размер2.92 Mb.
Формат файлаdoc
Имя файлаЗАНЯТИЕ 15.doc
ТипДокументы
#1072
Каталогid112694308

С этим файлом связано 16 файл(ов). Среди них: Shtok_Spravochnik_po_formulirovaniyu_klinicheskogo.pdf, Astapov_Atlas_TsNS.pdf, ЗАНЯТИЕ 15.doc, Занятие 28.doc, Golubev_Nevrologicheskie_sindromy.pdf, Adaskevich_Kozhnye_i_venericheskie_bolezni.pdf, Экстази.pptx.pptx и ещё 6 файл(а).
Показать все связанные файлы

ЗАНЯТИЕ 15
Газообмен в легких и тканях.

Транспорт газов кровью.

Обмен газов происходит в альвеолах, где происходит диффузия О2 из альвеолярного воздуха в кровь, а СО2 из крови в альвеолярный воздух. В сутки в кровь из альвеолярного воздуха переходит примерно 500 л О2, а в обратном направлении - 450 л СО2.

1. Для газообмена в легких основное значение имеет парциальное давление газов.
Состав воздуха (в %)


Воздух

02

СО2

N2

Вдыхаемый

21,0

0,02-0,03

79,14

Выдыхаемый

16,0

4,5

79,5

Альвеолярный

14,0

5,5

80,7




Газообмен в лёгких и тканях осуществляется путём диффузии газов и подчиняется закону Фика:


М - количество диффундирующего газа;

t - время диффузии;

M/t - скорость диффузии;

DР - начальный градиент парциального давления газа в альвеолярном воздухе и его напряжения в крови;

Х/Ska - сопротивление диффузии;

Х – расстояние диффузии газов;

S - суммарная площадь контакта между альвеолами и капиллярами лёгких - площадь диффузии;

k - коэффициент диффузии газа, измеряемый количеством газа, проходящего путь в 1 см через поверхность в 1 м2 при определённой температуре;

a - коэффициент растворимости газа, выражающийся объёмом газа, который может растворяться в 1 мл жидкости при температуре 0оС и давлении данного газа над жидкостью в 760 мм рт. ст.

Из формулы Фика следует, что скорость диффузии газа (в легких) прямо пропорциональна разности парциального давления газа в альвеолярном воздухе и его напряжения в крови альвеолярных капилляров.

Диффузия газов происходит вследствие разности парциального давления этих газов в альвеолярном воздухе и их напряжения в крови.

Парциальное давление газа в газовой смеси пропорционально % содержанию газа и общему давлению газа.
Расчет: рО2 в атмосферном воздухе:

760 мм рт. ст. x 21,0

рО2 = ------------------------------ = 159 мм рт. ст.

100

760 мм рт. ст. x 0,03

рСО2 = ------------------------------ = 0,23 мм рт. ст.

100

В альвеолярном воздухе содержатся водяные пары, на долю которых приходится давление 47 мм рт. ст. Следовательно, в альвеолярном воздухе:
(760 мм рт. ст. - 47 мм рт. ст.) x 14

рО2 = ---------------------------------------------- = 100 мм рт. ст.

100

(760 мм. рт. ст. - 47 мм. рт. ст.) x 5,5

рСО2 = ------------------------------------------------ = 40 мм рт. ст.

100

В венозной крови напряжение О2 равно 40 мм рт. ст., а СО2 = 46 мм рт. ст., т. е. существует разность напряжения для О2 равная 60 мм мм рт. ст., для СО2 - 6 мм рт. ст.

В крови газы находятся в растворенном и химически связанном состояниях. Растворение газов происходит до наступления динамического равновесия между количеством растворяющихся и выходящих в газовую смесь молекул газа. Сила, с которой молекулы газа стремятся выйти в газовую среду называется напряжением газа в жидкости.
Количество растворяющегося газа в жидкости зависит от:

  • состава жидкости;

  • объема и давления газа над жидкостью;

  • температуры жидкости;

  • природы газа.

При атмосферном давлении 760 мм рт. ст. и температуре 38 0С в крови растворяется О2 - 0,3 % и СО2 - 3,0 %.

Постоянство альвеолярного воздуха - это своеобразная внутренняя газовая среда организма. Постоянство газового состава альвеолярного воздуха является необходимым условием нормального протекания газообмена. Оно мало зависит от фаз вдоха и выдоха, так как при каждом вдохе обновляется только 1/7 часть альвеолярного воздуха. В поддержании данного постоянства существенную роль играет мертвое пространство, оно выполняет функцию буфера, сглаживающего колебания состава альвеолярного воздуха в ходе дыхательного цикла.

Газовый состав зависит от альвеолярной вентиляции:

  • При гипервентиляции рО2 повышается, рСО2 понижается.

  • При гиповентиляции рО2 понижается, рСО2 повышается.

От вентиляционно-перфузионного отношения, т.е. соответствия минутного объема дыхания минутному объему крови, протекающей по малому кругу кровообращения. В норме вентиляционно-перфузионный коэффициент равен:

МОД ( л/мин)

ВПК = ------------------------ = 0,8 - 0,9

МОК ( л/мин)
Соответствие кровотока объема вентиляции в различных участках легких достигается регуляторными механизмами, ограничивающими кровоток через недостаточно вентилируемые участки легких.

В сосудах большого круга кровообращения гладкая мускулатура большинства сосудов при недостатке О2 расслабляется. В сосудах малого круга, наоборот, сокращается, что вызывает сужение сосудов в плохо вентилируемых участках легких и уменьшение в них кровотока (рефлекс Эйлера – Лильестранда)




Понижение рО2 в альвеолярном воздухе вызывает спазм легочных артериол.

Легочной кровоток в целом зависит от величины сердечного выброса. Это обеспечивается тесной взаимосвязью между механизмами регуляции дыхания и кровообращения.

Потребность человека в О2 составляет 350 мл/мин (при физической работе до 5000 мл).

В легких условия таковы, что разность в парциальном давлении в 1 мм Hg уже достаточна, чтобы в кровь из альвеол перешло 25 мл О2. А реально существует разность приблизительно 60 мм рт. ст. (надежность биологической системы). Благодаря такому большому градиенту рО2 (приблизительно 60 мм Hg) обеспечивается почти уравновешивание напряжение О2 в крови и рО2 в альвеолярном воздухе за очень короткое время прохождения крови через капилляр (за время < 1 сек).

2 Сравнительно тонкий аэрогематический барьер (0,4 - 1,5 мкм) между воздухносным и кровеносным руслами, включающий:

  1. слой сурфактанта (при этом сурфактант является одним из факторов, способствующий диффузии О2, так как последний лучше растворяется в фосфолипидах, входящих в сурфактант, чем в воде;

  2. альвеолярный эпителий;

  3. две базальные мембраны;

  4. эндотелий капилляров.



Аэрогематический барьер

В ходе диффузии О2 кроме указанного барьера еще преодолевает:

  1. слой плазмы крови;

  2. мембрану эритроцитов.

3 Высокая диффузионная способность легких. Она определяется количеством газа, проникающего через легочную мембрану за одну минуту на 1 мм Hg градиента давления.

Для О2 в норме она равна 25 мл/мин х мм мм рт. ст.

Для СО2 диффузионная способность больше в 24 раза (т. к. СО2 обладает повышенной растворимостью).

4. Большая общая поверхность альвеол (приблизительно 90 м2).

В области верхушек легких вентиляция альвеол менее эффективна, чем нижних долей. Но так как перфузия нижних долей более интенсивна, то рО2 в артериальной крови, оттекающей от верхушек, выше, чем от нижних долей.

Небольшая разница между рО2 и рСО2 в альвеолах и рО2, рСО2 в артериальной крови объясняется наличием веноартериальных шунтов, снижением вентиляционно-перфузионного коэффициента в отдельных участках легкого, а также примешиванием к артериальной крови венозной из бронхиальных и коронарных сосудов (тебезиевы вены).
Транспорт газов кровью
О2 и СО2 переносятся кровью в двух формах:

а) в свободной (растворенной) форме ;

б) в связанной форме;

В виде простого физического растворения их содержится в сравнительно небольшом количестве (О2 - 0,3 %, СО2 - 3,0 %).

Азота в венозной и артериальной крови содержится 1,2 V %, что соответствует простому его физическому растворению. А фактически из крови их можно извлечь: О2 - в 60 раз, а СО2 - в 18 раз больше, т.е. это свидетельствует о том, что основная форма их переноса - связанная.

Однако состояние физического растворения О2 и СО2 имеет огромное значение. Для того, чтобы связаться с теми или иными веществами, газы сначала должны раствориться в плазме крови, т.е. каждая молекула О2 и СО2 определенное время пребывает в растворенном состоянии, прежде чем она достигнет эритроцитов.

Транспорт О2 .. Большая часть О2 переносится кровью в виде химического соединения с гемоглобином - оксигемоглобина.

1 г гемоглобина способен связать 1,34-1,36 мл О2. Большинство авторов в расчет принимают цифру 1,34.

Зная содержание гемоглобина в крови можно рассчитать ее кислородную емкость.

Кислородная ёмкость крови - максимальное количество О2, которое может связать кровь. Она составляет 17,4-24,1 об%, в среднем - 20,6 об% для здорового взрослого мужчины и несколько меньше для женщины, т.е. 100 мл крови может связать в среднем 20,6 мл О2. Реальное количество О2, обычно связываемое кровью, составляет 18-19 об %. Процентное отношение содержания О2 в крови к её кислородной ёмкости называется степенью насыщения крови кислородом. Она равняется 90-97%. Поскольку в организме человека содержится около 600 г гемоглобина, а 1 гр гемоглобина связывает 1,34 мл кислорода, кислородная ёмкость всей крови составляет сравнительно небольшую величину - 800-1200 мл О2 и может удовлетворить потребности организма в кислороде только в течение 3-4 мин.

1,34 мл О2 x 14,0 г % = 187.6 мл 19.0 V % ( 190 мл/литр).

Однако степень оксигенации Hb прежде всего зависит от парциального давления О2  в той среде, с которой контактирует кровь. Эта зависимость выражается так называемой кривой диссоциации оксигемоглобина.
КРИВАЯ ДИССОЦИАЦИИ ОКСИГЕМОГЛОБИНА

От -0 до10 мм рт.ст. –прямопропорциональная зависимость

От 10 до 40 мм рт.ст –насыщение очень быстрое(75%)

От 60-до 90 мм рт.ст насыщение почти не изменяется
В процессе поглощения О2 в легких напряжение О2 в крови приближается к рО2, соответствующему в альвеолах и составляет 96 мм мм рт. ст. При таком напряжении образуется примерно 97 % HbО2.

Затем даже при снижении рО2 в артериальной крови до 60 мм рт. ст. насыщение Hb кислородом считается очень мало и HbО2 составляет 90 %.

Это имеет важное физиологическое значение: с возрастом или при заболеваниях легких рО2 в альвеолярном воздухе может снижаться и если уровень его не уменьшается ниже 60 мм рт. ст. насыщение крови О2 снижается незначительно и ткани снабжаются им в достаточном количестве.

Крутая часть кривой соответствует напряжениям О2 , обычным для тканей организма (35 мм Hg и ниже). Это создает благоприятную ситуацию для отдачи О2 тканям.

Диссоциация Hb О2 в тканях зависит от интенсивности в них окислительных процессов: в интенсивно работающих тканях, органах диссоциация HbО2 повышается, в менее интенсивно работающих тканях, органах диссоциация HbО2 понижается. Почему? Какие факторы влияют на этот процесс?

1. Температура. При повышении температуре наклон кривой диссоциации HbО2 снижатся и она сдвигается вправо, т.е. диссоциация HbО2 увеличивается. При снижении температуры - уменьшается.

2. рН. Сдвиг рН в сторону его уменьшения, т.е. увеличение Н+ кривая диссоциация HbО2 сдвигается вправо, т.е. диссоциация увеличивается. Влияние рН на расположение кривой диссоциации HbО2 называется эффектом Бора.

3. рСО2  в крови. Чем выше рСО2, тем выше диссоциация HbO2 (кривая сдвигается вправо). Эти факторы снижают сродство О2 к Hb.



Связывание Н+ уменьшает Связывание О2 уменьшает сродство Hb к О2 сродство Hb к Н+ и СО2



В ТКАНЯХ В ЛЕГКИХ

гемоглобин легко гемоглобин легко

отдает О2 отдает СО2

Изменения параметров данных факторов имеют важное (непосредственное) значение для обеспечения кислородом тканей, а именно в большей степени тех, которые интенсивнее функционируют в данный момент.

Пример: в работающей мышце t0 и СО2 повышаются, а рН понижается, т.е. появляются факторы способствующие диссоциации HbO2 и обеспечивающие тем самым оптимальное кислородное питание такой мышцы.

При гипоксических состояниях (при снижении рО2 в тканях) в эритроцитах повышается синтез 2,3-дифосфоглицерата, который снижает сродство Hb к О2. Это приведет к диссоциации HbO2 и отдачи О2 тканям.

Кривая диссоциации HbF (плода) в силу его большего сродства к О2 по сравнению с HbA (взрослых) сдвинута влево.

В артериальной крови содержится О2 20 V %, в венозной 12 V %. Следовательно 20 - 12 = 8 V % утилизировалось. Для оценки степени утилизации (использования) кислорода рассчитывают коэффициент использования (утилизации) О2 .
V% О2 в артер. крови - V% О2 в венозной крови х 100

КУО2 = ---------------------------------------------------------------------

V% О2 в артер. Крови
В покое КУО2 = 30 - 40 %. При мышечной работе он повышается до 50 - 60 %.

Степень насыщения О2 крови измеряется оксигемографом или оксигемометром.
Транспорт СО2 кровью.

Переносится: 1) в физически растворенном состоянии.

2) в форме химических соединений:

а) кислых солей угольной кислоты;

б) карбогемоглобина.

В тканях. Образующийся в тканях СО2 переходит в кровь капилляров. В эритроцитах:

СО2 + Н20  Н2СО3

Процесс увеличивается в 20 000 раз ферментом карбоангидразой. Этот процесс протекает только в эритроцитах (карбоангидразы в плазме нет). В капиллярах легких этот фермент, наоборот, катализирует расщепление Н2СО3.

В эритроцитах часть СО2 + Hb  карбогемоглобин.

Поскольку в результате этих процессов напряжение СО2 в эритроцитах не повышается, то все новые порции СО2 диффундируют в эритроциты. Вместе с тем в эритроцитах повышается концентрация ионов НСО3-, часть которых поступает в плазму крови. Взамен им в эритроциты поступают ионы Сl-, отрицательные заряды которых уравниваются положительными ионами К+. В плазме нарастает содержание бикарбонатов (NaHCO3). В эритроцитах KHCO3. Оксигемоглобин является более сильной кислотой, чем угольная, поэтому HbO2 вытесняет К+ из бикарбонатов и переносится в виде соли КНbO2.

В капиллярах КНbO2  отдает О 2 и превращается в КНb.

Из него угольная кислота, как более сильная, вытесняет К+.

KHbO2  + H2CO3  ННb + О2 + КНСО3

Следовательно, превращение HbO2 в гемоглобин сопровождается увеличением способности крови связывать СО2. Это явление получило название эффект Холдена.

Таким образом:

а) в эритроцитах образуется дополнительное количество KHCO3 и карбогемо-глобин;

б) в плазме повышается содержание NaHCO3.

В таком виде СО2 переносится к легким.

В легких. От карбогемоглобина отщепляется СО2. Одновременно образуется оксигемоглобин. Он вытесняет К+ из бикарбонатов, что ведет к образованию H2CO3 в эритроцитах ( СО2 + Н20 в присутствии фермента карбоангидразы).

Ионы НСО3- входят в эритроциты, а Сl- в плазму, где уменьшается содержание бикарбоната Na+ . СО2 диффундирует в альвеолы.









перейти в каталог файлов
связь с админом