Фізіологія Дихальної системи 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Фізіологія Дихальної системи



Життєдіяльність будь-якого організму пов'язана з енерговитратами, в ході яких відбувається ферментативне розщеплення багатих енергією речовин (макроергів) і перш за все аденозинтрифосфату (АТФ). Витрачені джерела енергії відновлюються складними шляхами утилізації живильних речовин, завершальною ланкою яких служить біологічне окислення; енергія вивільняється за рахунок передачі електронів і протонів по дихальному ланцюгу, що виражається наступними хімічними реакціями:

 

 

 

В результаті цих процесів від субстрату залишаються вуглекислий газ і вода:

Поглинання живим організмом О2 і виділення СО2 і складає суть дихання. Біологічне окислення відбувається за допомогою ферментів, локалізованих на внутрішніх мембранах і кристалах мітохондрій, — енергетичних центрах клітини. Тому в поняття дихання включають всі процеси, пов'язані з доставкою О2 з навколишнього середовища всередину клітини і з виділенням СО2 з клітини в навколишнє середовище.

Іноді розрізняють дихання внутрішнє (клітинне, тканинне) і зовнішнє (наприклад, трахейне, легеневе), виділяючи як сполучну ланку транспорт газів кров'ю або іншими рідинами тіла. Сучасна фізіологія дихання такого ділення не дотримується. По суті справи, всі ланки газотранспортної системи будь-якого організму, включаючи регуляторні механізми, покликані забезпечувати концентрацію кисню в клітинах, необхідну для підтримки активності ферментів дихального ланцюга. Перенесення газів між клітиною і зовнішнім середовищем складається з двох процесів: дифузії і конвекції.

Дифузією називають рух частинок речовини, що приводить до вирівнювання його концентрації в середовищі. Молекули газу через дифузію переміщаються з області більшого його парціального тиску в область, де його парціальний тиск нижчий. Проте дифузія — процес досить повільний. Якщо відстань, на яку повинен транспортуватися кисень, перевищує 0,5 мм, дифузія не встигає покривати витрату цього газу.

В цьому випадку вона доповнюється незрівнянно швидшим процесом — конвекцією — перенесенням О2СО2) з потоком газової суміші і (або) рідини. Тільки конвективне перенесення респіраторних газів може забезпечити дихання крупних організмів.

 

Дихальний акт та вентиляція легень

Респіраторна система людини має наступні найважливіші структурно-фізіологічні особливості:

1. Легеневий газообмін здійснюється шляхом поворотно-поступальної вентиляції альвеол, заповнених газовою сумішшю щодо постійного складу, що сприяє підтримці ряду гомеостатичних констант організму.

2. Головну роль у вентиляції легенів грає строго спеціалізований інспіраторний м'яз діафрагми, що забезпечує відому автономію функції дихання.

3. Центральний дихальний механізм представлений рядом спеціалізованих популяцій нейронів стовбура мозку і разом з тим схильний до модулюючих впливів вищерозміщених нервових структур, що додає його функції значну стійкість у поєднанні з лабільністю.

Обмін газів в легенях відбувається в процесі вдиху і видиху.

Дихальні м'язи

М'язи, що здійснюють дихальний акт, підрозділяють на інспіраторні і експіраторні, що сприяють відповідно збільшення і зменшення об'єму грудної порожнини, а також допоміжні, які включаються при форсуванні дихання.

Основним інспіраторним м’язом є діафрагмальний. Встановлено, що при спокійному диханні саме діафрагма практично забезпечує весь об'єм легеневої вентиляції. Під час вдиху скорочення м'язових волокон діафрагми веде до сплощення обох її півсфер (куполів). Вміст черевної порожнини відтісняється, і грудна порожнина збільшується в подовжньому напрямі, а її основа розширюється за рахунок підняття каудальних ребер.

Діафрагма працює синергічно з іншим інспіратором — зовнішніми міжреберними м'язами. У цьому плані діафрагму розглядають як систему двох м'язів: реберної і поперекової частин, які сполучені за допомогою сухожильного центру. Маючи будову м'язових волокон, що нагадує деякими рисами міокард, та моносинаптичний зв'язок з інспіраторними нейронами дорсальної дихальної групи довгастого мозку, діафрагма як дихальний м'яз відрізняється особливою автономністю і не бере участь в інших функціях (за винятком експульсивних актів).

До експіраторних відносяться і м'язи черевної стінки: їх функція полягає в підвищенні внутрішньочеревного тиску, завдяки чому купол діафрагми вп’ячується у грудну порожнину і зменшує її об'єм.

До допоміжних респіраторних м'язів відносять ряд м'язів шиї, грудей і спини, скорочення яких викликає переміщення ребер, полегшуючи дію інспіраторів або експіраторів.

Дихальний акт

З моменту народження легені завжди знаходяться в більш менш розтягнутому стані. Це пояснюється негативним тиском в плевральній щілині, що оточує легені. Він протистоїть еластичній тязі легенів — пружним силам, які викликаються еластичними властивостями легеневої тканини у поєднанні з тонусом бронхіальних м'язів, та направлені на спадання легенів. У спавшому стані легені знаходяться у плоду до народження і першого вдиху, у спавший стан вони негайно повертаються, якщо до плевральної щілини увійде повітря, — наступає так званий пневмоторакс.

Під час вдиху, який викликається скороченням м'язів-інспіраторів, унаслідок збільшення об'єму грудної порожнини негативний тиск в плевральній щілині зростає. Тому легені розтягуються ще більше. Збільшення легеневого об'єму, у свою чергу, веде до падіння внутрішньолегеневого (внутрішньоальвеолярного) тиску, що і служить причиною надходження в них через дихальні шляхи атмосферного повітря.

Як тільки інспіраторна мускулатура розслабляється, то збільшена в ході вдиху еластична тяга легенів повертає їх в початковий стан. При цьому через зменшення об'єму легенів тиск в них стає позитивним, повітря з альвеол спрямовується через повітряносні шляхи назовні.

Таким чином, видих на відміну від вдиху відбувається пасивно, за рахунок вивільнення потенційної енергії легенів, розтягнутих під час інспіраторної фази.

Лише при форсованому диханні включаються м’язи - експіратори, які активно сприяють додатковому зменшенню об'єму грудної порожнини, причому тиск в плевральній щілині може ставати позитивним.

Отже, дихальний цикл включає дві фази: вдих (інспірацію) і видих (експірацію). Зазвичай вдих декілька коротше за видих: у людини їх співвідношення рівне в середньому 1:1,3.

Співвідношення компонентів дихального циклу (тривалість фаз, глибина дихання, динаміка тиску і потоків у повітряносних шляхах) характеризує так званий патерн дихання.

В процесі своєї роботи дихальні м'язи долають певний опір. Опір диханню залежить від його патерну. Чим глибше вдих, тобто чим більше розтягуються легені, тим більше еластичний компонент цього опору.

Нееластичний його компонент, навпаки, зростає із збільшенням швидкості вдиху і видиху, тобто з почастішанням дихальних циклів. Звідси витікає, що робота дихальних м'язів збільшується як при дуже глибокому, так і при надмірно частому диханні.

Завдяки рефлекторним механізмам саморегуляції організм, як правило, обирає оптимальний патерн дихання — такий, при якому витрати енергії на кожен літр вентильованого повітря найменші. Тому робота, що виконується респіраторними м'язами у спокої, відносно невелика і складає у людини всього 2—3 % від загальних енерговитрат. Проте при форсованому диханні (наприклад, при фізичному навантаженні) вона різко зростає за рахунок збільшення еластичного опору надмірно розтягуваних легенів і виникнення турбулентних потоків у повітряносних шляхах, досягаючи 10 % і більш від сумарної витрати енергії.

Об'єм повітря, який вдихається за кожен дихальний цикл, — глибина дихання, або дихальний об'єм, — складає при спокійному диханні відносно невелику частину загальної місткості легенів. При збільшенні легеневої вентиляції цей об'єм зростає за рахунок додаткового повітря (резервного об'єму), що поступає в легені при вдиху і що виганяється при видиху. Якщо зафіксувати різницю між максимально глибоким вдихом і максимальним видихом, виходить величина життєвої місткості легенів, в яку не входить так званий залишковий об'єм, що видаляється тільки при повному спаданні легенів.

Проте при спокійному диханні легені не спорожнюються навіть до залишкового об'єму. Ту частину загальної місткості легенів, яка залишається заповненою після звичайного видиху, тобто при повному розслабленні дихальних м'язів, називають функціональною залишковою місткістю. У неї входить залишковий об'єм плюс резервний об'єм видиху.



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-09-20; просмотров: 247; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 44.200.40.97 (0.022 с.)