Факторы, способствующие диффузии газов в легких

1. Большая скорость диф­фузии газов через тонкую легочную мембрану (около 1 мкм). Выравнивание Ро₂ в альвеолах и крови в легких про­исходит примерно за 0,25 с; кровь на­ходится в капиллярах легких в среднем около 0,5 с, т.е. в 2 раза больше. Ско­рость диффузии СО₂ в 20 раз больше таковой О₂.

2. Свойства газа. Углекислый газ диффундирует в 20—25 раз быстрее, чем кислород, что обусловлено лучшей его растворимостью в жидкости и мем­бранах. Именно поэтому обмен СО₂ в легких происходит достаточно полно, несмотря на небольшой градиент пар­циального давления этого газа и его на­пряжения — всего 6 мм рт. ст. (для кис­лорода — до 60 мм рт. ст.).

3. Большая диффузионная поверхность (контакта легочных капилляров и альвеол 60—120 м²). Каж­дый капилляр контактирует с 5—7 аль­веолами, которые представляют собой пузырьки диаметром 0,3—0,4 мм, обра­зованные эпителиоцитами.

4. Корреляция между кровото­ком в данном участке легкого (Q) и его вентиляцией (V). Если участок легкого плохо вентилируется, то кровеносные сосуды в этой области суживаются и даже полностью закрываются. Это осу­ществляется с помощью механизмов местной саморегуляции — посредством реакций гладкой мускулатуры: при сни­жении в альвеолах Р_О; возникает вазо­констрикция, при увеличении — вазо­дилатация. Благодаря этим реакциям отношение объема вентиляции легких к объему кровотока в них (V/ Q) в норме составляет 0,8—0,9, что очень важно для поддержания нормального газового со­става артериальной крови. Существует несколько объяснений этой саморегуля­ции, однако их считать убедительными нельзя.

5.

Газ Венозная кровь, поступающая в легкие Альвеолярная смесь газов Артериальная кровь, оттекающая от легких о2 40 (5,3) 100 (13,3) 100 (13,3) со2 46 (6,1) 40 (5,3) 40 (5,3)

Таблица 10.1

Ро2 и Рсо2 в альвеолах и напряжение этих газов в крови, мм рт. ст. и кПа (цифры в скобках)

Интенсивность вентиля­ции и кровообращения раз­личных отделов легких, которая зависит от положения тела: в вертикальном по­ложении лучше вентилируются нижние
отделы, в горизонтальном — отделы лег­ких, находящиеся внизу (в положении на спине — дорсальные, на животе — вен­тральные, на боку — тоже нижней части легких). Так, например, в положении че­ловека сидя верхушки легких снабжают­ся кровью на 15 % меньше, в положении стоя на 25 % меньше, чем средние отде­лы легких. Это объясняется тем, что от­делы легких, находящиеся снизу, сжаты под действием собственного веса легких, так как они не имеют жесткого каркаса, а отделы легких, находящиеся сверху, растянуты. Поэтому при вдохе нижние отделы легких имеют большую возмож­ность расправляться. Примерно так же изменяется и кровообращение в легких. Однако изменения кровотока выраже­ны в большей степени, в результате чего в верхних отделах легких в положении стоя отношение V/Q несколько выше, а в нижних — ниже. Это необходимо учи­тывать В клинической практике — при сердечно-легочной недостаточности следует рекомендовать пациенту по­стельный режим, так как положение лежа улучшает газообмен между кровью и смесью газов в альвеолах.

При вдохе просвет сосудов альвео­лярных перегородок из-за их растяже­ния уменьшается, что снижает обмен между кровью и альвеолами.

Изменение состава газовой смеси в легких при дыхании. В покое человек потребляет около 250 мл О₂ и выделяет около 230 мл СО₂, поэтому в альвеоляр­ном воздухе уменьшается количество О₂ и увеличивается — СО₂ (табл. 10.2).

Изменения содержания О₂ и СО₂ в альвеолярной смеси газов, проис­ходящие в процессе вентиляции лег­ких, являются следствием потребле­ния организмом О₂ и выделения СО₂. В выдыхаемом воздухе количество О₂ несколько возрастает, а СО₂ — умень­шается по сравнению с альвеолярной газовой смесью, поскольку к ней до­бавляется воздух воздухоносного пути, не участвующий в газообмене и, есте­ственно, содержащий СО₂ и О₂ в таких же количествах, как и атмосферный воздух. Кровь, обогащенная О₂ и отдав­шая СО₂, из легких поступает в серд­це и с помощью артерий и капилляров распределяется по всему организму, в различных органах и тканях отдает О₂ и получает СО₂, после чего возвращается в легкие, т.е. О₂и СО₂ транспортируют­ся кровью.

10.4. Транспорт кислорода кровью

Общая характеристика транспорта га­зов кровью

Компонент Атмосферный воздух Выдыхаемая смесь газов Альвеолярная смесь газов о2 20,93 16,0 14,0 со2 0,04 4,0 5,5 Азот и инертные газы 78,53 74,5 74,9 Пары воды 0,5 5,5 5,6

Таблица 10.2

Состав атмосферного воздуха и газовой смеси в легких, %

Газы транспортируются кровью глав­ным образом в виде химической связи и лишь незначительная часть — в виде физического растворения (g), которое рассчитывается по формуле

axVxP

^S=—T~ •

где а — коэффициент абсорбции, т.е. ко­личество газа, растворенного в 1 мл жид­кости при температуре 37 °C и атмосфер­ном давлении 760 мм рт. ст. (для плазмы крови дО₂ равен 0,024; дСО₂ — 0,49); V — объем жидкости; Р — парциальное давление газа над жидкостью; А — ат­мосферное давление (760 мм рт. ст.).

Если состав и температура жидкости постоянны, что характерно для плазмы крови, то количество растворенного газа зависит только от парциального давле­ния. Количество физически раство­ренного в крови О₂ составляет 3 мл/л, СО₂ — 45 мл/л, N₂ — 10 мл/л. Общее содержание газов в крови приведено в табл. 10.3.

Таблица 10.3