Газовый состав атмосферного, альвеолярного и выдыхаемого воздуха. МОД. МВЛ

Состав сухого и чистого атмосферного воздуха везде одинаков. В лесу и в поле, на море и на суше основные газы входят в него в одних и тех же объемных соотношениях: азот - 78%, О₂ - 21%, аргон - ~ 1%. На долю прочих составных частей сухого и чистого атмосферного воздуха - углекислого газа, неона, гелия, криптона, водорода, озона, радона и др - приходится не > 0,04%. Однако в естеств условиях воздух не бывает абсолютно сухим. В нем всегда есть водяной пар, содержание кот-о меняется от ничтожных кол-в до 3-4%. Состав (объёмные доли, F) выдыхаемой газовой смеси: O₂ ~16%, CO₂ ~ 4,3%, остальное - азот и очень небольшое кол-во инертных газов, не участвующих в газообмене. Соотв-но, парциальные давления, P: Р(O2) ~115 мм рт ст, Р(CO2) ~30,6 мм рт ст. В альвеол-й газовой смеси объёмная доля О₂ FaO2 ~ 0,14 мл O2 на 1 мл смеси, то есть ~ 14 об%, (мл/дл), а объёмная доля СО₂ FaCO2 ~ 0,056 мл CO2 на 1 мл смеси, то есть ~ 5,6 об%, (мл/дл). Оставшуюся объёмную долю смеси занимает азот и др инертные редкие газы.
В конце выдоха состав выдыхаемой смеси газов близок к составу альвеол-й смеси газов. Количественным показателем вентиляции легких является минутный объем дыхания (МОД-V_E) - величина, характеризующая общее кол-­во воздуха, кот-е проходит через легкие за 1 мин. Ее определяют как произведение частоты дыхания (R) на дых объ­ем (VT): V_Е = VТ×R. Величина МОД определяется метаболич потребностями орг-ма и эффект-тью газообме­на. Необходимая вентиляция достигается различ комбинациями ча­стоты дыхания и дых объема. У одних людей прирост минутной вентиляции осущ-ся учащением, у других - углублением дыха­ния. У взрослого в покое МОД = 8 л.

Максимальная вентиляция легких (МВЛ) - объем воздуха, кот-й проходит через легкие за 1 мин при выполнении максимальных по частоте и глубине дыхат движений. Эта величина имеет теоре­тич значение, так как невозможно поддерживать максимальный уровень вентиляции в течение 1 мин даже при максимальной фи­з нагрузке из-за нарастающей гипокапнии. Поэтому для его кос­венной оценки используют показатель максимальной произвольной вентиля­ции легких. Измеряется при выполнении стандартного 12-сек теста с максимальными по амплитуде дыхат движениями, обеспе­чивающими величину дыхат объема (VТ) до 2-4 л, и с частотой дыхания до 60 в 1 мин.

МВЛ зависит от ЖЕЛ (VС). У здоро­вого чел-ка ср возраста она = 70-100 л/мин"¹; у спортс­мена - до 120-150 л/мин.

124. Газообмен и транспорт О₂ кровью. Роль гемоглобина. Кривая диссоциации оксигемоглобина, влияние на нее различных факторов. Кислородная емкость крови, коэффициент утилизации О₂.

О₂ переносится к тканям в 2-х формах: связанный с гемоглобином и растворенный в плазме.

В крови сод-ся незначительное кол-во О₂, растворимого в плазме. Согласно закону Генри, кол-во газа, растворенного в жид­кости, прямо пропорц-но его парциальному давлению и коэффи­циенту растворимости. Растворимость О₂ в плазме крови низка: при РО₂ = 1 мм рт.ст. в 100 мл крови растворяется 0,0031 мл О₂.

При нормальных физиол условиях (РаО₂ = 100 мм рт.ст.) в 100 мл крови растворяется 0,31 мл О₂, т.е. 0,31 об%. Такое кол-во О₂ не обеспечивает потребности орг-ма, поэтому основное значение име­ет другой способ переноса — в виде связи с гемоглобином внутри эритро­цита. Гемоглобин - основной протеин эритроцитов. Главная ф-я гемоглобина - транспорт О₂ от легких к тканям и транс­порт СО₂ от тканей к легким. Каждая молекула гемоглобина чел-ка со­стоит из белка глобина и гема. Основной глобин взрослых - НЬА - тетрамер, состоящий из 2-х полипептидных цепей α и 2-х полипептидных цепей β. В спиральную структуру каждой цепи глобина встроен гем, кот-й явл-ся комплексным соединением Fе²⁺ и порфирина. Fе²⁺ гема способно присоединять 1 молекулу О₂, т.е. 1 молекула гемоглобина способна связать 4 молекулы О_2. Обычно при р-и изолированного Fе²⁺ и О₂ обра­з-ся Fе³⁺. Окисленный Fе³⁺ не способен высвобождать O₂, т.е. об­разуется необратимая связь, а связь Fе²⁺ гема с О₂ обратима, т.е. в тканях происходит высвобождение О₂.

Завис-ть насыщения гемоглобина О₂ от парциального напряжения О₂ может быть представлена графически в виде кривой диссоциации окси­гемоглобина. Кривая имеет сигмовидную форму, при этом нижняя часть кривой (РаО₂ < 60 мм рт.ст.) имеет крутой наклон, а верхняя часть (РаО₂ > 60 мм рт.ст.) относительно пологая. Нижний участок кривой показывает, что при ↓ РаО₂ продолж-ся насыщение гемоглобина О₂, т.е. ткани продолжают извлекать О₂ из крови. Верхняя пологая часть кривой показывает относит постоянство насыщения гемоглобина О_2.

Кривая диссоциации оксигемоглобина зависит от сродства гемоглобина с О₂. При ↓ сродства гемоглобина к О₂ (облегчении перехода О₂ в ткани) кривая сдвигается вправо. ↑ сродства гемоглобина к О₂ означает ↓ высвобождения О₂ в тканях - кривая сдвигается влево. Важным показате­лем, отражающем сдвиги кривой, является параметр Р₅₀, т.е. такое РО₂, при кот-м гемоглобин насыщен О₂ на 50%. В нормальных условиях у чел-ка Р₅₀ = 27 мм рт.ст. При сдвиге кривой дис­социации вправо P₅₀ ↑, а при сдвиге влево - ↓.

На сродство гемоглобина к О₂ влияют рН, РСО₂, t. ↓ рН, ↑ РСO₂ и t снижают сродство гемоглоби­на к О₂ и смещают кривую вправо. Такие метаболич условия созда­ются в работающих мышцах. Влияние рН и РаСО₂ на кривую диссоциации называется эффектом Бора. На кривую диссоциации оксигемоглобина влияет СО. СО имеет сродство к гемоглобину в 240 раз >, чем О₂, и, связываясь с гемоглобином, образует карбоксигемоглобин (НbСО). При этом даже небольшие кол-ва СО могут связать большую часть НЬ крови и значительно ↓ содержание О₂ крови. Кроме того, СО сдвигает кривую диссоциации влево, что препятствует высвобож­дению О₂ в тканях и также усугубляет гипоксию.

Еще одним фактором, влияющим на сродство Нb к О₂, является метгемоглобин - гемоглобин, содержащий Fе³⁺. У здорового чел-ка общее содержание метгемоглобина не > 3 %, однако при приеме некоторых лекарств (например, фенацетин, сульфаниламиды, нитроглицерин) и дефиците фермента метгемоглобин-редуктазы происходит образование значительных кол-в метгемоглобина. Метгемоглобинемия смещает кривую диссоциации влево, т.е препятствует высвобождению О₂ в тканях, а при ↑ концентрации метгемоглобина > 60 % происходит также и ↓ нормального Нb, что приводит к тяжелой гипоксии.

125. Газообмен и транспорт диоксида углерода (СО₂) кровью. Особ-ть диффузии СО через аэрогематич барьер, коэффициент растворимости, величина концентрационного градиента. Роль карбоангидразы. Мех-мы транспорта СО и их количественная хар-ка.

Углекислый газ является конечным продуктом клеточного метаболизма. СО₂ образ-ся в тканях, диффундирует в кровь и переносится кровью к легким в 3-х формах: растворенной в плазме, в составе бикарбоната и в виде карбаминовых соединений эритроцитов.

Кол-во СО₂ в плазме, как и для О₂, определяется за­коном Генри, однако его растворимость в 20 раз >, поэтому кол-­во растворенного СО₂ довольно значительно и = 5-10 % от общего кол-ва СО₂ крови.

Р-я образования бикарбоната: СО₂ + Н₂О <-> Н₂СО₃ <-> Н⁺ + НСО₃-.

1-я р-я протекает медленно в плазме и быстро в эритроцитах, что связано с содержанием в клетках фермента карбоангидразы. 2-я р-я - диссоциация угольной к-ты - протекает быстро, без ферментов. При ↑ в эритроците НСО3^- происходит их диффузия в кровь через клеточную мембрану, в то время как для Н⁺ мембрана эритроцита относит-но непроницаема и они остаются внутри клетки. Поэтому для обеспечения электронейтральности клетки в нее из плазмы входят ионы Сl^- (хлоридный сдвиг).

Высвобождающиеся Н⁺ связыв-ся с гемоглобином: Н⁺ + НbО₂ <-> Н⁺ • Нb + О₂.

Восстановленный гемоглобин - более слабая к-та, чем оксигемоглобин. Т. О., наличие восстановленного Нb в венозной крови способствует связыванию СО₂, тогда как окисление НЬ в сосудах легких облегчает его высвобождение. Такое ↑ сродства СО₂ к ге­моглобину называется эффектом Холдейна. На долю бикарбоната прихо­дится до 90 % всего СО₂, транспортируемого кровью.

Карбаминовые соединения образ-ся в рез-те связывания СО₂ с концевыми группами аминокислот белков крови, важнейшим из кот-х является гемоглобин (его глобиновая часть): Нb • NH₂ + СО₂ +-> Нb • NH • СООН.

В ходе этой р-и образ-ся карбаминогемоглобин. Р-я протека­ет быстро и без ферментов. Вос­становленный Нb обладает большим сродством к СО₂, чем оксигемоглобин. Поэтому деоксигенированный гемоглобин облегчает связывание СО₂ в тка­нях, а соединение Нb с О₂ способствует высвобождению СО₂. В виде карбаминовых соединений сод-ся до 5% общего кол-ва СО₂ крови.