Общая характеристика системы дыхания

Внешнее дыхание

-представляет собой обмен газами между организмом и внешней средой. Оно осуществляется с помощью двух процессов

- легочного дыхания (98-99%) и

- дыхания через кожу (1-2%).

Легочное дыхание включает в себя:

1) обмен воздуха между внешней средой и легкими (альвеолами);

2) обмен газов между альвеолярным воздухом и кровью.

Транспорт газов кровью -осуществляется в основном в виде комплексов:

• соединения кислорода с гемоглобином (оксигемоглобин);

• в виде физического растворения кислорода в плазме;

• углекислый газ переносится в форме гидрокарбонатов Na и К;

• соединения углекислого газа с гемоглобином (карбогемоглобин).

Внутреннее дыхание

включает:

• обмен газов между капиллярами БКК и тканью;

• внутритканевое дыхание.

В результате внутреннего дыхания кислород используется в процессах биологического окисления, конечным продуктом которого является углекислый газ и вода.

Общая характеристика системы дыхания

Анатомически дыхательная система представляет собой совокупность органов, выполняющих воздухопроводящую и газобоменную функции.

• К воздухоносным путям относится носовая полость, носоглотка, гортань, трахея и бронхи.

• Органами газобомена являются легкие.

Морфологической и функциональной единицей легкого является ацинус.

Общая характеристика системы дыхания - student2.ru

• Ацинус включает респираторную (дыхательную) бронхиолу и альвеолярные ходы, которые заканчиваются альвеолярными мешочками.

• Один ацинус содержит 400-600 альвеол; 12-20 ацинусов образуют легочную дольку. В целом ацинусы составляют около 90% всего объема легких.

• Альвеолы имеют вид пузырьков, постоянно расправлены и заполнены воздухом. Внутренняя поверхность альвеол выстлана однослойным плоским эпителием.

• Среди эпителиальных клеток различают альвеолоциты первого порядка и второго порядка.

• Альвеолоциты 1-го порядка образуют аэрогематический барьер с эндотелием капилляров легких.

• Альвеолоциты 2-го порядка выполняют секреторную функцию, выделяют биологически активные вещества (сурфактант).

Значение верхних дыхательных путей

Воздухоносные пути (носовые ходы, носоглотка, гортань, трахея, бронхи, бронхиолы) не принимают непосредственного участия в газообмене, поэтому их называют вредным пространством.

Но, проходя через воздухоносные пути, вдыхаемый воздух увлажняется, согревается или охлаждается, очищается от пыли и микроорганизмов.

Слизистая оболочка стенки воздухоносных путей покрыта слизью (содержит БАВ - лизоцим, интерфероны, протеазы, иммуноглобулины А); трахею и бронхи выстилает мерцательный эпителий.

Поступающий воздух контактирует со слизью, к которой прилипают частицы воздуха и микроорганизмы; движением мерцательного эпителия слизь продвигается по направлению к носоглотке.

В верхних дыхательных путях находится множество чувствительных рецепторов, раздражение которых вызывает защитные рефлексы (кашель, чихание, фырканье).

Характеристика анатомического и физиологического мертвого пространства

Вид пространства	Структура	Часть от дыхательного объема
Анатомически мертвое пространство Физиологически мертвое пространство	Трахея, бронхи, бронхиолы (до 16-го порядка) Трахея, бронхи, бронхиолы (до 16-го порядка), альвеолы (вентилируемые, но неперфузируемые)	Около 30 % Более 30 %

Механизм вдоха и выдоха

Обмен газами обеспечивается за счет дыхательных движений - актов вдоха и выдоха - в результате изменения объема грудной полости

• Легкие не имеют собственных мышц и не могут расширяться и спадаться активно. Их движения пассивно следуют за движениями грудной клетки при актах вдоха и выдоха.

• В спокойном состоянии дыхание является активным процессом и состоит из активного вдоха и пассивного выдоха.

Активный вдох (инспирация)

начинается под влиянием импульсов, поступающих из дыхательного центра к инспираторным мышцам, вызывая их сокращение (наружные косые межреберные мышцы и др. мышцы груди и плечевого пояса, а также мышцы диафрагмы, которая смещается в сторону брюшной полости).

В результате объем грудной клетки увеличивается, понижается давление в плевральной полости и в легких и воздух из окружающей среды поступает в легкие.

Выдох (экспирация)

осуществляется пассивно за счет расслабления мышц-инспираторов, и грудная клетка в силу эластичности и собственной тяжести возвращается в исходное положение. Спадающаяся грудная клетка сдавливает легкие, выжимая из них воздух.

Мышцы-экспираторы (внутренние косые межреберные и брюшного пресса) включаются в работу при форсированном дыхании (если поток импульсов из дыхательного центра направляется к экспираторным мышцам).

Инспираторные мышцы	Экспираторные мышцы (при форсированном выдохе)
Основные: диафрагма, наружные межреберные	Основные: внутренние межреберные
Вспомогательные: большие и малые грудные, лестничные, груцино-ключично-сосцевидные, передняя зубчатая	Вспомогательные: мышцы передней брюшной стенки: прямая, внутренняя и наружная косые и поперечная

Вдох совершается несколько быстрее, чем выдох (у человека их соотношение равно 1:1,3, у коров -1:1,2).

Изменение давления в плевральной полости при дыхании

При спокойном дыхании давление в плевральной полости на 30 мм рт. ст. ниже атмосферного, при усиленном вдохе — на 60. При спокойном выдохе давление в плевральной полости повышается по сравнению с фазой вдоха, но остается ниже атмосферного на 5...8 мм рт. ст. При усиленном, глубоком, полном выдохе на 1-3 мм рт. ст. ниже атмосферного.

Очень сильно снижается давление во время зевоты, перед кашлем, чиханием. Перед рвотой и отрыгиванием корма наблюдается «холостой вдох» — вдох при закрытой гортани, когда воздух в легкие не попадает, и тогда давление в плевральной полости оказывается еще более отрицательным — до 64...70 мм рт. ст.

Понятие о паттерне дыхания

Паттерн - совокупность временных и объемных характеристик дыхательного центра:

• параметры вентиляции (частота дыхания, минутный объем дыхания, альвеолярная вентиляция, вентиляция мертвого пространства);

• легочные объемы (дыхательный, резервный, остаточный объемы и общая, жизненная и функциональная остаточная емкости);

• параметры газообмена (потребление кислорода, выделение углекислого газа, дыхательный коэффициент и др.);

• параметры механики дыхания (внутриплевральное давление в конце выдоха и вдоха, растяжимость легких и грудной клетки и др.);

• функциональные пробы;

• показатели перфузии (кровообращения).

Легочные объемы

Общая емкость легких - это объем воздуха, проникающий в легкие при максимальном (усиленном) вдохе.

Состоит из жизненной емкости легких и остаточного объема.

Объемы и емкости воздуха в легких и кривая (спирограмма) изменения объема воздуха в легких при спокойном дыхании, глубоком вдохе и выдохе. ФОЕ — функциональная остаточная емкость.

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ)

- количество воздуха, которое способен выдохнуть организм после глубокого вдоха.

ЖЕЛ является одним из показателей физического развития организма.

Собаки 1,5 – 3 л;

Лошади 26 – 30 л;

КРС 30 – 35 л.

В течение жизни показатели ЖЕЛ могут меняться, что зависит от вида животного, пола, возраста, физиологического состояния, условий кормления, содержания и эксплуатации животных.

ЖЕЛ состоит из дыхательного и резервного объемов вдоха/выдоха.

Дыхательный объем

- количество воздуха, которое организм вдыхает и выдыхает в спокойном состоянии.

Собаки 0,3 – 0,5 л;

Лошади, КРС 5 – 6 л;

Человек 0,5 л.

Резервный объем вдоха

- количество воздуха, которое может дополнительно вдохнуть организм после спокойного вдоха. Он характеризует способность легочной ткани к дополнительному растяжению.

У крупных животных 10 – 12 л;

собака 0,5 – 1 л;

человек 1,5 – 3 л.

Резервный объем выдоха

- количество воздуха, которое можно выдохнуть вслед за нормальным выдохом.

У крупных животных 10 – 12 л;

собака 0,5 – 1 л;

человек 1,5 – 3 л.

Остаточный объем

- постоянный объем воздуха, находящийся в легких даже после максимального выдоха (из-за отриц. давления, закрытия части бронхиол – воздушные «ловушки» и сурфактанта). Этот воздух остается в легких и после смерти.

При спокойном выдохе (при полном расслаблении дыхательных мышц) кроме остаточного объема в легких остается еще часть воздуха, которую называют функциональной остаточной емкостью. В нее входит остаточный объем плюс резервный объем выдоха.

Параметры вентиляции

Минутный объем легочной вентиляции – количество воздуха, проходящие через легкие за 1 минуту в состоянии покоя (у лош. 5л·8 дых. движений = 40 л)

Альвеолярная вентиляция –объем воздуха, проходящий через альвеолы легких за 1 мин (легочная вентиляция за вычетом вентиляции вредного пространства). У лош. 40 л – 12 л = 28 л.

Коэффициент альвеолярной вентиляции – этоотношение объема вдыхаемого воздуха к альвеолярному.

У лошади из 5 л вдыхаемого воздуха до альвеол доходит 70 %, или 3,5 л; сумма резервного и остаточного воздуха — около 20 л.

Коэффициент альвеолярной вентиляции равен 3,5 : 20 или 1 : 6. Это значит, что при каждом спокойном вдохе вентилируется 1/6 альвеол.

Типы вентиляции легких

Типы	Характеристика
Эйпноэ	Нормальная вентиляция
Гиперпноэ	Увеличение глубины дыхания
Тахипноэ	Увеличение частоты дыхания
Брадипноэ	Снижение частоты дыхания
Апноэ	Временная остановка дыхания
Диспноэ	Затрудненное дыхание
Ортопноэ	Нарушение дыхания, проявляющееся при горизонтальном положении тела (человек вынужден садиться для облегчения дыхания при выраженной одышке)

Обмен газами между альвеолярным воздухом и кровью (газообмен в легких).

• Обмен газов (кислорода и углекислого газа) в легких между воздухом и кровью МКК осуществляется путем диффузии вследствие разности парциального давления этих газов (из области более высокого в область более низкого давления).

• Давление газов в воздухе – парциальное давление

• Давление газов в жидкости – напряжение.

Концентрация кислорода в альвеолярном воздухе (100 мм.рт.ст.) выше, чем в венозной крови (40 мм.рт.ст.). вследствие этой разности кислород переходит из альвеол в кровь, обогащая ее. Кровь становится артериальной.

Концентрация углекислого газа в венозной крови (46 мм.рт.ст.) выше, чем в альвеолярном воздухе (40 мм.рт.ст.). По закону диффузии углекислый газ проникает из крови в альвеолы.

Перенос газов кровью

Перенос кислорода кровью.

Кислород, проникнув в кровь, растворяется в ней незначительно (2%). Основная часть его соединяется с гемоглобином эритроцитов, образуя непрочное соединение - оксигемоглобин:

Нƅ +02 = Нƅ02

Кислородная емкость крови – это количество кислорода, которое может быть связано 100 мл крови при переходе Нƅ в Нƅ02.

КРС – 15,4%;

Л. – 14,9%;

Свинья – 17,8%;

Собака – 19,8%.

Запаса оксигемоглобина в организме хватает на 3-4 минуты.

Чем выше содержание Нƅ в крови, тем больше кислородная емкость крови. Связывание кислорода гемоглобином зависит от парциального давления (напряжения) кислорода в крови (р02). При понижении р02 оксигемоглобин отдает кислород.

Первый вдох новорожденного

• Стимулятором вдоха являются гуморальные факторы:

• Пережатие пуповины - аноксия

• Увеличение рСО2 - гиперкапния;

• Снижение рН- ацидоз;

• Недостаток кислорода в крови -гипоксемия

Оксигенобаротерапия

• Лечение кислородом под повышенным давлением до 130-140 мм рт.ст (в барокамерах)при норме 100 мм рт.ст.

• Увеличивает доставку кислорода к тканям, физически растворенного кислорода в плазме и других жидкостях

Особенности дыхания у птиц

Система органов дыхания у птиц имеет морфологические и функциональные особенности:

• длинная трахея,

• легкие прикрепляются к ребрам и позвонкам,

• отсутствие диафрагмы,

• наличие воздухоносных мешков, соединяющихся с легкими и трубчатыми костями

При раздражении дыхательного центра возбуждение идет через СМ к грудным мышцам. Они сокращаются. При вдохе воздух поступает в легкие и воздухоносные мешки. В воздухоносных мешках газообмен не происходит, но они исполняют роль резервуаров воздуха, облегчают полет птиц и выполняют теплорегулирующую функцию.

Во время полета грудная клетка остается неподвижной, и воздух засасывается воздухоносными мешками при взмахах крыльев.

Голос животных

Каждому животному присущи свои, характерные для него звуки голоса.

• Голос животных - сложная рефлекторная реакция. При образовании звуков, голосовые связки, содержащие эластические и мышечные волокна, суживаются. Просвет голосовой щели непрерывно изменяется, и в проходящем потоке выдыхаемого воздуха образуются звуковые волны.

Образование звука

Воздух=>Голосовая щель=>Колебания голосовых связок=>Звук