Дыхание Тренировочные задачи

406. Кто из двух спорящих прав? Один утверждает – «легкие расширяются и поэтому в них входит воздух», второй – «воздух входит в легкие и поэтому они расширяются»..

Решение. Если речь идет об естественном дыхании, прав первый. Механизм дыхания всасывающий. Но, если иметь в виду искусственное дыхание, то прав второй, так как здесь механизм нагнетательный.

407. При некоторых заболеваниях растяжимость легочной ткани уменьшается в 5-10 раз. Какой клинический симптом типичен для таких заболеваний?

Решение. Эту задачу можно решить без правил, используя умение мыслить физиологически. При значительном ухудшении растяжимости альвеол невозможен достаточно глубокий вдох. Нехватку воздуха организм пытается компенсировать учащением дыхания, которое остается поверхностным (одышка).

408. Объясните механизм увеличения коэффициента утилизации кислорода в работающей мышце по сравнению с состоянием покоя.

Решение. Правило АСФ. Утилизация кислорода в ткани зависит с одной стороны от интенсивности протекающих в ней процессов, а с другой – от количества поступающего в клетки кислорода. Последнее в свою очередь зависит от объемной скорости кровотока и от степени диссоциации оксигемоглобина.

Объемная скорость кровотока увеличивается за счет усиления работы сердца. А диссоциация оксигемоглобина возрастает в связи с тем, что в работающей мышце повышается температура и увеличивается количество СО2. Оба этих фактора усиливают отщепление кислорода.

409. У одной собаки производят искусственный вдох (насильственное растяжение альвеол воздухом). У другой собаки перерезают блуждающие нервы и раздражают их центральные отрезки. Будут ли наблюдаться различия в дыхательных реакциях обеих собак?

Решение. Правило САС. У первой собаки действует система «рецепторы легких – волокна блуждающих нервов – торможение центра вдоха – возбуждение центра выдоха». Вдох сменяется выдохом. У второй собаки действует та же система за исключением рецепторов. Сущность процесса не изменяется. Вдох опять-таки сменяется выдохом.

410. У животных, которые обитают на больших высотах, например, у южноамериканской ламы сродство гемоглобина к кислороду гораздо выше, чем у других млекопитающих. Соответственно кривая диссоциации оксигемоглобина сдвинута влево. В чем физиологический смысл этого?

Решение. Сродство гемоглобина к кислороду показывает, какое количество кислорода при данном его парциальном давлении может быть связано. Следовательно, высокое сродство гемоглобина к кислороду способствует поглощению кислорода в условиях низкого атмосферного давления на больших высотах.

411. Эта задача аналогична предыдущей и требует лишь биологической сообразительности. У грызунов с симпатичным названием луговые собачки сродство гемоглобина к кислороду такое же высокое, как и у ламы. Но эти грызуны живут на равнине. Какими особенностями их экологии можно объяснить указанное свойство?

Решение. Идея ответа должна быть для Вас очевидна. Недаром же мы посвятили целую главу вопросу адаптивности живых организмов. Следовательно, луговые собачки, как и ламы, живут в условиях пониженного содержания кислорода в воздухе. Но где на равнине могут быть такие условия? На земле – нет. А под землей? Оказывается, луговые собачки роют норы глубиной до пяти метров. Такие глубокие норы плохо вентилируются и парциальное давление кислорода и них низкое. Другие грызуны, имеющие гемоглобин с обычными свойствами, при помещении их в такие норы погибают.

412. Выше были рассмотрены задачи о животных с высоким сродством гемоглобина к кислороду и сдвигом кривой диссоциации оксигемоглобина влево. А вот у очень мелких животных наблюдается обратная картина – низкое сродство и сдвиг кривой вправо. Объясните и эту особенность.

Решение. Эта задача немного сложней. Поэтому применим правило АСФ. Работу системы , как это видно из уравнения, нужно рассматривать в двух направлениях. С одной стороны нас интересует, как гемоглобин будет связывать кислород в легких, превращаясь в оксигемоглобин. Не есть и другая сторона – отщепление кислорода от оксигемоглобина в тканях. При низком парциальном давлении кислорода в атмосферном воздухе ведущую роль играет способность гемоглобина захватить побольше кислорода. При интенсивном же обмене веществ важно, чтобы кислород быстрее отщеплялся от гемоглобина, когда кровь подходит к тканям. Именно это и наблюдается у мелких животных – более низкое сродство гемоглобина к кислороду.

413. У каждой из двух собак перевязали по одному бронху и по одной ветви легочной артерии. Одна собака быстро погибла, другая осталась жива. Почему?

Решение. Эта задача просто на быстроту мышления. Нужно сразу же подумать о том, что причина не физиологическая, а анатомическая. У первой собаки перевязку произвели с одной и той же стороны. В результате одно легкое полностью перестало функционировать, но зато другое сохранило свою функцию. У второй собаки перевязки выполнили с разных сторон. Поэтому одно легкое перестало вентилироваться, а в другое не поступала кровь. Газообмен прекратился, что и привело к быстрой гибели.

414. У двух людей легкие хорошо вентилируются, однако интенсивность газообмена различна. В чем причина этого?

Решение. Эта задача косвенно связана с предыдущей. Для эффективного газообмена необходимо определенное соотношение между вентиляцией и кровотоком в сосудах легких. Следовательно, у этих людей имелись различия в величинах кровотока.

415. Грозным признаком агонального состояния больного является появление так называемого дыхания Чейн – Стокса. Оно называется также периодическим и проявляется в том, что дыхание перестает быть постоянным. После нескольких вдохов наступает пауза, затем снова несколько вдохов и пауза и т. д. Паузы удлиняются и, в конце концов, дыхание останавливается. Объясните сущность этого явления.

Решение. Правило АСФ. С чего начинается вдох? С возбуждения нейронов дыхательного центра, которые посылают импульсы в дыхательные мышцы. Ведущую роль в возбуждении этих нейронов играет углекислый газ. Таким образом работу дыхательного центра определяют два фактора – возбудимость его нейронов и концентрация углекислого газа. Дальнейшее должно быть понятно. При атональном состоянии возбудимость нейронов дыхательного центра резко снижается и поэтому они уже не могут возбуждаться при действии обычных количеств углекислого газа. После нескольких дыхательных циклов наступает пауза, во время которой накапливаются значительные количества углекислого газа. Теперь они уже могут возбудить дыхательный центр. Происходит несколько вдохов – выдохов, количество углекислого газа снижается, снова наступает пауза и т. д. Если не удастся улучшить состояние больного, неизбежен летальный исход.

Задачи для самоконтроля

416. Скорлупа птичьих яиц состоит из углекислого кальция, который непроницаем для газов. Как же в таком случае происходит газообмен у развивающихся птенцов?

417. Ежи во время зимней спячки находятся в скрученном состоянии. При этом значительно увеличивается мертвое пространство верхних дыхательных путей. В результате снижается количество кислорода в крови и повышается количество углекислого газа. Тем не менее тяжелая одышка, характерная для подобных состояний, не возникает. Почему?

418. В сосудах легких содержится относительно большое количество крови. Поэтому легкие иногда рассматривают как депо крови, хотя и не основное. Не можете ли Вы предположить, какова скорость пульсовой волны в сосудах легких? Выше она или ниже, чем в других сосудах?

419. Существует понятие неравномерности вентиляции. Суть его в том, что различные участки легких могут вентилироваться неодинаково. Например, верхушки легких вентилируются хуже, чем другие части легких. А может ли быть неравномерной вентиляция в пределах одного и того же ограниченного участка легких?

420. На газообмен в легких и тканях влияют пять факторов: градиент напряжения газов в крови и тканях, коэффициент диффузии, состояние мембран, через которые проходят газы, площадь диффузии, расстояние, которое должны пройти молекулы газов в ходе диффузии. Какой из этих факторов играет ведущую роль при изменениях газообмена, происходящих в следующих ситуациях: 1) увеличение количества действующих капилляров; 2) дыхание гипероксической смесью; 3) отек легких; 4) изменение свойств молекул газа; 5) заболевание бериллиозом (оно сопровождается значительным загрублением ткани альвеол). Не забудьте проверить понимание всех терминов, упоминаемых в условии задачи.

421. У больного резко нарушен транспорт кислорода гемоглобином. Какое терапевтическое воздействие может помочь в обеспечении тканей кислородом?,

422. Человеку необходимо пройти по дну водоема. В такой ситуации, если отсутствуют специальные приспособления, дышат через трубку, конец которой выходит из воды. Имеются три трубки. Длина каждой 1 метр, а внутренний диаметр соответственно 68 мм, 30 мм, 5 мм. Какую трубку нужно использовать? Обоснуйте Ваш ответ соответствующим расчетом.

423. Около сорока лет назад была раскрыта причина болезни новорожденных, которые умирали сразу же после рождения, будучи не в состоянии сделать вдох. Разгадка была найдена, когда начали готовить гомогенаты из ткани легких таких детей и детей, умерших от других причин. В этих гомогенатах измеряли и сравнивали между собой некоторый физико-химический показатель. Что при этом обнаружили? Можно заглянуть в задачу № 37.

424. При сужении дыхательных путей течение воздуха становится турбулентным. Это требует значительных затрат энергии и больному трудно дышать. Состояние улучшается, если воздух заменить кислородно-гелиевой смесью (в ней вместо азота содержится такое же количество гелия). Объясните причину улучшения состояния больных.

425. Чемпионы по нырянию погружаются на глубину до 100 м без акваланга и возвращаются на поверхность за 4-5 минут. Почему у них не возникает кессонная болезнь?

426. У двух животных разных видов в результате травмы произошло одностороннее повреждение грудной клетки с разгерметизацией плевральной полости (пневмоторакс). В результате одно животное погибло, а второе осталось живым.

В чем причина столь разных последствий пневмоторакса?

427. В опыте на курарезированном кролике осуществляют искусственное дыхание (почему?). Для этого используют специальный аппарат. Однако экспериментатор не может знать истинные потребности организма в кислороде в каждый данный момент. Можно ли поставить эксперимент так, чтобы искусственное дыхание было оптимальным (точно соответствовало потребностям организма)? Чисто технические трудности во внимание не принимать.

428. Если у новорожденного при перевязке пуповины затягивать лигатуру очень медленно, то первый вдох может не наступить, и ребенок погибнет.- Почему это произойдет?

429. Если изолировать продолговатый мозг, сохранив его кровообращение, будет ли в этих условиях продолжать работать дыхательный центр? Прежде чем приступить к решению, попробуйте сформулировать поставленный вопрос иначе. Обоснуйте Ваш ответ и его экспериментальные доказательства.