В процессе эволюции сформировались мощные гомеостатические механизмы, обеспечивающие нормальное снабжение тканей кислородом и удаление из них углекислого газа
При этом все процессы в организме направлены на поддержание оптимального для метаболизма уровня дыхательных показателей, к которым относятся: парциальное напряжение О2, СО2, H+ в крови
Функциональная система поддержания газового состава крови относится к сложным функциональным системам. Она организована на основе соподчинения двух подсистем, т.е. внешнего и внутреннего звена саморегуляции
Внешнее звено обеспечивает необходимый объем легочной вентиляции в каждом дыхательном цикле
Внутреннее звено обеспечивает оптимальный для метаболизма уровень дыхательных показателей в крови и тканях
В этой обобщенной ФС изменение внешнего дыхания (частоты, глубины дыхания, жизненной емкости легких) способствует поддержанию оптимального уровня тканевого дыхания
Полезным для организма результатом в этой системе является оптимальный для метаболизма уровень дыхательных показателей (pСО2, pО2, pH) в крови
При этом с одной стороны, имеющийся уровень метаболической активности, определяет потребность в этих показателях
С другой стороны, имеющийся уровень этих показателей, может обеспечить определенный уровень метаболизма
Сигнализацию о потребности определенного уровня дыхательных показателей осуществляют специальныехеморецепторы, обладающие избирательной чувствительностью к изменениям pСО2, pО2, pH
Они расположены в сосудистых хеморецепторных зонах (в дуге аорты, в области каротидного синуса и др.)
По нервным каналам связи (по симпатическим нервам и афферентным волокнам блуждающего нерва) эта информация поступает в дыхательныйцентр продолговатого мозга
Одновременно информация о величинах дыхательных показателей тканями мозга может восприниматьсягуморальным путем за счет непосредственного воздействияHСО3- и H+ ионов крови, спиномозговой жидкости на центральные хеморецепторы продолговатого мозга
Центр продолговатого мозга состоит из двух отделов: центра вдоха и центра выдоха, которые находятся в реципрокных взаимоотношениях друг с другом
Кроме того, дыхательный центр связан с ниже- и вышележащими структурами ЦНС, принимающими участие в регуляции дыхания
В спинном мозге находятся центры, влияющие на дыхательную мускулатуру (шейный отдел содержит мотонейроны диафрагмального нерва и обеспечивает диафрагмальное дыхание; грудной отдел содержит мотонейроны межреберных нервов и обеспечивает реберный тип дыхания)
В варолиевом мосту находится пневмотоксический центр, который координирует смену акта вдоха и выдоха
Исходящие влияния инспираторного отдела ДЦ на центры спинного мозга приводят к сокращению дыхательной мускулатуры, в результате чего возникает вдох и атмосферный воздух, насыщенный О2, заполняет альвеолы легких, где происходит газообмен между альвеолярным воздухом и кровью
Количество поступившего воздуха определяется показателями внешнего дыхания (дыхательным объемом, частотой дыханий, жизненной емкостью легких)
Пропорционально степени растяжения легких во время вдоха в волокнах блуждающего нерва нарастает импульсация, которая при определенной частоте тормозит вдох и вызывает выдох
С выдыхаемым воздухом удаляется из организма СО2
На активность дыхательного центра оказывают влияние вышележащие отделы головного мозга
Гипоталамус обеспечивает дыхательные реакции, связанные с изменением эмоционального состояния организма
Кора головного мозга принимает участие в организации условных дыхательных реакций, осознанном изменении внешнего дыхания, речи, поведения в экстремальных условиях изменения
газовой среды
Кроме основного исполнительного механизма – управления объемом легочной вентиляции, существуют другие исполнительные аппараты, которые могут косвенно влиять на уровень дыхательных показателей организма через ряд функций. К их числу относятся:
1. Изменение буферных свойств крови, влияющих на pH крови и связанные с соотношением компонентов основных буферных растворов крови. Эти изменения могут возникать за счет регуляции водносолевого режима организма, перестройки выделительной функции почек, ЖКТ, особенностей питания
2. Изменение кардиогемодинамики: частоты сердечных сокращений, ударного объема крови, скорости кровотока
3. Изменение крови: количества гемоглобина, кислородной емкости крови, количества эритроцитов, сродства гемоглобина к кислороду, эритропоэза и эритродиереза
К факторам, влияющим на нормальное обеспечение тканей О2 относятся:
1. Нормальная легочная вентиляция
2. Нормальный транспорт газов кровью
3. Нормальное кровообращение
4. Нормальное биологическое окисление и утилизация продуктов метаболизма