Газообмен и транспорт газов.
Жизнедеятельность организма связана с поглощение им О2 и выделением СО2. Фактически все звениья газотранспортной системы организма, включая регуляторные организмы, призваны обеспечить концентрацию кислорода в клетках, необходимую для поддержания активности дыхательных ферментов.
Перенос О2 из альвеолярного воздуха в кровь и СО2 из крови в альвеолярный воздух происходит исключительно путем диффузии. Движущей силой диффузии является разница давления О2 и СО2 по обеим сторонам альвеолокапиллярной мембраны.
В легких кровь из венозно превращается в артериальную, богатуб О2 и бедную СО2. Артериальная кровь поступает в ткани, где в результате беспрерывно происходящих процессов используется О2 и образуется СО2. В тканях напряжение О2 близко к 0, а напряжение СО2 велко. В результате разности давления СО2 из ткани диффундирует в кровь, а О2 – в ткани.
Газы очень слабо растворяются в жидкостях. Так, только небольшая часть О2 растворяется в плазме, а СО2 – 3-6%. Основная чпсть гемоглобина транспортируется в форме непрочного соединения гемоглобина, который содержится в эритроцитах. При присоедининии кислорода к гемоглобину образуется оксигемоглобин, а при отдаче кислорода – дизоксигемоглобин. Оксигинация гемоглобина зависит от парциального давления О2 в среде, с которой контактирует кровь. Сродство гемоглобина с кислородом измеряется величиной парциального давления, про которой гемоглобин насыщается на 50%.
Гемоглобин особенно легко соединяется с угарным газом СО с образованием карбосигемоглобина, не способного к переносу О2. Вследствии этого в организме человека возникают симптомы кислородного голодания.
Углекислый газ обладает способностью всткпать в разные химические связи, образуя в том числе и нестойкую угольную кислоту. Это обратная реакция, которая зависит от парциального давления СО2 в воздушной среде. Она резко увеличивается под действием фермента карбоангибразы, который находится в эритроцитах, куда СО2 быстро диффундирует из плазмы. Связыванию СО2 способствует снижение кислотных особенностей гемоглобина. Угольнвя кислота в тканевых капиллярах реагирует с ионами натрия и калия. Углекислый газ транспортируется к легким в физически растворенном в виде карбогемоглобина, угольной кислоты и инов калия и натрия. Около 70% его находится в плазме, а 30% - в эритроцитах.
РЕГУЛЯЦИЯ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ.
Регуляция внешнего дыхания представляет собой физиологический процесс управления легочной вентиляцией для обеспечения оптимального газового состава внутренней среды организма в постоянно меняющихся условиях его жизнедеятельности.
Основная функция дыхательной системы заключается в обеспечении газообмена О2 и СО2 между окружающей средой и организмом в соответствии с его метаболическими потребностями.
ДЫХАТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР
Под ДЫХАТЕЛЬНЫМ ЦЕНТРОМ следует понимать совокупность нейронов специфических (дыхательных) ядер продолговатого мозга, способных генерировать дыхательный ритм.
В период бодрствования деятельность дыхательного центра регулируется дополнительными сигналами, исходящими из различных структур ЦНС.
Дыхательный центр выполняет две основные функции в системе дыхания: ДВИГАТЕЛЬНУЮ, которая проявляется в виде сокращения дыхательных мышц, и ГОМЕОСТАТИЧЕСКУЮ, связанную с изменением характера дыхания при сдвигах содержания О2 и СО2 во внутренней среде организма.
ДВИГАТЕЛЬНАЯ функция дыхательного центра адаптирует дыхание к метаболическим потребностям организма, приспосабливает дыхание в поведенческих реакциях (поза, бег и др.).
ГОМЕОСТАТИЧЕСКАЯ функция дыхательного центра поддерживает нормальные величины дыхательных газов (O2, CO2) и рН в крови и внеклеточной жидкости мозга, регулирует дыхание при изменении температуры тела, адаптирует дыхательную функцию к условиям измененной газовой среды.
ДЫХАТЕЛЬНЫЙ ЦИКЛ подразделяют на фазу вдоха и фазу выдоха относительно движения воздуха из атмосферы в сторону альвеол (вдох) и обратно (выдох). Двум фазам внешнего дыхания соответствуют три фазы активности нейронов дыхательного центра продолговатого мозга: инспираторная, которая соответствует вдоху; постинспираторная, которая соответствует первой половине выдоха и называется пассивной контролируемой экспирацией; экспираторная, которая соответствует второй половине фазы выдоха и называется фазой активной экспирации.
Генерация дыхательного ритма происходит в сети нейронов продолговатого мозга.
РЕФЛЕКТОРНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ДЫХАНИЯ осуществляется благодаря тому, что нейроны дыхательного центра имеют связи с многочисленными механорецепторами дыхательных путей и альвеол легких и рецепторов сосудистых рефлексогенных зон. В легких человека находятся следующие типы механорецепторов: 1) ирритантные, или быстроадаптирующиеся, рецепторы слизистой оболочки дыхательных путей; 2) рецепторы растяжения гладких мышц дыхательных путей; 3) J-рецепторы.
РЕФЛЕКСЫ СО СЛИЗИСТОЙ ОБОЛОЧКИ ПОЛОСТИ НОСА. Раздражение ирритантных рецепторов слизистой оболочки полости носа, например табачным дымом, инертными частицами пыли, газообразными веществами, водой вызывает сужение бронхов, голосовой щели, брадикардию, снижение сердечного выброса, сужение просвета сосудов кожи и мышц.
РЕФЛЕКСЫ С ГОРТАНИ И ТРАХЕИ. Многочисленные нервные окончания расположены между эпителиальными клетками слизистой оболочки гортани и главных бронхов. Эти рецепторы раздражаются вдыхаемыми частицами, раздражающими газами, бронхиальным секретом, инородными телами. Все это вызывает кашлевой рефлекс, проявляющийся в резком выдохе на фоне сужения гортани и сокращение гладких мышц бронхов, которое сохраняется долгое время после рефлекса.
РЕФЛЕКСЫ С J-РЕЦЕПТОРОВ. В альвеолярных перегородках в контакте с капиллярами находятся особые J-рецепторы. Эти рецепторы особенно чувствительны к интерстициальному отеку, легочной венозной гипертензии, микроэмболии, раздражающим газам и ингаляционным наркотическим веществам.