Scambio di gas polmonare

I polmoni sono l'organo interno più voluminoso del nostro corpo. Sono qualcosa di molto simile a un albero (questa sezione è chiamata albero bronchiale), appesa a bolle di frutta (alveoli). È noto che i polmoni contengono quasi 700 milioni di alveoli. E questo è funzionalmente giustificato - svolgono il ruolo principale nello scambio aereo. Le pareti degli alveoli sono così elastiche che possono allungarsi più volte durante l'inalazione. Se confrontiamo la superficie degli alveoli e della pelle, si apre un fatto sorprendente: nonostante l'apparente compattezza, gli alveoli sono dieci volte l'area della pelle.

Scambio di gas polmonare

Luce - i grandi lavoratori del nostro corpo. Sono in costante movimento, ora si contraevano, ora si stirano. Questo succede giorno e notte contro il nostro desiderio. Tuttavia, questo processo non può essere chiamato completamente automatico. È piuttosto semi-automatico. Possiamo trattenere coscientemente il nostro respiro o forzarlo. La respirazione è una delle funzioni più necessarie del corpo. Non sarà fuori luogo ricordarti che l'aria è una miscela di gas: ossigeno (21%), azoto (circa 78%), anidride carbonica (circa lo 0,03%). Inoltre, contiene gas inerti e vapore acqueo.

Dalle lezioni di biologia, molti probabilmente ricordano l'esperienza con l'acqua di calce. Se espiri attraverso una cannuccia in acqua limpida, diventerà torbido. Questa è una prova inconfutabile che nell'aria dopo l'espirazione di anidride carbonica contiene molto di più: circa il 4%. Allo stesso tempo, la quantità di ossigeno diminuisce e ammonta al 14%.

Cosa controlla i polmoni o il meccanismo respiratorio

Il meccanismo dello scambio di gas nei polmoni è un processo molto interessante. Da soli, i polmoni non si allungano e non si restringono senza il lavoro muscolare. I muscoli intercostali e il diaframma (uno speciale muscolo piatto sul bordo del torace e delle cavità addominali) partecipano alla respirazione polmonare. Quando il diaframma si contrae, la pressione nei polmoni diminuisce e l'aria fluisce naturalmente nell'organo. L'espirazione avviene passivamente: i polmoni elastici spingono fuori l'aria. Anche se a volte i muscoli possono essere ridotti durante l'espirazione. Questo succede con la respirazione attiva.

L'intero processo è controllato dal cervello. Nel midollo c'è un centro speciale di regolazione della respirazione. Reagisce alla presenza di anidride carbonica nel sangue. Non appena diventa più piccolo, il centro delle vie nervose invia un segnale al diaframma. C'è un processo della sua riduzione e arriva il respiro. Se il centro respiratorio è danneggiato, il paziente viene ventilato con mezzi artificiali.

Come avviene lo scambio di gas nei polmoni?

Il compito principale dei polmoni non è solo quello di distillare l'aria, ma di eseguire il processo di scambio di gas. Nei polmoni, la composizione dell'aria inspirata cambia. E qui il ruolo principale appartiene al sistema circolatorio. Qual è il sistema circolatorio del nostro corpo? Può essere rappresentato da un grande fiume con affluenti di piccoli fiumi, in cui scorrono i ruscelli. Qui tali alveoli sono trafitti da tali rivoli capillari.

L'ossigeno che penetra negli alveoli penetra nelle pareti dei capillari. Questo perché il sangue e l'aria contenuti negli alveoli, la pressione è diversa. Il sangue venoso ha meno pressione dell'aria alveolare. Pertanto, l'ossigeno dagli alveoli si riversa nei capillari. La pressione del biossido di carbonio è inferiore negli alveoli che nel sangue. Per questo motivo, l'anidride carbonica dal sangue venoso viene inviata al lume degli alveoli.

Nel sangue ci sono cellule speciali - globuli rossi contenenti proteine ​​dell'emoglobina. L'ossigeno si unisce all'emoglobina e viaggia in questa forma attraverso il corpo. Il sangue arricchito con ossigeno è chiamato arterioso.

Ulteriore sangue viene trasferito al cuore. Il cuore, un altro dei nostri infaticabili lavoratori, spinge il sangue arricchito di ossigeno alle cellule dei tessuti. E più avanti lungo i "flussi", il sangue e l'ossigeno vengono inviati a tutte le cellule del corpo. Nelle cellule emette ossigeno e assorbe l'anidride carbonica, un rifiuto. E inizia il processo inverso: capillari tissutali - vene - cuore - polmoni. Nei polmoni, il sangue (venoso) arricchito con anidride carbonica entra di nuovo negli alveoli e viene espulso con il resto dell'aria. L'anidride carbonica e l'ossigeno vengono trasportati attraverso l'emoglobina.

Quindi, negli alveoli c'è un doppio scambio di gas. L'intero processo viene eseguito immediatamente, a causa dell'ampia superficie degli alveoli.

Funzione non-respiratoria

Il valore dei polmoni è determinato non solo dalla respirazione. Ulteriori funzioni di questo corpo includono:

• protezione meccanica: l'aria sterile entra negli alveoli;
• protezione immunitaria: il sangue contiene anticorpi a vari fattori patogeni;
• pulizia: il sangue rimuove sostanze gassose tossiche dal corpo;
• supporto del bilancio del sangue acido-base;
• pulizia del sangue da piccoli coaguli di sangue.

Ma per quanto possano sembrare importanti, il lavoro principale dei polmoni sta respirando.

Scambio di gas nei tessuti e nei polmoni. La struttura del sistema respiratorio

Una delle funzioni più importanti del corpo è la respirazione. Durante di esso, vi è uno scambio di gas nei tessuti e nei polmoni, in cui viene mantenuto il bilancio redox. La respirazione è un processo complesso che fornisce tessuto con ossigeno, il suo uso da parte delle cellule durante il metabolismo e la rimozione di gas negativi.

Fasi di respirazione

Per capire come avviene lo scambio di gas nei tessuti e nei polmoni, è necessario conoscere le fasi della respirazione. Ce ne sono tre:

1. Respirazione esterna, in cui avviene lo scambio di gas tra le cellule del corpo e l'atmosfera esterna. La variante esterna è suddivisa nello scambio di gas tra l'aria esterna e quella interna, nonché lo scambio di gas tra il sangue dei polmoni e l'aria alveolare.
2. Trasporto di gas. Il gas nel corpo è in uno stato libero e il resto viene trasferito in uno stato legato dall'emoglobina. Lo scambio di gas nei tessuti e nei polmoni avviene attraverso l'emoglobina, che contiene fino al venti percento di anidride carbonica.
3. Respirazione tissutale (interna). Questo tipo può essere diviso in scambio di gas tra sangue e tessuti, e l'assorbimento di ossigeno da parte delle cellule e l'isolamento dei vari rifiuti (metano, anidride carbonica e così via. D.).

Non solo i polmoni e le vie respiratorie, ma anche i muscoli del petto, così come il cervello e il midollo spinale, prendono parte ai processi respiratori.

Processo di scambio di gas

Durante la saturazione d'aria dei polmoni e durante le esalazioni, c'è un cambiamento a livello chimico.

In aria espirata ad una temperatura di zero gradi e ad una pressione di 765 mm Hg. L'arte contiene circa il sedici percento di ossigeno, il quattro percento di biossido di carbonio e il resto è l'azoto. Ad una temperatura di 37 ° C, l'aria negli alveoli è satura di vapori, durante questo processo la pressione cambia, passando a cinquanta millimetri di mercurio. La pressione dei gas nell'aria alveolare è leggermente superiore ai settecento mm di mercurio. Art. Quest'aria contiene il quindici percento di ossigeno, sei - diossido di carbonio, e il resto è azoto e altre impurità.

Per la fisiologia dello scambio gassoso nei polmoni e nei tessuti, la differenza di pressione parziale tra biossido di carbonio e ossigeno è di grande importanza. La pressione parziale di ossigeno è di circa 105 mm Hg. Art., E nel sangue venoso, è tre volte meno. A causa di questa differenza, l'ossigeno fluisce dall'aria alveolare nel sangue venoso. Quindi, si verifica la sua saturazione e trasformazione in arteriosa.

CO pressione parziale₂ nel sangue venoso meno di cinquanta millimetri di mercurio, e nell'aria alveolare - quaranta. A causa di questa piccola differenza, l'anidride carbonica passa dal sangue venoso a quello alveolare e viene escreta dal corpo durante l'espirazione.

Lo scambio di gas nei tessuti e nei polmoni viene effettuato utilizzando una rete capillare di vasi. Attraverso le loro pareti avviene l'ossigenazione delle cellule e anche l'anidride carbonica viene rimossa. Questo processo si osserva solo con una differenza di pressione: nelle cellule e nei tessuti l'ossigeno raggiunge lo zero e la pressione del biossido di carbonio è di circa sessanta millimetri di mercurio. Art. Questo ti permette di passare CON₂ dalle cellule ai vasi sanguigni, trasformando il sangue in venoso.

Trasporto di gas

Durante la respirazione esterna nei polmoni, il processo di trasformazione del sangue venoso nel sangue arterioso avviene combinando l'ossigeno con l'emoglobina. Come risultato di questa reazione, si forma ossiemoglobina. Al raggiungimento delle cellule del corpo, questo elemento si disintegra. In combinazione con bicarbonati, che si formano nel sangue, il biossido di carbonio entra nel sangue. I sali si formano come risultato, ma durante questo processo la sua reazione rimane invariata.

Raggiungendo i polmoni, i bicarbonati si disintegrano dando un radicale alcalino di ossiemoglobina. Successivamente, i bicarbonati vengono convertiti in anidride carbonica e vapore acqueo. Tutte queste sostanze di decomposizione vengono eliminate dal corpo durante l'espirazione. Il meccanismo dello scambio gassoso nei polmoni e nei tessuti è prodotto dalla conversione di anidride carbonica e ossigeno in sali. È in questo stato che queste sostanze vengono trasportate dal sangue.

Il ruolo dei polmoni

La funzione principale dei polmoni è garantire lo scambio di gas tra aria e sangue. Questo processo è possibile a causa delle enormi superfici corporee: un adulto è 90 m 2, e quasi la stessa zona vascolare MCC, dove la saturazione di ossigeno del sangue ritorno venoso e anidride carbonica.

Durante l'espirazione, oltre duecento diverse sostanze vengono espulse dal corpo. Non sono solo l'anidride carbonica, ma anche l'acetone, il metano, gli eteri e gli alcoli, i vapori d'acqua, ecc.

Oltre al condizionamento, la funzione dei polmoni è quella di proteggere il corpo dalle infezioni. Quando si inala, tutti gli agenti patogeni si depositano sulle pareti dell'apparato respiratorio, inclusi gli alveoli. Contengono macrofagi che catturano i microbi e li distruggono.

I macrofagi producono sostanze chemiotattiche che attraggono i granulociti: lasciano il capillare e prendono una parte diretta nella fagocitosi. Dopo l'assorbimento dei microrganismi, i macrofagi possono passare nel sistema linfatico, dove può verificarsi l'infiammazione. Gli agenti patologici causano la produzione di anticorpi leucocitari.

Funzione metabolica

Le caratteristiche delle funzioni dei polmoni comprendono la proprietà metabolica. Durante i processi metabolici, la formazione di fosfolipidi e proteine, la loro sintesi. La sintesi di eparina si verifica anche nei polmoni. L'organo respiratorio è coinvolto nella formazione e distruzione di sostanze biologicamente attive.

Modello generale di respirazione

La particolarità della struttura dell'apparato respiratorio consente alle masse d'aria di passare facilmente attraverso le vie respiratorie e nei polmoni, dove avvengono i processi metabolici.

L'aria entra nel sistema respiratorio attraverso il passaggio nasale, quindi passa attraverso l'orofaringe fino alla trachea, da dove la massa raggiunge i bronchi. Dopo aver attraversato l'albero bronchiale, l'aria entra nei polmoni, dove avviene lo scambio tra i diversi tipi di aria. Durante questo processo, l'ossigeno viene assorbito dalle cellule del sangue, convertendo il sangue venoso in sangue arterioso e consegnandolo al cuore, e da lì viene trasportato in tutto il corpo.

Anatomia del sistema respiratorio

La struttura dell'apparato respiratorio rilascia le vie aeree e la parte respiratoria stessa. Quest'ultimo è rappresentato dai polmoni, dove si verifica lo scambio di gas tra le masse d'aria e il sangue.

L'aria passa nella parte respiratoria delle vie aeree, rappresentata dalla cavità nasale, laringe, trachea e bronchi.

Parte pneumatica

L'apparato respiratorio inizia con la cavità nasale. È diviso in due parti da un setto cartilagineo. I canali anteriori del naso comunicano con l'atmosfera, e dietro - con il nasopharynx.

Dal naso l'aria entra nella bocca e poi nella parte laringea della faringe. Ecco l'incrocio dei sistemi respiratorio e digestivo. Con la patologia dei passaggi nasali, la respirazione può essere effettuata attraverso la bocca. In questo caso, l'aria entrerà anche nella faringe e quindi nella laringe. Si trova al livello della sesta vertebra cervicale, formando una elevazione. Questa parte del sistema respiratorio può spostarsi durante una conversazione.

Attraverso l'apertura superiore, la laringe comunica con la faringe e da sotto l'organo passa nella trachea. È una continuazione della laringe e consiste di venti anelli cartilaginei incompleti. A livello del quinto segmento vertebrale toracico, la trachea è divisa in una coppia di bronchi. Si dirigono ai polmoni. I bronchi sono divisi in parti, formando un albero invertito, che sembrava germogliare rami all'interno dei polmoni.

L'apparato respiratorio è completato dai polmoni. Si trovano nella cavità toracica su entrambi i lati del cuore. I polmoni sono divisi in parti, ognuna delle quali è divisa in segmenti. Hanno la forma di coni irregolari.

I segmenti dei polmoni sono divisi in molte parti: i bronchioli, sulle pareti di cui sono situati gli alveoli. L'intero complesso è chiamato alveolare. È in esso che avviene lo scambio di gas.

8.3. Scambio di gas polmonare

8.3. Scambio di gas polmonare

La composizione di aria inalata, espirata e alveolare. La ventilazione dei polmoni è dovuta ad inalazione ed espirazione. In tal modo, una composizione di gas relativamente costante viene mantenuta negli alveoli. Una persona respira aria atmosferica con contenuto di ossigeno (20,9%) e di anidride carbonica (0,03%) ed espira l'aria in cui l'ossigeno è del 16,3%, diossido di carbonio - 4%. Nell'aria alveolare di ossigeno - 14,2%, biossido di carbonio - 5,2%. L'aumento del contenuto di anidride carbonica nell'aria alveolare è spiegato dal fatto che quando si espira, l'aria che si trova negli organi respiratori e nelle vie aeree si mescola con l'aria alveolare.

Nei bambini, la minore efficienza della ventilazione polmonare è espressa in una diversa composizione gassosa sia dell'aria espirata che alveolare. Più piccolo è il bambino, maggiore è la percentuale di ossigeno e minore è la percentuale di anidride carbonica nell'aria espirata e alveolare, cioè l'ossigeno viene utilizzato in modo meno efficiente dal corpo del bambino. Pertanto, affinché i bambini consumino lo stesso volume di ossigeno e liberino lo stesso volume di anidride carbonica, è necessario eseguire attacchi respiratori molto più frequentemente.

Scambio di gas nei polmoni. Nei polmoni, l'ossigeno dall'aria alveolare passa nel sangue e l'anidride carbonica dal sangue penetra nei polmoni.

Il movimento dei gas fornisce diffusione. Secondo le leggi della diffusione, il gas si diffonde da un mezzo con un'alta pressione parziale a un mezzo con una pressione più bassa. La pressione parziale è una parte della pressione totale che è rappresentata dal gas nella miscela di gas. Maggiore è la percentuale di gas nella miscela, maggiore è la sua pressione parziale. Per i gas disciolti in un liquido, viene utilizzato il termine "stress", corrispondente al termine "pressione parziale" utilizzato per i gas liberi.

Nei polmoni, lo scambio di gas avviene tra l'aria contenuta negli alveoli e il sangue. Alveoli intrecciava una fitta rete di capillari. Le pareti degli alveoli e le pareti dei capillari sono molto sottili. Per lo scambio di gas, le condizioni determinanti sono l'area superficiale attraverso la quale avviene la diffusione dei gas e la differenza nella pressione parziale (tensione) dei gas diffondenti. I polmoni soddisfano idealmente questi requisiti: con un respiro profondo, gli alveoli si estendono e la loro superficie raggiunge 100-150 metri quadrati. m (non meno grande e la superficie dei capillari nei polmoni), c'è una differenza sufficiente nella pressione parziale dei gas dell'aria alveolare e la tensione di questi gas nel sangue venoso.

Legame di ossigeno da sangue. Nel sangue, l'ossigeno si combina con l'emoglobina, formando un composto instabile - ossiemoglobina, 1 g di cui è in grado di legare 1,34 cu. cm di ossigeno La quantità di ossiemoglobina prodotta è direttamente proporzionale alla pressione parziale di ossigeno. Nell'aria alveolare, la pressione parziale dell'ossigeno è 100-110 mm Hg. Art. In queste condizioni, il 97% dell'emoglobina ematica è legata all'ossigeno.

Sotto forma di ossiemoglobina, l'ossigeno dai polmoni viene trasportato dal sangue ai tessuti. Qui, la pressione parziale dell'ossigeno è bassa e l'ossiemoglobina si dissocia, rilasciando ossigeno, che fornisce ai tessuti ossigeno.

La presenza di biossido di carbonio nell'aria o nei tessuti riduce la capacità dell'emoglobina di legare l'ossigeno.

Legame di anidride carbonica con sangue. Il biossido di carbonio viene trasportato dal sangue in composti chimici di bicarbonato di sodio e bicarbonato di potassio. Una parte di essa viene trasportata dall'emoglobina.

Nei capillari dei tessuti, dove la tensione del biossido di carbonio è elevata, si verifica la formazione di acido carbonico e carbossiemoglobina. Nei polmoni, l'anidrasi carbonica contenuta nei globuli rossi contribuisce alla disidratazione, che porta allo spostamento dell'anidride carbonica dal sangue.

Lo scambio di gas nei polmoni nei bambini è strettamente correlato alla regolazione dell'equilibrio acido-base. Nei bambini, il centro respiratorio è molto sensibile ai minimi cambiamenti nella reazione del pH del sangue. Pertanto, anche con lievi cambiamenti di equilibrio verso l'acidificazione, i bambini avvertono mancanza di respiro. Con lo sviluppo della capacità di diffusione dei polmoni aumenta a causa di un aumento della superficie totale degli alveoli.

Il fabbisogno di ossigeno dell'organismo e il rilascio di anidride carbonica dipendono dal livello dei processi ossidativi nel corpo. Con l'età, questo livello diminuisce, il che significa che la quantità di scambio di gas per 1 kg di massa diminuisce man mano che il bambino cresce.

Scambio di gas nei polmoni e nei tessuti

Il respiro dell'uomo. La struttura e la funzione dei polmoni

La respirazione è una delle funzioni vitali del corpo, finalizzata a mantenere un livello ottimale di processi redox nelle cellule. La respirazione è un processo fisiologico complesso che assicura il rilascio di ossigeno ai tessuti, il suo utilizzo da parte delle cellule nel processo del metabolismo e la rimozione dell'anidride carbonica formatasi.

L'intero processo della respirazione può essere suddiviso in tre fasi: la respirazione esterna, il trasporto dei gas attraverso la respirazione del sangue e dei tessuti.

La respirazione esterna è uno scambio gassoso tra l'organismo e l'aria circostante, vale a dire l'atmosfera. La respirazione esterna, a sua volta, può essere suddivisa in due fasi: lo scambio di gas tra l'aria atmosferica e quella alveolare; scambio di gas tra il sangue dei capillari polmonari e l'aria alveolare.

Trasporto di gas. Ossigeno e anidride carbonica allo stato libero disciolto vengono trasportati in quantità relativamente piccole, la maggior parte di questi gas viene trasportata in uno stato legato. Il principale vettore di ossigeno è l'emoglobina. L'emoglobina trasporta anche fino al 20% di anidride carbonica. Il resto dell'anidride carbonica viene trasportato sotto forma di bicarbonati plasmatici.

Respirazione interna o tissutale. Questo stadio della respirazione può essere suddiviso in due: lo scambio di gas tra il sangue e i tessuti e il consumo di ossigeno da parte delle cellule e il rilascio di anidride carbonica come prodotto della dissimilazione.

La respirazione esterna è fornita dalle strutture muscoloscheletriche del torace, dei polmoni, del tratto respiratorio (Fig. 1) e dei centri nervosi del cervello e del midollo spinale.

Fig. 1. Strutture morfologiche degli organi respiratori umani

Ruolo fisiologico e proprietà dei polmoni

La funzione più importante dei polmoni - garantendo lo scambio di gas tra aria alveolare e sangue - è ottenuta grazie alla grande superficie di scambio dei gas dei polmoni (una media di 90 m 2 in un adulto) e una vasta area di capillari sanguigni della circolazione polmonare (70-90 m 2).

La funzione escretoria dei polmoni - la rimozione di oltre 200 sostanze volatili formate nel corpo o che cadono in esso dall'esterno. In particolare, anidride carbonica, metano, acetone, sostanze esogene (alcol etilico, etere etilico), sostanze gassose narcotiche (alotano, protossido di azoto) formate nel corpo vengono rimosse dal sangue nei polmoni in vari gradi. L'acqua evapora anche dalla superficie degli alveoli.

Oltre all'aria condizionata, i polmoni sono coinvolti nella protezione del corpo dalle infezioni. I microrganismi depositati sulle pareti degli alveoli vengono catturati e distrutti dai macrofagi alveolari. I macrofagi attivati ​​producono fattori chemiotattici che attraggono granulociti neutrofili ed eosinofili che lasciano i capillari e partecipano alla fagocitosi. I macrofagi con microrganismi assorbiti sono in grado di migrare verso i capillari e i linfonodi linfatici nei quali può svilupparsi la risposta infiammatoria. Nel proteggere il corpo dagli agenti infettivi che entrano nei polmoni con aria, lisozima, interferone, immunoglobuline (IgA, IgG, IgM), specifici anticorpi leucocitari, sono importanti nei polmoni.

Filtrazione e funzione emostatica dei polmoni - durante il passaggio del sangue attraverso il piccolo cerchio nei polmoni piccoli coaguli di sangue e emboli vengono trattenuti e rimossi dal sangue.

I trombi vengono distrutti dal sistema fibrinolitico dei polmoni. I polmoni sintetizzano fino al 90% di eparina, che, penetrando nel sangue, impedisce la coagulazione e migliora le proprietà reologiche.

La deposizione di sangue nei polmoni può raggiungere il 15% del volume di sangue circolante. Allo stesso tempo, il sangue che è entrato nei polmoni dalla circolazione non si spegne. Si osserva un aumento del riempimento di sangue dei vasi del letto del microcircolo e delle vene dei polmoni, e il sangue "depositato" continua a essere coinvolto nello scambio gassoso con aria alveolare.

La funzione metabolica comprende: la formazione di fosfolipidi e proteine ​​tensioattive, la sintesi di proteine ​​che compongono il collagene e le fibre elastiche, la produzione di mucopolisaccaridi che costituiscono il muco bronchiale, la sintesi di eparina, la partecipazione alla formazione e distruzione di sostanze biologicamente attive e di altro tipo.

Nei polmoni, l'angiotensina I viene convertita in un fattore vasocostrittore altamente attivo, angiotensina II, la bradichinina viene inattivata dell'80%, la serotonina viene catturata e depositata e il 30-40% di noradrenalina viene depositata. In loro, l'istamina è inattivata e si accumula, fino al 25% di insulina, il 90-95% delle prostaglandine dei gruppi E ed F sono inattivati; Prostaglandina (vasodilatatore prostanilina) e ossido nitrico (NO) si formano. Le sostanze biologicamente attive sotto stress possono essere rilasciate dai polmoni nel sangue e contribuire allo sviluppo di reazioni d'urto.

Tabella. Funzione non-respiratoria

funzione

caratteristica

Purificazione dell'aria (cellule dell'epitelio ciliato, proprietà reologiche), cellulare (macrofagi alveolari, neutrofili, linfociti), immunità umorale (immunoglobuline, complemento, lattoferrina, antiproteasi, interferone), lisozima (cellule sierose, macrofagi alveolari)

Sintesi di sostanze fisiologicamente attive

Bradichinina, serotonina, leucotrieni, trombossano A2, chinina, prostaglandine, NO

Metabolismo di varie sostanze

In un piccolo cerchio, fino all'80% di bradichinina, fino al 98% di serotonina, fino al 60% di calicreina viene inattivato.

La sintesi di tensioattivi (tensioattivo), la sintesi delle proprie strutture cellulari

Sintesi di collagene ed elastina ("cornice" del polmone)

Ipossia di Mri fino a 1/3 del Cb consumato sull'ossidazione del glucosio

Sintesi di prostaciclina, NO, ADP, fibrinolisi

Rimozione di prodotti metabolici

Evaporazione dell'acqua dalla superficie, scambio transcapillare (sudorazione)

Trasferimento di calore nel tratto respiratorio superiore

Fino a 500 ml di sangue

Vasocostrizione ipossica

Costrizione vascolare del polmone con una diminuzione della O2 negli alveoli

Scambio di gas polmonare

La funzione più importante dei polmoni è garantire lo scambio di gas tra l'aria degli alveoli polmonari e il sangue dei piccoli capillari. Per capire i meccanismi dello scambio di gas, è necessario conoscere la composizione del gas dei media che si scambiano tra loro, le proprietà delle strutture alveolocapillari attraverso cui avviene lo scambio di gas e tenere conto delle caratteristiche del flusso sanguigno polmonare e della ventilazione.

Composizione di aria alveolare ed espirata

La composizione di atmosferica, alveolare (contenuta negli alveoli polmonari) ed aria espirata è presentata in Tabella. 1.

Tabella 1. Il contenuto dei gas principali nell'aria atmosferica, alveolare ed esalata

Sulla base della determinazione della percentuale di gas nell'aria alveolare, viene calcolata la loro pressione parziale. Quando si calcola la pressione del vapore acqueo nel gas alveolare si presume che sia 47 mm Hg. Art. Ad esempio, se il contenuto di ossigeno nel gas alveolare è del 14,4% e la pressione atmosferica è di 740 mm Hg. Art., Quindi la pressione parziale di ossigeno (p0₂) sarà: p0₂ = [(740-47) / 100] • 14,4 = 99,8 mm Hg. Art. Nelle condizioni di riposo, la pressione parziale di ossigeno nel gas alveolare fluttua intorno a 100 mm Hg. Art., E la pressione parziale di anidride carbonica circa 40 mm Hg. Art.

Nonostante l'alternanza di inspirazione ed espirazione con respirazione silenziosa, la composizione del gas alveolare varia solo dello 0,2-0,4%, la costanza relativa della composizione dell'aria alveolare viene mantenuta e lo scambio gassoso tra esso e il sangue procede in modo continuo. La costanza della composizione dell'aria alveolare è mantenuta a causa del piccolo valore del coefficiente di ventilazione dei polmoni. Questo coefficiente mostra quanta parte della capacità funzionale residua viene scambiata per l'aria atmosferica per 1 ciclo di respirazione. Normalmente, il CWL è uguale a 0,13-0,17 (cioè, con un respiro tranquillo, circa 1/7 dell'IU viene scambiato). La composizione del gas alveolare sul contenuto di ossigeno e anidride carbonica del 5-6% diversa da quella atmosferica.

Tabella. 2. Composizione del gas di aria inalata e alveolare

Il coefficiente di ventilazione delle diverse aree dei polmoni può differire, pertanto, la composizione del gas alveolare ha un valore diverso non solo in remoto, ma anche in aree limitrofe del polmone. Dipende dal diametro e dalla permeabilità dei bronchi, dalla produzione di tensioattivo e compliance polmonare, dalla posizione del corpo e dal grado di riempimento dei vasi polmonari con sangue, dalla velocità e dal rapporto delle durate di inalazione ed espirazione, ecc. La gravità ha un'influenza particolarmente forte su questo indicatore.

Fig. 2. Dinamica dell'ossigeno nei polmoni e nei tessuti

Con l'età, il valore della pressione parziale dell'ossigeno negli alveoli praticamente non cambia, nonostante cambiamenti significativi correlati all'età in molti indicatori di respirazione esterna (diminuzione di VC, OEL, pervietà bronchiale, aumento di EO, OOL, ecc.). Conservazione della sostenibilità dell'indicatore del PO₂ negli alveoli promuove l'aumento correlato all'età della frequenza respiratoria.

Diffusione di gas tra gli alveoli e il sangue

La diffusione dei gas tra aria alveolare e sangue obbedisce alla legge generale della diffusione, secondo la quale la forza trainante è la differenza nelle pressioni parziali (tensioni) di gas tra gli alveoli e il sangue (figura 3).

I gas che si trovano in uno stato disciolto nel plasma sanguigno che scorre ai polmoni creano la loro tensione nel sangue, che è espressa nelle stesse unità (mm Hg), che è la pressione parziale nell'aria. Il valore medio della tensione di ossigeno (pO₂) nel sangue di piccoli capillari è pari a 40 mm Hg. Art., E la sua parziale pressione nell'aria alveolare - 100 mm Hg. Art. Il gradiente di pressione dell'ossigeno tra l'aria alveolare e il sangue è 60 mm Hg. Art. La tensione di anidride carbonica nel flusso di sangue venoso - 46 mm Hg. Art., Negli alveoli - 40 mm Hg. Art. e il gradiente di pressione del biossido di carbonio è di 6 mm Hg. Art. Questi gradienti sono la forza trainante dello scambio gassoso tra aria alveolare e sangue. Si tenga presente che questi valori di gradiente esistono solo all'inizio dei capillari, ma quando il sangue si muove attraverso il capillare, la differenza tra la pressione parziale nel gas alveolare e la pressione sanguigna diminuisce.

Fig. 3. Condizioni fisico-chimiche e morfologiche dello scambio gassoso tra l'aria alveolare e il sangue

Il tasso di scambio di ossigeno tra aria alveolare e sangue è influenzato sia dalle proprietà del mezzo attraverso il quale avviene la diffusione, sia dal tempo (circa 0,2 s) durante il quale la porzione trasferita di ossigeno è legata all'emoglobina.

Per passare dall'aria alveolare all'eritrocito e ai legami con l'emoglobina, la molecola di ossigeno deve diffondersi attraverso:

• uno strato di tensioattivo che riveste gli alveoli;
• epitelio alveolare;
• membrane basali e spazio interstiziale tra epitelio ed endotelio;
• endotelio capillare;
• uno strato di plasma sanguigno tra l'endotelio e l'eritrocita;
• membrana di ertrocita;
• strato di citoplasma nell'eritrocita.

La distanza totale di questo spazio di diffusione va da 0,5 a 2 micron.

I fattori che influenzano la diffusione dei gas nei polmoni si riflettono nella formula Fick:

dove V è il volume di gas diffusibile; k - coefficiente di permeabilità del mezzo per i gas, a seconda della solubilità del gas nei tessuti e del suo peso molecolare; S è la superficie diffusa dei polmoni; P₁ e P₂, - tensione del gas nel sangue e negli alveoli; d è lo spessore dello spazio di diffusione.

In pratica, per scopi diagnostici, determinare un indicatore chiamato la capacità di diffusione dei polmoni per l'ossigeno (DL_O2). È uguale al volume di ossigeno diffuso dall'aria alveolare nel sangue attraverso l'intera superficie di scambio gassoso in 1 minuto con un gradiente di pressione dell'ossigeno di 1 mm Hg. Art.

dov'è vo₂ - diffusione di ossigeno nel sangue per 1 minuto; P₁ - La pressione parziale di ossigeno negli alveoli; P₂ - tensione dell'ossigeno nel sangue.

A volte questo indicatore è chiamato coefficiente di trasferimento. Normalmente, quando un adulto è a riposo, il valore di DL_O2 = 20-25 ml / min mm Hg Art. Durante l'esercizio DL_O2aumenta e può raggiungere 70 ml / min mm Hg. Art.

Negli anziani, il valore di DL_O2diminuisce; a 60 anni è circa 1/3 in meno dei giovani.

Per determinare il DL_O2spesso utilizzare la definizione tecnicamente più fattibile di DL_CO. Effettuare un soffio d'aria contenente 0,3% di monossido di carbonio, trattenere il respiro per 10-12 secondi, quindi espirare e, determinando il contenuto di CO nell'ultima porzione di aria espirata, calcolare la transizione di CO in sangue: DL_O2= DL_CO • 1.23.

Coefficiente di permeabilità biologica per CO₂ 20-25 volte superiore rispetto all'ossigeno. Pertanto, diffusione di C0₂ nei tessuti del corpo e nei polmoni a un livello inferiore rispetto all'ossigeno, gradienti delle sue concentrazioni, il biossido di carbonio contenuto nel sangue venoso ad un livello più alto (46 mm Hg) rispetto agli alveoli (40 mm Hg) è rapidamente, la pressione parziale, di regola, riesce a uscire nell'aria alveolare anche con una certa insufficienza di flusso di sangue o ventilazione, mentre lo scambio di ossigeno in tali condizioni diminuisce.

Fig. 4. Scambio di gas nei capillari del circolo grande e piccolo della circolazione sanguigna

La velocità del movimento del sangue nei capillari polmonari è tale che un eritrocita passa attraverso un capillare in 0,75-1 s. Questa volta è abbastanza per il bilanciamento quasi completo della pressione parziale di ossigeno negli alveoli e la sua tensione nel sangue dei capillari polmonari. L'emoglobina eritrocitaria richiede solo circa 0,2 s per legare l'ossigeno. Anche il bilanciamento della pressione di anidride carbonica tra il sangue e gli alveoli avviene rapidamente. Nella cura dei polmoni attraverso le vene del piccolo circolo di sangue arterioso in una persona sana in condizioni normali, la tensione dell'ossigeno è 85-100 mm Hg. Art. E tensione CON₂-35-45 mm Hg. Art.

Per caratterizzare le condizioni e l'efficacia dello scambio di gas nei polmoni insieme a DL₀ Viene applicato anche il fattore di utilizzo dell'ossigeno._O2), che riflette la quantità di ossigeno (in ml) assorbita da 1 litro d'aria che entra nei polmoni:₀₂ = V_O2ml * min -1 / MOD l * min -1 Normale KI = 35-40 ml * l -1.

Scambio di gas nei tessuti

Lo scambio di gas nei tessuti è soggetto alle stesse leggi dello scambio di gas nei polmoni. La diffusione dei gas procede nella direzione dei loro gradienti di tensione, la sua velocità dipende dalla grandezza di questi gradienti, dall'area dei capillari sanguigni funzionanti, dallo spessore dello spazio di diffusione e dalle proprietà dei gas. Molti di questi fattori, e di conseguenza il tasso di scambio gassoso, possono variare a seconda della velocità del flusso sanguigno lineare e volumetrico, del contenuto e delle proprietà dell'emoglobina, della temperatura, del pH, dell'attività degli enzimi cellulari e di un certo numero di altre condizioni.

Oltre a questi fattori, lo scambio di gas (specialmente l'ossigeno) tra sangue e tessuti è promosso da: mobilità delle molecole di ossiemoglobina (diffondendole sulla superficie della membrana degli eritrociti), convezione del citoplasma e del liquido interstiziale, nonché filtrazione e riassorbimento del fluido nella microvascolarizzazione.

Scambio di ossigeno

Lo scambio gassoso tra sangue arterioso e tessuti inizia a livello delle arteriole con un diametro di 30-40 micron e viene effettuato per tutta la microvascolarizzazione fino al livello delle venule. Tuttavia, il ruolo principale nello scambio di gas è giocato dai capillari. Per studiare lo scambio di gas nei tessuti, è utile avere una vista del cosiddetto "cilindro del tessuto (cono)", che include il capillare e le strutture tissutali adiacenti fornite dall'ossigeno (figura 5). Il diametro di un tale cilindro può essere valutato dalla distanza intercapillare. Si tratta di circa 25 micron nel muscolo cardiaco, 40 micron nella corteccia cerebrale e 80 micron nel muscolo scheletrico.

La forza trainante dello scambio gassoso in un cilindro del tessuto è il gradiente di tensione dell'ossigeno. Ci sono gradienti longitudinali e trasversali. Il gradiente longitudinale è diretto lungo il corso del capillare. La tensione dell'ossigeno nella parte iniziale del capillare può essere di circa 100 mm Hg. Art. Mentre gli eritrociti si muovono verso la parte venosa del capillare e la diffusione dell'ossigeno nel tessuto, il pO_ scende a una media di 35-40 mm Hg. Art., Ma in alcune condizioni può essere ridotto a 10 mm Hg. Art. Il gradiente di tensione trasversale di O2 in un cilindro di tessuto può raggiungere 90 mm Hg. Art. (nelle aree del tessuto più distanti dal capillare, nel cosiddetto "angolo morto", p0₂ può essere 0-1 mm Hg. v.).

Fig. 5. Rappresentazione schematica del "cilindro del tessuto" e distribuzione della tensione dell'ossigeno nelle estremità arteriosa e venosa del capillare a riposo e quando si eseguono lavori intensivi

Pertanto, nelle strutture tissutali, il rilascio di ossigeno alle cellule dipende dal grado di rimozione dai capillari sanguigni. Le cellule adiacenti alla sezione venosa del capillare si trovano nelle peggiori condizioni di erogazione di ossigeno. Per il normale corso dei processi ossidativi nelle cellule, è sufficiente la tensione dell'ossigeno di 0,1 mm Hg. Art.

Le condizioni dello scambio gassoso nei tessuti sono influenzate non solo dalla distanza intercapillare, ma anche dalla direzione del flusso sanguigno nei capillari adiacenti. Se la direzione del flusso sanguigno nella rete capillare che circonda il tessuto dato del tessuto è multidirezionale, allora questo aumenta l'affidabilità di fornire il tessuto con l'ossigeno.

L'efficienza della cattura dell'ossigeno da parte dei tessuti è caratterizzata dal valore del coefficiente di utilizzazione dell'ossigeno (KUK) - questo è il rapporto percentuale del volume di ossigeno assorbito dal sangue arterioso per unità di tempo al volume totale di ossigeno erogato dal sangue ai vasi del tessuto durante lo stesso tempo. Il tessuto KUK può essere determinato dalla differenza nel contenuto di ossigeno dei vasi sanguigni arteriosi e dal sangue venoso che scorre dal tessuto. Nello stato di riposo fisico nell'uomo, il CUK medio è del 25-35%. Anche nella falciatura, la grandezza di KUK in diversi organi varia. A riposo KUK il miocardio è di circa il 70%.

Durante l'esercizio, il grado di utilizzazione dell'ossigeno aumenta fino al 50-60% e in alcuni dei muscoli più attivi e il cuore può raggiungere il 90%. Un tale aumento di KUK nei muscoli è principalmente dovuto ad un aumento del flusso sanguigno in loro. Allo stesso tempo, i capillari che non funzionano a riposo sono rivelati, l'area della superficie di diffusione aumenta e le distanze di diffusione per la diminuzione dell'ossigeno. L'aumento del flusso sanguigno può essere causato sia in modo riflessivo che sotto l'influenza di fattori locali che dilatano i muscoli. Tali fattori sono l'aumento della temperatura del muscolo di lavoro, l'aumento di pC0₂ e una diminuzione del pH del sangue, che non solo contribuisce ad un aumento del flusso sanguigno, ma provoca anche una diminuzione dell'affinità dell'emoglobina per l'ossigeno e un'accelerazione della diffusione dell'ossigeno dal sangue nel tessuto.

La diminuzione della tensione dell'ossigeno nei tessuti o la difficoltà del suo uso per la respirazione dei tessuti si chiama ipossia. L'ipossia può essere il risultato di ventilazione insufficiente dei polmoni o insufficienza circolatoria, ridotta diffusione dei gas nei tessuti e mancanza di attività degli enzimi cellulari.

Lo sviluppo dell'ipossia tissutale dei muscoli scheletrici e del cuore è in certa misura prevenuta dalla cromoproteina in essi - la mioglobina, che agisce come un deposito di ossigeno. Il gruppo protesico di mioglobina è simile all'eme dell'emoglobina e la parte proteica della molecola è rappresentata da una singola catena polipeptidica. Una molecola di mioglobina è in grado di legare solo una molecola di ossigeno e 1 g di mioglobina - 1,34 ml di ossigeno. Soprattutto un sacco di mioglobina si trova nel miocardio - una media di 4 mg / g di tessuto. Con ossigenazione completa della mioglobina, la riserva di ossigeno creata da lui in 1 g di tessuto sarà 0,05 ml. Questo ossigeno può essere sufficiente per 3-4 contrazioni del cuore. L'affinità della mioglobina per l'ossigeno è superiore a quella dell'emoglobina. Pressione di mezza saturazione P₅₀ per mioglobina è tra 3 e 4 mm Hg. Art. Pertanto, in condizioni di sufficiente perfusione del muscolo con sangue, immagazzina ossigeno e lo rilascia solo quando compaiono condizioni vicine all'ipossia. La mioglobina nell'uomo lega fino al 14% della quantità totale di ossigeno nel corpo.

Negli ultimi anni sono state scoperte altre proteine ​​che possono legare l'ossigeno nei tessuti e nelle cellule. Questi includono la proteina della neuroglobina presente nel tessuto cerebrale, la retina e la citoglobina contenuta nei neuroni e in altri tipi di cellule.

Iperossia - aumentata in relazione alla normale tensione di ossigeno nel sangue e nei tessuti. Questa condizione può svilupparsi quando una persona respira ossigeno puro (per un adulto, tale respirazione è consentita per non più di 4 ore) o collocarla in camere con una pressione dell'aria maggiore. Quando l'iperossia può sviluppare sintomi di avvelenamento da ossigeno. Pertanto, l'uso prolungato di miscele di gas respirabili con un alto contenuto di ossigeno del suo contenuto non deve superare il 50%. Particolarmente pericoloso è il maggior contenuto di ossigeno nell'aria che respiriamo per i neonati. L'inalazione prolungata di ossigeno puro minaccia lo sviluppo di danni alla retina, all'epitelio polmonare e ad alcune strutture cerebrali.

Scambio di gas di anidride carbonica

Normalmente, la tensione di anidride carbonica nel sangue arterioso varia tra 35-45 mm Hg. Art. Il gradiente di tensione del biossido di carbonio tra il sangue arterioso in ingresso e le cellule che circondano il capillare del tessuto può raggiungere 40 mm Hg. Art. (40 mmHg nel sangue arterioso e fino a 60-80 mm negli strati profondi delle cellule). Sotto l'azione di questo gradiente, l'anidride carbonica si diffonde dai tessuti nel sangue capillare, causando un aumento della tensione fino a 46 mm Hg. Art. e un aumento del contenuto di anidride carbonica al 56-58% in volume. Circa un quarto dell'anidride carbonica emessa dal tessuto nel sangue si lega all'emoglobina, il resto, a causa dell'enzima anidrasi carbonica, si combina con l'acqua e forma l'acido carbonico, che viene rapidamente neutralizzato dall'aggiunta di ioni Na 'e K' e viene trasportato ai polmoni come questi bicarbonati.

La quantità di anidride carbonica disciolta nel corpo umano è di 100-120 litri. Questo è circa 70 volte più ossigeno nel sangue e nei tessuti. Quando si modifica la tensione di anidride carbonica nel sangue tra esso e i tessuti è la sua intensiva ridistribuzione. Pertanto, con ventilazione inadeguata, il livello di anidride carbonica nel sangue cambia più lentamente del livello di ossigeno. Poiché i tessuti adiposi e ossei contengono una quantità particolarmente elevata di anidride carbonica disciolta e legata, possono agire da tampone, intrappolando il biossido di carbonio in caso di ipercapnia e rilasciando in ipocapnia.

Scambio di gas polmonare

Scambio di gas nei polmoni.

Nei polmoni, avviene lo scambio gassoso tra l'aria inspirata e quella alveolare.

L'azoto prende parte alla respirazione, ma il contenuto di azoto aumenta man mano che l'aria nei polmoni si inumidisce e il contenuto di vapore acqueo aumenta. Lo scambio di gas tra le miscele di gas si verifica a causa della differenza nella pressione parziale del gas. La pressione totale della miscela di gas è soggetta alla legge di Dalton -

La pressione totale della miscela di gas è pari alla somma delle pressioni parziali che compongono i suoi gas.

Se la miscela di gas è all'interno della pressione atmosferica, allora la frazione di ossigeno sarà

Nella fase successiva, si verifica uno scambio di gas tra l'aria alveolare e i gas del sangue (sangue venoso adatto ai polmoni) / I gas possono essere fisicamente dissolti o legati a qualcosa. La dissoluzione dei gas dipende dalla composizione del liquido, dal volume e dalla pressione dei gas al di sopra del liquido, dalla temperatura e dalla natura del gas stesso, che si dissolve. Il coefficiente di solubilità indica quanto gas può dissolversi in 1 ml. liquidi a T = 0 e la pressione del gas sopra il liquido è 760 mm. La tensione parziale di un gas in un liquido. È creato dalle forme disciolte e non dai composti chimici del gas. La quantità di ossigeno disciolto nel sangue venoso = 0,3 ml per 100 ml di sangue. Anidride carbonica = 2,5 ml per 100 ml di sangue. Il resto del contenuto cade su altre forme - in ossigeno - ossiemoglobina, anidride carbonica - acido carbonico, bicarbonato di sodio e sali di potassio, e sotto forma di carboamoglobina. A livello degli alveoli, si creano le condizioni in cui il gas a pressione di ossigeno sostituirà l'anidride carbonica. Il motivo principale per il movimento dell'ossigeno e del biossido di carbonio è la differenza nelle pressioni parziali.

Allo stesso tempo, i gas attraversano la barriera aria-sangue, che separa l'aria alveolare dal sangue del capillare. Include un film di tensioattivo, pnvmotsity alveolare, membrana basale, endotelio capillare. Lo spessore di questa barriera è di circa 1 micron. Il tasso di diffusione del gas obbedisce alla legge della

Il tasso di diffusione di un gas attraverso un liquido è direttamente proporzionale alla sua solubilità ed è proporzionale alla sua densità.

La solubilità del biossido di carbonio è molto più alta (20 volte) di quella dell'ossigeno. 6-8 mm - differenza di pressione per lo scambio di anidride carbonica

Legge di Fick (diffusione del gas)

A - area, l-thickness

Lo scambio di gas richiede 0,1 secondi.

Fattori che influenzano lo scambio di gas

1. Ventilazione alveolare
2. Perfusione dei polmoni con il sangue
3. La capacità di diffusione dei polmoni è la quantità di ossigeno che può penetrare nei polmoni in 1 minuto, con una differenza di pressione parziale di 1 mm. Per ossigeno (20-30 ml)

Il rapporto di ventilazione ideale è 0,8-1 (5 litri di aria e 5 litri di sangue, cioè circa 1). Se gli alveoli non sono ventilati e l'apporto di sangue è normale, la pressione parziale dei gas nell'aria alveolare è uguale alla tensione dei gas ematici venosi (40 per l'ossigeno 40-46 per il biossido di carbonio).Il rapporto tra ventilazione e perfusione = 0. Se viene eseguita la ventilazione non lavorare sugli alveoli, ma nutrirsi di sangue. Il rapporto tende all'infinito, la pressione parziale nell'aria alveolare sarà quasi uguale alla pressione parziale dell'aria atmosferica. Se il rapporto tra ventilazione e perfusione è 0,6, allora questo indica una ventilazione insufficiente rispetto al flusso sanguigno e, di conseguenza, un basso contenuto di ossigeno nel sangue arterioso. Un alto rapporto di ventilazione-perfusione (per esempio, 8) è una ventilazione eccessiva rispetto al flusso sanguigno e il contenuto di ossigeno nel sangue arterioso è normale. L'iperventilazione in alcune aree non può compensare l'ipoventilazione degli altri.

Contenuto di gas nel sangue in percentuale in volume

I tessuti assorbono il 6% in volume di ossigeno - arterio - differenza venosa (normale 6-8)

O2 - 0,3 vol% CO2 - 2,5 vol%

Il resto è legato chimicamente. Per ossigeno - ossiemoglobina, che si forma durante l'ossigenazione (non cambia il grado di ossidazione del ferro) molecola di emoglobina.

Con un'alta pressione parziale, l'emoglobina si lega all'ossigeno e con una bassa pressione ritorna. La dipendenza della formazione di ossiemoglobina sulla pressione parziale è una curva con dipendenza indiretta. La curva di dissociazione è a forma di S

Tensione di carica - corrisponde al 95% del contenuto di ossiemoglobina (il 95% è ottenuto a 80 mm Hg)

Tensione di scarica - ridotta al 50%. P50 = 26-27 mm Hg

P O2 da 20 a 40 - corrisponde a deossigenazione, tensione O2 nei tessuti

1,34 ml di ossigeno sono legati a 1 g di emoglobina.

Il fattore principale che contribuirà alla combinazione dell'ossigeno con l'emoglobina, la tensione dell'ossigeno sul corso della curva di dissociazione sarà influenzata da una serie di altri fattori - ausiliari -

- diminuzione del pH del sangue - spostare la curva a destra

- aumento della temperatura - giusto

- sollevando 2,3DFG Troppo sposta la curva a destra

- l'aumento di CO2 si sposta anche a destra

Fisiologicamente è molto utile. Il cambiamento di questi indicatori nella direzione opposta sposta la curva verso la formazione di una maggiore quantità di ossiemoglobina. Farà la differenza nei polmoni. La curva di dissociazione dipende dalla forma di emoglobina. L'emoglobina F ha un'alta affinità per l'ossigeno. Ciò consente al feto di assumere grandi quantità di ossigeno.

Cosa succede nei capillari del grande circolo della circolazione sanguigna.

Un processo ossidativo si verifica nelle cellule, culminando nell'assorbimento di ossigeno e il rilascio di anidride carbonica e acqua. Ci sono tutte le condizioni (pressione parziale) in modo che il biossido di carbonio scorre dalle cellule nel plasma (in esso si dissolve fino al 2,5%, ma questo è il limite, non può dissolversi ulteriormente). L'anidride carbonica entra nel globulo rosso. C'è una connessione di anidride carbonica e acqua a causa dell'anidride carbonica con la formazione di acido carbonico. Negli eritrociti si forma acido carbonico che si dissocia nell'anione HCO3 e nell'anione di idrogeno. Si verifica l'accumulo di anioni La loro concentrazione sarà maggiore rispetto al plasma. Anione HCO3 andrà nel plasma a causa della differenza di concentrazione. Il plasma sanguigno contiene più sodio, che è sempre insieme al cloro. Il rilascio di anioni aumenta le cariche negative: viene creato un gradiente elettrochimico che fa sì che il cloro dal plasma entri nell'eritrocita. Nell'ampio circolo capillare si verificherà una separazione temporanea di Na e Cl. Na entra nel nuovo legame HCO3, si forma sodio bicarbonato, ma nel plasma si forma una forma di trasporto di anidride carbonica.

Con l'ossigeno Il suo contenuto nelle cellule è piccolo: l'ossiemoglobina si scompone in ossigeno e riduce l'emoglobina, che ha proprietà acide meno pronunciate.

KHbO2 + H2CO3 = KHCO3 + HHb + O2 / L'emoglobina soddisfa le proprietà tampone, impedisce uno spostamento verso il lato acido, l'ossigeno viene anche rilasciato.

Il bicarbonato di potassio si forma negli eritrociti, una forma di trasporto dell'ossigeno.

L'anidride carbonica può legarsi direttamente all'emoglobina - alla porzione proteica (NH2), si forma un legame carbonico - R-NH2 + CO2 = R-NHCOOH.

Si formano tutte le forme di trasporto del biossido di carbonio: la forma disciolta (2,5%), i sali dell'acido carbonico e l'acido carbonico stesso. Rappresentano il 60-70% del trasporto di CO2, il 10-15% sotto forma di carbhemoglobin. Il sangue si trasforma così in venoso e più lontano deve andare ai polmoni, dove i processi di scambio di gas nei polmoni avranno luogo. Nei polmoni, la sfida è ottenere ossigeno e dare anidride carbonica.

Nei polmoni, l'ossigeno dall'aria alveolare passa attraverso la barriera aerometrica nel plasma e negli alveociti. L'ossigeno si lega all'emoglobina, ad es. KHCO3 + HHb + O2 = KHbO2 + H2CO3. L'acido carbonico a bassa tensione CO2 è esposto all'anidride carbonica e all'anidride carbonica utilizzando anidride carbonica. L'anidride carbonica lascia l'eritrocita e entra nell'aria alveolare e, di conseguenza, la concentrazione di anione HCO3 nell'eritrocito diminuirà. Anione HCO3 lascia il plasma nell'eritrocita. Dentro l'erythrocyte più ioni negativi e il cloro è restituito a sodio.

C'è una rottura del legame di carbonio. L'anidride carbonica si distacca dall'emoglobina e l'anidride carbonica entra nel plasma e nell'aria alveolare. La distruzione di forme di trasporto di anidride carbonica. Quindi tutti i processi sono ripetuti di nuovo.

Regolazione della respirazione

Sotto la regolazione della respirazione si intende una combinazione di meccanismi nervosi e umorali che assicurano il lavoro ritmico e coordinato dei muscoli respiratori, in cui viene effettuato un consumo di ossigeno sufficiente e la rimozione dell'anidride carbonica. Questo può essere ottenuto cambiando il lavoro dei muscoli respiratori. Il sistema nervoso è coinvolto nella regolazione della respirazione. Questo si manifesta da un lato con la regolazione automatica della respirazione (funzione dei centri del tronco cerebrale). Allo stesso tempo, esiste una regolazione arbitraria della respirazione, che dipende dalla funzione della corteccia cerebrale. Le aree del sistema nervoso centrale associate alla regolazione della funzione respiratoria sono chiamate centri respiratori. Allo stesso tempo, l'accumulo di neuroni coinvolti nella regolazione della respirazione è osservato a diversi livelli, la corteccia, l'ipotalamo, il ponte, il midollo e il midollo spinale. Il significato delle singole sezioni non sarà lo stesso. I motoneuroni del midollo spinale sono 3-5 segmenti cervicali che innervano il diaframma e i 6 segmenti toracici superiori che innervano le gambe intercostali. Questi saranno centri operativi o segmentali. Trasmettono direttamente un segnale per la contrazione dei muscoli respiratori. I centri del midollo spinale non possono funzionare in modo indipendente (senza influenza). Dopo i danni agli arresti più alti - la respirazione. La regolazione automatica della respirazione è associata alla funzione del centro vitale, che si trova nel midollo allungato. Considerando il midollo allungato - ci sono 2 centri - la regolazione della circolazione sanguigna e respiratoria. Il centro del midollo allungato fornisce la regolazione automatica della respirazione e il centro respiratorio del midollo allungato.

Legallua 1812, Flurans 1842, Mislavsky 1885 - uno studio dettagliato dei centri respiratori del midollo allungato. Il centro respiratorio comprende la parte mediale della formazione reticolare del midollo allungato, che si trova su entrambi i lati della linea e corrisponde prossimalmente all'uscita del nervo ipoglosso, e caudalmente raggiunge il riflusso e le piramidi. centro respiratorio è una coppia di educazione. Ci sono i neuroni responsabili dell'inalazione e dei neuroni responsabili dell'espirazione - il reparto espiratorio. È ora stabilito che la generazione del ritmo respiratorio centrale è associata all'interazione di 6 gruppi di neuroni, che si trovano in 2 nuclei - il nucleo respiratorio dorsale, è adiacente al nucleo di un singolo tratto. Impulsi da 9 e 10 coppie di nervi cranici arrivano a un unico tratto. Nel nucleo respiratorio dorsale sono concentrati principalmente i neuroni dell'ispirazione e della dorsale. Il nucleo respiratorio, quando eccitato, invia un flusso di impulsi ai nervi frenici. Nucleo respiratorio ventrale, comprende 4 nuclei. Il più caudale è il nucleo retroambiguar, costituito da neuroni esalatori. Questo gruppo comprende anche il doppio nucleo, che regola il rilassamento della faringe, della laringe e della lingua del nucleo 3e-para-ambiguar e occupa le sezioni più anteriori e si trova parallelo al doppio nucleo e contiene i neuroni inalatori e un neurone respiratorio. 4 ° complesso neuronale di Betzinger, che partecipa all'espirazione. In questi nuclei ci sono 6 gruppi di neuroni -

1. presto ispiratore
2. neuroni potenziatori inspiratori
3. inspiratorio tardivo incluso interneurone
4. presto espiratorio
5. espiratorio dei neuroni amplificatori
6. neuroni espiratori tardivi (pre-respiratorio)

3 fasi del ciclo respiratorio - fase inspiratoria, fase post-inspiratoria o prima fase espiratoria, 2a fase espiratoria. Nel primo caso, l'inspirazione avviene (ispirazione) - il segnale dei neuroni amplificatori inspiratori aumenta - i neuroni sono concentrati nel nucleo respiratorio dorsale. Sui percorsi discendenti, i segnali vengono trasmessi ai centri del nervo frenico, il diaframma si restringe, viene eseguito l'atto di inspirazione,

Per far passare l'aria nel tratto respiratorio, si verifica la contrazione muscolare, garantendo l'espansione della faringe e della laringe. Ciò è dovuto all'attività dei neuroni pre-aspiratori. Durante l'atto di inalazione, vengono monitorati due parametri - il tasso di crescita dei segnali dei neuroni in crescita e questo momento determina la durata dell'atto di inalazione, il secondo fattore è il raggiungimento del punto limite a cui il segnale inspiratorio scompare improvvisamente e scompare alla prima fase espiratoria, questo porta al rilassamento dei muscoli d'inalazione e questo sarà accompagnato da un'espirazione passiva. I neuroni di inalazione esistono nel nucleo respiratorio ventrale e questi neuroni controllano la contrazione dei muscoli intercostali obliqui esterni e dei muscoli ausiliari dell'ispirazione, ma con la respirazione silenziosa questi neuroni non hanno bisogno di essere accesi. Sulla scia della prima fase espiratoria, può verificarsi una seconda fase espiratoria, associata all'espirazione attiva, e questa fase è dovuta all'inclusione di neuroni espiratori potenziati che si trovano nella parte caudale del nucleo respiratorio ventrale e il segnale di questi neuroni viene trasmesso ai muscoli obliqui interni intercostali ai muscoli addominali - attivo espirazione. così a livello del midollo allungato, lavorano 6 gruppi di neuroni respiratori, che creano circuiti neuronali abbastanza complessi che forniscono l'atto di inspirare ed espirare, mentre l'attivazione dei neuroni inalatori sopprime il gruppo di neuroni esalatori. Questi gruppi sono antagonisti. Numerosi mediatori sono stati trovati nelle catene di questi neuroni, che sono eccitatori (glutammato, acetilcolina, sostanza P) e mediatori inibitori GABA e glicina. Anteriore al nucleo respiratorio ventrale è il complesso Betzinger. Solo i neuroni di esalazione sono contenuti in questo complesso. L'attivazione di questo complesso, che riceve segnali principalmente da un singolo tratto, ha un effetto inibitorio sui neuroni inspiratori nei nuclei del complesso dorsale e ventrale e stimola la parte caudale del nucleo espiratorio della neurina ventrale. Complesso Betzinger progettato per stimolare la fase espiratoria. Nell'area del ponte Varolievo ci sono i neuroni associati al ciclo respiratorio e si trovano in due nuclei del ponte - la parabrachia e il nucleo di Kelliker Fyuze. Neuroni associati all'atto di inspirazione, espirazione e intermedio si trovano in questi nuclei. Questi neuroni sono chiamati il ​​centro pnemotossico, ma nella letteratura moderna questo termine viene scartato e designato come gruppo respiratorio di neuroni del ponte. I neuroni del ponte sono coinvolti nel regolare l'attività dei neuroni del midollo allungato, assicurando il ritmo della respirazione. Questo centro è necessario per il cambiamento dell'atto di inalazione non è un atto di esalazione e la funzione principale di questo gruppo è la soppressione dell'attività dei neuroni inspiratori nel nucleo respiratorio dorsale. Contribuiscono al cambiamento dell'atto di inspirare per espirare. Se i varoloni inalati dal midollo allungato sono stati separati, è stato osservato un allungamento della fase di inalazione. qui avviene l'autoeccitazione dei neuroni e, soprattutto, l'automaticità è connessa con i centri inspiratori. Le potenziali oscillazioni si verificano in esse, che causano autoeccitazione. Oltre che automatico, il centro del midollo allungato ha un ritmo - assicurano il cambiamento delle fasi di inspirazione ed espirazione. L'attività dei centri del midollo allungato è di eseguire un lavoro integrativo complesso adattando la respirazione ai diversi segnali del nostro corpo. Qualunque cambiamento nella respirazione abbia luogo - il compito principale è quello di fornire ossigeno ed eliminare l'anidride carbonica. L'attività dei centri cambia sia sotto l'influenza delle influenze riflesse che dai fattori umorali. La regolazione della funzione respiratoria si basa sul principio del feedback. Regolando la fornitura di ossigeno del corpo, il centro respiratorio CA risponde a O2 e CO2.

nella seconda espirazione senza l'inclusione dei muscoli espirazione. Nel 3o - esalazione attiva - i muscoli di espirazione sono inclusi.

L'esperienza di Federico con la circolazione incrociata. Per effettuare questo esperimento sono stati prelevati 2 cani, in cui la circolazione del sangue è stata ottenuta trasversalmente - la testa di uno ha ricevuto il sangue dalla parte inferiore del tronco dell'altro (erano collegati trasversalmente). Se spremete la trachea nel primo cane. Ciò ha causato una diminuzione di ossigeno e un eccesso di CO2 nel sangue del primo cane. Questo sangue scorreva alla testa del secondo cane. Il secondo cane ha avuto mancanza di respiro (dispnea). La respirazione intensa del secondo cane ha reso possibile la saturazione del sangue con ossigeno e la rimozione dell'anidride carbonica. Il centro respiratorio del primo cane ha ridotto l'attività e l'apnea è stato osservato nonostante il fatto che i tessuti fossero soffocanti. Lo spostamento nella composizione gassosa del sangue porta a un cambiamento nelle funzioni del centro respiratorio, ma l'esperienza non dà la risposta - a cui viene data una risposta materiale - una mancanza di ossigeno o un eccesso di anidride carbonica. Questo è stato dimostrato negli studi di Holden. Holden ha condotto uno studio sui cambiamenti respiratori con diverso contenuto di ossigeno e anidride carbonica. Questi studi sono stati condotti su esseri umani e hanno trovato che una diminuzione di ossigeno nell'aria inalata dal 21 al 12% non provoca cambiamenti visibili nella respirazione. Aumentando di 0 il contenuto di CO2 nell'aria alveolare, "% ha aumentato la ventilazione dei polmoni del 100%. Di maggiore importanza nella regolazione del centro respiratorio è il livello di CO2 nel sangue. Ulteriori studi hanno dimostrato che tutti questi fattori portano ad un cambiamento nella respirazione. Il livello di questi indicatori è monitorato nel corpo con l'aiuto di chemorecettori. Percepiscono i livelli di ossigeno e anidride carbonica. I chemocettori sono divisi in 2 gruppi: periferici e centrali. I chemocettori periferici si trovano sotto forma di glomeruli nell'arco aortico e nel seno carotideo, l'area di divisione della carotide totale in interna ed esterna. Questi recettori ricevono l'innervazione - il glomeruli aortico - assorbente del tessuto carotideo - vago. questi glomeruli giacciono sulle arterie. Il flusso sanguigno nei tessuti glomerulari è il più intenso. L'esame istologico ha dimostrato che i glomeruli sono costituiti da cellule principali e cellule di supporto o di sostegno. Allo stesso tempo, nelle membrane delle cellule principali ci sono canali di potassio dipendenti dall'ossigeno, che reagiscono a una diminuzione dell'ossigeno nel sangue, e la permeabilità al potassio diminuisce proporzionalmente. Una diminuzione della resa di potassio porta alla depolarizzazione della membrana. Il prossimo stadio apre canali di calcio. Il calcio penetra nelle cellule principali, contribuendo al rilascio del mediatore - dopamina, sostanze P. Questi mediatori ecciteranno le terminazioni nervose. Dal segnale chemoretzptor andrà al midollo. Ci saranno stimolazione, eccitazione dell'inalazione del neurone, la respirazione sarà aumentata. Questi recettori mostrano una particolare sensibilità quando l'ossigeno viene ridotto da 60 mm a 20 mm. I chemocettori periferici sono altamente sensibili alla carenza di ossigeno. Quando i chemocettori sono eccitati, c'è un aumento della respirazione, senza modificare la profondità. Questi sono chemorecettori centrali, che si trovano sulla superficie ventrale del midollo allungato e sulla superficie ventrale sono stati trovati tre campi M, L, S. I chemocettori centrali mostrano una chemiosensibilità selettiva. All'azione dei protoni nel liquido cerebrospinale. L'aumento dei protoni dell'idrogeno è dovuto all'interazione tra l'anidride carbonica e l'acqua, che forma l'acido carbonico, che si dissocia in un protone di idrogeno e un anione. Entrambi i neuroni inspiratori ed espiratori del centro respiratorio sono amplificati. I chemocettori centrali sono lenti ma più prolungati di eccitazione e sono più sensibili ai farmaci. L'uso della morfina come antidolorifico provoca un effetto collaterale - depressione respiratoria.

Per l'autoregolazione, gli impulsi sono molto visibili, che segnalano i volumi dei polmoni, i suoi cambiamenti, che assicura la regolarizzazione della frequenza e della profondità della respirazione. Il centro respiratorio è influenzato dai recettori dell'apparato muscolare e tendineo del torace, dai propriocettori dei muscoli e dai tendini del torace vengono informati sulla lunghezza e sul grado di tensione dei muscoli respiratori, che è importante per la valutazione del lavoro durante la respirazione. Il centro respiratorio riceve informazioni da altri sistemi - cardiovascolari, dai recettori degli organi digestivi, dai recettori della temperatura e del dolore della pelle, dai muscoli e dai tendini scheletrici, dalle articolazioni, vale a dire Il centro respiratorio riceve informazioni molto diverse.

Il più importante è i recettori delle vie respiratorie e dei polmoni. Loro distinguono 3 gruppi di meccanorecettori -

1. Recettori che si adattano lentamente per allungare le vie aeree e i polmoni. Essi reagiscono ad un aumento del volume dei polmoni durante l'inalazione e questi recettori sono associati a fibre spesse afferenti dei nervi vago con una velocità di 14,59 m / s.
2. Il secondo gruppo - i recettori sensibili agli effetti irritanti - sono imitativi. Sono eccitati aumentando o diminuendo il volume dei polmoni, a irritazioni meccaniche da parte di particelle di polvere, vapori caustici. Questi recettori sono associati a fibre più sottili, con una velocità compresa tra 4 e 26 m / s. Questi recettori possono essere attivati ​​nelle patologie: pneumotorace, asma bronchiale, stasi del sangue nel piccolo circolo.
3. Il terzo gruppo - recettori juxtacapilar - J. Questi recettori si trovano nella regione capillare. Nello stato normale, questi recettori sono inattivi, la loro eccitabilità aumenta con l'edema polmonare e con i processi infiammatori. Da questi processi sono sottili gruppi di fibre bezkotnye con 0,5-3 m / s. In condizioni patologiche - questi recettori sono responsabili della mancanza di respiro. La partecipazione di meccanorecettori alla regolazione della respirazione è stata dimostrata da 2 scienziati: Goring e Breyer. Si è scoperto che se durante l'inalazione si iniettava aria nel polmone (con l'aiuto di una siringa collegata al bronco principale), l'inalazione si fermava e l'espirazione avveniva. È associato a recettori elastici. Se c'era un'aspirazione d'aria e una diminuzione maggiore, l'espirazione si fermava e veniva stimolato l'atto di inspirazione. Pertanto, l'effetto può essere osservato su inalazione ed espirazione. I meccanocettori sono associati al nervo vago. Dal polmone, gli impulsi entrano nel midollo fino al tratto solitario. Ciò causa l'inibizione dei neuroni inspiratori e l'attivazione dei neuroni espiratori. ie il nervo vago prende parte al cambiamento ritmico dell'atto di inspirare per espirare. Agiscono in modo simile al gruppo respiratorio dei neuroni del ponte. Il taglio dei nervi vago ha portato ad un allungamento dell'inalazione. La fase di inalazione è stata allungata, che è stata poi sostituita dall'espirazione. Questo è chiamato dispnea vagale. Se, dopo aver tagliato i nervi vago, il ponte è stato tagliato, la respirazione si è fermata per un lungo periodo durante la fase di inalazione. I cambiamenti nello stato di circolazione del sangue, in particolare i cambiamenti di pressione, influenzano il cambiamento della funzione respiratoria. Con l'aumento della pressione, la respirazione viene scaricata. Una diminuzione della pressione porta ad un aumento della respirazione. Tale riflesso si verifica nei barocettori dell'arco aortico, il seno carotideo, che reagiscono ai cambiamenti di pressione.
4. La pressione negativa nello spazio interpleurale influisce sul flusso sanguigno al cuore. Maggiore è la profondità della respirazione, maggiore è il flusso di sangue al cuore, quindi getterà più sangue nel sistema cardiovascolare e la pressione aumenterà. Riflesso aumento della respirazione. Se la pressione è alta, la respirazione è depressa. I recettori della pelle sono anche associati alla regolazione riflessa della respirazione. Esposizione calda - aumento della respirazione, del freddo - rallentamento. I recettori del dolore causano una respirazione più veloce e addirittura si fermano. La funzione del centro respiratorio è influenzata dall'ipotalamo. L'ipotalamo causa un cambiamento nelle risposte comportamentali. Nell'ipotalamo sono anche i recettori di temperatura. Un aumento della temperatura corporea è accompagnato da mancanza di respiro da calore. L'ipotalamo colpisce i centri del ponte, il midollo allungato. La respirazione è regolata dalla corteccia cerebrale. Gli emisferi cerebrali forniscono un sottile adattamento della respirazione ai bisogni del corpo e gli effetti discendenti della corteccia possono essere realizzati sui neuroni del midollo spinale lungo le vie piramidali. La regolazione arbitraria della respirazione si manifesta nella possibilità di modificare la frequenza e la profondità della respirazione. Una persona può trattenere arbitrariamente il respiro per 30-60 secondi. Cambiamento respiratorio condizionato dal riflesso - la partecipazione della corteccia. Ad esempio, con la combinazione dell'inclusione di una chiamata con l'inalazione di una miscela di gas con un alto contenuto di CO2, dopo un po 'quando si attiva una chiamata - aumento della respirazione. Durante l'ipnosi, puoi instillare la frequenza della respirazione. Le zone della corteccia che prendono parte sono le zone somatosensoriali e orbitali della corteccia. La regolazione arbitraria della respirazione non può fornire un controllo continuo della funzione respiratoria. I cambiamenti nella respirazione durante il lavoro fisico, che è correlato all'effetto sul centro respiratorio di muscoli e tendini, e il fatto stesso del lavoro stimolano il lavoro respiratorio. - la reazione di indignazione. Dal tratto respiratorio, sviluppiamo riflessi protettivi - tosse e starnuti, sia quando si tossisce e quando si starnutisce - un respiro profondo, poi uno spasmo delle corde vocali e allo stesso tempo la contrazione muscolare, fornendo un'espirazione forzata. Muco, la polvere viene rimossa.