Тема: «Гистология респираторного отдела легких. Особенности у детей. Газообмен в легких и транспорт газов кровью.» Лектор: доцент Евневич А.М.

Цель: изложить закономерности диффузии газов из альвеолярного воздуха в кровь и из крови в ткани; ознакомить с транспортными формами газов; рассмотреть зависимость диффузии от диффузной способности легких.

План лекции: 1. Строение легочной мембраны. 2. Газовые законы. 3. Методы извлечения газов из крови. 4. Транспорт кислорода. - кривая диссоциации оксигемоглобина; - эффект Бора. 5. Транспорт углекислого газа. 6. Состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха.

Лёгочное дыхание (газообмен в лёгких). Газообмен между воздухом и кровью происходит путем диффузии по разности концентраций газов. В мертвом пространстве газообмен не идет. Венозная кровь превращается в артериальную.

Схема диффузии газов крови через альвеолярно капиллярную перегородку : 1 молекулярный слой жидкости; 2 слой клеток эпителия альвеол; 3 межклеточная жидкость; 4 слой клеток эндотелия капилляров; 5 плазма крови; 6 оболочка эритроцита. Цифрами указаны величины парциального давления кислорода и углекислого газа в альвеолах и крови (в мм рт. ст.). Стрелками обозначено направление диффузии газов.

Газы, входящие в состав атмосферного, альвеолярного и выдыхаемого воздуха, имеют определенное парциальное (partialis частичный) давление, т. е. давление, приходящееся на долю данного газа в смеси газов

Для газов, растворенных в жидкости, употребляют термин «напряжение», соответствующее термину «парциальное давление» для свободных газов. Напряжение выражается в тех же единицах Напряжение газа в жидкости – это сила, с которой молекулы растворенного газа стремятся выйти в газовую среду. Для определения напряжения газов в крови применяется микротонометр Крога (полярографический метод и метод Аструпа)

Д диффузия газов через АГБ ЗАКОН ФИКА S. DK. (P 1 - P 2 ) Q ГАЗА = T где: Q газа - объем газа, проходящего через ткань в единицу времени, S- площадь ткани, DK- диффузионный коэффициент газа, (Р 1 -Р 2 ) - градиент парциального давления газа; Т - толщина барьера ткани Для кислорода: Р альв.возд =100 мм Hg P вен.крови = 40 мм Hg Р 1 -Р 2 =60 мм Hg Для СО 2 : Р вен.крови =46 мм Hg Р альв.возд. =40 мм Hg Р 1 -Р 2 = 6 мм Hg DK CO 2 >DK O 2 в 25 раз

Установлено, что напряжение в артериальной крови О2 равно 100 мм рт.ст., СО2 – 40 мм рт.ст.; в венозной крови напряжение О2 – равняется 40 мм рт.ст. (5,3 к Па), СО2 – 46 – 48 мм рт.ст. У молодых людей в артериальной крови напряжение О2 – 95 – 100 мм рт.ст; к 40 годам – 80 мм рт.ст; к 70 годам – 70 мм рт.ст (рис.2).

% СО2 в альвеолярном воздухе в конце вдоха = 5,54; % СО2 в альвеолярном воздухе в конце выдоха = 5,72. При нормальном дыхании обновляется 1/7 объема воздуха в легочных альвеолах.

перфузия легких; Факторы, влияющие на газообмен альвеолярная вентиляция; диффузионная способность легких; равномерность этих показателей.

ВЕНТИЛЯЦИОННО-ПЕРФУЗИОННЫЕ ОТНОШЕНИЯ В РАЗНЫХ ЗОНАХ ЛЕГКИХ

Соотношение вентиляции и перфузии в разных отделах легких. Распределение вентиляционно- перфузионного коэффициента (ВПК)

14 2. Газовые законы I На величину диффузии газов между альвеолами и кровью влияют некоторые физические факторы: 1)Растворимость газов в жидкой среде – подчиняется закону Генри, т.е. на каждую единицу парциального давления (1 ммНg) в 100 мл крови растворяется 0,003 мл О2 и 0,510 СО2. II Температура. С повышением температуры растет средняя скорость движения молекул (повышается давление) и падает растворимость газов в жидкости при данной температуре. III Градиент давления. Ддиффузия возникает в силу постоянного движения молекул газа и обеспечивает перенос молекул из области более высокой их концентрации в область низкой концентрации – І закон диффузии Фика. Градиент давления является движущей силой диффузии О2 и СО2, т.е. газообмена в легких.

Вычисления по данной формуле показывают, что в 100 мл артериальной крови содержание растворенного О 2 – 0,3 об%, СО 2 – 2,5 – 3 об%, азота – 0,95 об%. Остальное содержание находится в виде химических соединений. Всего в артериальной крови здорового человека содержится 18 – 20 об% - О 2, 50 – 52 об% - СО 2 и 1 об% - азота. В венозной крови содержится 12 об% - О 2, 55 – 58 об% - СО 2, и около 1 об% - азота.

Транспорт О 2 кровью ДВЕ ФОРМЫ ТРАНСПОРТА КИСЛОРОДА: - физически растворенный газ: 3 мл О 2 в 1 л крови Закон Генри: С газа = К х Р газа, где С газа - концентрация растворенного газа, К - константа растворимости газа, Р газа - парциальное давление газа над уровнем жидкости - связанный с гемоглобином газ: 190 мл О 2 в 1 л крови

Основная часть кислорода находится в крови в виде соединения с гемоглобином (HbO 2 ) и совсем немного растворено в плазме. Углекислый газ переносится в основном плазмой - в виде ионов НСО 3 - и растворенного СО 2, в меньшей степени, эритроцитами - в соединении с гемоглобином (HbСO 2 ).

ХАРАКТЕРИСТИКИ КРОВИ Hb + O 2 HbO 2 HbO 2 Hb + O 2 Кислородная емкость крови - количество О 2, которое связывается кровью до полного насыщения гемоглобина Константа Гюфнера: 1 г. Hb - 1,34 мл О 2 При содержании в крови 150 г/л Hb, каждые 100 мл артериальной крови связывают 20,1 мл О2, что отражает кислородную емкость крови. При содержании в крови 140 г/л Нb кислородная емкость крови равна 187,6 мл, что составляет 19 об%.

Отношение содержания О2 в исследуемой крови к ее кислородной емкости выраженное в % - насыщение крови О2. При альвеолярном парциальном давлении О2 = 100 мм Hg, насыщение крови О2 составляет 97-98%. В 1 л артериальной крови – мл О2, В венозной крови – 120 мл/л О2.

Кривая диссоциации оксигемоглобина Насыщение Отдача Кислородная емкость крови Физически растворенный газ

Сдвиги кривой диссоциации ВЛЕВО ВПРАВО Сдвиг влево - легче насыщение кислородом: pH Сдвиг вправо - легче отдача кислорода: >t; >Pco 2 ; >2,3-ДФГ; <pH (Эффект Бора)

Эффект Бора Большое биологическое значение для транспорта кислорода и углекислого газа имеет эффект Бора. При увеличении парциального давления двуокиси углерода в тканях кривая диссоциации оксигемоглобина сдвигается вправо, что отражает повышение способности оксигемоглобина отдавать кислород тканям и высвобождаться для дополнительного связывания и переноса избытка углекислого газа из ткани в легкие. При снижении парциального давления двуокиси углерода и смещении реакции крови в основную сторону (алкалоз) сдвиг кривой влево означает снижение способности оксигемоглобина отдавать кислород тканям и поглощать двуокись кислорода для ее транспорта к легким.

Коэффициент утилизации О 2 определяется по разности содержания О 2 в артериальной и венозной крови, разделенной на содержание О 2 в артериальной крови и умноженное на 100. В норме, в состоянии покоя коэффициент утилизации О 2 колеблется от 30 до 40%. При тяжелой мышечной работе он может увеличиваться до 50-60%.

Т ранспорт СО 2 кровью ТРИ ФОРМЫ ТРАНСПОРТА : - физически растворенный газ % - химически связанный в бикарбонатах: в плазме NaHCO 3, в эритроцитах КНСО % - связанный в карбаминовых соединениях гемоглобина: Hb. NH 2 + CO 2 HbNHCOOH %

Газообмен в легких и тканях

Транспорт газов кровью

Из одной среды в другую газы переходят вследствие разности их давления.

Сравнение состава вдыхаемого, альвеолярного и выдыхаемого воздуха

Контрольные вопросы (обратная связь) 1. Что такое парциальное давление газа? 2. Как переносится кислород? 3. Как переносится углекислый газ? 4. Каковы причины обмена газов в легких и тканях? 5. Какие факторы способствуют образованию оксигемоглобина? 6. Каков состав альвеолярного воздуха?