| Головна |
| «« | ЗМІСТ | »» |
|---|
У звичайних умовах складу атмосферного повітря відносно постійний. У сухому повітрі міститься 20,93% кисню, 0,03 - діоксиду вуглецю, 79,04% азоту і інертних газів. У промислових містах, великих тваринницьких приміщеннях складу повітря може змінюватися: в ньому збільшується концентрація діоксиду вуглецю, з'являються шкідливі домішки.
У видихуваному повітрі менше кисню (до 16%) і більше діоксиду вуглецю (до 4,5%), а вміст азоту трохи більше, ніж в атмосферному (79,5%). Це не означає, що азот бере участь в газообміні. Справа в тому, що обсяг повітря, що видихається дещо менше, ніж вдихуваного. Частина кисню в організмі, перетворюючись в воду, видаляється з сечею, калом і потім, а той же самий обсяг азоту, який потрапив в легені, розподіляється в меншому обсязі повітря.
Якщо повітря, що видихається розділити на порції, то виявиться, що їх склад буде змінюватися від першої порції до останньої. Перші порції повітря, що видихається будуть схожі на атмосферне, це повітря з повітроносних шляхів, де не відбувається газообмін. У наступних працях поступово зменшується вміст кисню і збільшується діоксиду вуглецю. Останні ж порції вже містять 14% кисню, 5,5 - вуглекислого газу, 80,5% азоту і інертних газів. Склад повітря, що видихається подібний альвеолярному.
Альвеолярний повітря є як би внутрішньої газовим середовищем організму, і від його складу залежить газообмін між альвеолами легень і кров'ю. У стані спокою склад альвеолярного повітря мало залежить від фази дихання, тому газообмін між альвеолярним повітрям і кров'ю відбувається безперервно - і при вдиху, і при видиху. Ця обставина грає велику роль в механізмах регуляції зовнішнього дихання. Власне кажучи, значення зовнішнього дихання і полягає в підтримці постійного газового складу альвеолярного повітря, що становить основу постійного вмісту кисню і діоксиду вуглецю в артеріальній крові. Зміни в змісті газів в артеріальній крові мають ключове значення в регуляції зовнішнього дихання.
Склад альвеолярного повітря залежить тільки від істотних змін дихальних рухів. Так, при затримці дихання (апное) або задушенні (асфіксія) в альвеолярному повітрі накопичується діоксид вуглецю і зменшується вміст кисню, а при задишці (гіперпное, гіпервентиляція легенів), навпаки, рівень кисню збільшується, а діоксиду вуглецю зменшується. І в тому і в іншому випадку зміни в частоті або глибині дихання позначаються на газовому складі крові.
В легеневі капіляри надходить венозна кров з судин малого кола кровообігу. По судинах великого кола кровообігу (бронхіальна артерія) артеріальна кров надходить для живлення легеневої тканини. З альвеолярного повітря кисень переходить у венозну кров, а діоксид вуглецю - з венозної крові в альвеолярне повітря. Кисень з альвеолярного повітря спочатку розчиняється в сурфактант, потім дифундує через ендотеліальні клітини альвеол, дві основні мембрани, альвеолярну і судинну, і через ендотеліальні клітини кровоносних капілярів надходить в кров. Діоксид вуглецю рухається в протилежному напрямку. Площа зіткнення легеневих капілярів зі стінкою альвеол велика. Так, у овець загальна поверхня альвеол, де відбувається газообмін, в 100 разів і більше перевищує поверхню тіла.
Газообмін між альвеолярним повітрям і кров'ю відбувається за фізичними законами осмосу і дифузії, т. Е. Гази переходять через напівпроникні мембрани з області більш високого тиску в область більш низького тиску. Активний транспорт газів через мембрани не виявлено.
Тиск одного газу в суміші газів називається парціальним. Воно залежить від загального тиску і концентрації даного газу і показує, яка частина тиску доводиться на той чи інший газ. Наприклад, якщо при атмосферному тиску 760 мм рт. ст. вміст кисню становить 20,9%, то парціальний тиск кисню дорівнюватиме 158,9 мм рт. ст., а парціальний тиск діоксиду вуглецю, якщо його міститься 0,03%, - 0,22 мм рт. ст. При більш високому атмосферному тиску парціальний тиск кисню і діоксиду вуглецю підвищується, а у високогірних місцевостях - знижується.
Парціальний тиск газів в альвеолярному повітрі нижче, ніж в атмосферному, через те, що в альвеолах присутні водяні пари. В середньому тиск водяної пари при нормальній температурі тіла близько 47 мм рт. ст., тому на частку інших газів припадає менший тиск. Так, якщо атмосферний тиск 760 мм рт. ст., то тиск в альвеолах буде на 47 мм менше, т. е. складе 713 мм рт. ст. Тоді парціальний тиск кисню дорівнюватиме 100 мм рт. ст., вуглекислого газу - 40, а азоту разом з інертними газами - 573 мм рт. ст.
У крові розчинені гази створюють парціальний тиск, або напруга (для повітряної суміші зазвичай використовують поняття «парціальний тиск», а для рідин - «напруга газів»). Воно залежить від загального тиску крові і вмісту в ній даного газу.
Венозна кров, яка надходить в легені, містить 12об.% Кисню (т. Е. 12 мл кисню в 100 мл крові), 55 ... 58 - діоксиду вуглецю і близько 1 об.% Азоту. При тому рівні гідростатичного тиску крові, яке є в капілярах, що примикають до альвеол, напруга кисню становить 40 мм рт. ст., а діоксиду вуглецю - 46 мм рт. ст. Таким чином, між альвеолярним повітрям і венозною кров'ю створюються умови, при яких кисень з альвеол під тиском 100 мм рт. ст. дифундує в кров, де його тиск 40 мм рт. ст. (Рис. 7.6). Одночасно діоксид вуглецю з крові під тиском 46 мм рт. ст. дифундує в альвеолярний повітря, де його тиск 40 мм рт. ст. Кожен газ переміщається з однієї області в іншу тільки під впливом власного тиску, незалежно один від іншого, як би в порожнечу.
Мал. 7.6. Обмін газів між альвеолярним повітрям, кров'ю і тканинами:
А - артеріальна кров; 5 - венозна кров, стрілки показують напрямок потоку крові
Велике значення в газообміні має процес розчинення газів в крові. Коефіцієнт розчинності кисню при температурі тіла становить 0,022, діоксиду вуглецю - 0,5116, а азоту - 0,011. Оскільки азот і інертні гази при звичайних коливаннях атмосферного тиску в крові не розчиняються, то, незважаючи на високий парціальний тиск, вони не потрапляють в кров.
Розчинність газів в крові збільшується при підвищенні барометричного тиску. Тому для кращої насичуваності крові киснем за рахунок збільшення розчинення його в плазмі крові пацієнта поміщають в камеру, де створюється підвищений тиск повітря. Такий метод лікування називається гіпербаричної оксигенацией. Однак при цьому азот також може розчинятися в крові.
Аналогічна ситуація створюється при глибоководних зануреннях. Небезпека полягає в тому, що при швидкому зниженні атмосферного тиску до нормального рівня азот з розчиненого стану переходить в газоподібний і кров «закипає» бульбашками азоту, що може привести до важкої патології. Тому при піднятті водолаза з глибини на поверхню і при виведенні пацієнта з барометричної камери необхідно тиск знижувати поступово. Тоді і азот поступово виводиться з крові, не перетворюючись на бульбашки.