Слайд 2
Механика дыхания
(Вентиляция лёгких)
Транспорт газов
Лекция проф. Н. П.
Ерофеева
Слайд 4
Этапы дыхания
Вентиляция легких
Обмен газов через мембрану – альвеола/капилляр
(диффузия по закону Фика)
Транспорт газов кровью – гемоглобин (О2),
гемоглобин+плазма (О2 и СО2)
Тканевое дыхание – диффузия О2 в ткани/СО2 в кровь
Главная функция дыхания: обмен дыхательными газами О2 и СО2 между атмосферным воздухом и кровью легочных капилляров
Слайд 5
Этапы дыхания
Вентиляция и транспорт газов –конвекция
Газообмен - диффузия
Слайд 6
Особенности лёгочного кровообращения
В легких существуют две
системы кровообращения:
Бронхиальный кровоток (системное кровообращение).
Лёгочный кровоток (малый
круг кровообращения). Между ними существуют анастомозы как при нормальных, так и при патологических условиях.
Объёмы кровотока в двух кругах в норме всегда равны (сообщающиеся сосуды).
Низкое сосудистое давление и сопротивление.
Отсутствуют тонкие механизмы ауторегуляции кровяного давления.
Слайд 7
Дыхательная система:
Дыхательные воздухоносные пути, по функции – это
кондуктивная зона
Легкие, по функции – это респираторная зона
Слайд 8
Функции кондуктивной зоны
Проведение воздуха (атмосфера - альвеолы)
Рецепция запахов
Голосообразование
Увлажнение
воздуха
Согревание воздуха
Очистка воздуха
Антитоксическая и антибактериальная
Слайд 9
На всём протяжении дыхательная трубка покрыта мерцательным эпителием
Эпителий трахеи и крупных бронхов представлен 4 типами клеток:
Призматические-реснитчатые
– на апикальной поверхности ≈ 300 ресничек, 14 мерцаний/с, скорость подъема 2 см/мин противоположно вдыхаемому воздуху.
Бокаловидные вырабатывают слизь – муцин (механическая чистка, увлажнение).
Вставочные (камбиальная функция).
Эндокринные клетки: ЕС-серотонин, ECL-гистамин, P-бомбезин, D-ВИП.
Большое количество одиночных и фолликулярных лимфоцитов в слизистой
Слайд 10
Кондуктивная зона – уникальный кондиционер
Согревает воздух
Очищает воздух
Увлажняет воздух
Слайд 12
У курильщика лифт не поднимает слизь
Слайд 14
Дыхательные пути – это воздухоносные полости и трубки.
Носовые ходы + придаточные пазухи
Глотка
Гортань
Трахея
Бронхи
Бронхиолы
Легочные альвеолы
Слайд 15
Дихотомическое деление дыхательной трубки.
1-16 –проводящие.
17-23 –респираторные.
Слайд 16
Дизайн стенки дыхательной трубки
Слайд 17
На всём протяжении дыхательная трубка покрыта мерцательным эпителием
Эпителий трахеи и крупных бронхов представлен 4 типами клеток:
Призматические-реснитчатые
– на апикальной поверхности ≈ 300 ресничек, 14 мерцаний/с, скорость подъема 2 см/мин противоположно вдыхаемому воздуху.
Бокаловидные вырабатывают слизь – муцин (механическая чистка, увлажнение).
Вставочные (камбиальная функция).
Эндокринные клетки: ЕС-серотонин, ECL-гистамин, P-бомбезин, D-ВИП.
Большое количество одиночных и фолликулярных лимфоцитов в слизистой
Слайд 18
Состав стенок дыхательной трубки
Слайд 19
Средние бронхи (Ø 2-5 мм) имеют в слизистой
нейроэпителиальные тельца - клетки с ворсинками по 4-25 в
группе:
Это внутрилёгочные рецепторы - сенсоры, состава вдыхаемого воздуха:
Эти клетки вырабатывают биогенные амины, пептидные гормоны для регуляции просвета бронхов и кровеносных сосудов
Эти клетки участвуют в приспособлении кровотока в лёгких к характеру вентиляции
Слайд 20
Мелкие бронхи (выраженный мышечный слой, хрящей нет) имеют
все типы клеток и добавляются:
Секретирующие клетки Клара (M. Clar,1937г.)
располагаются у начала респираторной зоны и обеспечивают цилиарно-макрофагальный клиренс (лифт) ацинусов.
Клетки Клара выделяют жидкий вязкий (не слизистый) секрет. Секрет метаболизирует ксенобиотики и канцерогены, ферменты предупреждают слипание бронхиол.
Слайд 21
Потоки воздуха в кондуктивной (турбулентный) и респираторной (ламинарный)
зонах
Слайд 22
Респираторный отдел состоит из ацинусов. 12-18 ацинусов –
долька. Альвеол около 300 млн., Ø около 0,3 мм,
по форме многогранники.
Альвеоциты 1 типа (респираторные) плоские клетки, очень плотно прилежат друг к другу, занимают 95 % поверхности альвеол.
Альвеоциты 2 типа (секреторные) обладают высокой метаболической активностью, выделяют сурфактант.
Слайд 24
Схема клеток альвеол
I тип
II тип
Слайд 25
Сурфактант – эндоальвеолярная пленка состоит из 2 фаз:
Нижняя
(гипофаза, жидкая) содержит гликопротеиды, сглаживающие неровности эпителия.
Поверхностная (опофаза) содержит
мономолекулярную фосфолипидную пленку.
Слайд 26
Роль сурфактанта
Чистая вода
Вода и сурфактант
Прибавили сурфактант
Поверхностное
натяжение
Слайд 27
Дыхательный цикл
Вдох – выдох – вставочный вдох (вздох
возникает примерно через 10 циклов).
Дыхательный цикл = Частота дыхания
(ЧД): 12 – 18/мин
Слайд 28
Механика дыхания – два простых движения составляют дыхательный
цикл
Слайд 29
Движения рёбер и грудной клетки во время вдоха
и выдоха похожи на движения рукоятки ручного насоса
Слайд 31
Вентиляция легких происходит за счет дыхательных мышц
Мышцы вдоха
Диафрагма
– главная мышца вдоха.
Наружные межрёберные.
Дополнительные мышцы:
Грудино-ключично-сосцевидные, лестничные,
трапецевидные, крылья носа.
Мышцы выдоха
Внутренние межрёберные.
Брюшные.
Слайд 37
Статические и динамические объёмы и ёмкости лёгких
Слайд 38
Распределение лёгочных объёмов и ёмкостей
Слайд 40
Виды давлений в системе дыхания
Слайд 41
Почему воздух двигается в легкие?
Изменяется плевральное давление
В начале
вдоха давление между плевральными листками около – 5 см
вод. ст.
При нормальном вдохе 500 мл атмосферного воздуха – 7,5 см вод. ст.
Слайд 42
Изменения объема легких, альвеолярного давления, транспульмонального давления и
плеврального давления во время вдоха и выдоха
Слайд 43
Измерение внутриплеврального давления
Слайд 44
Упругостью обладают не только легкие, но и грудная
клетка. В норме давление в плевральной щели ниже атмосферного.
Если в плевральную полость попадает воздух, то давление в ней становится равным атмосферному, легкие спадаются, а грудная клетка расправляется. Это значит - в норме грудная клетка стянута, а легкие растянуты и действующие в них упругие силы (эластические тяги) уравновешивают друг друга в состоянии ФОЕ.
Слайд 46
Условие возникновения пневмоторакса
Слайд 47
Какие факторы влияют на лёгочный объём во время
вдоха
Растяжимость (compliance) лёгочной ткани.
Поверхностное натяжение слоя жидкости в альвеолах.
Сопротивление
дыхательных путей.
Слайд 48
Растяжимость – мера эластических свойств лёгочной ткани
Растяжимость характеризует
количественно степень увеличения объёма лёгких у человека в зависимости
от степени уменьшения при вдохе внутриплеврального давления.
Грудная клетка также обладает эластическими свойствами
Слайд 49
Функциональная задача вентиляции
Поддержание постоянного состава альвеолярного воздуха
Слайд 50
Заметьте! В лёгких обменивается незначительная часть имеющегося в
альвеолах воздуха:
«Свежий» приходящий воздух (350 мл = ДО -АМП)составляет
только 1/7 от «старого», содержащегося в альвеолах (ФОЕ = 2700 мл)
Слайд 51
Альвеолярный воздух формируется из двух порций ДО:
350
мл (свежий воздух из атмосферы) + 150 мл
(
воздух мертвого пространства)
Слайд 53
Определение минутной вентиляции лёгких (МОД) и альвеол (АВ)
•
МОД
= ДО × ЧД
АВ = (ДО – АМП) ×
ЧД
Слайд 54
Альвеолярное(физиологическое) мертвое пространство
Слайд 55
Гравитация влияет на вентиляцию в лёгких
Слайд 56
В положении стоя в покое альвеолы верхушек расширены
больше, чем в основании легких, т.к в верхушках
плевральное давление, поэтому экскурсии при глубоком вдохе здесь меньше
Слайд 57
Гравитация влияет на перфузию в лёгких
Слайд 58
Почему кровоток в разных зонах зависит от гравитации:
1
зона: кровоток отсутствует – давление воздуха в альвеолах >
давления в артериях (сосуды передавлены)
2 зона: кровоток прерывистый – систолическое давление «продавливает» кровь (давление в артериях > давления воздуха в альвеолах), но во время диастолы давление в артериях < давления воздуха в альвеолах – кровоток отсутствует
3 зона: кровоток постоянный – давление в артериях и легочных капиллярах > давления воздуха в альвеолах
Слайд 59
Транспорт газов в системе дыхания
Слайд 60
История такова: считали , что лёгкие секретируют О2
из воздуха
Август Крог (1874-1949, Ноб.лауреат 1920 г.) впервые установил
– газообмен в легких: исключительно физический процесс - диффузия дыхательных газов
Слайд 61
Газообмен происходит по градиенту парциальных давлений
Слайд 62
Физические законы управляют диффузией газов
Закон Дальтона
Закон Генри
Закон Фика
Слайд 63
Диффузия газов определяется законами физики
Атмосферное давление – сумма
парциальных давлений отдельных газов в смеси – закон Дальтона
Движение
газов через альвеолярно-капиллярную мембрану прямо пропорциональна разнице парциальных давлений газов по обе стороны мембраны – закон Фика
Диффузия газов происходит по градиенту парциальных давлений газов в альвеолярном воздухе и жидкости (крови) – закон Генри
Слайд 64
Место газообмена в лёгких
Респираторная мембрана: эпителий альвеолы +
базальная мембрана + эндотелий капилляра
Слайд 65
Диффузия происходит по градиенту Р
Слайд 66
Транспорт кислорода
Только в химической связи с гемоглобином.
Особенностью химической
связи(реакции) О2 с Нв является то, что количество связанного
О2 ограничено количеством молекул гемоглобина в эритроцитах крови.
1 г гемоглобина может связать 1,34 мл О2, поэтому в норме при концентрации Нв 150 г/л каждые 100 мл крови переносят 20 мл О2 – КЁК кислородная ёмкость крови 1,34×150.
Слайд 67
В гемоглобине человека четыре участка связывания кислорода (по
одному гему на каждую субъединицу), то есть одновременно может
связываться четыре молекулы
Слайд 68
О2 транспортируется только гемоглобином в соединениях:
Оксигемоглобин HbO2 (Fe2+)
Карбгемоглобин HbCO2 (Fe2+)
Карбоксигемоглобин HbCO (Fe2+)
Метгемоглобин
MetHb(Fe3+)
Слайд 69
СО2 транспортируется гемоглобином и плазмой в соединениях:
Плазма: физически
растворенный – 7-8% и в связи с бикарбонатами (80%)
в виде NaHCO3
Эритроциты: Карбгемоглобин- 12-13% и в виде KHCO3
Слайд 71
Кривая диссоциации (десатурации) и сатурации
По оси ординат -
% насыщения Нв О2
По оси абсцисс – Ро2
1
часть кривой – низкое Ро2 и НвО2. При Ро2 10 мм рт.ст. количество НвО2 составляет 10%, а при Ро2 – 30 мм рт. ст. – 50 %
2 часть кривой – примерно от уровня Ро2 50 мм рт.ст. происходит резкое насыщение Нв О2
3 часть кривой пологая, практически II оси абсцисс
Слайд 72
Продолжение
Т.о на кривой каждому значению Ро2 соответствует определенный
% насыщения гемоглобина О2. С увеличением Ро2 увеличивается сродство
Нв к О2 – НвО2 – в лёгких и наоборот в тканях - низкий Ро2 и НвО2 диссоциирует на О2 и Нв.
Кривая имеет S –образную форму (3 части).
Физиологический смысл этого: плоская II оси абсцисс - % НвО2 не изменяется, т.к. имеет место высокий Ро2 – это альвеолярный участок кривой.
Обратите внимание! Начиная с уровня Ро2 60 мм рт.ст. кривая идет резко вверх – «защита» от недостаточной оксигенации.
Слайд 73
Продолжение
Крутая часть кривой относится к тканевому капиллярному руслу
– Ро2 резко снижается и Нв отдает О2 клеткам.
Нижний
левый участок –I соответствует тканям : свободный Нв и О2 – тканевое дыхание.
Слайд 74
Кривая диссоциации оксигемоглобина сдвигается вправо в случае:
Повышения концентрации
ионов водорода (снижение рН)
Повышения двуокиси углерода
Повышения температуры
Повышения 2, 3
– дифосфоглицерата (ДФГ) – в отсутствии ДФГ аффинность гемоглобина к О2 очень высока
Слайд 75
Сдвиг кривой диссоциации вправо
Слайд 76
Диффузия происходит по Δ Р О2 и СО2
По
О2 Δ высокие: 159 – 100 – 40 мм
рт.ст.
По СО2 Δ низкие: 47 – 40 – 0,2 мм рт.ст.,но скорость диффузии СО2 в 3 раза интенсивнее О2.