Фізіологічні механізми дихання і його порушення

Дихання — це фізіологічний процес, що забезпечує надходження до тканин кисню й виведення вуглекислого газу.

Організм людини у процесі життєдіяльності поглинає кисень і виділяє вуглекис­лий газ. Здорова людина середнього віку масою тіла 70 кг в умовах основного обміну споживає за 1 хв 200 мл кисню і виділяє 250 мл СО₂. Під час фізичного навантаження споживання кисню і виділення вуглекислого газу збільшуються у кілька разів. При цьому підвищення тканинного обміну забезпечується не тільки пропорційним підви­щенням споживання кисню, а також збільшенням його утилізації, внаслідок чого ви­никає краще відновлення оксигемоглобіну у тканинах.

Процес дихання складається з таких ланок:

1) зовнішнього дихання, яке забезпе­чує обмін газів між повітрям і кров'ю легеневих капілярів;

2) кровообігу, що забезпе­чує транспорт кисню до тканин і вуглекислого газу від них;

3) транспорту газів кро­в'ю;

4) тканинного дихання;

5) нейрогуморальної регуляції дихання.

У спрощеному вигляді виділяють систему зовнішнього дихання і внутрішнього (транспорт газів кров'ю, дифузія газів у клітини, тканинне дихання).

Регуляція зовнішнього дихання здійснюється дихальним центром, розташованим у довгастому мозку. Регуляція внутрішнього дихання здійснюється гуморальним і ре­флекторним шляхами і спрямована насамперед на зміну інтенсивності газообміну. Дихальний центр складається з трьох частин: центру вдиху, центру видиху (містяться у довгастому мозку), і пневмотаксичного центру (містяться у ділянці моста). Дихаль­ний центр отримує імпульсацію й інформацію від кори головного мозку, з гіпотала­муса, хеморецепторної зони довгастого мозку і з периферії — головним чином із сон­ної пазухи і пазух аорти. Регуляторна активність дихального центру, спрямована на періодичну зміну фаз дихального циклу, а також на підтримку певного рівня функції дихання (його частоти й об'єму), пов'язана зі змінами рН і рСО2 крові. Основні пери­феричні хеморецептори — регулятори дихання — містяться в сонній та аортальній пазухах. Ці рецептори реагують головним чином на зміну парціальної напруги рО₂ у крові: у разі зниження її до 80 мм рт. ст. і нижче посилюється вентиляція легень Шляхом активізації допоміжних дихальних м'язів.

Вентиляція легень залежить від дихального об'єму і частоти дихання, яка в нормі становить 12—16 за 1 хв. У дітей цей показник вищий. Об'єм повітря, який можуть вмістити легені за максимально глибокого вдиху, називається загальною ємністю легень (ЗЄЛ). Об'єм газу видихуваного після максимального вдиху становить життєву ємність легень (ЖЄЛ). Нормальна глибина дихання у стані спокою називається ди­хальним об'ємом (ДО) і становить 15—18 % ЖЄЛ. Добуток ДО на частоту дихання (ЧД) — це хвилинний об'єм дихання (ХОД).

Вдих — це активний процес, зумовлений синхронним скороченням міжребрових м'язів і діафрагми. Під час вдиху в грудній порожнині створюється негативний тиск і повітря втягується до трахеї, бронхів і альвеол. Дихальні м'язи під час вдиху долають еластичну протидію легеневої тканини й опір дихальних шляхів потоку повітря. Нор­мальний (нефорсований) видих — процес пасивний, зумовлений розслабленням ди­хальної мускулатури і спаданням грудної клітки й легень під впливом еластичних сил і поверхневого натягу альвеол. Легенева тканина в цілому має тенденцію до спадан­ня, що зумовлено двома чинниками: еластичністю легеневої тканини і поверхневим натягом шару рідини, яка вистеляє альвеоли, — сурфактанту, який знижує поверхне­вий натяг альвеол і зменшує можливість їх спадання.

Кисень надходить до тканин у вигляді сполуки з гемоглобіном еритроцитів і в незначній кількості — розчиненим у плазмі крові.

При різних захворюваннях механізми регуляції дихання можуть порушуватися, що виявляється розладом частоти і глибини дихання та патологічними типами ди­хання:

1. періодичним диханням Чейна—Стокса;

2. центральною неврогенною гіпервентиляцією (дихання Біота);

3. диханням Куссмауля;

4. гаспінг-диханням (риб'ячим диханням);

5.припиненням дихання (апное).

Дихання Чейна—Стокса — періоди поступового збільшення малого дихального об'єму, а потім його зменшення до апное.

Другий класичний тип періодичного дихання — дихання Біота. Періоди вдихів починаються і закінчуються раптово, а між ними — періоди апное.

Дихання Куссмауля (дихання загнаного звіра) — судомні гучні переривчасті вди­хи, які супроводжуються розкриванням рота, посмикуванням голови й гортані. Влас­тива ознака гіперглікемічної, печінкової, уремічної коми, отруєння метанолом тощо.

Гаспінг-дихання (агональне, або риб'яче, дихання) виникає у випадках глибокої гіпоксії. Це різної тривалості періоди різких вдихів максимальної глибини за участю всіх дихальних м'язів.

Тахіпное — збільшення частоти дихання, що за нормальних умов відбувається під час фізичного навантаження, а також як результат гіпоксемії, гіперкапнії.

Гіперпное — підвищення вентиляції легень за повної відповідності продукції СО₂ і нормальному рО2; є відображенням процесів гіперметаболізму.

Гіпервентиляція — підвищення хвилинного об'єму дихання. Спостерігається у випадках метаболічного ацидозу, діабетичної коми, гострої недостатності нирок, че­репно-мозкової травми.

Гіповентиляція — зниження вентиляції легень, що призводить до недостат­нього виведення СО₂. Спостерігається у випадках пригнічення дихального центру (вплив барбітуратів, наркотичних анальгетиків), порушення функції зовнішнього ди­хання.

Брадипное — зниження частоти дихання за нормального або зниженого хвилин­ного об'єму дихання. Спостерігається за результатами метаболічних або травматич­них порушень функції дихального центру.