8.Дыхание

1. Механизм дыхательных движений и основные показатели работылегких.

Внешним дыханием называется обмен воздуха между внешней средой и легочными альвеолами. Внутреннее дыхание, которое иначе называют тканевым, - это потребление клетками кислорода и выделение ими углекислоты. Дыхание - сложная физиологическая функция, обеспечивающая жизнь организма и состоящая из следующих процессов: .1 - внешнее дыхание; 2-обмен газов в легких между кровью и альвеолярным воздухом; 3-перенос газов кровью; 4- обмен газов в тканях; 5 - тканевоедыхание.

Человек дышит за счет меняющейся разности давлений воздуха внутри легких и в плевральной полости - щели между наружной поверхностью легких и внутренней поверхностью грудной клетки. Давление воздуха в плевральной щели очень мало - существенно нижеатмосферного.

В стенках легочных альвеол содержатся эластические волокна, которые по своим свойствам напоминают резину. Их можно растянуть, но когда растягивающая сила действовать перестает, волокна эти вновь уменьшат свою длину, сократятся. Кроме того, изнутри альвеолы покрыты очень тонким слоем жидкости, которая, как известно, обладает силой поверхностного натяжения. Благодаря действию этих сил - сокращения эластических волокон и поверхностного натяжения жидкости альвеол легкие все время стараются сжаться. Сила, с которой легкие стремятся сжаться, называеся эластической тягой легких. Ей противостоит сила атмосферного давления, растягивающая легкие изнутри. Напомним, что внутренняя поверхность легких через бронхи и трахею сообщается с наружным воздухом, а их наружная поверхность - плевральная полость -нет.

На рис. 35.изображен поперечный разрез грудной клетки. Атмосферное давление (А) прижимает легкие к стенкам грудной клетки. Эластическая тяга легких (Э) действует в обратную сторону. Суммарное давление на наружную поверхность легких, т. е давление в плевральной полости, будет равно разницеА-Э.

Рие. 35.

Поперечный разрез грудной клетки

П - полость плевры, А - атмосферное давление, Э - эластическая тяга легких

Поскольку А-атмосферное давление, давление в плевральной полости будет нижеатмосферного.

При вдохе, когда диафрагма опускается, а дыхательные мышцы приподнимают ребра и увеличивают объем грудной клетки, давление в плевральной полости становится ниже атмосферного на 4- 5 мм. рт. ст., а при максимальном вдохе даже на 10-15 мм рт. ст. Это способствует растяжению легких и всасыванию в них воздуха. При этом объем их увеличивается, и наружный воздух поступает в альвеолы.

Если вскрыть грудную клетку в плевральную полость попадёт воздух и давление на легкие изнутри и снаружи станет одинаковым. Под влиянием эластической тяги легкие спадутся и, несмотря на дыхательные движения ребер и диафрагмы, не будут наполняться воздухом, в результате чего человек может погибнуть. Значит, наличие в плевральной полости давления ниже атмосферного является необходимым фактором для осуществлениядыхания.

При выдохе купол диафрагмы поднимается, ребра опускаются и объем грудной клетки уменьшается. Давление в плевральной полости возрастает, становится всего на 2 мм рт. ст. ниже атмосферного. Это способствует вытеснению воздуха из легких.

В состоянии покоя при каждом вдохе в легкие поступает около 500 мл воздуха. При выдохе такое же количество воздуха выходит наружу. этот объемвоздуха

называется дыхательным объемом. Легкие человека обладают резервом емкости, который используется при усиленном дыхании. Так, после спокойного вдоха человек может дополнительно вдохнуть еще около 1500 мл воздуха. Этот объем называется резервным объемом вдоха. После спокойного выдоха человек может, сделав усилие, выдохнуть еще примерно 1500 мл воздуха. Это резервный объем выдоха. Дыхательный объем и резервные объемы вдоха и выдоха в сумме составляют жизненную емкость легких (ЖЕЛ). ВеличинаЖЕЛзависит от размеров тела и степени развития дыхательных мышц,возраста, пола. Так, у мужчин ЖЕЛ колеблется в пределах 3200- 8000 мл, у женщин 2500-5000 мл. После максимального выдоха в легких ещё остается еще около 1500 мл воздуха, выдохнуть который невозможно. Это остаточный объемлегких.

2. ОБМЕН ГАЗОВ В ЛЕГКИХ ИТКАНЯХ.

Проходя через капилляры малого круга кровообращения, кровь обогащается кислородом, поступающим в них из легочных альвеол, и отдает углекислый газ. Этот процесс называется легочным газообменом. Переход кислорода из альвеолярного воздуха в кровь и углекислого газа из крови в альвеолярный воздух обусловлен разным парциальным давлением каждого из этих газов в крови и в воздухе, наполняющем альвеолы.

Как известно, оно зависит от процентного содержания газа в смеси. Чем оно больше, тем выше парциальное давление данного газа. Парциальное давление можно вычислить, зная давление газовой смеси и процентное содержание в ней данного газа. Так, на уровне моря давление воздуха - атмосферное давление - равно 760 мм.рт.ст. Поскольку кислорода в воздухе 21%, его парциальное давление -159мм.рт.ст.

Хотя содержание кислорода в воздухе на любой высоте составляет 21%, при подъеме в гору воздух становится более разреженным, т. е. его суммарное атмосферное давление становится меньше. Следовательно, и парциальное давление кислорода уменьшено.

Содержание кислорода в альвеолярном воздухе меньше чем в атмосферном. (Табл.1.) Объясняется это следующим. Из 500 мл воздуха, которые человек вдыхает при спокойном вдохе, примерно 150 мл остается в трахее и бронхах и только 350 мл попадает к альвеолам.

Таблица 1

Процентный состав атмосферного, альвеолярного и выдыхаемого воздуха

Воздух	Кислород	Углекислый газ	Азот и другие газы
Атмосферный	20,94	0,03	79,03
Альвеолярный	14,20	5,70	81,10
Выдыхаемый	16,30	4,0	79,70

В альвеолах содержится 1500 мл воздуха, составляющих остаточный объем легких, и еще 1500 мл - резервный объем выдоха, т. е. из 3000 мл воздуха альвеол при спокойном дыхании на каждом вдохе обновляется только 350 мл - немногим больше одной десятой части. Во время выдоха альвеолярный воздух смешивается с атмосферным, содержащимся в трахее и бронхах. Поэтому в выдыхаемом воздухе больше кислорода и меньше углекислоты, чем в альвеолярном воздухе (Рис.36). Парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе на уровне моря составляет около 102 мм.рт.ст., а парциальное давление кислорода в притекающей к легким венозной крови составляет только 40 мм.рт.ст. В связи с этим кислород переходит из альвеолярного воздуха вкровь,

Рис. 36.

Обмен газов через стенку альвеолы

т. е.из областибольшего давленияв область меньшегодавления. В

артериальной крови, оттекающей от легких, парциальное давление кислорода становится равным 100 мм рт. ст. Парциальное давление углекислого газа в венозной крови выше, чем в альвеолярном воздухе, поэтому углекислый газ переходит из крови в альвеолы. В результате этих процессов от легких оттекает артериальная кровь, обогащенная кислородом и освободившаяся от излишка углекислоты.

Кровь переносит кислород в химически связанном состоянии в составе оксигемоглобина. Если весь содержащийся в крови гемоглобин перейдет в окисленную форму, в каждых 100 мл крови будет около 20 мл. кислорода. То количество кислорода, которое содержится в 100 мл крови, когда весь гемоглобин находится в окисленной форме, называется кислородной емкостью крови. Однако в естественных условиях при дыхании атмосферным воздухом кровь никогда не насыщается кислородомполностью.

Углекислый газ в крови проникает внутрь эритроцитов и превращается в угольную кислоту( СО₂+Н₂О = Н₂СО_З.).

Этому превращению способствует содержащийся в эритроцитах фермент -