84568

Дифузія газів у легенях. Дифузійна здатність легень і фактори, від яких вона залежить

Доклад

Биология и генетика

Обмін газів О2 та СО2 між альвеолярним повітрям та кровю проходить тільки пасивно за механізмом дифузії. Дифузія газів в легенях підкоряється закону Фіка: обєм дифузії газу V прямо пропорційний площі дифузії S коефіцієнту дифузії К градієнту тиску газу по обидві сторони альвеолокапілярної мембрани Р1 Р2 і обернено пропорційний товщині цієї мембрани L: Площа дифузії в легенях S це площа альвеол які вентилюються та кровопостачаються. Збільшення площі дифузії може зумовити збільшення глибини дихання і обємної швидкості...

Украинкский

2015-03-19

56 KB

1 чел.

Дифузія газів у легенях. Дифузійна здатність легень і фактори, від яких вона залежить.

Обмін газів (О2 та СО2) між альвеолярним повітрям та кров’ю проходить тільки пасивно за механізмом дифузії. Силою, яка спричиняє дифузію газів, являється різниця концентрації газів в альвеолярному повітрі та в венозній крові, яка надходить в капіляри легень.

Концентрація газів в повітрі характеризує їх парціальний тиск – та частина від загального тиску, що створюється сумішшю газів, яка приходиться на частку саме цього газу. Парціальний тиск (Р) розраховується, виходячи із загального тиску суміші газів і вмісту в ньому (в %) саме цього газу. Загальний тиск суміші газів, який називається атмосферним, видихуваним та альвеолярним повітрям, рівний атмосферному.

Концентрацію газу в крові характеризує його напруження – тиск газу, розчиненого в рідині. Напруження також позначається літерою Р.

Газовий склад вдихуваного (атмосферного), видихуваного та альвеолярного повітря різний:

Повітря

О2

СО2

Азот та ін. гази.

Атмосферний

20,93%

0,03%

79,04%

Видихуваний

16,0%

4,5%

79,5%

Альвеолярний

14,0%

5,5%

80,5%

Причиною різного газового складу атмосферного та видихуваного повітря є газообмін в легенях. Причиною різного газового складу видихуваного та альвеолярного повітря являється те, що видихуване повітря містить окрім альвеолярного ще й повітря із дихальних шляхів (мертвий простір, який не відрізняється за складом від атмосферного).

Дифузія газів в легенях підкоряється закону Фіка: об’єм дифузії газу (V) прямо пропорційний площі дифузії (S), коефіцієнту дифузії (К), градієнту тиску газу по обидві сторони альвеоло-капілярної мембрани (Р1 – Р2) і обернено пропорційний товщині цієї мембрани (L):

Площа дифузії в легенях (S) – це площа альвеол, які вентилюються та кровопостачаються. При різних функціональних станах у дорослої людини цей показник змінюється від 80 до 120 м2. Збільшення площі дифузії може зумовити збільшення глибини дихання і об’ємної швидкості кровотоку через судини легень, що має місце, наприклад, при фізичному навантаженні.

Товщина дифузного шару (L) у здорової людини складає 0,4 – 1,5 мкм. Дифузний шар (альвеоло-капілярна мембрана) включає в себе: шар сурфактанту, шар пневмоцитів, базальну мембрану альвеоли, шар ніжної сполучної тканини, базальну мембрану капіляра, шар ендотеліоцитів. В фізіологічних умовах товщина дифузного шару зменшується при збільшенні глибини дихання.

Коефіцієнт дифузії (К) є різним для різних газів і визначається їх здатністю розчинятися в структурах, які формують дифузний шар. За хімічним складом в цих структурах переважають фосфоліпіди (сурфактант, мембрани пневмоцитів та ендотеліоцитів, базальні мембрани) і вода. СО2 в фосфоліпідах та воді розчиняється набагато краще, ніж О2, тому коефіцієнт дифузії для вуглекислого газу приблизно в 20 разів більший, ніж для кисню.

Градієнт тисків (Р1 – Р2) в стані спокою складає близько 60 мм.рт.ст. для О2 (100 – 40) та близько 6 мм.рт.ст. для СО2 (46 – 40). Оскільки Ро2 та Рсо2 в альвеолах підтримуються на постійному рівні, градієнт тисків цих газів змінюються за рахунок зміни їх напруження в венозній крові.

Таким чином, в стані спокою градієнт тисків, за яким йде дифузія О2, в 10 разів більше градієнта, за яким іде дифузія СО2. Та об’єм дифузії цих газів відрізняється на незначну кількість. Протягом однієї хвилини в стані спокою дифундує 250 – 300 мл. О2 і лише дещо менше СО2 (200 – 250 мл). Великий об’єм дифузії СО2 при порівняно невисокому градієнту тисків пов’язаний з високим коефіцієнтом дифузії цього газу.

Об’єм дифузії О2 і СО2 при фізичному навантаженні збільшується до десяти разів в порівнянні з станом спокою. Це пов’язано з збільшенням площі дифузії та зменшенням товщини дифузного шару, з збільшенням градієнту тисків газів по обидві сторони альвеоло-капілярної мембрани (за рахунок зміни газового складу венозної крові).

В клініці та експерименті за життя неможливо визначити площу дифузії і товщину дифузного шару. Тому для характеристики процесів дифузії в легенях ввели поняття дифузної здатності легень (ДЗЛ) – об’єм газу, який дифундує через альвеоло-капілярну мембрану за 1 хвилину при градієнті тиску цього газу по обидві сторони альвеоло-капілярної мембрани, що рівний 1 мм.рт.ст. Таким чином, визначають ДЗЛ шляхом поділу об’єму дифузії газу за одну хвилину на градієнт тисків цього газу в альвеолах і в крові:

ДЗЛ прямопропорційна площі дифузії, коефіцієнту дифузії даного газу, оберненопропорційна товщині дифузного шару і не залежить від градієнту тисків газу (дане визначення випливає, якщо замість V в формулі для визначення ДЗЛ підставити формулу з закону Фіка для визначення об’єму дифузії газу). ДЗЛ для О2 в стані спокою у дорослої людини складає близько 25 – 30 мл/хв мм.рт.ст.

В стані спокою час, протягом якого кров знаходиться в капілярах легень, складає 0,75 – 1,0с. Час, протягом якого проходить вирівнювання вмісту О2 в альвеолярному повітрі і в крові – близько 0,25с. Тобто, вміст газів в крові, відтікаючої від альвеоли, дорівнює такому в альвеолі. Така ж ситуація зберігається і при фізичному навантаженні – час проходження крові через капіляри легень скорочується до 0,25с, але все ж залишається достатнім для вирівнювання вмісту газів в крові та в альвеолярному повітрі. Тільки при дуже значному підвищенні лінійної швидкості руху крові в капілярах, її газовий склад не встигає досягнути параметрів альвеолярного повітря.

Та навіть в стані спокою має місце альвеоло-артеріальний градієнт тиску для О2 та СО2 – напруження кисню в артеріальній крові на 5 – 10 мм.рт.ст. нижче, а напруження вуглекислого газу на 1 – 2 мм.рт.ст. вище, ніж в альвеолярному повітрі (Ро2 = 100 мм.рт.ст., Рсо2 = 40 мм.рт.ст. в альвеолах; Ро2 = 90 – 95 мм.рт.ст., Рсо2 = 41 - 42 мм.рт.ст. в артеріальній крові). Причиною наявності альвеоло-артеріального градієнту тисків газів являється:

1. Наявність артеріо-венозних шунтів, по яким в артеріальну кров "скидається" венозна. В якості таких шунтів виступають:

- судини, що забезпечують живлення бронхіального дерева і легень;

- вени Тебехія, по яким венозна кров від серця надходить в ліві його відділи;

- капіляри, за якими рухається кров через невентильовані альвеоли.

2. Нерівномірність вентиляції і перфузії (кровотоку) в легенях. Для легенів в цілому відношення вентиляції до перфузії (АВЛ до ХОК) складає близько 0,8:

;

При такому рівні ВПВ (вентиляційно-перфузійних відношень) Ро2 в альвеолах рівняється 100 мм.рт.ст., а Рсо2 – 40 мм.рт.ст. Та такий рівень ВПВ має місце тільки в альвеолах середніх сегментів легень, в верхівках і в базальних сегментах легень ВПВ інше.

Причина полягає в тому, що в легенях має місце:

а) нерівномірність вентиляції: краще всього вентилюються базальні сегменти легень, менше – середні сегменти, найбільш погано – верхівки легень. Причина нерівномірності вентиляції заключається в тому, що верхівки легень розтягнені силою тяжіння вже в стані видиху, тому їх здатність до розтягнення нижча і на той же приріст транспульмонального тиску вони менше збільшують свій об’єм  гірше вентилюються.

б) нерівномірність перфузії: артеріальні судини легень мають дуже високу здатність до розтягнення (як і венозні), тому кровотік в них в значній мірі залежить від впливу фактора гравітації – від серця основна маса крові під впливом сили тяжіння направляється до базальних сегментів легень, менша – до середніх, сама мала – до верхівок.

Та ступінь нерівномірності вентиляції і кровотоку різна. Нерівномірність кровотоку виражена набагато більше, ніж нерівномірність вентиляції. Тому ВПВ змінюється в нвпрямку від верхівок до базальних сегментів легень:

- в верхівках знижена вентиляція і кровотік, та більша ступінь зниження кровотоку призводить до підвищення ВПВ  переважання вентиляції  зміна газового складу альвеолярного повітря (збільшення Ро2 і зниження Рсо2)  аналогічна зміна газового складу відтікаючої від цих альвеол крові, тобто, кров, відтікаюча від верхівок, має Ро2 більше 100 мм.рт.ст., а Рсо2 менше 40 мм.рт.ст.;

в середніх сегментах легень ВПВ = 0,8  Ро2 в альвеолах (і крові) складає 100 мм.рт.ст., Рсо2 – 40 мм.рт.ст.;

- в базальних сегментах легень переважає кровотік, ВПВ = 0,7 – 0,6, тому Ро2 в альвеолах (і крові) менше 100 мм.рт.ст., а Рсо2 – більше 40 мм.рт.ст.

Всі роздуми, що були наведенні вище, торкаються вертикальної пози людини. Оскільки при цьому основна маса крові направляється до базальних сегментів легень, де ВПВ = 0,8, в артеріальній крові, що відтікає від легень до лівого серця Ро2 = 100 мм.рт.ст., а Рсо2 = 40 мм.рт.ст.

Внесок названих факторів (артеріо-венозного шунтування та нерівномірності ВПВ) в створення альвеоло-артеріальних градієнтів Ро2 та Рсо2 приблизно рівний.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

28045. Рациональное использование и охрана климатических ресурсов. Источники загрязнения атмосферы и последствий 17.63 KB
  В нем содержится азота Ng 783 кислорода 0^ 2095 диоксида углерода СО^ 003 аргона Ar 093 от объема сухого воздуха небольшое количество других инертных газов. Однако изза огромного количества азота в атмосфере проблема его баланса не так серьезна как баланс кислорода и углекислого газа. лет назад содержание кислорода в атмосфере было в тысячу раз меньше чем сейчас так как не было основных продуцентов кислорода зеленых растений. Жизнедеятельность живых организмов поддерживается...
28046. Регулирование природопользования: задачи регулирования. Система природоохранных норм и нормативов 7.63 KB
  Механизм управления природопользованием объединяет методы функции и организационные структуры органы управления. Методы управления природопользованием это способы воздействия на поведение и деятельность управляемых объектов с целью обеспечения рационального природопользования и охраны окружающей среды. Основные методы управления:  административные команднораспорядительные обусловлены возможностью государственного принуждения;  экономические создают непосредственную материальную заинтересованность...
28047. Регулирование природопользования. лицензирование 5.76 KB
  лицензия выдается на каждый вид деятельности. природоресурсоваяя лицензияразрешение на ведение определенного вида деятельности связанной с использованием какого либо прир. лицензия выдается уполномоченным гос.МПР России его территориальноотраслевые департаменты в республиках краях городах районах Лицензия на использование земельвыдается администрацией района города в виде земельноотводного акта.
28048. Регулирование природопользования. экологическая экспертиза. цели и задачи 5.99 KB
  экологическая экспертиза. Экологическая экспертиза установление соответствия намечаемой хозяйственной и иной деятельности экологическим требованиям и определение допустимости реализации объекта экологической экспертизы в целях предупреждения возможных неблагоприятных воздействий этой деятельности на окружающую природную среду и связанных с ними социальных экономических и иных последствий реализации объекта экологической экспертизы. Государственная экологическая экспертиза назначается уполномоченным органом...
28049. Территориальная организация природопользования 12.86 KB
  Территориальнопроизводственный комплекс ТПК это взаимосвязанное и взаимообусловленное сочетание отраслей материального производства на определенной территории с общностью ресурсов сырья топлива полупродуктов объектов вспомогательного хозяйства производства и социальных инфраструктур представляющее собой часть хозяйственного комплекса всей страны или какоголибо экономического района. ТПК является основной формой организации производительных сил. Основной чертой ТПК является сочетание производства и...
28050. Экологизация технологических процессов как путь рационального использования природных ресурсов 2.09 KB
  В результате анализа различных источников информации были выделены несколько принципов экологизации технологических процессов: Разработка и внедрение технологических процессов и схем которые исключают и доводят до минимума отходы и выбросы в ОС вредных веществ создание водооборотных циклов и бессточных систем для экономии и охраны от загрязнения вредными веществами пресной воды как одного из самых дефицитных ресурсов; Проектирование и внедрение систем переработки отходов производства и потребления. Возвращение в...
28051. Экологическая стандартизация и сертификация 6.84 KB
  Экологическая стандартизация и сертификация Стандартизация это деятельность по установлению правил и характеристик в целях их добровольного многократного использования направленная на достижение упорядоченности в сферах производства и обращения продукции и повышение конкурентоспособности продукции работ или услуг. Экологическая сертификация представляет собой специализированную деятельность по подтверждению соответствия готовой продукции или иного сертифицируемого объекта предъявляемым к нему требованиям...