Фихиология дыхания 19.03.2025

1. НАО «Медицинский университет Астана» Кафедра «Нормальной физиологии»

Тема: Физиология дыхания
Астана,2022

2.

Дыхание – одна из важных функций организма,
направленная на поддержания оптимального уровня
окислительно-восстановленных процессов клеток.

3. Этапы дыхания:

1 — обмен газами между окружающей средой и альвеолами
легких (внешнее дыхание),
2 — обмен газами между альвеолярным воздухом и кровью,
3 — транспорт газов кровью,
4 — обмен газами между кровью и тканями,
5 — клеточное, или тканевое дыхание, (потребление
кислорода клетками и выделение углекислоты ).

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

17.

18.

19.

20.

21.

22.

23.

24.

25. Вентиляционно-перфузионное отношение

В отдельных областях легких соотношение между
вентиляцией и перфузией (ВПО) может быть неравномерным.
Легкие по величине этого давления делятся на 3
функциональные зоны (зоны Веста)
Зона 1. ВПО > 1
Зона 2. ВПО = 1
Зона 3. ВПО < 1

26.

Зона
1.
В верхушках легких
альвеолярное
давление
(РА)
превышает давление в артериолах
(Pa) и кровоток через них становится
невозможным. Такие участки легких
вентилируются, но не участвуют в
газообмене
и
формируют
альвеолярное мертвое пространство.
Зона 2. В средней зоне легких, где Ра
> РА, кровоток больше, чем в зоне 1.
Зона 3. В основаниях легких
кровоток
усилен
и
определяется
разностью
давления в артериолах (Ра) и
венулах (Pv), это соотношение
обеспечивает вентиляцию и
перфузию капилляров и их
участие в газообмене

27. Диффузия респираторных газов

27

28. Газообмен и транспорт газов

Процесс переноса кислорода и углекислого
газа
через
альвеолярно-капиллярную
мембрану
осуществляется
путем
физической диффузии, т.е из области
высокого в область низкого парциального
давления (по градиенту давления).
28

29.

30. Состав атмосферного, альвеолярного и выдыхаемого воздуха (%, парциальное давление в мм рт.ст.)

Газ
Атмосферны Альвеолярный, Выдыхаемый,
й,
%, мм. рт. ст.
%, мм. рт. ст.
%, мм. рт. ст.
О2
20,85 (160)
13,5 (104)
15,5 (120)
СО2
0,03 (0,2)
5,3 (40)
3,7 (27)
N2
78,62 (596)
74,9 (569)
74,6 (566)
Н2О
0,5 (3.8)
6,3 (47)
6,,2 (47)
Общий
100 (760)
100 (760)
100 (760)

31.

Напряжение газа в жидкости
зависит только от парциального
давления газа над жидкостью, и
они равны между собой

32.

33.

34.

35.

Газообмен
через легочную
мембрану
зависит от:
поверхности,
через которую
осуществляется
диффузия (S),
толщины
мембраны (L),
Градиента
давления газов
в альвеолах
и крови ( P),
коэффициента
диффузии (k),
Состояния
мембраны

36. Диффузия газов через АГБ

Диффузия газов описывается
первым законом диффузии
Фика.
(P1 - P2)
.
.
QГАЗА= S DK ----------------T
DK-диффузионный коэффициент газа,
Для кислорода:
Ральв.возд=100 мм Hg
Pвен.крови= 40 мм Hg
Р1-Р2=60 мм Hg
Для СО2:
Рвен.крови=46 мм Hg
Ральв.возд.=40 мм Hg
Р1-Р2= 6 мм Hg
(Р1-Р2) - градиент парциального
давления газа;
DK CO2 >DK O2 в 25 раз
где: Qгаза - объем газа,
проходящего через ткань в единицу
времени,
S- площадь ткани,
Т - толщина барьера ткани

37.

Согласно этому закону газообмен (скорость
диффузии
газа)
(M/t)
в
легких
прямо
пропорционален градиенту (ΔР) концентрации 02
и С02 по обе стороны от альвеолярной мембраны,
площади ее поверхности (S), коэффициентам (k)
растворимости 02 и С02 в биологических средах
альвеолярной
мембраны
и
обратно
пропорционален
толщине
альвеолярной
мембраны (L), а также молекулярной массе газов
(М).

38. Газообмен между альвеолами и венозной кровью зависит от:

• градиента давления газов в альвеолах и крови (60 мм рт.
ст. для О2, 6 мм рт. ст. для СО2);
• коэффициента диффузии (коэффициент диффузии для
СО2 в легких в 23 раза больше, чем для О2);
• площади поверхности, через которую осуществляется
диффузия (50-90 м2 );
• толщины мембраны в области контакта со стенкой
капилляра (0,4 – 1,5 мкм);
• функционального состояния мембраны.

39.

Количество газа (мл), проходящую через
альвеолярную мембрану за 1 минуту при
разнице давления газа по обе стороны
мембраны в 1 мм.рт.ст., называется
диффузионной
способностью
легких.
Диффузионная способность легких для О2
равна 20-25 мл*мин, для СО2 – 400450 мл* мин

40. Транспорт кислорода

Две формы транспорта:
Физически растворённый в плазме (в соответствии с
законом Генри - Дальтона); растворимость О2 в
плазме крови низка и при н. у. – всего 3 мл в 1 л крови.
Связанный с гемоглобином внутри эритроцитов:
около 200 мл кислорода в 1л крови. Участие
дыхательного пигмента увеличивает кислородную
ёмкость крови почти в 70 раз

41.

42. Газообмен в эритроцитах в крови легких

В легких в эритроцит поступает О2 , а из него выходит СО2
Учитывая, что в идеальных условиях 1 г. Нb может связать 1,34
мл О2, можно подсчитать кислородную емкость (КЕК).
Например: 15 г% х 1,34 мл О2 = 20 мл О2 в 100 мл крови
(20 об%). Учитывая, что те же 100 мл крови содержат лишь 0,3
мл растворенного О2 можно видеть, что основное количество
транспортируемого кровью кислорода - химически связанный с
гемоглобином - оксигемоглобин.

43.

44.

45.

46.

47.

48.

49. Кривые диссоциации НbО2 не постоянны

При увеличении в крови
рН, снижении СО2 или
температуры – кривая сдвигается
влево (растет сродство).
При снижении рН, повышении
температуры – сдвиг вправо
(ускоряется диссоциация)
[эффект Бора].
Внутри эритроцита регулятором
диссоциации является уровень
2,3-ДФГ. Так, при анемии в
эритроците возрастает
концентрация 2,3-ДФГ, что
способствует увеличению
диссоциации HbО2. О2 - активнее
поступает в ткани.

50. Кривые диссоциации различных видов Hb

По активности взаимодействия с
Hb:
1 – СО, но СОHb диссоциирует
очень медленно (возникает
опасность отравления);
2 – О2 с миоглобином (высокое
сродство ;
3 – О2 с гемоглобином плода (FHb)
– активная диссоциация;
О2-метгемоглобин (MtHb окисленное Fe3+ ). Соединение
стойкое - транспорта О2 нет.
Для восстановления в Fe2+ в
эритроците есть фермент –

51. Транспорт СО2

В венозной крови содержится около 580 мл/л СО2.
Поступивший в эритроциты СО2, при участии имеющейся
здесь карбоангидразы , образует про нестойкую Н2СО3.
Образующиеся продукты выходят в плазму.
Двуокись углерода в крови находится в трех формах:
а) в плазме часть CO2 остается в растворенном виде - 2,5
мл/100 мл,
б) связанной с глобином гемоглобина (карбгемоглобин HbCO2)
- 3,5-4,5 мл /100 мл крови,
в) в плазме связанной в виде угольной кислоты и ее солей - 51
мл /100 мл.

52. Реакции, идущие в эритроцитах в венозной крови малого круга кровообращения (в легких)

*а) Н++НСО3-<==>
H2СО3<==>Н2О+СО2
б) ННbCO2 + O2 <==> HHbO2 +
CO2 <==> HbO2 + H+ + CO2
* - участие карбоангидразы
На нижней кривой представлена
зависимость газообмена в
легких от времени: СО2
выводится быстро, а О2
поступает более медленно.
Поэтому при увеличении
скорости тока крови (физ.
работа) эритроцит может
недополучать О2.

53.

54. Газообмен в тканях

Доставка О2 к тканям происходит кровотоком - путем
конвекции.
А в тканях снова происходит диффузия газов.
Газообмен в тканях также, как и газообмен в легких,
зависит от 5 основных факторов:
1) площади диффузии; 2)градиента парциального
давления газов между кровью и клетками; 3)
расстояния, которое проходит газ; 4) коэффициента
диффузии и 5) состояния мембран.

55. Доставка О2 тканям

Количество О2, поступившее к органу, может быть
определено по Арт. вен. Разнице содержания О2 (АВР-О2).
Зная объем кровотока и содержание О2 в приносящей
артерии и выносящей вене можно определить
количество О2 поглощенного органом.
Для определения количества О2 в крови необходимо
использовать кривую диссоциации HbО2.
Кровоток и АВР-О2 зависят и от уровня метаболизма
органа: чем интенсивнее обмен веществ, тем больше
потребляется кислорода, а значит и больше АВР-О2.

56. Обмен СО2 между тканями и кровью

Обычно в большинстве тканей уровень РСО2 близок к
50-60 мм рт. ст.
В крови, поступающей в артериальный конец
капилляров, РаСО2 составляет около 40 мм рт. ст.
Наличие градиента заставляет СО2 из тканевой
жидкости диффундировать к капиллярам.
РvСО2 в смешанной крови, поступающей в правое
предсердие, составляет 46 мм рт. ст.
Вначале СО2 должен поступить в эритроцит.

57. РЕГУЛЯЦИЯ ДЫХАНИЯ

58. ДЫХАТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР

сеть многочисленных нейронов расположенных на разных
уровнях ЦНС, обеспечивающие газообмен между организмом и
окружающей средой

59. УРОВНИ:

1. Спинной (С3-5, Th1-6)
2. Продолговатый
3. Подкорковые структуры: варолиев мост, ГТ, ЛС,
КГМ.

60.

61. Главный дыхательный центр

- совокупность
специфических
дыхательных ядер
продолговатого мозга и
варолиева моста.
Структуры, необходимые
для возникновения
дыхательного ритма, были
обнаружены в
продолговатом мозге
(Миславский Н.А. 1885г.).

62. Рефлекторная регуляция дыхания.

Механорецепторы легких информируют ДЦ о вентиляци
лёгких.
Рецепторы растяжения лёгких (медленно адаптируются)
расположены в гладких мышцах трахеи и бронхах, реагируют
на увеличение объёма лёгких при вдохе; с них возникает
инспираторно-тормозящий рефлекс Геринга - Брейера.
Ирритантные рецепторы расположены в эпителии бронхов,
реагируют на быстрое изменение объёма лёгких, на
механические воздействия (пыль) и на пары химических
веществ: это быстро адаптирующиеся рецепторы. С них
формируются рефлексы кашля.
Юкстаальвеолярные рецепторы (J-рецепторы) локализуются
в интерстиции альвеол у капилляров, реагируют на давление
жидкости в межклеточном пространстве лёгких, с них
формируется одышка.

63. Рефлекс Геринга-Брейера.

Дуга этого рефлекса
начинается от
рецепторов растяжения
легких.
Аффрентные волокна от
рецепторов идут в
составе n. vagus в ДЦ.
От ДЦ импульсы идут в
спинной мозг к
мотонейронам,
иннервирующим
дыхательные мышцы (С3-5
диафрагму, Th1-6
межреберные мышцы)

64. Гуморальная регуляция дыхания

Периферические хеморецепторы:
локализуются в сосудах (особенно в
артериях), тканях внутренних органов,
их концентрация максимальна в
синокаротидной и аортальной зонах;
афферентная импульсация от них
проводится по блуждающему нерву;
имеют высокую чувствительность к
изменению Р02 в артериальной крови
(особенно к его снижению) –
гипоксемии.

65.

Центральные
хеморецепторы:
локализуются на
переднебоковой
поверхности
продолговатого мозга и
моста в виде трех пар
скопления нейронов;
отличаются высокой
чувствительностью к
изменению рН и Рсо2 гиперкапния;

66.

Эупноэ – нормальная вентиляция в покое, сопровождающаяся
субъективным чувством комфорта.
Гиперпноэ – увеличение глубины дыхания, независимо от того,
повышена или снижена частота дыхания.
Тахипноэ – увеличение частоты дыхания.
Брадипноэ – снижение частоты дыхания.
Апноэ – остановка дыхания, обусловленная отсутствием
стимуляции дыхательного центра (например: при гипокапнии).
Диспноэ – неприятное субъективное ощущение
недостаточности дыхания или затрудненного дыхания
(одышка).
Ортопноэ – выраженная одышка, связанная с застоем крови в
легочных капиллярах в результате сердечной недостаточности.
В горизонтальном положении это состояние усугубляется и
поэтому лежать таким больным тяжело.
Асфиксия – остановка или угнетение дыхания, связанные
главным образом с параличом дыхательного центра. Газообмен
при этом резко нарушен: наблюдается гипоксия и гиперкапния.