Физиология дыхания

1. КАФЕДРА НОРМАЛЬНОЙ ФИЗИОЛОГИИ И ПАТОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИОЛОГИИ КБГУ

• Тема лекции:
• ФИЗИОЛОГИЯ
ДЫХАНИЯ

2.

• Дыхание - совокупность процессов,
обеспечивающих поступление во
внутреннюю среду организма кислорода,
использование его для окислительных
процессов, и удаление из организма
углекислого газа

3.

• ЭТАПЫ ДЫХАНИЯ:
• - ВНЕШНЕЕ или ЛЕГОЧНОЕ ДЫХАНИЕ
• - ТРАНСПОРТ ГАЗОВ КРОВЬЮ
• - ТКАНЕВОЕ ДЫХАНИЕ

4. Структура аппарата внешнего дыхания

• 1. Воздухоносные пути и альвеолы легких
• 2. Костно-мышечный каркас грудной
клетки и плевра
• 3. Малый круг кровообращения
• 4. Нейрогуморальный аппарат регуляции

5. Ветвления и зоны трахеобронхиального дерева

Поколения дыхательных путей
Проводящая зона
1-16 поколения
Переходная зона 17-19
поколения
Дыхательная зона 20-23
поколения

6. Внешнее дыхание

• 3 ПРОЦЕССА:
• - Вентиляция
• - Диффузия
• - Перфузия

7. Изменения грудной клетки при вдохе и выдохе

ВДОХ
ВЫДОХ
Диафрагма

8. Модель Дондерса

Атмосфера
Разрежение

9. Механизм вдоха и выдоха

• Транспульмональное давление:
Ртрп = Ральв - Рплевр
• На вдохе Рплевр = -9мм Hg
• Перед вдохом Рплевр = - 3 мм Hg
• На выдохе Рплевр = +4-10 мм Hg
• Трансреспираторное давление:
Ртрр= Ральв. - Рвнешн.
• На вдохе: Ртрр = 756 - 760 = - 4 мм Hg
На выдохе: Ртрр = 764 - 760 =+ 4 ммHg
• Эластическая тяга дыхания =
эластическая тяга легких +
эластическая тяга грудной клетки

10. Определение легочных объемов на спирограмме

Резервный объем вдоха (РОвд)
Максимальный вдох
Дыхательный
объем
Спокойное
дыхание
Максимальный выдох
Резервный объем выдоха (РОвыд)
ЖИЗНЕННАЯ ЕМКОСТЬ
ЛЕГКИХ
ЖЕЛ=ДО+РОВД+РОВЫД

11.

12. Легочные объемы и емкости

• Легочные объемы:
• 1. Дыхательный объем (ДО) = 500 мл
• 2. Резервный объем вдоха (РОвдоха)= ♂ 3,3 л, ♀ 1,9 л
• 3. Резервный объем выдоха (РОвыдоха)= ♂ 1,0 л, ♀ 0,7 л
• 4. Остаточный объем (ОО) = ♂ 1,2 л, ♀ 1 ,1 л
• Легочные емкости:
• - общая емкость легких (ОЕЛ)= (1+2+3+4) = ♂ 6, 0 л, ♀ 4,4 л
• -жизненная емкость легких (ЖЕЛ) = (1+2+3) = ♂ 4,8 л, ♀ 3,3 л
• ЖЕЛ= 2,5 х РОСТ
• -функциональная остаточная емкость легких (ФОЕ) = (3+4 ) =
♂ 2,2 л, ♀ 1,8 л
• - емкость вдоха (ЕВ) = (1+2) = ♂ 3,8 л, ♀ 2,4 л

13. Основные показатели вентиляции

• 1. Частота дыхания (ЧД) = 12-16/мин
• 2. Минутный объем дыхания (МОД)=ДОхЧД= 6 - 9 литров
• 3. Объем анатомического мертвого пространства (МП)
=140мл
• 4. Дыхательный альвеолярный объем (ДАО) = ДО-МП=
= 500-140=360мл
• 5. Коэффициент вентиляции альвеол (КВА) = ДАО/ФОЕ=
(ДО-МП) / ОО+РОвыдоха = 360/2500 = 1/7
• 6. Минутная альвеолярная вентиляция легких (МВЛ) =
(ДО-МП) х ЧД = 3,5-4,5 л

14. Парциальное давление

• Парциальное давление - часть давления в смеси газов,
приходящаяся на отдельный газ
Для сухого:
Ратм. х С (%)
РО2 (СО2) = -----------------------------------100%
(Р атм. - 47,1) х С (%)
Для влажного : РО2 (СО2) = ------------------------------------
100%

15.

Ратм. х С (%)
РО2 (СО2) = -----------------------------------100%

16.

Показатели газообмена
Воздух и среды
организма
Ро 2 (мм. рт.ст.)
Рсо 2 (мм. рт.ст.)
О2
(%)
СО 2 (%)
Атмосферный воздух
150
0,2
20,94
0,03
Выдыхаемый воздух
114
32
16,5
4,5
Альвеолярный воздух
100
40
14,5
5,5
Артериальная кровь
100
40
20
52
Венозная кровь
40
46
12
57
Ткань
<=40 стремится к 0
46 стремится к 60-65

17. Диффузия газов через барьер

• ЗАКОН ФИКА
S . DK . (P1 - P2)
• QГАЗА= -------------------
T
• где: Qгаза - объем газа, проходящего
через ткань в единицу времени,
• S- площадь ткани, DK-диффузионный коэффициент газа,
• (Р1-Р2) - градиент парциального
дав- ления газа;
• Т - толщина барьера ткани

18. Д иффузия газов через АГБ

• ЗАКОН ФИКА
S . DK . (P1 - P2)
• QГАЗА= -------------------
T
• где: Qгаза - объем газа,
проходящего через ткань в
единицу времени,
• S- площадь ткани,
DK-диффузион ный
коэффициент газа,
• (Р1-Р2) - градиент
парциального давления газа;
• Т - толщина барьера ткани
• 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
DK CO2 >DK O2 в 25 раз

19. Диффузия кислорода

• Р О2 в воздухе = 21% от 760 = 159 мм Hg
• В альвеолярном воздухе 47 мм Hg давления воздуха приходится
на пары Н2О, значит давление «сухого» воздуха = 760-47=713 мм
Hg. Альвеолярный воздух обогащен СО2, значит кислорода в нем
не 21%, а 14%, тогда парциальное давление кислорода составит в
нем 14% от 713 = 100 мм Hg
• В венозной крови легочных капилляров напряжение кислорода
= 40 мм Hg
• Градиент давлений, обеспечивающий диффузию кислорода
равен 100-40=60 мм Hg

20. ВЕНТИЛЯЦИОННО-ПЕРФУЗИОННЫЕ ОТНОШЕНИЯ В РАЗНЫХ ЗОНАХ ЛЕГКИХ

ЗОНА
Легких
1
Верхушки
2
Средняя
3
Основания
Кровоток
на %
объема
Вентиляция
на %
объема
ВПК
0,01
0,03
3,0
120
0,06
0,05
0,8
98
0,1
0,07
0,7
92
Р О2
в крови
(мм Hg)

21. Соотношение вентиляции и перфузии в разных отделах легких. Распределение вентиляционно-перфузионного коэффициента (ВПК)

Соотношение вентиляции и перфузии в разных
отделах легких. Распределение вентиляционноперфузионного коэффициента (ВПК)

22.

АЭРОГЕМАТИЧЕСКИЙ БАРЬЕР

23.

• ТЕМА ЛЕКЦИИ:
• ТРАНСПОРТ ГАЗОВ
КРОВЬЮ

24. АЭРОГЕМАТИЧЕСКИЙ БАРЬЕР

25. Транспорт О2 кровью

• ДВЕ ФОРМЫ ТРАНСПОРТА
КИСЛОРОДА:
• - физически растворенный газ:
3 мл О2 в 1 л крови
Закон Генри: Сгаза = К х Ргаза , где
Сгаза - концентрация растворенного газа,
К - константа растворимости газа,
Ргаза - парциальное давление газа над
уровнем жидкости

26. ХАРАКТЕРИСТИКИ КРОВИ

• Hb + O2
HbO2
HbO2
Hb + O2
• Кислородная емкость крови - количество
О2 , которое связывается кровью до
полного насыщения гемоглобина
• Константа Гюфнера: 1 г. Hb - 1,36 - 1,34 мл
О2
• Кислородная емкость крови = 190 мл О2 в
1 л.

27. Кривая диссоциации оксигемоглобина

Насыщение
Отдача
Кислородная емкость крови
Физически растворенный газ

28. Сдвиги кривой диссоциации

ВЛЕВО
ВПРАВО
(Эффект Бора)
Сдвиг влево - легче насыщение кислородом: <t; <Pco2; <2,3-ДФГ; >pH
Сдвиг вправо - легче отдача кислорода: >t; >Pco2; >2,3-ДФГ; <pH

29. Каскад кислорода

РО2 (ммHg)
160
Атмосферный
воздух
120
Альвеолярный воздух
и кровь
80
КИСЛОРОДНЫЙ
КАСКАД
Тканевая
40
жидкость
0
АТМОСФЕРА
МИТОХОНДРИИ

30. Транспорт СО2 кровью

• ТРИ ФОРМЫ ТРАНСПОРТА :
• - физически растворенный газ - 5-10%
• - химически связанный в бикарбонатах:
в плазме NaHCO3 , в эритроцитах КНСО3 - 8090%
• - связанный в карбаминовых соединениях
гемоглобина: Hb.NH2 + CO2 HbNHCOOH - 5-

31. Транспорт СО2 кровью

КА
• В ЭРИТРОЦИТАХ
KHbO2
K+ + Hb + O2
клетки
• Н2О + СО2
• СО2
Н2СО3 НСО3- + Н+
КНСО3
ННb
+
• из тканей
СО2
ННbCO2
• В ПЛАЗМЕ КРОВИ
NaCl
Na+ + Cl- в эритроциты
в

32. Изменения атмосферного давления и РО2 в горах

33.

• ТЕМА ЛЕКЦИИ:
• РЕГУЛЯЦИЯ
ВНЕШНЕГО
ДЫХАНИЯ

34. Дыхательный центр

• Дыхательный центр - совокупность нейронных
ансамблей разных этажей центральной
нервной системы, обеспечивающих управление
внешним дыханием
• Автоматический дыхательный центр совокупность нейронов специфических
(дыхательных) ядер продолговатого мозга,
способных генерировать дыхательный ритм
• Функции дыхательного центра:
• - моторная или двигательная
• - гомеостатическая

35. УРОВНИ ОРГАНИЗАЦИИ ДЫХАТЕЛЬНОГО ЦЕНТРА

КОРКОВЫЙ ОТДЕЛ
ДЫХАТЕЛЬНОГО
ЦЕНТРА
ЛИМБИЧЕСКИЙ ОТДЕЛ
ДЫХАТЕЛЬНОГО ЦЕНТРА
ГИПОТАЛАМИЧЕСКИЙ
ОТДЕЛ ДЫХАТЕЛЬНОГО
ЦЕНТРА
ПНЕВМОТАКСИЧЕСКИЙ
ЦЕНТР ВАРОЛИЕВА МОСТА
ГАСПИНГЦЕНТР
ДЫХАТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ПРОДОЛГОВАТОГО МОЗГА
СПИНАЛЬНЫЕ МОТОНЕЙРОНЫ
МЕЖРЕБЕРНЫХ МЫШЦ

36. Регуляция дыхания по отклонению и по возмущению

ЦЕНТРАЛЬНЫЕ
РЕГУЛЯТОРЫ
ДЫХАТЕЛЬНЫЙ
РИТМОГЕНЕЗ
МЕХАНОРЕЦЕПТОРЫ
ХЕМОРЕЦЕПТОРЫ
ДЫХАТЕЛЬНЫЕ
ДВИЖЕНИЯ
БОЛЬ,
Т,
ГОРМОНЫ
ВЕНТИЛЯЦИЯ
И ДИФФУЗИЯ

37. Основные рецепторы легких

• -Ирритантные рецепторы слизистой
оболочки дыхательных путей
• - Рецепторы растяжения гладких мышц
дыхательных путей
• - Юкста-капиллярные рецепторы
межальвеолярного интерстиция

38. Виды нейронов дыхательного центра

- ранние инспираторные
- поздние инспираторные
- полные инспираторные
- постинспираторные
- экспираторные
- преинспираторные

39. Активность разных типов нейронов в течение фаз дыхания

Инспираторная фаза
Активность
2.
3.
Постинспираторная
фаза
диафрагмального
Экспираторная фаза
нерва
1.
4.
5.
6.
1. Активность ранних инспираторных нейронов
2. Активность полных
-”-”3. Активность поздних
-”-”4. Активность постинспираторных нейронов
5. Активность экспираторных нейронов; 6. Активность преинспираторных нейронов

40. ОПЫТ ФРЕДЕРИКА ( ПАРАБИОЗ)

Пневмограммы

41. Рефлекторная активация центра вдоха

центр
вдоха
центр
выдоха
синусный нерв Геринга
glomus
caroticus
СО2
Н+
О2
Содержание в крови

42. Прямая (гуморальная) активация центра вдоха

МОЗГ
КРОВЬ
Н+
Карбангидраза
Н2О + СО2
СО2
Н2СО3
НСО3- + Н+
Н+
центральные
хеморецепторы
ГЭБ

43. Рефлекс Геринга - Брейера

ДЫХАТЕЛЬНЫЙ
ЦЕНТР
NTS
ПОЗДНИЕ
ИНСПИР.
НЕЙРОНЫ
ВАГУСЫ
ВДОХ
ТОРМОЖЕНИЕ
ВДОХА

44. ЛОКАЛИЗАЦИЯ ДЫХАТЕЛЬНОГО ЦЕНТРА

45. СТРУКТУРЫ ДЫХАТЕЛЬНОГО ЦЕНТРА

46. ЯДЕРНЫЕ ГРУППЫ ПРОДОЛГОВАТОГО МОЗГА

к вышележащим структурам
Продолговатый
мозг
4-й
желудочек
NTS
Хемо
жкт
ВРГ
Сердечнодыхательная
часть
Бароафференты
Хемоафференты
Аффер.от гортани
Аффер. от легких
Баро
ВРГ
ДРГ
Перекрест
эфферент. путей
Спинной
мозг
к мотонейронам

47. Нарушения и патологические типы дыхания

- асфиксия
- апноэ
- диспноэ - одышка
- периодическое дыхание типа Биота или
Чейн-Стокса
• - гаспинг - дыхание
• - дыхание Куссмауля

48. Недыхательные функции легких

• 1. Защитные функции:
• -механическая очистка воздуха и путей
• - неспецифические гуморальные факторы
и иммунные механизмы
• 2. Метаболизм БАВ:
• - разрушение и деградация кининов,
простагландинов, биогенных аминов и т.п.
• - выработка или активация БАВ тромбопластина, гепарина, ангиотензина

49.

Кафедра нормальной физиологии
• ПОЗДРАВЛЯЕТ ВАС
• - с наступающим 1998
годом
• - с близящимся концом
семестра
• ЖЕЛАЕМ ВАМ:
• -здоровья и счастья,
• -получения всех зачетов,
• -успешной сдачи сессии,
• -встречи со всеми вами
без потерь в весеннем
семестре