Физиология дыхательной системы

1.

Физиология
дыхательной
системы

2.

Дыхание
–
совокупность
процессов,
обеспечивающих поступление в организм О2,
использование
его
в
биологическом
окислении и удаление из организма СО2.
Перенос газов между клеткой и внешней
средой складывается из двух процессов:
диффузии – движение частиц вещества,
приводящее
к
выравниванию
его
концентрации в среде, характерна для
микроорганизмов; конвекции – перенос О2
или СО2 с потоком газовой смеси или
жидкости, обеспечивает дыхание крупным
организмам.

3.

Дыхание млекопитающих делят на ряд
процессов:
1. обмен газами между окружающей
средой и альвеолами лёгких (внешнее
дыхание);
2. обмен газами между альвеолярным
воздухом и кровью;
3. транспорт газов кровью;
4. обмен газами между кровью и тканями;
5. потребление кислорода клетками и
выделение углекислоты (клеточное, или
тканевое дыхание).

4.

Обмен
газов
в
лёгких
млекопитающих
поддерживается их вентиляцией за счёт
возвратно-поступательного перемещения воздуха
в просвете дыхательных путей, которое
происходит в процессе вдоха и выдоха. Газообмен
почти полностью совершается в лёгких, а через
кожу и пищеварительный канал только 1-2%.
Помимо функции внешнего дыхания, органы
дыхания выполняют множество сопряжённых и
дополнительных функций (регуляция КЩР,
голосообразование,
обоняние,
кондиционирование
воздуха),
а
также
эндокринную,
метаболическую
и
иммунологические функции.

5.

Состоит из дыхательных путей, респираторного отдела
лёгких, грудной клетки, сосудистой системы лёгких, а
также нервных центров регуляции дыхания. Функция
внешнего дыхания – вентиляция и перфузия ткани
лёгких.

6.

Функцию внешнего дыхания осуществляют
лёгкие – парные органы, построенные из
эластической ткани, расположены в закрытой
полости, образованной стенками грудной
клетки и диафрагмой. Изнутри грудная полость
выстлана плеврой, состоящей из двух листков:
париетальный – прилегает к грудной клетке,
висцеральный – к лёгким. Между листками
имеется плевральная полость, заполненная
плевральной жидкостью.
Лёгкие состоят из воздухоносных путей и
респираторного
отдела
(респираторная
поверхность).

7.

8.

9.

В
воздухоносных
путях
происходит
активный перенос воздуха путём конвекции
из атмосферы к респираторной поверхности
и в обратном направлении. Начиная от
трахеи,
трубки
воздухоносных
путей
разделяются дихотомически 23 раза, образуя
последовательно бронхи (и бронхиолы):
главные, долевые, сегментарные, дольковые,
ацинарные, респираторные. Мелкие и
средние бронхи имеют в своем составе
гладкую
мускулатуру,
способную
сокращаться под действием нервной и
гуморальной систем.

10.

В респираторном отделе путём диффузии
осуществляется
перенос
газов
к
респираторной поверхности альвеол и
газообмен через аэрогематический барьер
(плёнка сурфактанта, альвеолоцит, его
базальная мембрана, базальная мембрана
эндотелиальной клетки и эндотелиальная
клетка капилляра, межклеточное вещество
между
базальными
мембранами
альвеолоцитов и капилляров). Газообмен
респираторного
отдела
зависит
от
параметров кровотока через капилляры
межальвеолярных перегородок.

11.

1
–
просвет
альвеол
2 – сурфактант
3 – альвеолоцит
4 – эндотелиоцит
5
–
просвет
капилляра
6 – эритроцит.

12.

Воздухоносными
путями
респираторного отдела являются:
респираторные
бронхиолы,
альвеолярные
ходы,
преддверие,
альвеолярные
мешочки,
полость
альвеол. Соответствуют поколениям
трубок 17-23, в них происходит
перемещение
газов
не
путём
конвекции (как в воздухоносных
путях более крупного калибра), а
путём диффузии.

13.

14.

На
внутренней
поверхности
альвеол
постоянно
выделяется
сурфактант
–
эмульсия фосфолипидов, белков и углеводов.
Он предотвращает контакт поверхности
альвеолоцитов с посторонними частицами и
инфекционными агентами, попадающими в
альвеолы
с
вдыхаемым
воздухом,
опсонизирует
микроорганизмы,
что
облегчает их фагоцитоз альвеолярными
макрофагами, уменьшает поверхностное
натяжения на границе воздух-жидкость,
препятствуя перерастяжению альвеол на
вдохе и спадению (ателектаз) их на выдохе.

15.

Мукоцилиарный транспорт – система
постоянной очистки трахеи и бронхов.
Загрязнённая вдыхаемыми частицами
плёнка слизи удаляется из воздухоносных
путей при её постоянном перемещении по
направлению к глотке с последующим
проглатыванием.
Такое
постоянное
движение
слизистой
плёнки
обеспечивается за счёт направленных к
глотке синхронных и волнообразных
колебаний ресничек, находящихся на
поверхности реснитчатых клеток.

16.

Очистка воздуха, обеспечивается также
альвеолярными
макрофагами,
клетками
Клара (расположены в терминальных
бронхиолах между реснитчатыми клетками
и формируют дистальные участки эпителия,
секретируют
гликозаминогликаны,
определяющие
консистенцию
секрета
бронхиол,
служат
источником
липопротеинов для сурфактанта, участвуют
в инактивации поступающих с воздухом
токсинов при помощи цитохрома P450),
сурфактантом, и, перемещением воздуха при
дыхательных движениях.

17.

Для осуществления вдоха и выдоха большое значение имеет
давление в дыхательном аппарате.
Альвеолярное давление – давление воздуха внутри лёгочных альвеол. Это
изменяющийся параметр, характеризующий потоки воздуха, зависящий от
сопротивления в лёгком. Вне вдоха и выдоха давление во всех частях
дыхательной системы и во всех альвеолах равно атмосферному, то есть
альвеолярное давление составляет 0 см водн. ст. Во время вдоха альвеолярное
давление уменьшается до –1 см водн. ст., и поток воздуха течёт к альвеолам. На
выдохе альвеолярное давление увеличено до +1 см водн. ст., поток воздуха течёт
от альвеол во внешнюю среду.
Внутриплевральное давление – давление жидкости в узком пространстве между
висцеральной и париетальной плеврой. Значение внутриплеврального давления
контролируется ЦНС посредством сокращения дыхательных мышц.
Внутриплевральное давление создаётся направленной внутрь эластической
тягой лёгких и уравновешивающей её эластической тягой грудной клетки,
направленной наружу. В покое оно составляет –4–5 см водн. ст. Во время вдоха
сила
тяги
грудной
клетки
наружу
увеличивает
отрицательное
внутриплевральное давление, доводя его до –7,5 см вод. ст.
Транспульмональное давление – разность между альвеолярным и
внутриплевральным давлением. Это статический параметр, не влияющий на
потоки воздуха и прямо не контролируемый ЦНС. Транспульмональное
давление составляет на выдохе –3–4 см водн. ст., на вдохе –9–10 см водн. ст., при
глубоком вдохе до –20 см водн. ст.

18.

Лёгкие в акте дыхания играют пассивную роль. Поступление
воздуха в легкие и удаление его при выдохе происходят
благодаря сокращению и расслаблению дыхательных мышц.
Инспираторы. Основной инспираторной мышцей служит
диафрагма. При дыхании в состоянии покоя купол диафрагмы
смещается, содержимое брюшной полости оттесняется, и
грудная полость увеличивается в продольном направлении, а её
основание расширяется за счёт принятия каудальных ребер.
Диафрагма работает синергично с другим инспиратором –
межрёберными мышцами, с которыми связана функционально.
Наружные межрёберные и межхрящевые внутренние мышцы
поднимают рёбра и увеличивают этим объём грудной клетки.
Экспираторы. Внутренние межрёберные, а также внутренние и
наружные косые, прямые и поперечные мышцы живота. При
сокращении брюшных мышц возрастает давление в брюшной
полости, купол диафрагмы впячивается в грудную полость, что
приводит к уменьшению объёма грудной полости.

19.

20.

Дыхательный цикл
Вдох (инспирация) дыхательные мышцы нагнетают
атмосферный воздух в дыхательные пути, производя
работу по преодолению как сопротивления в дыхательных
путях, так и сопротивления структур грудной клетки. При
вдохе происходит активное увеличение объёма грудной
полости и пассивное увеличение объёма лёгких.
Увеличение лёгочного объёма, в свою очередь, ведёт к
падению альвеолярного давления, что и служит причиной
поступления в них атмосферного воздуха.
Выдох (экспирация) в состоянии покоя осуществляется
пассивно. Как только инспираторная мускулатура
расслабляется, возросшая в ходе вдоха эластическая тяга
лёгких возвращает их в исходное состояние. При этом из-за
уменьшения объёма лёгких давление в них становится
положительным, воздух из альвеол устремляется через
воздухоносные пути наружу.