Система дыхания

1. Общая характеристика системы дыхания

    1. 1. Система дыхания - физиологическая система, обеспечивающая процесс поступления O2 в организм, доставку и использование его в тканях, а также выведение конечного продукта дыхания CO2 из организма.
    1. 2. Значение для организма
      • Прямое метаболическое действие O2:
        • Через цитохром C и цитохромоксидазу митохнодрий кислород, являясь акцептором электронов, обеспечивает окислительное фосфорилирование - синтез АТФ, через цитохром P450 гладкой ЭПС - биосинтетический и детоксикационный эффекты.
        • Образование продуктов неполного восстановления O2 - свободных радикалов (супероксидный анион, перокисд водорода, гидроксильный радикал и др.). Их физиологические эффекты: влияние на вязкость и текучесть мембран, вазоконстрикция, пролиферация лимфоцитов, участие в механизмах фагоцитоза и др.
      • Напряжение O2 и CO2 является важным фактором регуляции сосудистого тонуса, кислотно-основного состояния, эритропоэза, а также самой системы дыхания.
      • Легкие участвуют в регуляции кислотно-основного состояния, терморегуляции и выполняют другие негазообменные функции
      • Прямое метаболическое действие O2:
    1. 3. Основные этапы дыхания: 1) Легочная вентиляция; 2) Газообмен в легких; 3) Транспорт газов кровью; 4) Газообмен между кровью и тканями; 5) Тканевое дыхание

2. Легочная вентиляция: дыхательный цикл, легочная и альвеолярная вентиляция, методы исследования внешнего дыхания, работа, совершаемая при дыхании, функции дыхательных путей.

3. Дыхательный цикл

    1. 1. Биомеханическая характеристика легких
      • Растяжимость легких (мера их податливости) - способность легких увеличивать свои размеры и объем при действии приложенной силы. Легкие более растяжимы при небольших и средних размерах, чем при больших. Растяжимость легкого и грудной клетки в норме равна 200 мл/см вод. ст. (В патологии растяжимость легких может как увеличиваться, например при эмфиземе, так и уменьшаться, например при фиброзе, пневмонии)
      • Эластичность - есть мера упругости легких, сила отдачи, которую создает растяжение легких. Чем больше эластичность, тем больше требуется приложить давление для достижения заданного объема легких.
      • Растяжимость и эластичность легких связаны обратно пропорциональной зависимостью: чем больше растяжимость, тем меньше эластичность и наоборот.
    1. 2. Механизмы вдоха (inspiratio)
      • Перед вдохом после спокойного выдоха эластическая тяга грудной клетки (направлена наружу) и легких (направлена внутрь) имеют противоположное направление, их сумма равна нулю.
      • Сокращение инспираторных мышц
        • Сокращение диафрагмы увеличивает вертикальный объем грудной клетки и обусловливает ~70% дыхательного объема.
        • Сокращение наружных межреберных мышц увеличивает фронтальный и сагиттальный размеры грудной клетки.
        • Сокращение вспомогательной мускулатуры (лестничных, грудино-ключично-сосцевидных, грудных мышц) происходит при легочной вентиляции >50 л/мин.
      • Эластическая тяга грудной клетки при вдохе, не превышающем 70% жизненной емкости легких, направлена на увеличение объема грудной клетки и легких (способствует вдоху).
      • В результате действия этих факторов происходит увеличение объема грудной клетки.
      • Связь изменений объема грудной клетки с объемом легких, приводящая к увеличению объема легких, обеспечивается:
        • Отрицательным давлением в плевральной щели, равным -6 мм рт.ст. при спокойном вдохе (плевральное давление равно пищеводному давлению и может быть измерено с помощью балонного катетера);
        • силой "сцепления" молекул H2O в слое жидкости между грудной и легочной плеврой.
      • При увеличении объема легких в них, по закону Бойля, давление воздуха понижается и становится отрицательным (-2 мм рт.ст. при спокойном вдохе, до -80 мм рт.ст. во время попытки максимального вдоха при закрытых дыхательных путях - проба Мюллера), поэтому атмосферный воздух поступает в легкие.
    1. 3. Механизмы выдоха (expiratio)
      • Эластическая тяга легких всегда и косплекса "грудная клетка + легкие" при вдохе направлена внутрь, поэтому выдох в покое (до уровня функциональной остаточной емкости) происходит пассивно.
      • Активный выдох требует сокращения экспираторных мышц (внутренних межреберных, передней брюшной стенки).
      • При спокойном выдохе уменьшается отрицательное плевральное давление (-2 мм рт. ст.), а внутрилегочное давление становится положительным (+2 мм рт. ст. при спокойном выдохе, до +100 мм рт. ст. во время попытки максимального выдоха при закрытых дыхательных путях - проба Вальсальвы), что приводит к выведению воздуха из легких.
      • После спокойного выдоха алгебраическая сумма эластической тяги грудной клетки + эластической тяги легких = 0, дыхательная система находится в покое.