Медицина и здравоохранение сегодня

Функциональная система, обеспечивающая оптимальный для метаболизма уровень газов в организме человека

Учебные материалы / Регуляция дыхания / Функциональная система, обеспечивающая оптимальный для метаболизма уровень газов в организме человека

Функциональная система дыхания включает внутреннее, внешнее и поведенческое звенья саморегуляции.

Внешнее дыхание - это газообмен между организмом и окружающим его атмосферным воздухом. Осуществляется в два этапа - обмен газов между атмосферным и альвеолярным воздухом и газообмен между кровью легочных капилляров и альвеолярным воздухом.

Аппарат внешнего дыхания включает в себя дыхательные пути, легкие, плевру, скелет грудной клетки и ее мышцы, а также диафрагму. Основной функцией аппарата внешнего дыхания является обеспечение организма кислородом и освобождение его от избытка углекислого газа. О функциональном состоянии аппарата внешнего дыхания можно судить по ритму, глубине, частоте дыхания, по величине легочных объемов, по показателям поглощения кислорода и выделения углекислого газа и т. д.

Транспорт газов осуществляется кровью. Он обеспечивается разностью парциального давления (напряжения) газов по пути их следования: кислорода от легких к тканям, углекислого газа от клеток к легким.

Внутреннее или тканевое дыхание также может быть разделено на два этапа. Первый этап - обмен газов между кровью и тканями. Второй - потребление кислорода клетками и выделение ими углекислого газа (клеточное дыхание).

Поведенческое звено саморегуляции проявляется, как правило только в экстремальных условиях жизнедеятельности, связанных с увеличением в атмосферном воздухе концентрации СО2 и уменьшением О2. В нормальных условиях оптимальным считается содержание во вдыхаемом воздухе 21% кислорода и 0,03% углекислого газа. Показатели газового гомеостазиса находятся в тесной связи с другими показателями внутренней среды, а именно- с температурой, уровнем кровяного, осмотического давления и др.

Взаимодействие различных показателей внутренней среды, обеспечиваемое деятельностью различных функциональных систем, создает динамическое состояние гомеостазиса. Хеморецепторы газового состояния крови находятся в сосудистой стенке практически всех тканей организма. Значительное их количество находится в дуге аорты, бифуркации общей сонной артерии. Особую группу составляют центральные хеморецепторы газовых показателей (их наличие доказывает опыт Фредерика с перекрестным кровообращением).

Во внутреннее звено саморегуляции дыхания включается и сердце :изменяется частота и сила сердцебиений ,систолический и минутный объем. Также изменяется скорость кровотока и величина кровяного давления. Меняются свойства крови: количество эритроцитов , гемоглобина , кислородная емкость и т.д. Активируется эритропоэз. Накапливающаяся в организме при гипоксии и асфиксии двуокись углерода активно выделяется почками и секретами пищеварительных желез, а также путем потоотделения. При этом активно включаются гормональные механизмы.

Внешнее звено саморегуляции дыхательной системы осуществляется с помощью дыхательного аппарата . приспособительным результатом является сохранение постоянного газового состава альвеолярного воздуха. Только изменение концентрации СО2 в альвеолярном воздухе велет к существенным изменениям легочной вентиляции.

Причины первого вдоха новорожденного объясняются тем, что в утробе матери газообмен плода происходит через пупочные сосуды, тесно контактирующие с материнской кровью в плаценте. Прекращение этой связи с матерью при рождении приводит к понижению напряжения кислорода и накоплению углекислоты в крови плода. Двуокись углерода, накопившаяся в крови, начинает действовать на периферические рецепторы тканей и сосудов. Воспринимаемый центральными хеморецепторами повышенный уровень СО2 и сопутствующее ему снижение pH являются причиной возбуждения инспираторных нейронов. Расположенных в дорсальном дыхательном ядре продолговатого мозга, возле задвижки. Посылается импульс на диафрагму и наружные межреберные мышцы. В результате их сокращения объем грудной клетки увеличиваются, легкие расправляются, воздух поступает в легкие. Далее раздражаются рецепторы растяжения бронхиол и альвеол. При этом нарастает частота импульсаций отходящих от рецепторов растяжения афферентных волокон блуждающего нерва .Импульсация блуждающих нервов поступает к возбужденным накопившейся в крови СО2 инспираторным нейронам дорсального дыхательного ядра. При достижении частоты 100 имп/с эта частота становится пессимальной для инспираторных нейронов дорсального ядра продолговатого мозга. Они переходят в состояние пессимума -вдох прекращается. Происходит пассивный выдох. Спадается грудная клетка, поднимается купол диафрагмы.