Механізми газообміну

Нервова та гуморальна регуляція дихання та основні причини, які можуть викликати їх порушення.

Дихання регулюється нервовою і гуморальною системами. У довгастому мозку є безумовно-рефлекторний центр регуляції дихання (дихальний центр) – центральний регулятор. Він забезпечує координовану ритмічну діяльність дихальних м’язів (скорочення і розслаблення), що викликає почергово вдих і видих, та пристосування дихання до змін умов зовнішнього і внутрішнього середовища організму.

Автоматія дихального центру зумовлюється нервовими імпульсами, які поступають з нервових закінчень легень, судин, м’язів.

Хоча робота дихального центру автоматична – вона не припиняється у сплячої чи непритомної людини, - проте певною мірою вона залежить від нашої волі. Людина може довільно загальмувати або прискорити дихання (умовно-рефлекторна регуляція дихання).

Це пояснюється тим, що у людини дихальний центр контролюється корою великих півкуль мозку. Крім ритмічної зміни вдиху видихом дихальний центр здійснює замикання дихальних рефлексів, таких як:

- затримка дихання під час занурення тіла у воду;

- захисні рефлекси кашлю й чхання. Дихальний центр регулює роботу

- м’язів гортані, котрі узгоджують ковтання з диханням.

Гуморальна регуляція дихання: нейрони дихального центру чутливі до СО2, якщо в крові, котра омиває дихальний центр, є надлишок СО2 – збудливість дихального центру зростає і дихання стає частим і глибоким.

Якщо СО2 в крові мало, то це, навпаки, викликає гальмування дихання.

При фізичних навантаженнях м’язи виконують посилену роботу і кількість СО2 в крові зростає, що стає однією з причин поглиблення і посилення дихальних рухів.

Причини порушення регуляції дихання.

1.Фізичне навантаження.

2.Коли у повітрі не вистачає кисню.

3.Нездорове серце, легені.

4.Підвищена температура довкілля.

5.Порушення функцій центру дихання (травма голови, дія отрут).

6.Втрата нервового зв’язку між дихальним центром і дихальними м’язами (пошкодження шийного відділу хребта і спинного мозку).

Процес дихання поділяють на 5 етапів:

1) конвекційне надходження повітря у повітроносні шляхи і дифузія газів між повітроносними шляхами та альвеолами (зовнішнє дихання);

2) дифузія газів між альвеолами і кров’ю;

3) перенос газів кров’ю;

4) дифузія газів між капілярною кров’ю і тканинами;

5) внутрішнє, або тканинне, дихання (вивчає біохімія).

Газообмін на перших чотирьох етапах забезпечують два механізми:

1. Дифузія - це пасивне пересування молекул газу з області його високої концентрації в область низької. Для дифузії молекул газів не потрібна енергія макроергічних сполук.

Рушійною силою дифузії є парціальний тиск газу (p), або градієнт концентрації газу (∆p): чим він вищий, тим інтенсивніший газообмін.

Парціальний тиск - це тиск одного газу в суміші газів. Атмосферне повітря являє собою газову суміш, яка містить ≈ 79% N2, ≈ 21% О2 і незначну кількість СО2 та інших газів. Кожний газ у цій суміші розвиває свій тиск незалежно від наявності інших газів. Так, pN2 = 0,75 х 760 (атмосферний тиск повітря) = 600 мм рт.ст.; pО2 = 0,21 х 760 = 160 мм рт.ст.; pСО2 = 0,0004 х 760 = 0,3 мм рт.ст. Таким чином, p залежить від його процентного вмісту в суміші.

Механізм дифузії газів. В альвеолярному повітрі РО2 = 160 мм рт.ст., а у венозній крові, що протікає по альвеолярних капілярах, лише 40 мм рт.ст. Різниця тисків дорівнює 120 мм рт.ст., що зумовлює дифузію О2 з альвеол у кров. ∆pСО2 протилежний за напрямком кисневого градієнта, тому дифузія О2 спрямована з крові в альвеоли. Отже, відбувається газообмін за допомогою дифузії. Проте цей механізм спрацьовує лише там, де газ контактує з тканиною. Для того щоб повітря надійшло у повітроносні шляхи потрібний інший механізм газообміну - конвекція.

Конвекція - це активне пересування молекул газу з області його високої концентрації в область низької. Рушійною силою конвекції є ∆p між атмосферним і альвеолярним повітрям (механізм див. ВЛТ). Для створення ∆p потрібно витратити енергію, яка спрямовується на роботу дихальних м’язів. Під час вдиху грудна порожнина розширюється завдяки скороченню зовнішніх міжреберних м’язів і діафрагми. Вдих відбувається за рахунок пасивного опускання ребер, або скорочення внутрішніх міжреберних м’язів. Робота дихальних м’язів спрямована, в першу чергу, на подолання загального легеневого опору - еластичного і нееластичного.

Еластичний опір складається з еластичної тяги легеневої тканини і всього дихального апарату (створюють еластичні і колагенові волокна). Сюди ж відноситься й опір, що створюють сурфактанти - поверхнево-активні речовини, які утворюють на поверхні альвеол плівку, що запобігає злипанню альвеол під час видиху.

Нееластичний опір диханню створює тертя тканин дихального апарату (між парієтальною і вісцеральною плеврами, в суглобах грудної клітки та ін.) і тертя частинок повітря між собою і поверхнею повітроносних шляхів.

Крім загального легеневого опору дихальні м’язи долають ще сили гравітації, які перешкоджають підніманню грудної клітки та плечового поясу при вдиху.

Дата добавления: 2015-05-24