Газообмен между альвеолами и кровью организма

Газообмен осуществляется с помощью диффузии: СО2 выделяется из крови в альвеолы, О2 поступает из альвеол в венозную кровь, пришедшую в легочные капилляры из всех органов и тканей организма. При этом венозная кровь, богатая СО2 и бедная О2, превращается в артериальную, насыщенную О2 и обедненную С О2. Газообмен между альвеолами и кровью идет непрерывно, но во время систолы больше, чем во время диастолы.

Движущая сила, обеспечивающая газообмен в альвеолах, - это разность парциальных давлений Ро2 и Рсо2 в альвеолярной смеси газов и напряжений этих газов в крови. Парциальное давление газа (partialis – частичный) – это часть общего давления газовой смеси, приходящаяся на долю данного газа. Напряжение газа в жидкости зависит только от парциального давления газа над жидкостью, и они равны между собой [2;109].

Таблица 2.1 Ро2 и Рсо2 в альвеолах и напряжение этих газов в крови в мм рт. ст. и кПа (цифры в скобках)

Ро2 и Рсо2 в альвеолах и капиллярах уравниваются.

Кроме градиента парциального давления-напряжения, обеспечивающего газообмен в легких, имеется и ряд других, вспомогательных факторов, играющих важную роль в газообмене.

Факторы, способствующие диффузии газов в легких.

1. Огромная поверхность контакта легочных капилляров и альвеол (60- 120 м2). Альвеолы представляют собой пузырьки диаметром 0,3-0,4 мм, образованные эпителиоцитами. Причем каждый капилляр контактирует с 5-7 альвеолами.

2. Большая скорость диффузии газов через тонкую легочную мембрану около 1 мкм. Выравнивание Ро2 в альвеолах и крови в легких происходит за 0,25 с; кровь находится в капиллярах легких около 0,5 с, т.е. в 2 раза больше. Скорость диффузии СО2 в 23 раза больше таковой О2, т.е. имеется высокая степень надежности в процессах газообмена в организме.

3. Интенсивная вентиляция легких и кровообращение – активация вентиляции легких и кровообращения в них, естественно, способствует диффузии газов в легких.

4. Корреляция между кровотоком в данном участке легкого и его вентиляцией. Если участок легкого плохо вентилируется, то кровеносные сосуды в этой области суживаются и даже полностью закрываются. Это осуществляется с помощью механизмов местной саморегуляции – посредством реакций гладкой мускулатуры: при снижении в альвеолах Ро2 возникает вазоконстрикция.

Изменение содержания О2 и СО2 в легких. Газообмен в легком, естественно, ведет к изменению газового состава в легком по сравнению с составом атмосферного воздуха. В покое человек потребляет около 250 мл О2 и выделяет около 230 мл СО2. Поэтому в альвеолярном воздухе уменьшается количество О2 и увеличивается – СО2 (табл. 2.2).

Таблица 2.2 Состав атмосферного воздуха и газовой смеси легких (в %)

Изменения содержания О2 и СО2 в альвеолярной смеси газов являются следствием потребления организмом О2 и выделения СО2. В выдыхаемом воздухе количество О2 несколько возрастает, а СО2 – уменьшается по сравнению с альвеолярной газовой смесью вследствие того, что к ней добавляется воздух воздухоносного пути, не участвующий в газообмене и, естественно, содержащий СО2 и О2 в таких же количествах, как и атмосферный воздух. Кровь, обогащенная О2 и отдавшая СО2, из легких поступает в сердце и с помощью артерий и капилляров распределяется по всему организму, в различных органах и тканях отдает О2 и получает СО2 [2;111].

1.3 Газообмен в легких

Изменение состава воздуха в легких

В состав атмосферного воздуха входит почти 21 % кислорода, около 79 % азота, примерно 0,03 % углекислого газа, небольшое количество водяного пара и инертных газов. Такой воздух мы вдыхаем. Благодаря изменениям частоты и глубины дыхания в альвеолах поддерживается относительно стабильный состав газов. Процентный состав выдыхаемого воздуха иной: количество кислорода в нем понижается, а углекислого газа увеличивается (табл. 2.3). Содержание водяного пара в выдыхаемом воздухе больше по сравнению с вдыхаемым, только азот и инертные газы остаются неизменными.

Таблица 2.3 Состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха

Обмен газов в легких

В легких кислород из альвеолярного воздуха переходит в кровь, а углекислый газ из крови переходит в легкие с помощью диффузии через стенки альвеол и кровеносных капилляров. Направление и скорость диффузии определяются парциальным давлением.

Парциальное давление – это давление, под которым была бы та часть газа из общего состава, если бы она занимала весь объем, равный смеси газов. А диффузия — это движение частичек, благодаря которому вещества проходят через мембраны, выравнивая свою концентрацию [3; 134].

Механизм газообмена в легких состоит в том, что во время вдоха атмосферный воздух поступает в легкие и в альвеолах смешивается с оставшимся в них после выдоха воздухом (этот воздух, даже при самом интенсивном выдохе, не позволяет легким спадать). Поступающий в легкие воздух отличается по своему составу от воздуха в альвеолах (табл. 2.3).

Каким образом кислород переходит из альвеолярного воздуха, а углекислый газ в альвеолярный воздух? У здорового человека при условиях нормального барометрического давления парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе составляет 100 мм рт. ст. и значительно выше, чем в венозной крови, протекающей по капиллярам альвеол (40 мм рт. ст.).