Физиология дыхания 1.

Лекция 24.

Физиология дыхания 1.

План.

1. Сущность дыхания. Механизм вдоха и выдоха.

2. Возникновение отрицательного давления в окололегочном пространстве. Пневмоторакс, ателектаз.

3. Типы дыхания.

4. Жизненная емкость легких и их вентиляция.

n 1. Сущность дыхания. Механизм вдоха и выдоха.

n Совокупность процессов, обеспечивающих обмен кислородом и углекислым газом между внешней средой и тканями организма, называется дыханием, а совокупность органов, обеспечивающих дыхание, — системой органов дыхания.

n Виды дыхания:

n Клеточное – у одноклеточных через всю поверхность клетки.

n Кожное – у многоклеточных организмов (черви) через всю поверхность тела.

n Трахейное – у насекомых через специальные трахеи, проходящие вдоль боковой поверхности тела.

n Жаберное – у рыб через жабры.

n Легочное – у земноводных через легкие.

n У млекопитающих через специализированные органы дыхания: носоглотка, гортань, трахея, бронхи, легкие, а также участвуют грудная клетка, диафрагма и группа мышц: инспираторы и экспираторы.

n Легкие (0, 6-1, 4% массы тела) – парные органы, имеют доли (правое – 3, левое – 2), делящиеся на дольки (в каждой по 12-20 ацинусов), бронхи разветвляются на бронхиолы, заканчиваются альвеолами.

n Морфологическая и функциональная единица легкого - ацинус (лат. acinus — виноградная ягода) - разветвление респираторной бронхиолы на альвеолярные ходы, заканчивающиеся 400-600 альвеолярными мешочками.

n Альвеолы заполнены воздухом и не спадаются благодаря присутствию на их стенках поверхностно-активных веществ - сурфактантов (фосфолипопротеины или липополисахариды).

n Этапы дыхания:

n а) легочная вентиляция - газообмен между легкими и внешней средой;

n б) обмен газов в легких между альвеолярным воздухом и капиллярами малого круга кровообращения;

n в) транспорт О2 и СО2 кровью;

n г) обмен газов между кровью капилляров большого круга кровообращения и тканевой жидкостью;

n д) внутриклеточное дыхание — многоступенчатый ферментативный процесс окисления субстратов в клетках.

n Основной физический процесс, который обеспечивает перемещение О2 из внешней среды к клеткам и СО2 в обратном направлении, — это диффузия , т. е. движение газа в виде растворенного вещества по градиентам концентрации.

n Вдох – инспирация.

n Движение воздуха в легкие и из легких в окружающую среду обусловлено изменением давления внутри легких. Когда легкие расширяются, давление в них становится ниже атмосферного (на 5-8 мм рт. ст. ) и воздух насасывается в легкие. Сами легкие не имеют мышечной ткани. Изменение объема легких зависит от изменения объема грудной клетки, т. е. легкие пассивно следуют за изменениями грудной клетки. При вдохе грудная клетка расширяется в вертикальном, сагиттальном и фронтальном направлениях. При сокращении мышц–инспираторов (вдыхатели) - наружные межреберные и диафрагмы, ребра поднимаются вверх, при этом расширяется грудная клетка. Диафрагма принимает конусообразную форму. Все это способствует снижению давления в легких и засасыванию воздуха. Толщина альвеол мала, поэтому газы легко диффундируют через стенку альвеол.

n Выдох – экспирация.

n При выдохе расслабляются мышцы-инспираторы и грудная клетка в силу своей тяжести и эластичности реберных хрящей возвращается в исходное положение. Диафрагма расслабляется, куполоообразной формы. Таким образом, в покое выдох происходит пассивно, вследствие окончания вдоха.

n При форсированном дыхании выдох становится активным - усиливается за счет сокращения мышц-экспираторов (выдыхателей) - внутренние межреберные мышцы, мышцы живота — наружные и внутренние косые, поперечные и прямые брюшные, дорсальный зубчатый выдыхатель. Повышается давление в брюшной полости, что выталкивает диафрагму в грудную полость, ребра опускаются, приближаются друг к другу, что уменьшает объем грудной клетки.

n Когда легкие спадаются, воздух выжимается, давление в них становится выше атмосферного (на 3-4 мм рт. ст. ).

n 2. Возникновение отрицательного давления в окололегочном пространстве. Пневмоторакс, ателектаз

n Легкие в грудной клетке отделяются плевральными листками: висцеральный – прилегает к легким, париетальный – выстилает грудную клетку изнутри. Между листками – плевральная полость. Она заполнена плевральной жидкостью. Давление в плевральной полости всегда ниже атмосферного на 4-10 мм рт. ст. (в легких 760 мм рт. ст. ). Это обусловлено: 1) более быстрым ростом грудной клетки в сравнении с легкими в постнатальном онтогенезе; 2) эластической тягой (упругим напряжением) легких, т. е. силой, противодействующей их растяжению воздухом. Плевральная полость герметична от окружающей среды.

n При попадании воздуха в плевральную полость (пр. при ранении) выравнивается давление в плевральной полости с атмосферным – пневмоторакс, при этом легкое спадается - ателектаз и дыхание может прекратиться.

n Отрицательное давление плевральной полости образуется при рождении. При первом вдохе грудная клетка расширяется, легкие расправляются, т. к. они герметично отделены - в плевральной полости образуется отрицательное давление. У плода легкие находятся в спавшемся состоянии, грудная клетка уплощена, головка ребер вне суставной ямки. При рождении в крови у плода накапливается углекислый газ, он возбуждает дыхательный центр. Отсюда импульсы поступают к мышцам – инспираторам, которые сокращаются, головки ребер входят в суставные ямки. Грудная клетка увеличивается в объеме, легкие расправляются.

n Взаимоотношения между объемом грудной клетки и объемом легкого в процессе дыхания обычно иллюстрируют с помощью физической модели Дондерса:

n 1. Стеклянный колпак,

n 2. Сверху - пробка с отверстием,

n 3. Дно – эластичная пленка с кольцом,

n 4. Внутри колпака – легкие кролика.

n При увеличении объема внутри колпака за счет растягивания эластичной пленки, давление в полости колпака снижается, в легкие поступает воздух через отверстие в пробке, они расширяются и наоборот.

n 3. Типы дыхания.

n 1. Грудной или реберный – изменение объема грудной клетки происходит главным образом за счет межреберных мышц (экспираторов и инспираторов). Характерен для собак и женщин.

n 2. Брюшной или диафрагмальный – изменение объема грудной клетки происходит главным образом за счет диафрагмы и мышц брюшного пресса. Характерен для мужчин.

n 3. Смешанный или грудобрюшной – изменение объема грудной клетки происходит в равной степени при сокращении межреберных мышц, диафрагмы и мышц брюшного пресса. Характерен для сельскохозяйственных животных.

n Типы дыхания имеют диагностическое значение: при повреждении органов брюшной или грудной полости изменяются.

n 4. Жизненная емкость легких и их вентиляция.

n Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) состоит из 3-х объемов воздуха, поступающих и выделяющихся из легких при дыхании:

n 1. Дыхательный – объем воздуха при спокойном вдохе и выдохе. У мелких животных (собаки, МРС) – 0, 3-0, 5 л, у крупных (КРС, лошадь) – 5-6 л.

n 2. Дополнительный или резервный объем вдоха – объем воздуха, который попадает в легкие при максимальном вдохе после спокойного вдоха. 0, 5-1 и 5-15 л.

n 3. Резервный объем выдоха – объем воздуха при максимальном выдохе после спокойного выдоха. 0, 5-1 и 5-15 л.

n ЖЕЛ определяется путем измерения объема максимального выдоха после предшествующего максимального вдоха методом спирометрии. У животных ее определяют при вдыхании газовой смеси с высоким содержанием двуокиси углерода.

n Остаточный объем – объем воздуха, который остается в легких даже после максимального выдоха.

n Воздух «вредного» или «мертвого» пространства – объем воздуха, который не участвует в газообмене и находится в верхней части дыхательного аппарата – носовая полость, глотка, трахея (20-30%).

n Значение «вредного» пространства:

n 1) воздух согревается (обильное снабжение кровеносными сосудами), что препятствует переохлаждению легких;

n 2) воздух очищается, увлажняется (альвеолярные макрофаги, много слизистых желез);

n 3) при раздражении ресничек мерцательного эпителия происходит чихание – рефлекторное удаление вредных веществ;

n 4) рецепторы обонятельного анализатора («обонятельный лабиринт»);

n 5) регуляция объема вдыхаемого воздуха.

n Процесс обновления газового состава альвеолярного воздуха при вдохе и выдохе – вентиляция легких.

n Интенсивность вентиляции определяется глубиной вдоха и частотой дыхательных движений.

n Глубину вдоха определяют по амплитуде движений грудной клетки, а также измеряя легочные объемы.

n Частоту дыхательных движений подсчитывают по числу экскурсий грудной клетки за определенный промежуток времени (в 4-5 раз меньше частоты сердечных сокращений).

n Лошадь (в мин)– 8-16; КРС – 12-25; МРС – 12-16; свинья – 10-18; собака – 14-24; кролик – 15-30; пушные – 18-40.

n Минутный объем дыхания – это произведение дыхательного объема воздуха на частоту дыхательных движений в мин.

n Пр.: лошадь: 5 л х 8 = 40 л

n Методы изучения дыхания:

n 1. Пневмография – регистрация дыхательных движений с помощью пневмографа.

n 2. Спирометрия – измерение дыхательных объемов при помощи спирометров.