3 июля 2009

Законы диффузии

Нам следует изучить перенос газов через барьер между альвеолярным воздухом и кровью. Этот перенос происходит за счет диффузии. Всего лишь 40 лет назад некоторые физиологи считали, что в легких происходит секреция кислорода в капилляры, т. е. его перемещение против градиента парциального давления. Такой процесс, требующий затрат энергии, протекает в плавательном пузыре рыбы. Однако в дальнейшем с помощью более точных методик было показано, что все газы в легких проходят через альвеолярную стенку исключительно путем пассивной диффузии.

Диффузия веществ через ткани описывается законом Фика, согласно которому скорость переноса газа через слой ткани прямо пропорциональна площади этого слоя и разнице парциального давления газа по обе его стороны и обратно пропорциональна толщине слоя. Площадь альвеолярно-капиллярного барьера в легких огромна (50—100 м2), а толщина его менее 0,5 мкм, т. е. по своим размерам он прекрасно подходит для диффузии.

Кроме того, скорость переноса газа пропорциональна константе диффузии, зависящей от свойств ткани и природы газа. Эта константа в свою очередь прямо пропорциональна растворимости газа и обратно пропорциональна квадратному корню из его молекулярной массы. Растворимость CO2 значительно выше, чем у O2, а их молекулярные массы различаются ненамного, поэтому CO2 диффундирует через ткани примерно в 20 раз быстрее, чем O2.

диффузия газа через слой ткани

Количество диффундирующего газа (Vr) прямо пропорционально площади слоя ткани (S), константе диффузии (D), разнице парциальных давлений газа (Р) по обе стороны диффузионного барьера и обратно пропорционально толщине слоя (d). Константа диффузии в свою очередь пропорциональна растворимости газа (а) и обратно пропорциональна квадратному корню из его молекулярной массы (ММ).

«Физиология дыхания», Дж. Уэст

Читайте далее:



Диффузия и перфузия как факторы, ограничивающие перенос газов

Предположим, что в некой альвеоле содержится чужеродный газ, например окись углерода или закись азота, и в капилляры этой альвеолы поступают эритроциты. Как быстро поднимется парциальное давление данного газа в крови? Видно, что парциальные давления закиси азота в крови и в альвеолярном воздухе практически сравниваются уже в самом начале капилляра, таким образом, перенос этого газа в…

Повышение парциального давления О2 в крови вдоль легочного капилляра

Рассмотрим подробнее процесс перехода О2 в кровь, движущуюся по легочному капилляру. А—при нормальном РO2 в альвеолярном воздухе, 5 — при пониженном РO2 в альвеолярном воздухе (видно, что окспгенация при этом происходит медленнее). В обоих случаях при тяжелой физической нагрузке уменьшается время, в течение которого может происходить оксигенация. Из рисунка видно, что РО2 в эритроцитах, поступающих…

Мы убедились в том, что перенос кислорода в кровь легочных капилляров обычно ограничен скоростью легочного кровотока, хотя иногда в роли лимитирующего фактора может выступать и диффузия. И напротив, перенос окиси углерода ограничен исключительно диффузией, поэтому для измерения диффузионной способности легких лучше всего использовать именно этот газ. Когда-то с этой целью применяли О2 в условиях гипоксии,…

Скорость реакции газов с гемоглобином

До сих пор мы рассматривали как препятствие для переноса О2 и СО в кровь только альвеолярно-капиллярный барьер. Первая из них отражает сам процесс диффузии, а вторая — время реакции O2 (или СО) с гемоглобином. Однако из рисунка видно, что расстояние между стенкой альвеолы и центром эритроцита больше толщины этой стенки, а значит, некоторое диффузионное сопротивление…

Интерпретация величины диффузионной способности легких

Интерпретация величины диффузионной способности легких для СО Теперь нам ясно, что измеряемая диффузионная способность легких для СО зависит не только от площади и толщины барьера между альвеолярным воздухом и кровью, но и от объема крови в легочных капиллярах. Кроме того, при заболеваниях легких на эту величину влияет неравномерность распределения диффузионных свойств, объема воздуха в альвеолах…