Поверхностное натяжение
Еще один важнейший фактор, во многом обусловливающий особенности кривых давление — объем для легких, — это поверхностное натяжение жидкости, выстилающей стенки альвеол. Поверхностным натяжением называется сила (измеряемая обычно в динах), действующая в поперечном направлении на воображаемый отрезок длиной 1 см на поверхности жидкости. Эта сила обусловлена тем, что межмолекулярное сцепление внутри жидкости гораздо сильнее, чем на границе ее раздела с газом, поэтому поверхность жидкости становится как можно меньше.
Хорошим примером может быть образование мыльного пузыря. Его стенки стремятся максимально сократиться, и в результате образуется сферическая поверхность, площадь которой при данном объеме минимальна. Внутри такого пузыря действует давление, равное по закону Лапласа 4ст/г, где 0 — поверхностное натяжение, аr — радиус. В выстланных жидкостью альвеолах в создании давления участвует только одна поверхность (а не две, как в мыльном пузыре), поэтому в числителе этого уравнения следует поставить не 4, а 2.
Первые данные о том, что силы поверхностного натяжения могут иметь значение для растяжимости легких, были получены Нергардом. Он обнаружил, что легкие, наполненные солевым раствором, растянуть гораздо легче, чем тогда, когда в них находится воздух. Поскольку солевой раствор, очевидно, не влияет на тканевые структуры легких, но снижает поверхностное натяжение, эти результаты указывали на его существенную роль в обеспечении упругих свойств органа.
Дальнейшие доказательства были получены при изучении крошечных пузырьков пены из отечных легких у животных, отравленных ядовитыми газами. Исключительная стабильность этих пузырьков говорила о крайне низком поверхностном натяжении образующей их жидкости. Так были сделаны первые шаги к открытию легочного сурфактанта.
Светлые кружки — раздувание, темные кружки — спадание. Видно, что легкие, заполненные солевым раствором, более растяжимы и гистерезис у них значительно менее выражен (Е. P. Radford: Tissue Elastisity. Washington, D. С, American Physiological Society, 1957, p. 177).
Сейчас уже известно, что некоторые из выстилающих стенки альвеол клеток вырабатывают секрет, значительно снижающий поверхностное натяжение альвеолярной жидкости.
Точный состав этого секрета пока не выяснен, однако показано, что его важнейший компонент — дипальмитоилфосфа-гидилхолин (ДПФХ). Существуют два типа альвеолярных эпителиальных клеток. Клетки I типа имеют форму растекшегося яйца с длинными цитоплазматическими выростами, стелющимися тонким слоем по стенкам альвеол.
Клетки II типа более компактны, и под электрондым микроскопом в них видны осмиофильные пластинчатые гельца, которые выбрасываются в альвеолы и превращаются з сурфактант. Некоторое количество сурфактанта можно получить из легких животного при промывании их солевым раствором.
«Физиология дыхания», Дж. Уэст
Вдох Важнейшая инспираторная (т. е. отвечающая за вдох) мышца — диафрагма. Она представляет собой тонкую куполообразную пластину, прикрепленную к нижним ребрам. К диафрагме подходят нервы от 3-го, 4-го и 5-го шейных сегментов спинного мозга. При сокращении диафрагмы органы брюшной полости смещаются вниз и вперед, и вертикальные размеры грудной полости возрастают. Кроме того, при этом поднимаются…
Эту работу можно оценить по кривой давление — объем. При вдохе внутриплевральное давление изменяется в соответствии с кривой АБВ и на движения легких затрачивается работа, соответствующая площади. Трапеция 0АДВГ0 отражает работу, необходимую для преодоления упругих сил, а заштрихованный участок АБВДА — работу на преодоление вязкого сопротивления воздухоносных путей и тканей. Чем выше сопротивление воздухоносных путей…
Предположим, что мы взяли изолированные легкие собаки, ввели в трахею трубку и поместили эти легкие в банку. Если давление в банке становится меньше атмосферного, легкие расширяются, и изменение их объема можно измерить с помощью спирометра. В банке можно создавать разные уровни давления и фиксировать на несколько секунд стационарное состояние легких. Таким способом для них строят…
Крутизна кривой давление — объем, т. е. изменение объема на единицу изменения давления, называется растяжимостью. В физиологических условиях (если растягивающее давление составляет от—2 до—10 см вод. ст.) легкие обладают удивительной растяжимостью. У человека она достигает примерно 200 мл/см вод. ст., однако при более высоких давлениях уменьшается. Этому соответствует более пологий участок кривой давление— бъем. Растяжимость…
Фосфолипид ДПФХ синтезируется в легких из жирных кислот, либо приносимых кровью, либо образующихся на месте. Синтез и замена сурфактанта происходят очень быстро, однако если кровоток через какой-либо участок легкого прекращается (например, в результате эмболии), то его запасы здесь могут истощаться. Сурфактант образуется лишь на поздних стадиях эмбрионального развития, поэтому, если у новорожденных не хватает этого…
