8 июля 2009

Как происходит газообмен при низких и высоких давлениях

Легкие представляют собой важнейшую структуру, осуществляющую физиологическую связь организма с. окружающей средой: общая площадь их поверхности примерно в 30 раз больше, чем у кожи. Стремление человека покорять все новые высоты и проникать все глубже в океаны, вызывает сильный стресс дыхательной системы, впрочем не сравнимый с трудностями, испытываемыми ей при рождении ребенка. Мы рассмотрим некоторые особенности дыхания в необычной среде, что поможет лучше понять деятельность легких в нормальных условиях.

Высота по мере удаления от земной поверхности барометрическое давление снижается приблизительно экспоненциально. На отметке 5500 м над уровнем моря оно вдвое меньше обычного атмосферного (760 мм рт. ст.), поэтому РO2 в увлажненном вдыхаемом воздухе составляет (380—47) * 0,2093 = 70 мм рт. ст. (выше уже говорилось, что парциальное давление водяных паров при температуре тела равно 47 мм рт. ст.).

На вершине Эвереста (8848 м над уровнем моря) РO2 во вдыхаемом воздухе составляет лишь 43 мм рт. ст., на высоте 19 200 м над уровнем моря барометрическое давление равно 47 мм рт. ст., т. е. РO2 во вдыхаемом воздухе падает до нуля.

зависимость атмосферного давления от высоты

Видно, что на высоте 1520 м над уровнем моря (Денвер) PO2 в увлажненном вдыхаемом воздухе составляет около 130 мм рт. ст., а на вершине Эвереста — лишь 43 мм рт. ст.

Хотя на большой высоте наблюдается значительная гипоксия, более 15 млн. человек живут на отметках выше 3050 м над уровнем моря, а в Андах постоянные поселения известны на высотах, более 4900 м над уровнем моря. При подъеме на такие высоты у человека происходит заметная акклиматизация. Альпинисты, например, проводят по нескольку дней на высоте, где без акклиматизации через несколько секунд наступила бы потеря сознания.

«Физиология дыхания», Дж. Уэст

Читайте далее:



Важнейшей компенсаторной реакцией на большой высоте служит гипервентиляция. Для того чтобы понять ее значение, можно с помощью уравнения альвеолярного газа рассчитать РO2 у альпиниста на вершине Эвереста. Если бы РCO2 в его альвеолах составляло 40 мм рт. ст., а дыхательный коэффициент — 1, то РO2 в альвеолярном воздухе было бы равно 43 — (40/1) =…

Полицитемия

При высотной акклиматизации, вероятно, важен еще один механизм — повышение содержания эритроцитов в крови. При этом увеличивается и концентрация гемоглобина, а следовательно, и кислородная емкость крови. В этих условиях, несмотря на снижение РO2 артериальной крови и насыщения ее кислородом, содержание в ней O2 может быть нормальным или даже повышенным. Так, у жителей высокогорных селений перуанских…

При акклиматизации к большой высоте сатурационная кривая O2 сдвигается вправо, что приводит к увеличению выхода O2 из венозной крови при данном РO2. Такой сдвиг обусловлен повышением концентрации 2,3-дифосфоглицерата в условиях гипоксемии и алкалоза. В то же время сдвиг этой кривой вправо затрудняет насыщение крови кислородом в легких, и ряд проведенных в последние годы исследований показывает,…

Кислородное отравление

Обычно возникают трудности при обеспечении организма достаточным количеством кислорода, однако иногда его бывает слишком много. Дыхание в течение нескольких часов газовой смесью с высокой концентрацией O2 может привести к повреждению легких. У морских свинок в камере, куда при атмосферном давлении подается чистый кислород, через 48 ч развивается отек легких. Первые патологические изменения при этом обнаруживаются…

Абсорбционный ателектаз

Существует еще одно осложнение, связанное с дыханием чистым кислородом. Предположим, что какая-то бронхиола закупорена слизью. Общее давление газовой смеси в альвеолах дистальнее ее близко к 760 мм рт. ст. (оно может быть и на несколько миллиметров ртутного столба ниже в связи с действием упругих сил в легочной ткани). Сумма же парциальных давлений газов в венозной…