Диффузия
Мы уже знаем, как воздух перемещается к альвеолярно-капиллярному барьеру и от него, как дыхательные газы диффундируют через этот барьер и каким образом он омывается кровью. Было бы естественным заключить, что если все эти процессы происходят нормально, то в легких обеспечен полноценный газообмен.
К сожалению, это не так: для эффективного газообмена необходимо также соответствие вентиляции и кровотока в разных участках легких. Именно нарушение этого соответствия в большинстве случаев приводит к недостаточности газообмена при легочных заболеваниях.
В данной главе мы подробно рассмотрим важный (и трудный) вопрос о влиянии отношений между вентиляцией и кровотоком на газообмен.
Прежде всего разберем два относительно простых примера его нарушения: гиповентиляцию и шунтирование. Поскольку в обоих случаях возникает гипоксемия (патологическое снижение РO2 в артериальной крови), необходимо сначала рассмотреть процессы переноса O2 в нормальных условиях.
Из рисунка видно, что в «идеальном» легком РO2 в артериальной крови должно быть таким же, как и в альвеолярном воздухе. Однако практически это не так. Одна из причин заключается в том, что, хотя РO2 в капиллярах по мере прохождения через них крови становится все ближе к РO2 в альвеолах, эти величины все-таки никогда не сравниваются.
Видно, что неполная диффузия и наличие шунтов приводят к снижению РO2 в артериальной крови (по J. В. West: Ventilation/Blood Flow and Gas Exchange, ed. 3. Oxford, Blackwell, 1977, с изменениями).
В нормальных условиях разница в РO2 между альвеолярным воздухом и кровью дистальных концов легочных капилляров, обусловленная неполной диффузией кислорода, чрезвычайно мала, однако на рисунке все же показана.
Как уже говорилось, она может увеличиваться при дыхании газовой смесью с низким содержанием O2.
«Физиология дыхания», Дж. Уэст
Еще одна причина того, что РO2 в артериальной крови меньше, чем в альвеолярном воздухе, заключается в наличии сосудистых шунтов. Под ними понимаются сосуды, несущие кровь в артериальное русло в обход вентилируемых участков легких. В норме шунтами являются бронхиальные артерии: часть притекающей по ним крови омывает бронхи, теряет кислород и затем поступает в легочные вены. Еще…
До сих пор мы рассматривали три возможные причины гипоксемии: гиповентиляцию, нарушение диффузии и наличие шунтов. Однако существует еще один механизм ее возникновения — неравномерность вентиляционно-перфузионного отношения. Он встречается чаще других и в то же время наиболее труден для понимания. Дело в том, что, если вентиляция и кровоток в разных отделах легких не соответствуют друг другу,…
Теперь рассмотрим, как влияют изменения вентиляционно-перфузионного отношения в «легочной единице» на газообмен. На рисунке, приведены значения РO2 и РCO2 Для случая, когда это отношение нормально (т. е., около 1). РO2 во вдыхаемом воздухе равно 150 мм рт. ст., а РCO2 — практически 0 мм рт. ст. В смешанной венозной крови, поступающей к легким, РO2 равно…
Влияние вентиляционно-перфузионного отношения в легочных единицах на газообмен хорошо видно на примере различий «по вертикали» в легких стоящего человека. В направлении от их верхушек к основаниям вентиляция постепенно увеличивается, но в гораздо большей степени возрастает кровоток. Следовательно, в области верхушек (где кровоток мал) вентиляционно-перфузионное отношение выше нормального, а у оснований гораздо ниже. Теперь, используя кривую…
Регионарные различия в газообмене, рассмотренные выше, безусловно, очень интересны, однако для организма в целом важнее то, как соотношение вентиляции и перфузии влияет на общий газообмен в легких, т. е. на их способность поглощать кислород и выделять углекислый газ. Очевидно, что когда равномерность вентиляционно-перфузионного отношения нарушена, легкие при прочих равных условиях не могут осуществлять эти функции…
