6 июля 2009

Регионарный газообмен в легких

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 O2—СО2), можно проанализировать, как эти регионарные различия вентиляционно-перфузионного отношения отражаются на газообмене.

распределение вентиляции и кровотока в легком человека в вертикальном положении

Видно, что сверху вниз вентиляционно-перфузионное отношение уменьшается (J. В. West: Ventilation/Blood Flow and Gas Exchange, ed. 3. Oxford, Blackwell, 1977).

влияние неравномерности вентиляционно-перфузионного отношения на газообмен

Видно, что вентиляционно-перфузионное отношение в области верхушек легких велико, поэтому РO2 здесь высокое, а РCO2 низкое. В нижних отделах легких картина обратная (J. В. West: Ventilation/Blood Flow and Gas Exchange, ed. 3. Oxford, Blackwell, 1977).

На рисунке изображено легкое находящегося в вертикальном положении человека, через которое на разных уровнях проведены воображаемые горизонтальные «срезы». Каждый уровень характеризуется определенным вентиляционно-перфузионным отношением, т. е. соответствующей точкой на кривой О2—СО2. Для верхушек легких, где вентиляционно-перфузионное отношение высоко, эта точка смещена по кривой вправо, а для оснований — влево. Ясно, что альвеолярное значение Рог сверху вниз резко падает, тогда как РCO2 значительно медленнее повышается.

Отметим, во-первых, что объем «среза» легких в области верхушек меньше, чем у оснований. Верхушки вентилируются хуже оснований, но различия между ними в кровотоке еще более выражены. Вследствие этого вентиляционно-перфузионное отношение в легких сверху вниз уменьшается и соответствующим образом изменяется газообмен.

Важно отметить, что РO2 в вертикальном направлении изменяется примерно на 40 мм рт. ст., а РCO2 — гораздо меньше (возможно, туберкулез у взрослых чаще поражает верхушки легких именно потому, что высокое РO2 создает благоприятную среду для развития возбудителя), поскольку общее давление альвеолярного газа во всех участках легких должно быть одинаково, PN2 компенсирует возникающую разницу.

Регионарным различиям в РO2 и РCO2 в альвеолах соответствуют и неодинаковые концентрации этих газов в оттекающей от альвеол крови, получаемые из соответствующих сатурационных кривых. 

регионарные различия в газообмене а нормальных легких

Для простоты приведены цифры только для верхушек и оснований.

Рисунок показывает также удивительно крутой «вертикальный» градиент рН в легких, обусловленный значительным изменением РCO2 крови. Минимальный вклад верхушек легких в общее поглощение O2 можно связать главным образом с очень низкой здесь величиной кровотока. Различия же в выделении СO2 выражены гораздо менее, так как оно в большей степени зависит от вентиляции. В результате дыхательный коэффициент (выделение СО2/поглощение O2) в области верхушек выше, чем у оснований. При нагрузке, когда кровоток в легких распределяется более равномерно, участие верхушек в поглощении кислорода становится заметнее.

«Физиология дыхания», Дж. Уэст

Читайте далее:



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…

Перенос O2 из воздуха к тканям

Из схемы на рисунке видно, как по мере переноса кислорода из окружающей нас атмосферы к митохондриям, где он используется, снижается РO2. В атмосферном воздухе на долю РO2 приходится 20,93 % общего давления (за исключением давления водяных паров). На уровне моря атмосферное давление составляет 760 мм рт. ст., а давление водяных паров во влажном вдыхаемом воздухе…

Итак, РO2 в альвеолах зависит от соотношения между скоростью удаления кислорода кровью (определяемой в свою очередь метаболическими потребностями тканей) и скоростью его восполнения путем вентиляции. Значит, при альвеолярной вентиляции ниже нормального уровня РO2 в альвеолах падает, а РCO2, наоборот, возрастает. Это состояние называется гиповентиляцией. К гиповентиляции могут приводить такие вещества, как морфий или барбитураты, угнетающие…

Шунты

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…

Вентиляционно-перфузионное отношение

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,…