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