6 июля 2009

Влияние неравномерности вентиляционно-перфузионного отношения на общий легочный газообмен

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 столь же эффективно, как в условиях соответствия вентиляции кровотоку.

Другими словами, при одном и том же количестве переносимых дыхательных газов в легких с неравномерностью вентиляционно-перфузионного отношения (опять же при прочих равных условиях) РO2 в артериальной крови будет ниже, а РCO2— выше, чем в норме. 

схема легких человека в вертикальном положении, иллюстрирующая уменьшение РO2 в артериальной крови при нерав-номерном вентиляционно-перфузионном отношении

Приведены только два участка легких: один в области верхушки, другой в области основания. Размеры воздухоносных путей и кровеносных сосудов на рисунке соответствуют относительным величинам их вентиляции и кровотока. Поскольку большая часть крови поступает от плохо оксигенируемого нижнего участка, неизбежно понижение PQ2 в артериальной крови (J. В. West: Lancet 2 : 1055, 1963).

Понять, почему в легких с неравномерным вентиляционно-перфузионным отношением артериальная кровь плохо оксигенируется, можно, обратившись к рисунку. На нем мы снова сталкиваемся с регионарными различиями газообмена в легких вертикально стоящего человека: РO2 в области верхушек примерно на 40 мм рт. ст. выше, чем у оснований. Однако основная масса крови омывает именно основания легких, где РO2 невелико. Это приводит к снижению РO2 в артериальной крови. Объемы же воздуха, выходящего при выдохе из альвеол верхушек и оснований легких, различаются не так сильно, поскольку «по вертикали» вентиляция распределяется значительно равномернее, чем кровоток. Аналогичным образом РCO2 в артериальной крови будет повышено, так как в области оснований легких оно выше, чем у верхушек.

Существует еще одна причина снижения РO2 в артериальной крови при неравномерности вентиляционно-перфузионного отношения.

еще одна возможная причина снижения РO2 в артериальной крови при неравномерном отношении между вентиляцией и перфузией легких

Дополнительное количество кислорода, поступающего в кровь от участков с высоким вентиляционно-перфузионным отношением, мало по сравнению с недостатком кислорода в крови, оттекающей от участков с низким отношением (по J. В. West: Ventilation/Blood Flow and Gas Exchange, ed. 3, Oxford, Blackwell, 1977, с изменениями).

На рисунке приведены три альвеолы: в одной из них вентиляционно-перфузионное отношение низкое, во второй — нормальное, а в третьей — высокое. Концентрации O2 в оттекающей от них крови составляют соответственно 16, 19,5 и 20 об. %. Из этого следует, что высокое вентиляционно-перфузионное отношение приводит лишь к сравнительно небольшому повышению оксигенированности крови, тогда как низкое вызывает ее резкое падение.

Значит, в смешанной крови, оттекающей от всех трех альвеол, концентрация O2 будет меньше, чем при нормальном вентиляционно-перфузионном отношении. Это объясняется нелинейной конфигурацией сатурационной кривой O2. Дело в том, что, хотя РO2 в крови, оттекающей от альвеол с высоким вентиляционно-перфузионным отношением, велико, концентрация кислорода повышается лишь незначительно.

Следует отметить, что повышение РCO2 при таких условиях нельзя объяснить сходным образом, так как в физиологических пределах сатурационная кривая CO2 в крови почти линейна.

Все эти механизмы вместе приводят к тому, что РO2 в артериальной крови ниже, чем в смешанном альвеолярном воздухе. Иными словами, существует так называемая альвеолярно-артериальная разница по O2.

У здорового человека в вертикальном положении эта разница, вызываемая несоответствием вентиляции и перфузии, несущественна — примерно 4 мм рт. ст. Мы обсудили здесь возможные последствия неравномерности вентиляционно-перфузионного отношения не для ее объяснения, а только для того, чтобы показать, как нарушение баланса между вентиляцией и кровотоком может приводить к снижению РO2 в артериальной крови. При легочных заболеваниях падение этого показателя, обусловленное названными выше причинами, бывает чрезвычайно резким.

«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,…