Альвеолы легких. Строение альвеол. Газообмен в альвеолах.

Легкие — парные органы, расположенные в грудной полости. Состоят из долей: правое легкое содержит три доли, левое — две. Легочная ткань состоит из пузырьков — альвеол, в которых происходит жизненно важный процесс — газообмен между кровью и атмосферным воздухом.

Альвеолы легких. Строение альвеол. Газообмен в альвеолах.

Легкое покрыто оболочкой — плеврой, которая переходит с поверхности легких на внутренние стенки грудной клетки. Между двумя листками плевры образуется плевральная полость, давление в которой ниже атмосферного (его называют отрицательным давлением), что имеет принципиальное значения для акта вдоха и выдоха.

Газообмен в легких и тканях

Воздух перемещается по воздухоносным путям и, наконец, достигает мельчайшей структуры легкого — легочного пузырька, или альвеолы. Стенка альвеолы оплетена густой сетью капилляров — сосудов с тонкой стенкой, через которую происходит диффузия газов: из крови в альвеолу выходит углекислый газ, а в кровь из альвеолы поступает кислород.

Кислород, растворившийся в крови, по кровеносным сосудам достигает внутренних органов и тканей организма. Замечу, что перемещаясь по крови, газы образуют соединения с гемоглобином эритроцитов:

  • Кислород (O2) — оксигемоглобин
  • Углекислый газ (CO2) — карбгемоглобин
  • Угарный газ (CO) — карбоксигемоглобин

Соединение гемоглобина с угарным газом гораздо устойчивее, чем остальные: угарный газ легко выигрывает в конкуренции с кислородом и занимает его место. Этим объясняются тяжелые последствия отравлений угарным газом, который быстро скапливается при пожаре в замкнутом помещении.

Альвеолы легких. Строение альвеол. Газообмен в альвеолах.

По мере того, как кровь отдает углекислый газ и принимает кислород, из венозной крови (бедной кислородом) она превращается в кровь артериальную. В тканях происходит обратный процесс: клетки нуждаются в кислороде, необходимом для тканевого дыхания, а углекислый газ, побочный продукт обмена веществ, требует удаления из клетки в кровь.

Я часто спрашиваю учеников — «Что движет газом, что заставляет, к примеру, кислород перемещаться сначала из альвеолы в кровь, а в тканях — из крови к клеткам?» Запомните, что этой движущей силой является разность парциальных давлений газов.

Альвеолы легких. Строение альвеол. Газообмен в альвеолах.

Парциальным давлением газа называют ту часть от общего объема газа, которая приходится на долю данного газа. Не рекомендую вам заучивать таблицу, приведенную выше, но для понимания она весьма хороша.

Заметьте, парциальное давление кислорода в альвеоле 100-110, а в венозной крови капилляра, оплетающего стенку альвеолы, давление кислорода 40. Таким образом, кислород устремляется из области большего давления в область меньшего — из альвеолы в кровь.

Происходящие перемещения газов можно легко зафиксировать, измерив концентрацию газов во вдыхаемом и выдыхаемом человеком воздухе. Вероятно, многие из этих данных вам не пригодятся, но призываю вас запомнить, что в окружающем воздухе 21% кислорода и 0,03% углекислого газа — это важная информация.

Альвеолы легких. Строение альвеол. Газообмен в альвеолах.

Важное значение в транспорте газов имеет жидкость, покрывающая стенки альвеол — сурфактант. Изначально кислород растворяется в сурфактанте и только после этого диффундирует через стенку капилляра, попадая в кровь. Сурфактант также препятствует слипанию (спаданию) стенок альвеол во время выдоха.

Жизненная емкость легких

Одним из физиологически важных показателей является жизненная емкость легких (ЖЕЛ). ЖЕЛ — максимальное количество воздуха, которое человек может выдохнуть после самого глубокого вдоха.

Этот показатель весьма вариабельный, в среднем ЖЕЛ взрослого человека около 3500 см3. У спортсменов ЖЕЛ больше на 1000-1500 см3, а у пловцов может достигать 6500 см3. Чем больше ЖЕЛ, тем больше воздуха поступает в легкие и кислорода — в кровеносную систему, что очень важно для клеток тканей во время занятий спортом.

ЖЕЛ легко измеряется с помощью специального прибора — спирометра (от лат. spirare — дышать).

Альвеолы легких. Строение альвеол. Газообмен в альвеолах.

Механизм легочного дыхания

Между наружной поверхностью легкого и стенками грудной клетки имеется плевральная полость, которая играет важнейшую роль в процессе вдоха и выдоха, а также уменьшает трение легких при дыхательных движениях.

Давление в плевральной полости всегда ниже на 5-7 мм. рт. ст. атмосферного давления, поэтому легкие постоянно находятся в расправленном состоянии, скреплены через плевру со стенками грудной полости.

Альвеолы легких. Строение альвеол. Газообмен в альвеолах.

Вообразите: легкое подтягивается к плевре, которая скреплена с грудной клеткой. А грудная клетка постоянно совершает дыхательные движения, расширяясь и сужаясь, таким образом, легкое следует за дыхательными движениями грудной клетки.

Остается разобраться, как происходят эти дыхательные движения? Причина этому — сокращения и расслабления межреберных мышц, в результате которых грудная клетка соответственно — поднимается и опускается. Сейчас мы детально обсудим механизм вдоха и выдоха.

При вдохе сокращаются наружные межреберные мышцы, при этом ребра поднимаются, и грудина отодвигается вперед — грудная клетка расширяется в передне-заднем и фронтальном (в стороны) направлениях. Диафрагма — дыхательная мышца, во время вдоха сокращается и опускается вниз: грудная клетка расширяется в вертикальном направлении.

При выдохе сокращаются внутренние межреберные мышцы, ребра опускаются, грудина отодвигается назад — грудная клетка сужается в передне-заднем и фронтальном (в стороны) направлениях. Диафрагма во время выдоха расслабляется и поднимается вверх: грудная клетка сужается в вертикальном направлении. Благодаря этим движениям осуществляется вдох и выдох.

Альвеолы легких. Строение альвеол. Газообмен в альвеолах.

Можем ли мы брать под контроль свое дыхание? Легко. Но ведь мы далеко не всегда его контролируем даже в течение дня, не говоря о ночи. Процессом дыхания управляет дыхательный центр, расположенный в продолговатом отделе головного мозга. Дыхательный центр обладает автоматией — периодически импульсы сами поступают к дыхательным мышцам, к примеру — во время сна.

Состав крови сильно влияет на интенсивность дыхания. В многочисленных опытах было выявлено, что увеличение концентрации CO2 возбуждает дыхательный центр. Этим можно объяснить учащение дыхания во время физической нагрузки, к примеру, бега, когда в клетках мышц ног идет активное образование CO2 и поступление его в кровь, дыхание учащается рефлекторно.

Рефлекторную регуляцию дыхания наиболее ярко доказывает опыт с перекрестным кровообращением, при котором соединены кровеносные системы двух собак. При пережатии трахеи у первой собаки останавливается дыхание, и углекислый газ перестает удаляться из крови — его концентрация в крови возрастает, что приводит к возникновению одышки (учащенного дыхания) у второй собаки.

Альвеолы легких. Строение альвеол. Газообмен в альвеолах.

Пневмоторакс

В норме давление в плевральной полости отрицательное, оно обеспечивает растяжение легких. Однако при ранениях грудной клетки целостность плевральной полости может нарушаться: в таком случае давление в полости становится равным атмосферному.

Нарушение целостности плевральной полости называют — пневмоторакс (от др.-греч. πνεῦμα — дуновение, воздух и θώραξ — грудь). При наступлении пневмоторакса легкие спадаются и перестают участвовать в дыхании.

Альвеолы легких. Строение альвеол. Газообмен в альвеолах.

Горная и кессонная болезни

Альпинисты и любители горных походов (особенно новички) часто сталкиваются с горной болезнью. Это состояние возникает из-за того, что при подъеме на высоту парциальное давление кислорода падает, и его концентрация в крови не соответствует потребностям организма — ниже, чем должна быть.

Поначалу горная болезнь проявляется эйфорией (беспричинной радостью) и учащением пульса. Если покорение горных вершин продолжается, то к этим симптомам постепенно присоединяется апатия (состояние равнодушия), мышечная слабость, судороги и головная боль.

Что же делать, спросите вы? Необходимо немедленно прекратить дальнейший подъем, при усилении симптомов — начать спуск. Лучше всего предупредить горную болезнь, следуя правилу — не увеличивать высоты ночевки более чем на 300-600 метров.

Альвеолы легких. Строение альвеол. Газообмен в альвеолах.

Кессонная болезнь возникает у водолазов, связана с увеличением парциального давления газа — азота, которое возникает при погружении под воду. Существует закономерность: чем глубже водолаз опускается, тем больше становится растворенного в крови азота. В чем же опасность того, что азот растворяется в крови?

При резком быстром подъеме растворимость азота в крови понижается, и кровь буквально вскипает. Только представьте, в сосудах возникают настоящие пузыри газа! Они могут закупорить сосуды легких, сердца, других внутренних органов, в результате чего кровообращение остановится, и последствия могут быть самыми печальными, вплоть до летального исхода.

Как же предупредить кессонную болезнь? Можно использовать в дыхательной смеси вместо азота газ гелий, который не приводит к таким последствиям. Также необходимо придерживаться правила постепенного подъема, с остановками, избегать резкого всплытия.

Читайте также:  Иммунная система пищеварительного тракта.

Легочные альвеолы — это… Что такое Легочные альвеолы?

Альвеолы легких. Строение альвеол. Газообмен в альвеолах.

Альвеолы

Альвеола (лат. alveolus — ячейка, углубление, пузырёк) — концевая часть дыхательного аппарата в лёгком, имеющая форму пузырька, открытого в просвет альвеолярного хода. Альвеолы участвуют в акте дыхания, осуществляя газообмен с лёгочными капиллярами.

Содержание

  • 1 Анатомия
  • 2 Иллюстрации
  • 3 См. также
  • 4 Источники

Анатомия

Альвеолы имеют многоугольную форму, разделяются межальвеолярными перегородками толщиной 2 — 8 мкм.

Межальвеолярные перегородки представлены стенками альвеол, расположенными между ними элементами соединительной ткани (эластическими, коллагеновыми и ретикулярными волокнами) и сетью капилляров, участвующих в газообмене.

Некоторые альвеолы сообщаются между собой благодаря отверстиям в межальвеолярных перегородках («порам Кона»).

Общее количество альвеол в обоих легких человека составляет 600—700 миллионов. Диаметр одной альвеолы новорождённого ребёнка в среднем 150 мкм, взрослого — 280 мкм, в пожилом возрасте достигает 300—350 мкм.

Внутренний слой альвеолярной стенки сформирован сквамозными (дыхательными) альвеоцитами (альвеоциты 1-го типа) и большими альвеоцитами (альвеоциты 2-го типа), хеморецепторами (альвеоциты 3-го типа), а также макрофагами..

Значительно бо́льшую площадь занимают сквамозные (плоские) клетки (97,5 % внутренней поверхности альвеолы), участвующие в газообмене.

Большие альвеоциты (гранулярные, кубовидные, секреторные клетки), как и дыхательные альвеоциты, расположены на базальной мембране; эти клетки вырабатывают сурфактант — поверхностно-активное вещество, выстилающее изнутри альвеолы и препятствующее их спадению.

Аэрогематический (воздушно-кровяной) барьер между дыхательными альвеоцитами и капиллярами образован их базальными мембранами и составляет 0,5 мкм. В некоторых местах базальные мембраны расходятся, формируя щели, заполненные элементами соединительной ткани. Каждый капилляр участвует в газообмене с несколькими альвеолами.

Иллюстрации

Альвеолы легких. Строение альвеол. Газообмен в альвеолах.

Анатомия бронхиального дерева

Альвеолы легких. Строение альвеол. Газообмен в альвеолах.

Альвеолы легких. Строение альвеол. Газообмен в альвеолах.

Дыхательная система человека

См. также

Источники

  • Сапин М. Р., Брыксина З. Г. — Анатомия человека. Просвещение, 1995 ISBN 5-09-004385-X

Wikimedia Foundation. 2010.

Строение лёгких. Газообмен в лёгких и тканях

Система органов дыхания состоит из воздухоносных путей (которые включают носовую полость, носоглотку, гортань, трахею и бронхи) и самих лёгких.

У человека два лёгкихлевое и правое. Здоровые лёгкие розовые, мягкие и напоминают губку. Правое лёгкое состоит из трёх долей, а левое – только из двух.

Они занимают почти всю грудную клетку. Легкие достаточно плотно прилегают к её стенкам, оставляя место только для сердца, крупных сосудов, пищевода и трахеи.

Нижняя расширенная часть лёгких прилегает к дыхательной мышце – диафрагме.

Снаружи лёгкие покрыты плотной оболочкой – лёгочной плеврой. Она состоит из двух листков. Один из них – наружный, или пристеночный, выстилает грудную клетку изнутри, а другой (внутренний) покрывает всю поверхность лёгких.

Альвеолы легких. Строение альвеол. Газообмен в альвеолах.

Между наружным и внутренним листками находится плевральная полость. Она заполнена жидкостью, которая уменьшает трение лёгких о стенки грудной полости при дыхании. В плевральной полости отсутствует воздух.

Если в неё ввести иглу, соединённую с манометром, можно установить, что давление в ней отрицательное (на 6–9 миллиметров ртутного столба ниже атмосферного).

Эта разница давлений создаёт присасывающую силу, благодаря которой лёгкие прижимаются к грудной клетке. Поэтому они всегда находятся в расправленном состоянии и следуют за движениями грудной клетки.

Альвеолы легких. Строение альвеол. Газообмен в альвеолах.

Если в результате повреждения грудной клетки в плевральную полость попадает воздух, лёгкие спадаются и поджимаются к трахее.

При этом поджатые лёгкие уже не соприкасаются с грудной клеткой, и поэтому они не следуют за её дыхательными движениями, или их объём меняется в гораздо меньшей степени. В таком случае эффективный газообмен становится невозможным.

Если в результате несчастного случая обе половины плевральной полости окажутся вскрытыми, лёгкие сожмутся, дыхательная система выйдет из строя и наступит смерть.

Бронхи входят в лёгкие и там ветвятся, образуя бронхиальное «дерево». Тонкие бронхи переходят в бронхиолы.

Бронхиолы заканчиваются множеством лёгочных пузырьков, которые называются альвеолами. В лёгких насчитывается около 350 миллионов альвеол. Они густо оплетены капиллярами.

Через стенки альвеол происходит обмен газами. Такой процесс возможен благодаря тому, что стенки альвеол состоят из одного слоя эпителиальных клеток.

  • Газообмен в лёгких и тканях состоит из трёх этапов:
  • ·        Внешнее, или лёгочное, дыхание
  • ·        Транспорт газов кровью
  • ·        Внутреннее, или тканевое, дыхание

Человек дышит атмосферным воздухом, в котором содержится 20,9 % кислорода, 0,03 % углекислого газа и 79 % азота. Когда человек выдыхает воздух, его состав уже другой: содержание кислорода в нем уменьшается и составляет 16,3 %, а углекислого газа, наоборот, увеличивается до 4 %. Количество азота не изменяется. За сутки в лёгкие поступает до 500 литров кислорода.

Альвеолы легких. Строение альвеол. Газообмен в альвеолах.

После того как воздух прошёл по воздухоносным путям и попал в лёгкие, в альвеолах происходит газообмен между ними и кровью.

В альвеолах кислорода всегда больше, чем в крови оплетающих их капилляров. Поэтому кислород перемещается оттуда, где его больше, туда, где его меньше (из альвеол в капилляры). Здесь кровь насыщается кислородом и становится артериальной.

Основным переносчиком кислорода ко всем клеткам организма является гемоглобин крови, содержащийся в эритроцитах.

Гемоглобин связывается с кислородом и превращается в оксигемоглобин. По большому кругу кровообращения артериальная кровь течёт к органам тела человека.

В тканях оксигемоглобин распадается на гемоглобин и кислород. Далее кислород переходит из крови в тканевую жидкость, а затем в сами клетки.

Из клеток в тканевую жидкость выделяется углекислый газ, который далее попадает в кровь. И она из артериальной превращается в венозную. Углекислый газ переносится кровью в виде химических соединений, а также в связанном с гемоглобином состоянии.

Такое соединение называется карбгемоглобин. Током крови по малому кругу кровообращения углекислый газ переносится в лёгкие, где по описанным выше механизмам диффузии происходит обмен газов. Из крови, которая содержит большее количество углекислого газа, он проникает из капилляров в лёгкие.

Так происходит газообмен в нашем организме.

Альвеолы легких. Строение альвеол. Газообмен в альвеолах.

Лёгкие служат также органами выделения. С поверхности альвеол постоянно выделяется углекислый газ и испаряется вода, которая в виде пара поступает в альвеолы, а затем по дыхательным путям выводится из организма.

Итог урока. В грудной клетке человека располагаются левое и правое лёгкие. Снаружи они покрыты лёгочной плеврой. Лёгкие человека имеют альвеолярное строение. Основная функция лёгких – осуществление газообмена между внешней средой и организмом.  Газообмен в лёгких и тканях состоит из трёх этапов: лёгочное дыхание, транспорт газов кровью и тканевое дыхание.

Лекция 2 значение легких в обеспечении внешнего дыхания и недыхательных функций — научное обозрение. медицинские науки (научный журнал)

1

Понукалина Е.В. 1

Полутова Н.В. 1

Чеснокова Н.П. 1

Бизенкова М.Н. 1
1 ФГБОУ ВО «Саратовский Государственный медицинский университет им. В.И. Разумовского МинздраваРоссии»

2.1. Дыхательные функции легких. Альвеолярное дыхание

Легкие играют важную роль не только в регуляции и обеспечении внешнего дыхания, но выполняют и ряд недыхательных функций.

Недыхательные функции легких включают их участие в голосообразовании, регуляции теплоотдачи и кислотно-основного состояния организма, иммунных реакциях, в обеспечении тканевого фагоцитоза, регуляции метаболизма биологически активных прессорных и депрессорных субстанций, прокоагулянтных и антикоагулянтных факторов свертывания крови. В легких инактивируются пептиды, цикличесские нуклеотиды, простагландины, ксенобиотики, а также гистамин, серотонин.

  • Дыхательная функция легких определяется их участием в обеспечении альвеолярного дыхания, а также в регуляции внешнего дыхания за счет наличия мощных рефлексогенных зон.
  • Состояние легочной вентиляции определяется глубиной дыхания (дыхательным объемом) и частотой дыхательных движений.
  • Различают следующие объемы дыхания:
  • Дыхательный объем – объем вдоха и выдоха при спокойном дыхании.
  • Резервный объем вдоха и выдоха – количество воздуха, которое человек может дополнительно вдохнуть или выдохнуть при нормальном дыхании.
  • Остаточный объем – количество воздуха, оставшегося в легких, после максимального выдоха.
  • Жизненная емкость легких (ЖЁЛ) – наибольшее количество воздуха, которое можно максимально выдохнуть после максимального вдоха (сумма дыхательного объема и резервных объемов вдоха и выдоха)
  • Функциональная остаточная емкость – количество воздуха, оставшееся в легких после спокойного выдоха.
  • Жизненную ёмкость легких можно вычислить по формуле ЖЁЛ (л)= 2,5*рост (в м).
  • ЖЁЛ зависит от роста, возраста человека, рода занятий, особенно велико у пловцов и гребцов (до 8 л).
  • Легкие плода и новорожденных, не совершивших первый вдох, не содержат воздуха.
  • Различают анатомическое и функциональное мертвое пространство.
  • Анатомическое мертвое пространство – это объем невентилируемых воздухоносных путей – трахеи, бронхов и бронхиол.
  • Функциональное мертвое пространство – более емкое понятие, оно включает не только анатомическое мертвое пространство, а также вентилируемые, но неперфузируемые альвеолы.
Читайте также:  Состав крови. Плазма. Эритроциты.

Минутный объем дыхания равен произведению дыхательного объема на частоту дыхательных движений. Частота дыхательных движений у детей различна: у новорожденных составляет 40-50 в мин, у грудных детей 30-40 в мин, в детском возрасте 20-30 в мин. У взрослого человека частота дыхательных движений составляет 14 – 18 в мин.

Альвеолярное дыхание — газообмен между альвеолярным воздухом и кровью капилляров малого круга кровообращения, осуществляющийся через альвеолярно – капиллярную мембрану.

По закону Фика:

Альвеолы легких. Строение альвеол. Газообмен в альвеолах.

Согласно этому закону скорость диффузии газов прямо пропорциональна величине диффузионного давления (p – p1) площади газообмена (S), коэффициентов растворимости (a) и диффузии газов (K), и обратно — пропорциональна толщине альвеолярно – капиллярной мембраны.

Следует отметить, что диффузионное давление для О2 составляет около 60 мм. рт.ст, а для СО2 около 6 мм.рт.ст. Однако, необходимо учесть, что СО2 значительно быстрее диффундирует через альвеолярно–капиллярную мембрану в связи с тем, что коэффициент его растворимости в биологической среде в 20 раз больше, чем у кислорода.

В легких взрослого человека содержится около 300 млн. альвеол, диаметр которых составляет около 0,2 мм. Две соседние альвеолы отделены друг от друга двумя слоями эндотелия и эпителия, расположенными на базальной мембране. Между этими слоями находится интерстициальное пространство.

Альвеолярный эпителий и эндотелий капилляров образуют альвеолярно – капиллярную мембрану, через которую происходит диффузия газов; толщина мембраны составляет от 0,2 мкм до 2 мкм в местах скопления эластических и коллагеновых волокон.

Площадь газообмена в легких находится в зависимости от возраста и колеблется от 40 до 140 м 2 (рис.4).

Альвеолы легких. Строение альвеол. Газообмен в альвеолах.

Рис.4. Схема строения альвеолярного дерева

Альвеолярно–капиллярная диффузия во многом зависит от эластичности легочной ткани, обеспечивается в значительной мере продукцией сурфактанта.

Различают два типа эпителия, выстилающего альвеолярные клетки. Клетки I типа – это плоский эпителий, занимает до 95 % площади альвеолярной поверхности, содержит небольшое количество органоидов. Клетки IIтипа крупные, имеют округлую форму, ядра и микроворсинки, синтезируют сурфактант.

Сурфактант легких – это смесь поверхностно-активных веществ (ПАВ), состоящая на 70 – 80% из фосфатидилхолина, фосфатидилглицерола, дипальмитолфосфатидилхолина и белков сурфактанта, продуцируемых альвеолоцитами II типа.

Молекулы апопротеинов, фосфолипидов имеют гидрофильный и гидрофобные концы, обращенные соответственно в альвеолярную жидкость и альвеолярный воздух.

Белки сурфактанта (SPA, SP-R, SP-C,SP-D) не только способствуют снижению поверхностного натяжения альвеол, обеспечиваемому фосфолипидами, но и обладают защитной функцией.

Система легочного сурфактанта играет многоплановую роль, обеспечивая антиателэктатическую функцию, способствует диффузии О2, участвует в регуляции водного обмена в легких, защищает организм от проникновения вредоносных мелкодисперсных аэрозолей, обладает свойствами антиоксиданта.

Сурфактант, как указывалось выше, уменьшает поверхностное натяжение альвеол в 2 – 10 раз, тем самым, предотвращая спадение альвеол.

Сурфактант содержится не только на внутренней поверхности альвеол, но и на плевре, брюшине, перикарде, синовиальных оболочках, слизистой глазных яблок.

Сурфактант обеспечивает раскрытое состояние мелких дыхательных путей, усиливает фагоцитирующую активность макрофагов, подавляет выделение медиаторов воспаления, обладает свойствами антиоксиданта, оказывает антибактериальное и противовирусное действие.

При дефиците сурфактанта некоторые альвеолы подвергаются ателектазу, другие – перерастягиваются, вентиляция легких становится негомогенной, нарушается вентиляционно – перфузионное отношение.

При спадении альвеолы концентрация сурфактанта на ее поверхности возрастает, возникает снижение поверхностного натяжения, что повышает их стабильность и препятствует дальнейшему спадению альвеол.

Стабильность альвеол обеспечивается и так называемым феноменом «взаимозависимости» альвеол, т.е. их взаимной тяги.

У недоношенных новорожденных недостаточность синтеза сурфактанта может быть причиной развития респираторного дистресс – синдрома, характеризующегося ригидными легкими.

Как известно, легкие в отличие от трахеи и бронхов являются мощной рефлексогенной зоной, обеспечивающей регуляцию внешнего дыхания в условиях нормы и патологии.

В паренхиме легких имеются различные высоко- и низкочувствительные рецепторы растяжения альвеол, медленно-адаптирующиеся и быстро-адаптирующиеся к структурным изменениям в легких.

Медленно-адаптирующиеся рецепторы растяжения альвеол являются высокочувствительными, низкопороговыми механорецепторами, реагирующими на объем вдыхаемого воздуха. Эти рецепторы являются окончанием толстых миелинизированных волокон n.vagus.

Афферентация с этих рецепторов при участии ретикулярной формации ствола мозга переключается на инспираторные нейроны дорзальной дыхательной группы продолговатого мозга, обеспечивая развитие рефлекса Геринга-Брейера.

Рефлекс Геринга-Брейера участвует во время сна в смене фаз дыхательного цикла. В условиях патологии при участии этого рефлекса формируются испираторная, экспираторная и смешанная одышки.

Другой группой рецепторов паренхимы легких являются быстроадаптирующиеся рецепторы спадения альвеол и юкстакапилярные рецепторы, реагирующие соответственно на спадение альвеол и возрастание уровня тканевой жидкости. Импульсация с этих рецепторов проводится по мало– и немиелинизированным волокнам n.vagus в продолговатый мозг, вызывая развитие тахипное.

С-волокна – немиелинизированные волокна n.vagus , включают J-рецепторы, актируются при участии медиаторов альтерации, при изменении объема и состава вдыхаемого выздуха, а также при сдвигах pH крови в сторону ацидоза.

При раздражении С-волокон возникают брадикардия, тахи- и апное, гипер- и диссекреция слизи в воздухоносных путях.

2.2. Кровоснабжение и лимфоснабжение легких

Легкие получают кровь от системы легочных сосудов (малый круг кровообращения) и бронхиальных сосудов (большой круг кровообращения). Основной функцией малого круга кровообращения является оксигенация венозной крови и удаление из нее СО2.

Среднее время прохождения крови через малый круг составляет в среднем 4,5 – 5,0 сек.

В состоянии покоя в сосудах легких находится около 500 мл крови (10 % от общего объема). В условиях нагрузки объем крови в легких может возрастать в 5–6 раз, при этом происходит лишь незначительное увеличение давления в сосудах малого круга кровообращения за счет высокой растяжимости. Давление в артериолах легких составляет в среднем 9 – 15 мм. рт. ст.

В покое кровоток в легких неоднороден, большая часть его направлена в нижние зоны.

Главный ствол легочной артерии, исходящий из правого желудочка, последовательно разделяется на левую и правую легочную артерии, мелкие артерии мышечного типа, артериолы и наконец, альвеолярные капилляры, обеспечивающие газообмен с альвеолярным воздухом. В дополнение к системе легочных артерий и вен легкие обладают бронхиальным кровотоком, осуществляемым бронхиальными артериями. Последние отходят от аорты и межреберных артерий.

Система бронхиальных сосудов снабжает кровью дыхательные пути вплоть до терминальных бронхиол, составляя около 3% от величины легочного кровотока.

Гидродинамические параметры бронхиальных сосудов обеспечивают транспорт воды в интерстиций и последующее лимфообразование. В легких осуществляются анастомозы между сосудами большого и малого круга кровообращения.

Суммарно в легких отношение легочной вентиляции и легочной перфузии составляет примерно 0,8 – 1,0. При вертикальном положении человека снижается интенсивность кровотока у верхушек легких.

Лимфатические сосуды расположены в паренхиме легких и на поверхности висцеральной плевры, впадают в лимфатические узлы, расположенные вокруг крупных воздухоносных путей (ВП) и в средостении.

Лимфоидная ткань находится в стенках воздухоносных путей.

Терминальные мешки лимфатической системы расположены в субплевральной, перибронхиальной соединительной ткани, а затем поступают в собирательные лимфатические сосуды легких.

Регуляция легочного кровотока обеспечивается за счет влияния вегетативной нервной системы, а также ряда гуморальных факторов; в частности вазодилатирующих простагландина J2 – метаболита арахидоновой кислоты, оксида азота и вазоконстрикторных соединений: эндотелинов, тромбоксана.

Эндотелины продуцируются эндотелиальными клетками легочных сосудов и клетками бронхиального эпителия и вызывают вазоконстрикцию, являются медиаторами легочной гипоксической вазоконстрикции, вызывают сокращения гладкой мускулатуры воздухоносных путей.

Читайте также:  Прекращение сердечной деятельности. Асистолия. Причины ( этиология ) асистолии.

Библиографическая ссылка

Понукалина Е.В., Полутова Н.В., Чеснокова Н.П., Бизенкова М.Н. ЛЕКЦИЯ 2 ЗНАЧЕНИЕ ЛЕГКИХ В ОБЕСПЕЧЕНИИ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ И НЕДЫХАТЕЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ // Научное обозрение. Медицинские науки. – 2017. – № 2. – С. 34-35;
URL: https://science-medicine.ru/ru/article/view?id=971 (дата обращения: 26.04.2022). Альвеолы легких. Строение альвеол. Газообмен в альвеолах.

Строение и функции легких

Легкие у человека – парный орган дыхания. Легкие заложены в грудной полости, прилегая справа и слева к сердцу.

Они имеют форму полуконуса, основание которого расположено на диафрагме, а верхушка выступает на 1-3 см выше ключицы в область шеи. На средостенной поверхности обоих легких имеется углубление – ворота легких.

В них входят бронхи, легочная артерия и выходят две легочные вены. Легочная артерия ветвится параллельно ветвлению бронхов.

Строение легких

Правое легкое состоит из 3, а левое из 2 долей.

Основу легкого образуют древовидно разветвляющиеся бронхи. Каждое легкое покрыто серозной оболочкой – легочной плеврой – и лежит в плевральном мешке.

Внутренняя поверхность грудной полости покрыта пристеночной плеврой.

Снаружи каждая из плевр имеет слой железистых клеток, выделяющих плевральную жидкость в плевральную полость (пространство между стенкой грудной полости и легким).

Ткань легкого внутри сегмента состоит из пирамидальной формы долек (лобул) длиной 25 мм, шириной 15 мм, основание которых обращено к поверхности. В вершину дольки входит бронх, который последовательным делением образует в ней 18-20 концевых бронхиол.

Каждая из последних заканчивается структурно-функциональным элементом легких – первичной легочной долькой.

Она состоит из 20-50 альвеолярных бронхиол, делящихся на альвеолярные ходы; стенки тех и других густо усеяны альвеолами. Каждый альвеолярный ход переходит в концевые отделы – два альвеолярных мешочка.

  • Альвеолы – это полушаровидные выпячивания, которые состоят из соединительной ткани и эластичных волокон, выстланы тонким прозрачным эпителием и оплетены сетью кровеносных капилляров.
  • В альвеолах происходит газообмен между кровью и атмосферным воздухом путем диффузии.
  • Количество альвеол у взрослого человека составляет 600-700 миллионов, у новорожденного младенца – от 30 до 100 млн.
  • Общая площадь внутренней поверхности альвеол меняется между выдохом и вдохом от 40 м² до 120 м² (для сравнения, площадь кожного покрова человека равна 1,5–2,3 м²).

Сурфактант – смесь поверхностно-активных веществ, выстилающая легочные альвеолы изнутри (то есть находящаяся на границе воздух-жидкость).

Препятствует спадению и слипанию стенок альвеол при дыхании, за счет снижения поверхностного натяжения пленки тканевой жидкости, покрывающей альвеолярный эпителий.

Сурфактант секретируется специальной разновидностью альвеоцитов из компонентов плазмы крови.

Альвеолы легких. Строение альвеол. Газообмен в альвеолах.

Газообмен в легких (внешнее дыхание) – происходит путем диффузии.

Кислород через тонкие стенки альвеол и капилляров поступает из воздуха в кровь, а углекислый газ CO2 из крови в воздух. Диффузия газов происходит в результате разности их концентраций в крови и в воздухе.

Кислород O2 проникает в эритроциты и соединяется с гемоглобином, кровь становится артериальной и направляется в ткани.

Газообмен в тканях (внутреннее дыхание) – в тканях происходит обратный процесс: кислород за счет диффузии переходит из крови в ткани, а углекислый газ, наоборот, переходит из тканей в кровь.

Обмен газов в тканях осуществляется в капиллярах. Через их тонкие стенки кислород O2 поступает из крови в тканевую жидкость и затем в клетки, а углекислый газ CO2 – из тканей переходит в кровь. Концентрация кислорода O2 в крови больше, чем в клетках, поэтому он легко диффундирует в них.

Концентрация углекислого газа CO2 в тканях, где он собирается, выше, чем в крови. Поэтому он переходит в кровь, где связывается химическими соединениями плазмы и отчасти с гемоглобином, транспортируется кровью в легкие и выделяется в атмосферу.

Альвеолы легких. Строение альвеол. Газообмен в альвеолах.

Как происходит газообмен в легких и тканях и в чем его особенности

Состав поступающего и выходящего из дыхательных путей воздуха не меняется. Во вдыхаемом воздухе кислород составляет около 21%, углекислый газ — 0,03%. В выдыхаемом воздухе эти показатели уже другие: 16-17% кислорода и 4% углекислого газа.

В альвеолярном воздухе процент содержания кислорода достигает 14,4%, а углекислого газа — 5,6%. Во время выдоха происходит смешивание воздуха мертвого пространства и содержимого ацинусов.

Замечание 1

Важно, что объем атмосферного азота, который вдыхается и выдыхается, остается неизменным.

При выдохе происходит вывод паров воды из организма.

При длительном вдыхании воздуха, содержащего значительную концентрацию кислорода, для организма могут наступить пагубные последствия. Тем не менее ингаляция 100-процентным кислородом — лечебное мероприятие при некоторых заболеваниях.

Диффузия газов

Определение 1

Разграничительная черта между кровью и воздухом альвеол называется легочной мембраной или аэрогематическим барьером.

Как происходит газообмен в легких?

Газообмен в легких осуществляется за счет:

  • диффузии кислорода из альвеол в кровь;
  • диффузии углекислого газа из крови в альвеолы.

Газы переходят через аэрогематический барьер за счет разности их концентраций.

Парциальным давлением газа выступает часть общего давления, принадлежащая данному газу.

Кислород в воздушной среде характеризуется парциальным давлением (напряжением), которое равно 160 мм. рт. ст. Углекислый газ, в свою очередь, обладает парциальным давлением, равным 0,2 мм. рт. ст.

Что касается альвеолярного воздуха, то парциальное давление для кислорода и двуокиси углерода отличаются другими значениями: давление кислорода равно 100 мм. рт. ст, а углекислого газа — 40 мм. рт. ст.

Газы находятся в крови в двух состояниях: в химическом связанном и в растворенном. При этом, в процессе диффузии могут участвовать только те молекулы газа, которые находятся в растворенном состоянии.

Есть несколько условий, от которых зависит способность газа быть растворенным в жидкостях. Это:

  • объем и давление газа над жидкостью;
  • состав жидкости;
  • природа газа;
  • температура жидкости.

При более низкой температуре и более высоком давлении газа обеспечивается большее растворение газа.

Пример 1

При условии температуры 38 градусов и давлении в 760 мм. рт. ст. в 1 мл. крови растворится 2,2% кислорода и 5,1% углекислого газа.

Нужна помощь преподавателя? Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

Между кровью и альвеолярным воздухом градиент давления для кислорода составляет 60 мм. рт. ст. Это обеспечивает диффузию кислорода в кровь. В крови происходит связывание кислорода с гемоглобином, который находится в эритроцитах, в результате чего происходит образование оксигемоглобина. Очень много оксигемоглобина содержится в артериальной крови.

Замечание 2

У здорового человека гемоглобин может насыщаться кислородом на 96%.

Определение 2

Под кислородной емкостью крови понимают максимум кислорода, которое при глубоком насыщении гемоглобина кислородом может связываться с кровью.

Определение 3

Эффектом Холдейна называют повышенную способность крови в процессе перехода оксигемоглобина в гемоглобин связывать углекислый газ.

В 100 мл. крови содержится примерно 20 мл. кислорода — это в норме. В венозной крови в таком же объеме содержится от 13 до 15 мл. кислорода.

Образованный в тканях углекислый газ по градиенту концентрации поступает в кровь и объединяется с гемоглобином — таким образом происходит образование карбгемоглобин.

Большая часть углекислого газа находится во взаимодействии с водой, и образует, в результате, карбоновую кислоту. Эта кислота имеет способность диссоциировать, что приводит к образованию ион водорода и бикорбонат-ион.

Основная часть углекислого газа перемещается в виде бикарбоната.

Эритроциты крови содержат такой фермент как карбоангидраза. У него есть способность осуществлять катализацию расщепления карбоновой кислоты и ее образование. Процесс расщепления происходит в капиллярах легких.

Напряжение двуокиси углерода в венозной крови — около 46 мм. рт. ст. Парциальное давление двуокиси углерода в альвеолярном воздухе составляет 40 мм. рт. ст. Это значит, что градиент давления равен 6 мм. рт. ст. в пользу крови.

Из человеческого организма в состоянии покоя выходит примерно 230 мд. двуокиси углерода.

Диффузия газов осуществляется по разности концентрации: из среды, где отмечается большее напряжение, в среду, где отмечается меньшее напряжение.

Определение 4

Диффузионная способность легких — это способность газа превращаться из альвеол в эритроциты.

Особенности газообмена в тканях

В митохондриях обнаруживается минимальное напряжение кислорода. Все потому, что митохондрии — это места, где кислород используется для биологического окисления. Как результат расщепления оксигемоглобина — молекулы кислорода диффундируют в направлении меньших значений напряжения кислорода.

Факторы, влияющие на парциальное давление в тканях:

  • расстояние между кровеносными капиллярами и их геометрия;
  • скорость движения крови;
  • расположение клеток относительно капилляров;
  • окислительные процессы и др.

Замечание 3

В тканевой жидкости вблизи капилляров напряжение кислорода меньше, чем в крови — оно составляет от 20 до 40 мм. рт. ст.

Интенсивные окислительные процессы в клетках способствуют тому, что напряжение кислорода может доходить до нулевого показателя. Однако при увеличении скорости кровотока напряжение кислорода мгновенно повысится.

Наивысший показатель давление углекислого газа в клетках достигается в случае его образования в митохондриях — оно равно 60 мм. рт. ст. Что касается давления углекислого газа, то в тканевой жидкости оно меняется (примерно 46 мм. рт. ст.), а в артериальной крови остается равным 40 мм. рт. ст.

Перемещение двуокиси углерода осуществляется по градиенту напряжений в капилляры крови, после чего кровь перемещает ее к легким.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector