Регуляция дыхания. Транспорт газов кровью

Регуляция – контроль и управление физиологическими функциями и процессами.

1. Смена фаз дыхания

2. Частота и глубина дыхания

3. Содержание О2 и СО2 в крови

Цель:

-согласованность внешнего дыхания и метаболизма

-обеспечение речевой функции (пение, смех)

-обеспечение некоторых рефлекторных функций (глотание, кашель, чихание)

Локализация дыхательного центра была доказана методом перерезок (Н.А. Миславский)

Для того, чтобы доказать, что дыхательный центр составлен из разных групп нейронов используется метод раздражения.

Эфферентные связи:

-мотонейроны спинного мозга (СМ)

-С3-С5 – диафрагмальный нерв

-Т1-Т12 – межреберные нервы

Афферентные связи:

1) механорецепторы дыхательных путей (гладкие мышцы трахеи и бронхов) – медленно адаптируются

Животному под наркозом во время вдоха вводят дополнительную порцию воздуха – у него сразу начинается выдох. Если на выдохе из легких откачивать воздух, то выдох заканчивается – начинается вдох.

2) ирритантные рецепторы (эпителий носовой полости – рефлекс-ныряльщика: эпителий гортани и бронхиальное древо)быстро адаптируются

Реагируют на:

-быстрое изменение объема легких

-механическое воздействие пыли

-пары химических веществ

-табачный дым

В ответ – сужение бронхов, голосовой щели, кашель, задержка дыхания.

3) юкстакапиллярные (юкстаальвеолярные) – рецепторы в интерстициальной ткани

Реагируют на:

-давление интерстициальной жидкости

-давление крови в капиллярах малого круга кровообращения

А)отдышка

Б) ограничение физической активности

4) проприорецепторы межреберных мышц

А) изменяют активность межреберных мышц

Б) активация дыхательного центра

5) хеморецепторы

А) опыт Д. Фредерика – 1890 г. – Роль гуморальных факторов.

Опыт Фредерика с перекрестным кровообращением:

Из общей сонной артерии первой собаки кровь поступает в общую сонную артерию второй собаки и возвращается по яремной вене к первой собаке.

Кровь из общей сонной артерии второй собаки поступает в общую сонную артерию первой собаки и возвращается по яремной вене ко второй собаке.

У первой собаки пережимают трахею -у нее в крови больше СО2 и меньше О2-, эта кровь шла ко второй собаке. У второй собаки повышается частота и глубина дыхания, понижается СО2 – до остановки дыхания.

Опыт доказывает: газовый состав крови влияет на регуляцию дыхания!

Б) опыт К. Гейманса

Кровь из общей сонной артерии первой собаки поступает в общую сонную артерию второй собаки - омывала там только каротидный синус и возвращалась назад к первой собаке.

При пережатии трахеи, обе собаки начинали дышать чаще, но раньше чаще начинала дышать вторая собака, а позднее – первая

Опыт доказывает наличие центральных и периферических хеморецепторов. Периферические - располагаются в каротидном синусе и наиболее чувствительны к гипоксии. Центральные – располагаются в ЦНС и более чувствительны к повышению концентрации Н+.

Пневмотаксический центр (ПТЦ)

Локализуется в варолиевом мосту.

Роль ПТЦ:

-торможение вдоха

-смена вдоха на выдох

-контроль за величиной ДО

-посредник передачи сигнала от вышележащих отделов ЦНС

Типы нейронов	Функции
Ранние инспираторные нейроны (РИН)	Обеспечивают начало вдоха Обладают автоматией Проприобульбарные
Полные инспираторные нейроны	Активируют инспираторные мышцы при вдохе
Постинспираторные нейроны	Тормозят деятельность полных инспираторных нейронов
Экспираторные нейроны (ЭН)	Активируют мотонейроны экспираторных мышц
Преинспираторные	Тормозят деятельность ЭН Растормаживают инспираторные нейроны

Вдох начинает активировать РИН, они обладают автоматией и на них влияет информация с хеморецепторов. РИН посылает импульсы в ПТЦ и на полные ИН. В свою очередь ПТЦ и полные ИН тормозят РИН. С полных ИН информация идет в СМ на альфа-мотонейроны межреберных мышц (Т1-12) и диафрагмальный нерв (С3-5). Полные ИН активируют поздние ИН. Они также посылают импульсы в СМ в конце вдоха. Поздние ИН будут тормозить ранние и полные ИН. Информация к поздним ИН будет поступать с рецепторов растяжения легких. Поздние ИН активируют постИН, с них идет информация к IX и X ядрам черепномозговых нервов для увеличения продолжительности выдоха. ПостИН тормозят ЭН. При активном выдохе из ПТЦ идет информация на ЭН и снимает торможение ПостИН. ЭН посылают импульсы в СМ на Т1-12 и L1-4. ЭН активируют ПреИН, которые в свою очередь тормозят ЭН. ПреИН снимают торможение ПТЦ, полных и поздних ИН с ранних ИН.

Роль высших отделов ЦНС в регуляции дыхания.

Гипоталамус:

-центр терморегуляции – активирует дыхательный центр

-координирует дыхание при реализации мотивации

Лимбическая система (ЛС):

-обеспечивает связь дыхания и эмоций

Мозжечок:

-координирует дыхание и двигательную активность

Кора больших полушарий:

-произвольная и условно-рефлекторная регуляция дыхания

-координация дыхания и речи

Первый вдох новорожденного

1. Пережатие пуповины (РСО2 повышается, РО2 понижается)

2. Удаление слизи из полости носа (устранение торможения дыхательного центра)

3. Усиление потока афферентных импульсов (-термо и механорецепторы кожи, -проприо и вестибулорецепторы)

Результат: активация ИН.

Регуляция просвета дыхательных путей.

-нервная регуляция

-парасимпатическая нервная система

АХ---М-ХР---Са2+---сужение бронхов

-симпатическая нервная система

НА---бетта2-адренорецепторы---расширение бронхов

-гуморальная регуляция

Адреналин, простагландин Е2, глюкокортикоиды, гистамин-Н2= расширение бронхов

Простагландины Ф2, Р2, лейкотриены-Р4, гистамин Н1= сужение бронхов

Транспорт О2

О2 плохо растворим в воде. В 1л крови – 3 мл О2. Основная часть О2 переносится с помощью гемоглобина (-окси). 1г гемоглобина связывает 1,34 мл О2.

В артериальной крови содержание О2-180-200 мл на 1 л.

В венозной крови – 120-140 мл на 1л.

Разница между артериальной и венозной кровью – артериовенозная разница по кислороду.

Она =60-80 мл/л

Кислородная емкость крови – максимальное количество О2, которое может перенести кровь при полном насыщении им гемоглобина.

Коэффициент утилизации кислорода (КУК)

КАК=SO2арт.-SO2вен./ SO2арт.

(S-содержание)

В покое КУК=40%, при физической нагрузке КУК=50%.

Кривая диссоциации оксигемоглобина

Зависимость содержания оксигемоглобина от парциального напряжения кислорода.

Выделяю 2 части – пологая и отвесная.

Пологая часть отражает процент насыщения гемоглобина кислородом в МКК, там, где высокое парциальное напряжение кислорода.

Пологая часть обеспечивает достаточное насыщение крови кислородом при его снижении (например в горах, в душном помещении, при поражении бронхов, легких – кислородной транспортной системе)

При дальнейшем снижении парциального напряжения О2, концентрация гемоглобина резко падает. Это отражает процесс в БКК.

Кривая диссоциации может смещаться вправо или влево.

Факторы:

-вид гемоглобина (дельта или Р)

-РО2 (Р-парциальное напряжение)

-РСО2

-рН в тканях

-t в тканях

-содержание 2,3-ДФГ в эритроцитах

При физической нагрузке снижается О2 и повышается СО2, рН смещается в кислую среду, повышается температура=смещение кривой вправо. Это улучшит процесс отдачи О2 в ткань.

При подъеме в горы – кривая смещается влево. В горах СО2 снижается, рН смещается в щелочную среду. Будет более длинная пологая часть, что обеспечит достаточное насыщение гемоглобина кислородом. При понижении его парциального давления отдача О2 в ткань будет хуже.

Транспорт СО2.

-Физ. растворен-25 мл/л (5%)

-бикарбонаты-520 мл/л (85%)

-карбгемоглобин- 45мл/л (10%)

Содержание СО2:

- в артериальной крови – 530 мл/л

- в венозной крови – 580 мл/л

Возрастные особенности регуляции дыхания

Новорожденный – дыхание частое, неритмичное

-низкая возбудимость центральных и периферических хеморецепторов

-высокая возбудимость механорецепторов дыхательных путей и ирритантных

-автоматия ранних ИН