Нарушение диффузии газов через альвеолярно-капиллярную мембрану

Переход кислорода из альвеолярного воздуха в кровь легочных капилляров, а углекислого газа - в обратном направлении осуществляется путем диффузии по градиенту концентрации газов в указанных средах.

Диффузия газов через АКМ происходит согласно закону Фика. По этому закону скорость переноса газа (V) через мембрану прямо пропорциональна разнице парциальных давлений газа по обе стороны мембраны (р1-р2) и диффузионной способности легких (ДL), которая, в свою очередь, зависит от растворимости газа и его молекулярной массы, площади диффузионной мембраны и ее толщины:

Диффузионная способность легких (ДL) отражает объем газа в мл, диффундирующего через альвеолярно-капиллярную мембрану (АКМ) при градиенте давления в 1 мм рт. ст. за 1 мин. В норме ДL для О2 равна 15 мл/мин/мм рт. ст., а для СО2 - около 300 мл/мин/мм рт. ст. (таким образом, диффузия СО₂ через АКМ происходит в 20 раз легче, чем кислорода).

Исходя из выше сказанного, скорость переноса газа через АКМ (V) определяется площадью поверхности мембраны и ее толщиной, молекулярной массой газа и его растворимостью в мембране, а также разницей парциальных давлений газа по обе стороны мембраны (р₁-р₂):

Из указанной формулы следует, что скорость диффузии газа через АКМ возрастает:

1. с увеличением площади поверхности мембраны, растворимости газа и градиента давления газа по обе стороны мембраны;

2. с уменьшением толщины мембраны и молекулярной массы газа.

Напротив, снижение скорости диффузии газа через АКМ отмечается:

1. при уменьшении площади поверхности мембраны, при снижении растворимости газа и градиента давления газа по обе стороны мембраны;

2. при возрастании толщины мембраны и молекулярной массы газа.

Площадь диффузионной мембраны (альвеолярно-капиллярной мембраны - АКМ) в норме у человека достигает 180-200 м², а толщина 0,2 до 2 мкм.

При многих заболеваниях системы дыхания отмечается уменьшение площади АКМ (при рестрикции альвеолярной ткани, при редукции сосудистого русла), их утолщение. Диффузионная способность легких снижается при острых и хронических пневмониях, пневмокониозах (силикозах, асбестозах, бериллиозах), фиброзирующих и аллергических альвеолитах, отеках легкого, эмфиземе и др. При отеке легких увеличивается расстояние диффузии, что объясняет снижение диффузионной способности легких. Снижение диффузии газов закономерно возникает в старческом возрасте в связи со склеротическими изменениями паренхимы легких и стенок сосудов. Диффузия кислорода снижается в результате уменьшения парциального давления О2 в альвеолярном воздухе (например, при гиповентиляции легких).

Процессы, затрудняющие диффузию газов, в первую очередь приводят к нарушению диффузии кислорода, поскольку СО2 диффундирует в 20 раз легче. Поэтому при нарушениях диффузии газов через АКМ развивается гипоксемия обычно на фоне нормокапнии.