Тема: Система дыхания. Сущность и значения дыхания для организма

2.

1.

Система кровообращения состоит из сердца и сосудов: кровеносных и лимфатических. Нагнетательным органом является сердце, в камерах которого начинается и заканчивается два круга кровообращения. Большой кругкровообращения (телесный) начинается в левом желудочке сердца аортой, далее следуют крупные, средние и мелкие артерии и капилляры, в которых происходит обмен веществ между кровью и тканями. В ткани поступают питательные вещества и кислород, отводятся углекислый газ и продукты обмена. Капилляры переходят в венулы, мелкие, средние, крупные вены. Заканчивается венозная часть верхней и нижней полными венами, впадающими в правое предсердие. Малый круг кровообращения (легочный) начинается в правом желудочке легочным стволом и несет венозную кровь легким, где происходит газообмен, насыщение крови кислородом, и заканчивается в левом предсердии. Количество циркулирующей крови – 5-8 л/мин, полный оборот крови – 20-25с.

Физиологическая сущность кровообращения – транспортная функция. Назначение систем кровообращения – снабжать кровью органы и ткани. Циркулирующая по органам кровь переносит газы (кислород и углекислый газ), питательные вещества и продукты обмена веществ, гормоны, медиаторы, электролиты, ферменты, антитела. Путем перераспределения крови в сосудах осуществляется терморегуляция. В зависимости от выполняемой органом функции кровоснабжение органов различно.

Сердце обладает автоматизмом, оно сокращается под влиянием импульсов, возникающих в его специальных узлах. Однако в целостном организме работа его регулируется за счет нейрогуморальных воздействий, изменяющих его работу и приспосабливающих его деятельность к потребностям организма, к условиям существования. Частота сердечных сокращений у здорового взрослого человека – 68 – 72 ударов в минуту

Гемомодинамический механизм регуляции сердечной деятельности заключается в том, что на работу сердца влияют уровни кровяного давления в камерах сердца и сосудах. Для этого в стенках сосудов имеются специальные механорецепторы. Особенно много их в области дуги аорты и каротидных синусов – местах начала сонных артерий.

При изменении артериального давления импульсы от этих рецепторов поступают в продолговатый мозг к ядрам блуждающего нерва, изменяя возбудимость его центров. При увеличении артериального давления (АД)) эти ядра возбуждаются, работа сердца замедляется, ослабляется сила сердечных сокращений. Повышенное АД, давшее импульс на этот рефлекс, снижается. И наоборот, при уменьшении АД в аорте тормозятся центры блуждающего нерва, возбуждаются симпатические нервные узлы, расположенные в боковых рогах грудного отдела спинного мозга. В результате учащается ритм, возрастает сила сердечных сокращений, снизившееся АД повышается.

Нервная регуляция со стороны коры головного мозга осуществляется через блуждающие и симпатические нервы, возбуждающиеся попеременно. На тонус их центров оказывают влияние условные рефлексы и гуморальные факторы.

Гуморальная регуляция осуществляются при помощи гормонов: адреналина, кортикостероидов (гормоны мозгового и коркового слоя надпочечников), тироксина (гормона щитовидной железы), медиаторов норадреналина и ацетилхолина. Адреналин и тироксин подобно симпататической нервной системе, усиливают работу сердца, расширяют его сосуды. Ацетилхолин обладает противоположным действием.

Разность потенциалов, возникающая в различных отделах сердечной мышцы, регистрируется с помощью электрокардиограммы (ЭКГ). Биопотенциалы сердца обнаруживаются и регистрируются на поверхности кожи человека в т.н. стандартных (1,2,3) и грудных отведениях. Нормальная ЭКГ в первом отведении имеет вид:

Пять зубцов P, Q, R, S, T, размеры и интервалы между ними, характеризуют возбудимость отдельных участков сердечной мышцы и скорость проведения импульсов.

В сосудистой системе различают несколько видов сосудов:

· магистральные сосуды;

· сосуды сопротивления (резистивные);

· истинные капилляры (обменные);

· емкостные (венозные), вмещают 70-80% всей крови;

· шунтирующие (артериовенозные анастомозы в обход капиллярного русла).

В соответствии с законами гемодинамики движение крови определяется двумя силами:

· разностью давлений в начале и в конце сосуда, что способствует движению,

· гидравлическим сопротивлением стенок сосуда, что препятствует движению.

Сердце во время сокращения –систолы- выбрасывает в сосуды определенные порции крови. Однако, кровь течет по ним не прерывистой, а непрерывной струёй, в том числе во время расслабления – диастолы - сердца. Это объясняется эластичностью сосудистыхстенок, благодаря чему здесь накапливается запас энергии сердца. Расправляясь во время систолы, стенки сосудов спадаются в момент диастолы и передвигают кровь по своему просвету, руслу. Резистивные сосуды – мелкие артерии – создают временный избыток крови в крупных сосудах во время диастолы.

Отсутствие резких колебаний давления способствует, таким образом, бесперебойному кровоснабжению органов и тканей.

Основную функцию в сердечно-сосудистой системе выполняет микроциркуляторное звено – истинные капилляры с обслуживающими их артериолами и венулами. Здесь происходит транскапллярный обмен. Он возможен благодаря особому строению стенок капилляров, обладающих двусторонней проницаемостью. Для выполнения капиллярами своих функций большое значение имеет также перепад АД на входе и выходе, составляющий порядка 15 мм рт. ст.

Попереречное сечение всего капиллярного русла в 500-600 (до1000) раз больше поперечного сечения аорты. Форма, размеры, количество капилляров в различных органах неодинаковы. Кроме того, в работающих органах увеличивается количество открытых капилляров.

Величина кровяного давления (АД) зависит от трех основных факторов:

1. частоты и силы сердечных сокращений;

2. величины периферического сопротивления сосудов, т.е. тонуса стенок сосудов, главным образом, артериол;

3. объёма циркулирующей крови.

Различают систолическое, диастолическое, пульсовое и среднее АД.

Систолическое (максимальное) артериальное давление отражает состояние миокарда левого желудочка, его величина - 100-120 мм рт. ст.

Диастолическое (минимальное) характеризует тонус артериальных стенок, его величина - 60-80 мм рт.ст.

Пульсовое - разность между двумя первыми величинами, оно необходимо для открытия полулунных клапанов во время систолы желудочков.

Среднее - равняется сумме диастолического и 1/3 пульсового и выражает энергию непрерывного движения крови. Для данного сосуда и организма это постоянная величина.

На величину АД влияют возраст, время суток, состояние организма, ЦНС. Днем АД выше, чем ночью. Обычный уровень кровяного давления в плечевой артерии 120/90 с индивидуальными колебаниями, в аорте 100, а в полой вене 3 мм рт. ст.

В условиях покоя в сосудистой в системе находится до 60-70% крови, остальная часть – в специальных кровяных депо. Их три вида: селезенка, печень и легкие, тонкостенные вены. Кровь из депо (кроме той, которая находится в легких) поступает в общий круг кровообращения при возбуждении симпатической нервной системы, при физической активности, эмоциях, болевых раздражениях, кислородном голодании, кровопотерях, лихорадочных состояниях, т.е. в случаях, необходимых организму в экстремальных условиях.

Кроме того, между органами организма в зависимости от их временной активности происходит перераспределение крови. В регуляции кровяного давления, перераспределении крови по организму важная роль отводится сосудодвигательному центру (см. выше). Он расположен в продолговатом мозгу, но на его работу оказывает влияние гипоталамическая область, ретикулярная формация и передние отделы коры больших полушарий (эфферентные влияния).

Физическая работа значительно отражается на функции сердца, тонусе кровеносных сосудов, величине АД и других показателях работы сердца. Возрастающие при физической активности потребности организма в кислороде удовлетворяются условнорефлекторно уже в предрабочий период. Во время физической активности кровоснабжение мышц возрастает в несколько раз.

Причинами этого являются:

· возрастание АД в связи с возбуждением симпатической нервной системы и поступлением в кровь адреналина, стимулирующего работу сердца и сужающего сосуды внутренних органов;

· выброс крови из депо;

· раскрытие мышечных капилляров под влиянием метаболитов, образующихся в больших количествах в работающих мышцах. При этом АД сохраняется на высоком уровне под влиянием импульсов с синкаротидной зоны;

· усиление возврата крови из мышц к сердцу за счет сдавливания тонкостенных вен;

· усиление возврата крови к сердцу за счет увеличения отрицательного внутригрудного давления.

Усиливается и работа легких, т.к. дыхательный центр возбуждается нарастающей концентрацией СО2 в крови Т.о. уже через 3-5мин. организм приспосабливается к удовлетворению повышенной потребности в кислороде всех работающих органов. При интенсивной мышечной работе объем циркулирующей крови может достигать 30л/мин, в 5-7 раз превысив обычный; систолический объем, равный 70 – 80 мл., может достигать 150-200мл; пульс – 200 ударов и минуту; АД повышается до 200 мм рт.ст., а скорость кровотока может увеличиваться в 4 раза.

Лекция 10

1. Дыхательный цикл, легочные объемы, легочная вентиляция и её изменения при экстремальных воздействиях.

2. Газообмен в легких и тканях. Транспорт газов кровью.

3. Регуляция дыхания (нервная, гуморальная).

4. Расстройства газообмена. Нарушение бронхолёгочного аппарата под влиянием неблагоприятных факторов среды обитания.

Дыхание – сложный непрерывный процесс, в результате которого постоянно обновляется газовый состав крови и происходит биологическое окисление в тканях – в этом его физиологическая сущность.

В процессе дыхания различают три звена:

· внешнее или легочное дыхание;

· транспорт газов кровью;

· внутреннее или тканевое дыхание.

Внешнее дыхание подразделяют на два этапа:

· газообмен между атмосферным и альвеолярным воздухом;

· газообмен между альвеолярным воздухом и кровью легочных капилляров.

Аппарат внешнего дыхания включает дыхательные пути, легкие, плевру, грудную клетку с мышцами и диафрагмой.

Дыхательный цикл состоит из вдоха, выдоха и дыхательной паузы. Дыхательные движения совершаются с определенной частотой (в норме 12-18 раз в минуту) и глубиной.

Для исследования состояния функционального аппарата легких используют определение четырех легочных объемов:

1. дыхательный объем – это количество воздуха, которое человек вдыхает и выдыхает при спокойном дыхании, равен 300-700мл.

2. дополнительный (резервный) объем вдоха – объем воздуха, который можно ввести в легкие дополнительно при максимальном вдохе, равен 1500-2000мл.

3. резервный объем выдоха – объем воздуха, который можно выдохнуть при дополнительном максимальном выдохе, равен 1500-200 мл.

4. остаточный объем – то, что остается в лёгких после глубокого максимального выдоха: 1000-1500мл.

Определенные (измеренные) объемы отражают функциональное состояние легких.

Дыхательный, дополнительный и резервный объемы составляют т.н. жизненную емкость легких – количество воздуха, которое может быть удалено из легких, если после максимального вдоха сделать максимальный выдох. Она составляет 3,5-4,8 л у мужчин и 3-3,5 л у женщин и зависит, т.о., от пола, возраста, массы тела, его положения, состояния дыхательного аппарата.

Общая емкость легких это сумма жизненной емкости и остаточного воздуха.

Легочная вентиляция - количество воздуха, обмениваемое за одну минуту. В норме она составляет 6-8 л в минуту. На ее объем влияет физическая нагрузка, эмоциональное состояние, умственная нагрузка. За счет глубины и частоты дыхательных движений, легочная вентиляция может возрастать до 50 и даже 100 л в минуту.

Газообмен в легких происходит в силу того, что каждый газ из области более высокого парциального давления или напряжения переходит в область с более низкими показателями. Так, альвеолярный воздух содержит 14% кислорода и 5,5% углекислого газа. Тогда парциальное давление кислорода составит 100 мм рт.ст., углекислого газа – 40 мм рт.ст. В венозной крови, притекающей к альвеолам, содержание О2 (напряжение) – 70 -80 мм рт.ст., СО2 – 45-48 мм рт.ст. Поэтому через стенку альвеол происходит диффузия кислорода в капилляры легких, а углекислого газа – в альвеолы.

Газообмен в тканях, где происходит непрерывное потребление кислорода и образование углекислого газа, осуществляется по тому же принципу: газы диффундируют между клетками и кровеносными капиллярами через тканевую жидкость.

Значения парциальных давлений на пути диффузии газов: равняются:

Капилляр Тканевая жидкость Клетка

100 мм рт. ст. 40 мм рт. ст. 20 мм рт. ст. для О2

40 мм рт.ст. 46 мм рт. ст. 60 мм рт.ст. для СО2

Т.е. газообмен во всех дыхательных процессах подчиняются физическим закономерностям.

Транспорт кислорода кровью производится в двух его физических состояниях: в растворённом виде и в химически связанном с гемоглобином эритроцитов, так транспортируется основная масса кислорода. Гемоглобин образует с кислородом нестойкое соединение – оксигемоглобин.

Содержание гемоглобина в крови - 140г/л, 1г гемоглобина связывает 1,34 мл О2. Отсюда кислородная емкость 100 мл крови равна 19 мл О2 (или 19% об). Насыщение гемоглобина кислородом зависит, в первую очередь, от парциального давления газа в альвеолярном и атмосферном воздухе. В тканях остается часть (до 40%) доставленного кислорода, отдаче кислорода способствует сдвиг реакции рН в кислую сторону.

Транспорт углекислого газа так же происходит в связанном и растворенном виде: большая часть транспортируется в виде солей угольной кислоты (бикарбонатов) в плазме крови и эритроцитах и лишь 2,5-3%об. - в растворенном состоянии.

Конечной целью дыхания является снабжение всех клеток, органов и тканей кислородом и удаление из организма углекислого газа. Для осуществления этой цели необходимыми условиями являются:

· нормальная деятельность легочного аппарата и достаточная вентиляция легких;

· нормальный транспорт газов кровью;

· обеспечение системой кровообращения нормального кровотока;

· способность тканей забирать из протекающей крови кислород, утилизировать его и отдавать в кровь углекислый газ.

Дыхательный центр, регулирующий дыхательную деятельность, находится в продолговатом мозгу. В его состав входит вдыхательная и выдыхательная части, возбуждающиеся попеременно. Регуляция деятельности дыхательного центра осуществляется гуморально и рефлекторно.

Гуморальное влияние оказывает углекислый газ, который действует на дыхательные нейроны непосредственно и опосредованно. Непосредственное действие оказывает углекислый газ, образующейся в процессе метаболизма в самих нейронах дыхательного центра, в нейронах ретикулярной формации и коры головного мозга: он возбуждает клетки дыхательного центра. Опосредованное действие оказывает избыток углекислого газа в крови за счет раздражения хеморецепторов сосудистого русла.

Рефлекторная (нервная) регуляция возникает в результате раздражения механорецепторов альвеол, корня легкого и плевры, хеморецепторов дуги аорты и каротидных синусов, проприреоцепторов дыхательных мышц.

Наиболее важным рефлексом этой группы является рефлекс от раздражения рецепторов альвеол (рефлекс Геринга-Бейера). Он относится к механизмам саморегуляции дыхательного процесса, обеспечивающего смену актов вдоха и выдоха. При растяжении альвеол нервные импульсы от рецепторов растяжения по блуждающему нерву идут к нейронам выдоха. Происходит пассивный выдох. При спадении альвеол поток нервных импульсов иссякает, повышается активность нейронов центра вдоха и происходит вдох. Активность центра вдоха подкрепляется нарастающей концентрацией углекислого газа в крови и гуморальным воздействием его. Т.о. механизм саморегуляции дыхательного акта осуществляется при взаимосвязи нервного и гуморального механизмов.

Непостоянные рефлекторные влияния связаны с возбуждением различных экстеро-и интерорецепторов: это раздражение рецепторов слизистой оболочки верхних дыхательных путей (как следствие - спазм голосовой щели, чихание, кашель), температурных и болевых рецепторов кожи, проприорецепторов скелетных мышц, различных интерорецепторов. Так, при возбуждении механорецепторов сосудистых рефлексогенных зон повышенным АД происходит рефлекторная задержка дыхания.

Влияние корковой регуляции обеспечивает адекватное приспособление реакций системы дыхания к меняющимся условиям существования.

В результате нарушения дыхательной функции развивается кислородное голодание – гипоксия. Оно характеризуется прогрессирующими нарушениями функций со стороны, в первую очередь, нервной системы (главным образом, головного мозга) и может привести к смерти.

Различают расстройства внешнего и внутреннего дыхания. Нарушения внешнего дыхания происходят от поражения органов дыхания или изменения состава крови или состава вдыхаемого воздуха. Нарушения внутреннего тканевого дыхания возникают под воздействием факторов, способных вызывать изменения окислительных процессов, например, от воздействия ядов, токсинов.

Расстройство газообмена в легких и тканях зависят от следующих факторов:

· поражения грудной клетки, мышечной системы, с помощью которых осуществляются дыхательные движения;

· изменения дыхательных путей и дыхательной поверхности легких;

· нарушение деятельности сердца и кровообращения в малом кругу;

· изменение гемоглобина крови при некоторых отравлениях или его недостаток при анемиях, (малокровии);

· нарушение окислительных процессов в тканях;

· изменения состава вдыхаемого воздуха, в том числе при понижении или повышении атмосферного давления.

Среди нарушений бронхолегочного аппарата, которые возникают под воздействием неблагоприятных факторов среды обитания, следует назвать:

· нарушение проходимости верхних и нижних дыхательных путей: воспалительные процессы, механическая закупорка, сужение в результате отека.

· изменение вентиляции легких в результате ограничения их подвижности и уменьшения дыхательной поверхности. Непосредственные причины – сдавление легкого плевральным выпотом, пневмоторакс; отек легких под действием ОВ (хлор, фосген); пневмосклероз, развивающийся при длительном профессиональном контакте с кремнийсодержащей пылью; бронхиальная астма преимущественно аллергического происхождения.

Причинами отмеченных выше нарушений являются некоторые инфекционные заболевания (дифтерия, пневмония), механическая закупорка (инородное тело, аспирация рвотных масс), сдавление опухолью, отек в результате воздействия некоторых химических веществ (пары эфира, хлороформа, фосген, хлор и др.).

Лекция № 11