Кровью
Газообмен в легких совершается между альвеолярным воздухом и кровью легочных капилляров путем диффузии в результате разницы парциального давления дыхательных газов. Парциальным (т.е. частичным) давлением называется та часть общего давления, которая приходится на долю каждого газа в газовой смеси. Эта часть зависит от процентного содержания газа в смеси. Чем оно больше, тем выше парциальное давление данного газа.
Аэрогематический (воздушно-кровяной) барьер (греч. аёг, aeros — воздух + haima - кровь), через который диффундируют дыхательные газы в ходе газообмена, включает (рис. № 236):
1) тонкую пленку фосфолипида - сурфактант, выстилающую внутреннюю поверхность альвеол;
2) альвеолярный эпителий - однослойный плоский;
3) интерстициальную соединительную ткань, придающую эластичность альвеолам;
4) эндотелий капилляра;
5) слой плазмы.
Суммарное диффузионное расстояние этих слоев аэрогематического барьера составляет 0,5-1мкм.
Пониженное давление кислорода (О2) в тканях организма заставляет этот газ двигаться к ним. Для углекислого газа (СО2) градиент давления направлен в обратную сторону, и СО2 переходит в окружающую среду.
|
|
Поскольку парциальное давление О2 в альвеолярном воздухе (106 мм рт. ст.) больше, чем в притекающей венозной крови (40 мм рт. ст.), то О2, диффундирует через альвеолы в капилляры. Напротив, напряжение СО2 в венозной крови (47 мм рт. ст.) больше, чем в альвеолярном воздухе (40 мм рт. ст.), поэтому СО2 диффундирует в альвеолы. Скорость диффузии для СО2 в 20-25 раз выше, чем для О2. Поэтому обмен СО2 происходит в легких достаточно полно, несмотря на небольшую разницу парциального давления этого газа (7 мм рт. ст.). Скорость диффузии О2 через альвеолярную мембрану составляет только 1/20-1/25 скорости диффузии СО2. Поэтому полного выравнивания давления О2 между артериальной кровью и альвеолярным воздухом не происходит, и оттекающая от легких артериальная кровь имеет напряжение О2 на 6 мм рт. ст. ниже, чем в альвеолах. Заметим при этом, что весь О2 должен пройти через стадию растворения в плазме крови.
В целом напряжение дыхательных газов в оттекающей артериальной крови становится практически таким же, как их парциальное давление в альвеолах легких.
Человек в покое потребляет в минуту около 350 мл кислорода и выделяет при этом в среднем 200 мл углекислого газа. В крови О2 и СО2 могут находиться в двух состояниях: в физически растворенном и в химически связанном виде.
Транспорт О2 обеспечивается за счет химической связи его с гемоглобином эритроцитов. Одна молекула гемоглобина присоединяет 4 молекулы О2, при этом гемоглобин превращается в оксигемоглобин, а кровь из вишневой - венозной становится ярко-алой - артериальной. Насыщение гемоглобина О2 зависит в первую очередь от парциального давления газа в атмосферном и альвеолярном воздухе.
|
|
При низком парциальном давлении О2 (до 20 мм рт. ст.) скорость образования оксигемоглобина невелика. Максимальное количество гемоглобина (45-80%) связывается с О2 при его напряжении 26-46 мм рт. ст. Дальнейшее повышение напряжения О2 приводит к снижению скорости образования оксигемоглобина.
На диссоциацию (расщепление) оксигемоглобина и переход О2 из крови в ткани влияют 3 фактора:
1) парциальное давление (напряжение) О2 в тканях (0-20 мм рт. ст.);
2) кислотность среды, в частности, СО2;
3) температура тела человека.
Действие этих факторов проявляется и в покое, но особенно оно усиливается при физической работе.
Образовавшийся в тканях углекислый газ вследствие разности напряжения диффундирует в межтканевую жидкость, плазму крови, а из нее - в эритроциты. В эритроцитах около 10% СО2 соединяется с гемоглобином, образуя карбоксигемоглобин. Остальная часть СО2 соединяется с водой и превращается в угольную кислоту (в эритроцитах).
В легочных капиллярах, где давление СО2 сравнительно низкое, он в альвеолярный воздух.