Физиология дыхания. Внешнее и внутреннее дыхание. Регуляция дыхания

А. И. КИЕНЯ

ФИЗИОЛОГИЯ

ДЫХАНИЯ

Министерство здравоохранения Республики Беларусь

Кафедра физиологии человека

А. И. КИЕНЯ

доктор биологических наук, профессор

ФИЗИОЛОГИЯ ДЫХАНИЯ

Конспективный курс лекций

Гомель 2002

Лекция 1.

_________________________________________________

Тема: ВНЕШНЕЕ  ДЫХАНИЯ

План лекции

1. Структурно-функциональная характеристика дыхательных путей

2. Дыхательные движения и их механизмы

3. Давление в плевральной полости и его изменения при дыхания.

Физиологическая роль.

4. Вентиляция легких. Легочные объемы.

Образование энергии, необходимой для обеспечения жизнедеятельности организма человека происходит на основе окислительных процессов. Для их осуществления необходим постоянный приток из внешней среды О₂  и непрерывное  удаление  из  него СО₂ , образующийся в тканях в результате метаболизма.

     Совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм О₂ , доставку и потребление его  тканям и выделение конечного продукта дыхания СО₂ во внешнюю среду, называется дыханием. Это физиологическая система.

Человек может прожить без:

·   пищи меньше месяца,

·   воды - 10 дней,

·   кислорода  - 4-7 минуты (запаса нет). При этом прежде всего наступает гибель нервных клеток.

     Сложный процесс  газообмена с окружающей средой складывается из ряда последовательных процессов.

     Внешнее дыхание (легочное):

     1. Обмен газов между легочным  воздухом  и  атмосферным (вентиляция легких).

     2. Обмен газов между легочным воздухом и кровью  капилляров малого круга кровообращения.

     Внутреннее:

     3. Транспорт О₂ и СО₂ кровью.

     4. Обмен газов между кровью и клетками (тканевое  дыхание), то  есть потребление О₂ и выделение СО₂ в процессе метаболизма.

     Функцию внешнего  дыхания и обновление газового состава крови у человека выполняют воздухоносные дыхательные пути  и легкие.

     Дыхательные пути:  носовая и ротовая полость,  гортань, трахея,  бронхи, бронхиолы, альвеолярные ходы. Трахея у человека приблизительно равна 15 см и  делится  на  два  бронха: правый и левый. Они  разветвляются на более мелкие бронхи, а последние - на бронхиолы (диаметром до 0,3 - 0,5 мм).  Общее число бронхиол приблизительно равно 250 млн. Бронхиола ветвится на альвеолярные ходы,  а  они  заканчиваются слепыми мешочками  - альвеолами.  Альвеолы внутри выстланы респираторным эпителием. Площадь поверхности всех альвеол у человека достигает 50-90 м².

     Каждая альвеола оплетена густой сетью  кровеносных  капилляров.

     В слизистой оболочке дыхательных путей два вида клеток:

а) клетки мерцательного эпителия;

б) секреторные клетки.

     Снаружи легкие  покрыты  тонкой,  серозной  оболочкой - плеврой.

     В правом легком различают три доли:  верхняя (верхушечная), средняя (сердечная), нижняя (диафрагматическая). В левом легком две доли (верхняя и нижняя).

     Для осуществления процессов газообмена в строении  легких имеется ряд приспособительных особенностей:

     1. Наличие русла воздушного и кровеносного, разобщенных между собой тончайшей пленкой,  состоящей из двойного слоя - самой альвеолы и капилляра (раздел воздуха и крови - толщина 0,004 мм). Через этот аэрогематический барьер происходит диффузия газов.

     2. Обширная дыхательная площадь легких 50-90 м² приблизительно равно  увеличению  поверхности тела (1,7 м²0) в несколько десятков раз.

     3. Наличие особого - малого круга кровообращения,  специально выполняющего окислительную  функцию  (функцио-нальный круг). Малый  круг частица крови проходит за 5 сек,  а время ее соприкосновения со стенкой альвеолы только 0,25 - 0,7 сек.

     4. Наличие в легких эластической ткани,  способствующей расправлению и спаданию легких при вдохе  и  выдохе.  Легкие находятся в состоянии эластического напряжения.

     5. Наличие в дыхательных путях опорной хрящевой ткани в виде хрящевых бронхов.  Это предупреждает спадение дыхательных путей и способствует быстрому и легкому прохождению воздуха.

Дыхательные движения

     Вентиляция альвеол, необходимая для газообмена осущест-вляется благодаря  чередованию  вдоха  (инспирации),  выдоха (экспирации). При вдохе  в альвеолы поступает воздух, насыщенный О₂.  При выдохе  из них удаляется воздух,  бедный О_{2 ,} но более богатый СО₂.  Фаза вдоха и следующая за ним фаза выдоха составляет  дыхательный цикл.

     Передвижение воздуха обусловлено попеременным  увеличением и уменьшением объема грудной клетки.

     Механизм вдоха (инспирации).

     Увеличение грудной  полости в вертикальной,  саггитальной, фронтальной плоскостях. Это обеспечивается:  поднятием ребер и уплощением (опусканием) диафрагмы.

     Движение ребер. Ребра образуют подвижные соединения с телами и поперечными отростками позвонков.  Через две эти точки проходит ось вращения ребер. Ось вращения верхних ребер расположена почти горизонтально, поэтому при поднятии ребер размер грудной клетки увеличивается в переднезаднем направлении.  Ось вращения нижних ребер располагается более саггитально.  Поэтому при поднятии ребер объем грудной клетки увеличивается в боковом направлении.

     Так как движение нижних ребер оказывают большее влияние на объем грудной клетки, то нижние доли легкого вентилируются лучше, чем верхушки.

     Поднятие ребер происходит за счет  сокращения  инспираторных мышц. К ним относятся: наружние межреберные, внутренние межхрящевые мышцы. Мышечные волокна их ориентированы таким образом,  что точка их прикрепления к нижнему ребру расположена дальше от центра вращения, чем точка прикрепления к вышележащему ребру.  Их направление:  сзади, сверху, вперед и вниз.

     В результате грудная клетка увеличивается в объеме.

     У здорового молодого мужчины разница между  окружностью грудной клетки  в положении вдоха и выдоха равна 7-10 см,  у женщин равна 5-8 см.  При форсированном дыхании подключаются вспомогательные инспираторные мышцы:

·  - большие и малые грудные;

·  - лестничные;

·  - грудино-ключично-сосцевидная;

·  - (частично) зубчатые;

·  - трапециевидная и др.

Подключение вспомогательных иышц происходит при легочной вентиляции свыше 50 л/мин.

     Движение диафрагмы.  Диафрагма  состоит  из сухожильного центра и мышечных волокон, отходящих от этого центра во всех напрвлениях и  прикрепляются к апертуре грудной клетки.  Она имеет форму купола, выдающегося в грудную полость. При выдохе она  прилегает к внутренней стенке грудной клетки на протяжении приблизительно равному 3 ребер.  При вдохе диафрагма уплощается в результате сокращения ее мышечных волокон.  При этом она отходит от внутренней поверхности грудной клетки  и открываются реберно-диафрагмальные синусы.

     Иннервация диафрагмы - диафрагмальными нервами от С₃-С₅. Односторонняя перерезка диафрагмального нерва на той же стороне диафрагма сильно вытягивается в грудную  полость  под  действием давления внутренностей и тяги легких.  Движение нижних отделов легких ограничивается.  Таким образом,  инспирация - это активный акт.