Решение задачи по физиологии дыхания (Тема 12)

Тема 12: Физиология дыхания 1. Структуры дыхательной системы Дыхательная система подразделяется на воздухоносные пути и респираторный отдел. Воздухоносные пути: носовая полость, носоглотка, гортань, трахея, бронхи (от главных до терминальных бронхиол). Их функции: очищение, согревание, увлажнение воздуха и проведение его к альвеолам. Респираторный отдел: представлен ацинусом, который включает дыхательные бронхиолы, альвеолярные ходы и альвеолярные мешочки. Здесь происходит газообмен через аэрогематический барьер. 2. Факторы, изменяющие вентиляцию легких Вентиляция легких (минутный объем дыхания — МОД) зависит от: - Парциального давления газов: повышение \( pCO_{2} \) (гиперкапния) и снижение \( pO_{2} \) (гипоксия) в крови стимулируют дыхание. - pH крови: закисление (ацидоз) увеличивает вентиляцию. - Физической нагрузки: работа мышц активирует проприорецепторы, посылающие сигналы в дыхательный центр. - Эмоционального состояния и температуры тела. 3. Типы дыхательных мышц Инспираторные (мышцы вдоха): - Основные: диафрагма (главная мышца), наружные межреберные мышцы. - Вспомогательные (включаются при форсированном вдохе): большие и малые грудные, грудино-ключично-сосцевидные, лестничные мышцы. Экспираторные (мышцы выдоха): - В покое выдох пассивен. При форсированном выдохе работают внутренние межреберные мышцы и мышцы брюшного пресса. 4. Полимодальное рецептивное поле дыхательных рефлексов Регуляция дыхания осуществляется на основе информации от различных рецепторов: - Обонятельные рецепторы: могут вызывать задержку дыхания при резких запахах. - Механорецепторы легких: рецепторы растяжения (рефлекс Геринга-Брейера) ограничивают вдох. - Хеморецепторы: центральные (в продолговатом мозге, чувствительны к \( H^{+} \) и \( CO_{2} \)) и периферические (в каротидном синусе и дуге аорты, чувствительны к \( O_{2} \)). - Рецепторы сердца и сосудов: реагируют на изменение давления и химического состава крови, корректируя частоту дыхания. 5. Зоны дыхательного центра и их функции Дыхательный центр расположен в ретикулярной формации продолговатого мозга и моста: - Дорсальная группа нейронов: отвечает за инспирацию (вдох) и основной ритм. - Вентральная группа нейронов: участвует в форсированном вдохе и выдохе. - Пневмотаксический центр (в мосту): ограничивает длительность вдоха, регулируя частоту дыхания. - Апнейстический центр: способствует затяжному вдоху. 6. Газообмен в альвеолах Происходит путем диффузии по градиенту парциального давления. Для кислорода: \[ pO_{2} \text{ (альвеолярный воздух)} \approx 100 \text{ мм рт. ст.} \] \[ pO_{2} \text{ (венозная кровь)} \approx 40 \text{ мм рт. ст.} \] Кислород переходит из альвеол в кровь. Для углекислого газа: \[ pCO_{2} \text{ (венозная кровь)} \approx 46 \text{ мм рт. ст.} \] \[ pCO_{2} \text{ (альвеолярный воздух)} \approx 40 \text{ мм рт. ст.} \] Углекислый газ переходит из крови в альвеолы. 7. Кислородная ёмкость крови (КЕК) КЕК — это максимальное количество кислорода, которое может связать 100 мл крови. Зависит от содержания гемоглобина (Hb). 1 г Hb связывает 1,34 мл \( O_{2} \). Формула: \[ \text{КЕК} = \text{Hb (г/л)} \times 1,34 \] - У мужчин: при Hb 140–160 г/л КЕК составляет примерно 18–21 об%. - У женщин: при Hb 120–140 г/л КЕК составляет примерно 16–19 об%. 8. Дыхательные рефлексы - Рефлекс Геринга-Брейера: при растяжении легких во время вдоха импульсы от механорецепторов тормозят инспираторные нейроны, вызывая выдох. - Защитные рефлексы: чихание (раздражение слизистой носа) и кашель (раздражение гортани, трахеи, бронхов). - Проприоцептивные рефлексы: от мышц и суставов при движении. 9. Дыхательный цикл Состоит из трех фаз: 1. Вдох (инспирация): длится около 1,5–2 сек. Объем грудной клетки увеличивается, давление в легких становится ниже атмосферного. 2. Выдох (экспирация): длится около 2–3 сек. Объем уменьшается, давление становится выше атмосферного. 3. Дыхательная пауза (может отсутствовать при частом дыхании). 10. Недыхательные функции легких - Защитная: фильтрация примесей, фагоцитоз микроорганизмов альвеолярными макрофагами. - Выделительная: удаление паров воды, этанола, ацетона. - Метаболическая: синтез сурфактанта, превращение ангиотензина I в ангиотензин II. - Терморегуляция: отдача тепла при дыхании. - Коагуляционная: участие в регуляции свертываемости крови (синтез гепарина). 11. Механизмы возникновения горной и кессонной болезней Горная болезнь: Возникает при подъеме на высоту из-за снижения атмосферного давления и, как следствие, снижения парциального давления \( O_{2} \) в воздухе. Это ведет к гипоксемии (низкий уровень \( O_{2} \) в крови) и гипоксии тканей. Кессонная болезнь (декомпрессионная): Возникает при быстром переходе от высокого давления к нормальному (например, при быстром всплытии водолаза). При высоком давлении азот усиленно растворяется в крови. При резком снижении давления азот перестает быть растворенным и образует пузырьки газа, которые закупоривают сосуды (газовая эмболия), вызывая повреждение тканей.