Először is állítsunk vissza néhány rendelkezést és fogalmat a fizika területéről, ezek nélkül a tanulmány gázcsere és gázszállítás a tüdőben, lehetetlen. Tehát a légköri levegőben a gázok aránya meglehetősen állandó. Ez az irigylésre méltó állandóság az alveoláris levegőre is jellemző, vagyis arra, amely nemcsak a tüdőt tölti meg, hanem közvetlenül érintkezik az alveolusokat bélelő pneumocytákkal. Igaz, az alveoláris levegő O2-tartalma kisebb, mint a légköri levegő tartalma (14 és 21%), a CO2 pedig jóval magasabb (5,5 és 0,03% a légkörben), de ezek az értékek (14 és 5,5%) állandóak. az alveoláris és a légköri levegő közötti különbség a folyamatosan zajló gázcsere eredménye, amely napszaktól, valamint attól függetlenül történik, hogy a légzés most van, vagy a kilépés, akarja-e az ember vagy nem).
És most bemutatjuk az első fizikai fogalmat - gáz parciális nyomása. Levegőben, gázkeverék formájában, arányos ennek a gáznak a keverék teljes nyomásához viszonyított százalékos arányával. A légköri nyomás, mint ismeretes, 760 Hgmm. Az alveoláris levegőben lévő gázelegy nyomása valamivel kisebb, mivel egy része a légzőrendszerben növekvő vízgőz mennyiségére esett, és 713 Hgmm. Most már nem lesz nehéz kiszámítani az oxigén és a szén-dioxid parciális nyomását az alveoláris levegőben egyszerű arányokkal. Ha a gázelegy nyomása 713 Hgmm, oxigéntartalma 14%, akkor az O2 parciális nyomása 100 Hgmm. Ezt az értéket a szén-dioxidra is megtaláljuk - ez 40 Hgmm lesz. Érdemes megjegyezni, hogy mindkét gáz parciális nyomása az alveoláris levegőben az az erő, amellyel e gázok molekulái a tüdő alveolusaiból a levegő-hematin gáton próbálnak behatolni a vérbe.
Mi akadályozza meg az ilyen átmenetet? Kiderült, hogy ezekből a gázokból már elegendő mennyiség van a vérplazmában. Ott vannak oldott formában, ráadásul ők maguk sem idegenkednek attól, hogy az oldatot az alveoláris levegőben hagyják. Itt van a hatás gázfeszültség, folyadékban található. A gáz tenziója egy olyan érték, amely az oldott gázmolekulák vizes környezetből gáznemű környezetbe való kilépési hajlamának erősségét jellemzi. Fizikai értelemben a „részleges nyomás” és a „stressz” fogalmak nagyon közel állnak egymáshoz, csak különböző közegekre vonatkoznak: az első egy gázkeverékre, a második pedig egy folyadékra. De a legfontosabb, hogy szembeszállnak egymással. Ha mondjuk a CO2 parciális nyomása egyenlő lenne a vérben lévő CO2 feszültségével, akkor a szén-dioxid mozgása egyik irányba sem lenne megfigyelhető.
És mégis gázcsere történik. És ez az alveoláris levegőben lévő gázok parciális nyomásának jellemzőinek különbsége miatt következik be, ugyanazon gázok feszültsége miatt a vérplazmában. Vessen egy pillantást a jobb oldali képre. Kezdjük az oxigénnel. A vér az O2-ban szegény tüdőartéria rendszeren keresztül áramlik a tüdőbe, melynek feszültsége benne 40 Hgmm. A vér az interalveoláris falakban elhelyezkedő kapillárisokon keresztül fut, vagyis az aerohematikus gáton keresztül az alveolusok levegőjével szomszédos, amelyben az O2 parciális nyomása 100 Hgmm. Vagyis 40 és 100 közötti különbséget látunk! Természetesen az O2 beáramlik a vérbe, és addig oldódik a vérben, amíg ennek a gáznak a feszültsége legalább 96 Hgmm-re nem emelkedik. Amikor az artériás vér oxigénnel telítődik, az összegyűlik a tüdővénákban, hogy rajtuk keresztül távozzon a tüdőből.
A CO2 esetében más a helyzet. A vér az egész testből a kis körereken keresztül jut be a tüdőbe, sok CO2-t (46 Hgmm) tartalmaz, de a CO2 parciális nyomása az alveolusokban mindössze 40 mm. Ez határozza meg a szén-dioxid mozgását a plazmából a gáton keresztül, hogy később az alveoláris levegőbe kerüljön, ami a CO2 feszültség 39 Hgmm-re csökkenéséhez vezet.
Mögött oxigénszállítás A tüdőtől a szövetekig elsősorban a vörösvérsejtek felelősek. Amikor az oxigénfeszültség növekedni kezd a tüdőkapillárisokban, a vörösvértestek hemoglobinja elkezdi kiragadni az O2 molekulákat a plazmából, és fokozatosan oxihemoglobinná alakul. Ebben a formában jut az oxigén a szervekhez és szövetekhez. Az oxihemoglobin „leválasztja” magáról az O2-t, visszaengedi a plazmába, és úgymond kezdődik a második sorozat - gázcsere megy végbe a vér és a szövetek között.
A test minden sejtjének oxigénre van szüksége, mert... Ez a gáz univerzális oxidálószer a folyamatokban. A biokémiai reakciókban oxigént használva a sejtek megkapják a szükséges energiát és szén-dioxidot, amelyet a sejten kívül kell eltávolítani. Mivel nem minden sejt érintkezik közvetlenül a kapillárisokkal, megbízható közvetítő közöttük a szöveti folyadék, amelyről részletesebben a test belső környezetéről és a nyirokrendszerről szóló bekezdésekben lesz szó. A szövetfolyadékból a sejt a kapillárisból érkező oxigént veszi fel, és szén-dioxidot „dob” abba. Más szóval, a szöveti gázcsere főként a vérplazma és a testszöveti folyadék között megy végbe. És ott már minden egy jól ismert mechanizmus szerint történik. Lásd még egyszer az ábra táblázatát. 66. A szövetfolyadék O2 feszültsége alacsony (40 Hgmm), ami nem mondható el az artériás vérről (96 Hgmm). Ennek alapján a sejtekhez annyira szükséges oxigén a plazmából a szövetfolyadékba kerül, amíg ennek a gáznak a feszültsége a vérben el nem éri a 40 Hgmm-t. A CO2 gáz a legnagyobb feszültség helyéről (46 Hgmm a szövetfolyadékban) a vérplazmába rohan, ahol feszültsége 39 Hgmm, így 46-ra emelkedik. Ilyen O2 és CO2 mutatókkal (40 mm és 46 mm) rendelkező vér Hg) vénás lesz, és a szisztémás kör vénáin keresztül a szív jobb oldali részébe áramlik, ahonnan az emberi tüdőben gázcserét végez.
Szén-dioxid szállítás az emberi szervezetben 3 módon képes a vér által kifejteni. A gáz egy kis része feloldódik a plazmában, ezáltal meghatározza a vér CO2 feszültségét. A CO2 nagy része eközben érintkezésbe kerül a vörösvértestek hemoglobinjával, egyesül vele, karboxihemoglobinná alakítva. Nos, az összes maradék CO2-t a szénsav (leggyakrabban NaHCO3) savas sójaként szállítják. Mindazonáltal, függetlenül attól, hogy milyen módszert alkalmaznak a szén-dioxid szállítására, az a gázt a tüdőbe juttatja, hogy azt később eltávolítsa az emberi testből.
Tehát, ha megpróbáljuk röviden összefoglalni, akkor azt mondhatjuk, hogy van A gázcsere 2 fokozata: tüdő és szövet. A pulmonalis szakaszban az alap az alveoláris levegőben lévő gáz parciális nyomásának és a vérben lévő gázfeszültségnek a különbsége. A szöveti szakaszban az alap a vérben és a szövetfolyadékban lévő gázfeszültség különbsége lesz. Magamat gázszállítás szükségszerűen akkor fordul elő, ha a gázok oldott vagy kötött formában vannak, ha a gázmolekulák ionokkal vagy hemoglobin molekulával egyesülnek.
Lehelet
2. Az előadás célja
Elemezze a külső légzés mechanizmusát, ismerkedjen meg a pulmonalis lélegeztetés főbb élettani mutatóival.
Elemezze a gázcsere folyamatait a tüdőben és a szövetekben, a légzőrendszer saját és kapcsolódó reflexeinek mechanizmusait, valamint változásának okait alacsony és magas légköri nyomáson.
H. Az előadás céljai. Fontolja meg a légzést a fiziológiai folyamatok szintjén
A légzőrendszer funkciói
A légzés típusai
A légzés szabályozása.
A tüdő térfogata és kapacitása
Gázcsere a tüdőben
Gázok szállítása vérrel
5. Kérdések az önálló munkához,
irodalom a felkészüléshez
Útmutató az orvostanhallgatók normál fiziológiás laboratóriumi óráihoz. Tápegység, Penza 2003.
6. Tekintse át a kérdéseket
A légzőszervek anatómiája és szövettana
Előadó egyetemi docens Mikulyak N.I.
A légzés a test egyik funkciója. Ez nyilvánvaló abból a tényből, hogy a légzés leállása halálhoz vezet. Nincs légzés - nincs élet. Miért vezet a légzés leállása halálhoz?
Mint tudják, az élet a környezettel való folyamatos anyagcsere. Ezen anyagok egyike az oxigén O 2, amelynek a környezetből be kell jutnia a szervezetbe, és a szervezetből szén-dioxid CO 2 kerül a környezetbe. Az oxigén szükséges a szervezet számára, mert... A szervezetben a legtöbb kémiai reakció oxidatív a CO 2 szükséges részvételével. Nincs oxigén, a biokémiai folyamatok felborulnak, és ezek a zavarok összeegyeztethetetlenek az élettel. Ezenkívül a légzési zavar a CO 2 felhalmozódásához vezet a szervezetben, ami káros hatással van a szervezet létfontosságú funkcióira. Hogy. a légzés a test egyik legfontosabb funkciója. Légzés hiánya - O 2 hiánya - oxidatív biokémiai reakciók megzavarása - halál. A légzés a légzőrendszer miatt történik, pl. a légzés a légzőrendszer funkciója. Ez a tulajdonság bizonyos mértékig a bőrben és a nyálkahártyában rejlik.
A légzőrendszer működése szorosan összefügg a vérrel és a szív- és érrendszerrel. Légzőrendszer + vér + CVS = OSC (oxigénellátó rendszer a szervezet számára).
Ez a kapcsolat könnyen azonosítható a patológia során a szervezetben. Tehát tüdőgyulladás esetén, amikor a légzésfunkció megzavarodik, a fokozott légzés mellett a hemodinamika a szív összehúzódási gyakoriságának növekedése miatt nő, az er., O 2 hordozók száma nő. Másrészt a B CCC rendellenességek megsértése, például szívhibák esetén, amikor a vérkeringés sebessége csökken, a légzés és a hemodinamika nő.
A légzés, mint folyamat 5 szakaszból áll:
1. a tüdő külső légzése vagy szellőztetése vagy légcsere a külső környezet és a tüdő alveolusai között;
2. gázcsere (a tüdőben) az alveoláris levegő és a vér között;
3. O 2 és CO 2 szállítása vérrel;
4. gázcsere a vér és a szövetek között;
5. Szöveti légzés.
A légzés fiziológiája a folyamatok első 4 csoportját, azok szabályozásának mechanizmusát és lefutásuk sajátosságait vizsgálja különböző körülmények között. Celluláris, azaz a szöveti légzést elsősorban a biokémia vizsgálja, amely szöveti oxidációs folyamatokat vizsgál, amelyek során a sejtben lévő energiadús anyagok lebomlanak, felszabadítva a bennük rejtőzködő energiát.
A tüdő szellőztetése időszakosan váltakozó belégzés és kilégzés miatt történik.
Nézzük először az inspirációt (a belégzés mechanizmusát). A belégzés az a folyamat, amely levegőt juttat a környezetből a tüdőbe. A belégzés a légzőizmok és a rekeszizom izmainak összehúzódásával kezdődik. Egészséges emberek normál nyugodt lélegzetvételével a külső bordaközi izmok és a porcközi izmok összehúzódnak. Ez a mellkas méretének növekedéséhez vezet szagittális és frontális irányban. Miért? Nyugalmi állapotban a bordák leereszkednek az aljára. Belégzéskor a bordák vízszintesebb helyzetet vesznek fel, felfelé emelkednek. Emiatt a mellkas keresztmetszete mind keresztirányban, mind hosszanti irányban megnő. Miért vezet a bordaközi izmok összehúzódása nem ahhoz, hogy a bordák közelebb kerülnek egymáshoz, hanem megemelkednek? Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a külső bordaközi izmok bordától bordáig ferdén haladnak: mögötte és felett, előre és le. A bordák a második típusú karok a gerinccel való artikulációjukban. A bordaközi izom összehúzó ereje a felső és az alsó bordákon azonos. De az alatta lévő bordánál nagyobb az emelőkar, és ezért az alatta lévő bordánál nagyobb az erőnyomaték, pl. mi könnyebb az izom számára: emelje fel az alsó bordát vagy engedje le a felső bordát, vagy hozza őket közelebb? Természetesen emelje fel az alsó szélét. Hogy. a bordák megemelkedése a mellkas méretének növekedéséhez vezet szagittális és frontális irányban. Ezenkívül a rekeszizom izma is egyidejűleg összehúzódik. Ez a membrán tömörödéséhez, kupolája lesüllyedéséhez vezet, aminek következtében a mellkas függőleges irányban megnő. A membrán 1 cm-rel történő leengedése 350 ml térfogatnövekedéshez vezet. Így. A mellkas mind a 3 irányban növekszik. Nyugodt légzés esetén a belélegzés férfiaknál és nőknél ugyanúgy történik. Nőknél a mellkas térfogata megnő a bordaközi izmok preferenciális összehúzódása miatt. Ez az úgynevezett mellkasi vagy bordalégzési típus. Ugyanolyan típusú légzés macskákban. Férfiaknál a mellkas térfogata elsősorban a rekeszizom miatt nő. Ez az úgynevezett hasi vagy diafragmatikus légzéstípus. Így lélegzik a nyulak.
A légzés típusa nem állandó, és az elvégzett munka típusától függ. Tehát teherhordáskor a légzés a membrán mozgása miatt történik. Megnövekedett légzéssel (légszomjjal) számos további segédizom vesz részt a belégzésben: sternocleidomastoideus, levator scapule, pectoralis major és minor stb.
Így. A belégzés a légzőizmok összehúzódásával kezdődik, ami a tüdő térfogatának növekedéséhez vezet. A tüdő mindig a mellkast követi. Miért? Itt álljunk meg.
1. Ennek oka a mellkas szorítása:
2. A tüdőszövet tulajdonságai.
A folyamat megértéséhez emlékeznünk kell az úgynevezett Donders-modellre: vegyünk üveget. gumifenekű palack, a palack felső nyílása dugóval van lezárva, amelyen egy üvegcsövet vezetnek át, amelyre egy kis állat (patkány vagy nyúl) tüdővel ellátott légcsőjét helyezik. A palack oldalába nyomásmérő van beépítve. A tüdőn belülről, i.e. üvegen keresztül. A csövet 1 atm nyomás alá helyezzük. Kint, azaz palackból a nyomás = 1 atm a tüdő felszínére is hat. A két erő egyenlő, a tüdő nyugalomban van. Ha visszahúzza a gumi alját, csökken a nyomás a palackban, ami a tüdőre ható nyomáskülönbséget hoz létre belül és kívül. A csövön keresztül nagyobb nyomás hat. Ezért (külső) levegő jut a tüdőbe, és azok megnyúlnak. Ugyanakkor meg kell jegyezni. Hogy a palackban a nyomás a légkörinél kisebb maradjon.
Boyle-Marriott törvény p1/p2=v1/v2 vagy p1v1=p2v2
Most térjünk át ettől a modelltől az egész szervezetre.
A tüdőt mellhártya zsigeri rétege borítja. A mellkas belső felületét a mellhártya parietális rétege borítja. Közöttük van egy pleurális üreg (rés). Egy bizonyos mennyiségű folyadék van közöttük, amely biztosítja a levelek kenését, amely a köztük lévő súrlódás csökkentéséhez szükséges. A pleurális üreg hermetikusan lezárt. Egy személynek két pleurális ürege van. Ha egy nyomásmérőhöz csatlakoztatott tűt beszúrunk az ember mellhártyájába, látni fogjuk, hogy ott a nyomás több mm-rel a légköri nyomás alatt van. Szabad kilégzés állapotában = 7 Hgmm. Belégzéskor = 9-10 Hgmm lesz. Maximális kilégzéskor = 2-3 Hgmm. Maximális belégzéssel 30 Hgmm-ig. És ha elzárja a légutakat és megpróbál belélegezni (Müller tapasztalata), akkor 50-50 Hgmm-rel a légköri nyomás alá kerül. Ezt a nyomást negatív nyomásnak nevezzük. A negatív nyomás a légköri nyomás és a pleurális üregben uralkodó nyomás közötti különbség. Mi okozza a negatív nyomást?
Ez a tüdőszövet tulajdonságainak köszönhető.
1. bővíthetőség
2. rugalmasság.
Ha egy elhullott állat légcsövét befogjuk, a mellkast kinyitjuk, látni fogjuk, hogy a tüdő az egész mellkast elfoglalja, pl. feszített állapotban vannak. Ha nyomás alatt levegőt juttatunk a légcsőbe, akkor a tüdő még jobban megnyúlik. Azok. a tüdőszövetet a nyújthatóság jellemzi. Ez a tulajdonság nagyobb mértékben a tüdőszövet velejárója, mint bármely másé.
Ha kinyitja a légcsövet, folytatva az élményt. Ezután a levegő kiszorul a tüdőből, és a tüdő mérete csökken. Ez a tüdőszövet rugalmasságának köszönhető.
A rugalmasság a szövet azon képessége, hogy visszanyerje eredeti térfogatát vagy alakját. És ez a nagyszámú elasztikus szál tartalmának köszönhető. Ezeknek a rostoknak köszönhetően a tüdő rugalmas vontatása jön létre - ami folyamatosan létezik a szervezetben, mert. a tüdő mindig feszített állapotban van. Ez ennek köszönhető. Mi az a mellkas
1. nagyobb térfogatú, mint a tüdő, és ez
2. gyorsabban nő, mint a tüdő.
A tüdő rugalmas vontatása igyekszik folyamatosan minimálisra csökkenteni a tüdő térfogatát, azaz. válassza el a zsigeri és a parietális. Hanem azért, mert Mivel a pleurális üreg hermetikusan zárt, ebben az üregben némileg megritkult tér jön létre, pl. negatív nyomás.
A tüdő rugalmas visszarúgása a következőktől függ:
1. nagyszámú rugalmas rost jelenléte az alveolusok falában,
2. az alveolusok falának felületi feszültsége miatt.
Mi lesz a tüdővel, ha a pleurális tér feszessége megszakad? A tüdő külső és belső felületére gyakorolt nyomás ebben az esetben = légköri. De a tüdő rugalmas vontatása megmarad, ami miatt a tüdő összenyomódik, és minimális térfogatot vesz fel. Ezt az állapotot pneumothoraxnak nevezik. Ebben az esetben a tüdő összeesik, és a légzésfunkció kikapcsol. Pneumothorax lehet egyoldalú. Kezelésre néha pneumothoraxot alkalmaznak.
Hogy. A belégzési mechanizmus a következőkből áll:
1. a bordaközi izmok és a rekeszizom izmainak összehúzódása
2. a mellkas méretének növekedése
3. a tüdő kapacitásának növekedése
4. csökkent nyomás a tüdőben
5. levegő bejutása a tüdőbe
A kilégzés passzív (nyugodt). A mellkas gravitációja és a hasi szervek nyomása alatt fordul elő. De lehet aktív – erőltetett is, amikor a belső bordaközi ferde izmok, a hátsó belső serratus izmok és a hasizmok összehúzódása egyesül a felsorolt, térfogatot csökkentő erőkkel.
A belégzést biztosító légzőizmok sokat dolgoznak. Ez a munka szükséges az ellenállás leküzdéséhez, amely statikus és dinamikus.
A statikus nyomás (rugalmas) magában foglalja
1. a mellkas súlya, amelyet fel kell emelni
2. ellenállás a hasi szervek összenyomásával szemben, amelyeket a leszálló rekeszizom félretol.
3. A statikus ellenállás magában foglalja a tüdőszövet rugalmas ellenállásának leküzdését is, amikor megnyújtják.
Mély légzés esetén a statikus ellenállás nő.
Megkülönböztetik a dinamikus ellenállást (viszkózus vagy rugalmatlan).
1. szöveti rezisztencia
2. légellenállás
A szöveti ellenállás a következőket tartalmazza:
1. súrlódás a mellhártya rétegei között
2. súrlódás a szív és a tüdő között
A légutak légellenállása a mozgó levegővel szemben a következőktől függ:
1. légutak hossza
2. átmérőjük
3. a légáram mozgásának jellege
4. légsebesség.
Változhat a légutak hossza? Talán. A légutak hossza attól függően változik, hogy az ember orron vagy szájon keresztül lélegzik. Az első esetben a hossz hosszabb, ami azt jelenti, hogy a légellenállás nő. A légutak hossza belégzéskor növekszik, kilégzéskor csökken. A gázálarcokban a légutak hossza jelentősen megnő. Az ellenállás csökkentése és a légzőizmok munkájának csökkentése érdekében a sprinterek a szájukon keresztül lélegeznek. De az állandó szájlégzés nagy veszélyekkel jár. Először is, gyakran előfordul a felső légúti megfázás. Másodszor, az orron keresztüli légzés hiánya a mentális képességek csökkenéséhez vezet - demenciához. Harmadszor, a tüdő szellőzése megszakad (az orron áthaladó levegőáram irritálja az orrnyálkahártya receptorait - impulzus a légzőközpont felé - fokozott légzés). Negyedszer, az orrlégzés kikapcsolása a szexuális potencia károsodásához vezet. Ez orrpolipózis esetén fordul elő, amikor az orrban a nyirokszövet nő.
A légellenállás a légutak átmérőjétől függ. A légutak átmérője egészséges emberekben állandó. Belégzéskor kissé növekszik, kilégzéskor pedig csökken, így a kilégzés lassabban történik. 5-10%-kal lélegezzen be. A dohányzók légutak átmérője csökken. Idős korban a légzőrendszer különféle betegségeivel (bronchiális asztmával, amikor az átmérő meredeken csökken, különösen a kilégzés során, ezért ezeknek a betegeknek súlyos nehézségei vannak a kilégzésben).
A légellenállás a légáram mozgásának természetétől függ. Kétféle légmozgás létezik: lamináris és turbulens.
Lamináris típusú - amikor minden légréteg párhuzamosan mozog - az ellenállás a legkisebb. A levegő ék alakú fronton mozog. Ez a fajta légzés a légutak sima falával és viszonylag alacsony légsebesség mellett lehetséges, és ez csak csendes légzéssel lehetséges.
Turbulens típus (örvény), amikor a levegő részecskék folyamatosan keverednek egymással, és az ellenállás meredeken növekszik. Ez gyakori légzésnél, különféle betegségeknél figyelhető meg, amikor a légutak sima felülete megszakad.
A légellenállás a légmozgás sebességétől függ. Ugyanakkor a dinamikus ellenállás nagyobb. A légmozgás sebessége viszont a légutak átmérőjétől és a légzés intenzitásától függ.
A statikus és a dinamikus ellenállás között összefüggés van, amit a légzési frekvencia határoz meg. Gyakori légzésnél a dinamikus ellenállás növekszik, ritka légzésnél pedig a statikus ellenállás. A minimális ellenállás percenként 15-szöri légzési sebességnél jelentkezik. és eipnoe-nak hívják. Ha a légzés ritka (úgynevezett bradypnea, gyakori - tachypnea).
A tüdő térfogata és kapacitása.
A pulmonalis lélegeztetés megítéléséhez, i.e. a külső légzésről a tüdőtérfogatok és -kapacitások meghatározását alkalmazzák. Ezen mutatók száma alapján képet kaphat a külső légzésről. Ezt gyakrabban használják egy személy fizikai fejlődésének meghatározásakor.
Tüdőtérfogat:
1. DO - dagálytérfogat a csendes légzés során belépő és felszabaduló levegő mennyisége. TO=500 ml. (300-900)
2. ROVd – a belégzési tartaléktérfogat a csendes lélegzetvétel után belélegezhető levegő mennyisége. ROVd=1500 ml. (1,5–1,8)
3. ROvyd - a kilégzési tartalék térfogata a normál kilégzés után kilélegezhető levegő mennyisége. ROVd=1500 ml.
4. RO - a maradék térfogat a maximális kilégzés után visszamaradó levegő. Felbontáskor megállapítható. OO = 1500 ml. (1,0–1,5)
5. KO – collapse volume. Marad a tüdő összeomlása után, a maradék térfogat kilégzése után. Ezért annak a személynek a tüdeje, aki legalább egyszer levegőt szív be, nem fullad vízbe. Ezt használják a törvényszéki gyakorlatban. KO = 150 ml.
Tüdőkapacitások:
A pulmonalis térfogatok mellett megkülönböztetünk tüdőkapacitásokat, amelyek összesen 2 vagy több térfogatot képviselnek:
1. TLC – teljes tüdőkapacitás = 5150. TLC=DO+ROVd+ROVyd+OO+KO
Pletizmográfia módszer vagy gáz di.....
2. Vital kapacitás – a tüdő létfontosságú kapacitása. Ez az a levegőmennyiség, amelyet maximális belégzés után ki lehet lélegezni. Vitality=BEFORE+ROVd+ROVd=3500 ml.
(3,5-5,0) férj, (3,0 - 4,0) nő.
3. EGYÉL. Kilégzés – maximális kilégzési kapacitás – maximális kilégzéskor, nyugodt belégzés után kilélegezhető levegő. EMyd = TO + ROvyd = 2000 ml. (2,0-2,3)
4. EMVd - maximális inhalációs kapacitás. EMVd=DO+ROVd=2000ml
5. FRC - a tüdő funkcionális maradékkapacitása - az a térfogat, amely csendes kilégzés után a tüdőben marad. FFU=OO+ROvyd=3000ml.
Funkcionális mutatók és légzési tesztek.
A tüdőtérfogatok és -kapacitások lehetővé teszik a légzőkészülék állapotának körülbelüli elképzelését. A tüdő funkcionális mutatóinak tanulmányozásával és a tüdő különböző terheléseinek megadásával részletesebben és pontosabban ítélhető meg a légzőkészülék állapota.
Számos mutató létezik, de a klinikán leggyakrabban a következőket használják:
1. RR – légzésszám. Az átlag 14-15 percenként, 20-40 között változik. Ha ritkábban vagy gyakrabban, akkor ez már szabálysértés.
2. GD – légzés mélysége – légzések száma. Amit belégzéskor a tüdő vesz fel.
3. MVR - légzés perctérfogata - normál légzés során a tüdőn áthaladó térfogat: MVR = RR * GD / DO / = 16 * 500 = 8000 ml.
Egészséges emberek perctérfogata 6-8 liter. A MOD kortól, nemtől és magasságtól, valamint testsúlytól függ. Ezért a MOD meghatározásakor összehasonlítják a légzési DMOD megfelelő perctérfogatával.
DMOD - a normogram és az empirikusan származtatott képletek határozzák meg:
DMOD (férfiaknál) = 3,2 * 5 m 2 (testfelület)
DMOD (nők) = 3,7*5 m2 (testfelület)
4. MVL - a levegő mennyisége, amely 1 perc alatt áthalad a tüdőn. maximálisan mély és maximálisan gyakori légzéskor.
(130-140 l/perc férfiaknál, 110-120 l/perc nőknél)
5. RD az MVL és a MOD közötti különbség
RD=MVL-MOD=120 – 130 l
6. A VC a VC és a testtömeg aránya.
VC/M = 75 ml/kg férfiaknál és 65 ml/kg nőknél.
7. Maximális légsebesség – MSDVvd = 3,2 m/s
MSDVvyd=2,8 m/s
8. Az AVL a levegő mennyiségének mutatója. Amely közvetlenül részt vesz a gázcserében. A levegő egy része nem vesz részt a gázcserében, ez az a része. Amely a gége, a hörgők orrüregében található. Bronchioles. Ezt a légutat holttérnek nevezik, térfogata 150 ml. AVL \u003d (DO-OMP) * BH = 350 * 16 \u003d 5,6 l
MOD=9 MOD=9
1) BH= 30 2) BH= 15
HD= 300 ml HD= 600 ml
AVL!=150*30=4,5l AVL!=450*15=6,75l
Az alveoláris légzés gyakoriságától és mélységétől függ. A holttér szerepet játszik:
1. puffer az alveoláris és a légköri levegő között. Minden egyes belégzéskor a levegő utolsó részei a holttérben maradnak, így az alveoláris levegő összetételét alig változtatja. A kilégzés végére az alveolusokban van FRC funkcionális maradék kapacitás.
Belégzéskor az alveoláris levegő nem teljesen, hanem csak 1/9-e újul meg. (3150 + 350)
2. a mechanikus szűrő szerepe. A belélegzett levegő érintkezik a nyálkahártyával és megtisztul.
3. a kilélegzett levegő párásodik
4. A hőmérséklet relé szerepe. Légzést biztosít hirtelen hőmérséklet-változások esetén.
Belégzéskor a légköri levegő bejut a tüdőbe. Összetétele:
O 2 – 21%, CO 2 – 0,63%, N 2 – 79%.
A légutakon áthaladó légköri levegő keveredik az alveolusok levegőjével, ezért az alveoláris levegő tartalmaz:
O 2 – 14%, CO 2 – 5,5%, N 2 – 79%.
Az alveoláris levegő összetétele állandó.
Kilégzéskor az alveoláris levegő keveredik a holttér levegőjével, így O 2 - 16%, CO 2 - 4,5%, N 2 - 79%. A pulmonalis lélegeztetés fő célja az alveoláris levegő állandó összetételének biztosítása.
Gázcsere a tüdőben.
Az alveoláris levegő és a vér közötti gázcsere az alveolusokban történik. A tüdőszövetet és a vért egy alveoláris-kapilláris gát választja el, amelyet 2 sejtréteg alkot - egy endoteliális réteg és egy epiteliális réteg, vastagsága 0,5 mikron. 1 másodperc alatt a CO 2 és az O 2 átjut a gáton, és 1 másodperc alatt az alveoláris levegő és a vér összetétele kiegyenlítődik. A gát nagy gázáteresztő képességgel rendelkezik.
Nagyszámú alveolus található, számuk egy tüdőben 300-400 millió, összterületük = 80-100 m2. 1 perc alatt az alveoláris felületen keresztül. 250 ml O 2 kerül a vérbe a szervezetbe, és 250 ml CO 2 távozik.
Erre a célra a NOB 5 liter. vér (kis kör).
A gázcseréhez a parciális nyomás számít. És a gázfeszültség.
A parciális nyomás az a nyomás, amely a keverékben lévő gázfrakcióra esik; ha a gáz folyadékban van, akkor a folyadékban lévő gáz nyomását feszültségnek nevezzük.
Parciális nyomás az alveoláris levegőben: 760-50=710 Hgmm.
P O2 = 710*14/100= 100 Hgmm.
P CO2 = 710*5,5/100=40 Hgmm
Р N 2 = 575 Hgmm.
Gázfeszültség a vénás vérben: O 2 – 40, CO 2 – 46
Az artériás vérben: O 2 – 100, CO 2 – 60
A szövetekben O 2 – 0, CO 2 – 60
A gázok diffúziója akkor következik be, ha különbség van a gázok parciális nyomása és feszültsége között.
A gázok alacsonyabb nyomás felé diffundálnak. A tüdő alveolusaiban az O 2 a vénás vérbe, a CO 2 pedig 6-os nyomásgradiens különbséggel kerül. ez a gradiens elegendő 200 ml CO 2 eltávolításához a szervezetből.
A gát áteresztőképessége nem minden gáz esetében azonos. Az O 2 esetében ez 25 ml/perc, azaz h/w gát/perc. 25 * 60 = 1500 ml O 2 képes áthaladni.
Általában = 250 ml.
A tüdőben a gázcsere az alveoláris levegőben lévő gázok parciális nyomásának különbsége és a vénás vér feszültsége miatt következik be. A gázcserét elősegíti a gázgát nagy áteresztőképessége.
A gázokra történő gázcsere célja az O 2 vérbe jutásának korlátozása és a CO 2 eltávolítása. Az átváltási árfolyam átlagosan 250 ml O 2, 200 ml CO 2 /perc.
Gázok szállítása vérrel.
100 ml artériás vérben O 2 = 20 ml. CO 2 = 52 ml.
100 ml vénás vérben O 2 = 12 ml lesz. CO 2 = 58 ml.
A vérben lévő gázok egy része fizikailag oldott állapotban lesz.
0,3 ml O 2 1 ml N 2 és 2-3 ml feloldunk 100 ml vérben. CO2. A gázok többsége kötött állapotban van.
"A tüdő szellőztetése. A tüdő vérrel való perfúziója" témakör tartalomjegyzéke:1. Szellőztetés. A tüdő szellőztetése vérrel. Fiziológiai holttér. Alveoláris szellőzés.
2. A tüdő vérrel való perfúziója. A gravitáció hatása a szellőzésre. A gravitáció hatása a pulmonális vér perfúziójára.
3. A lélegeztetés-perfúzió arányának együtthatója a tüdőben. Gázcsere a tüdőben.
4. Az alveoláris levegő összetétele. Az alveoláris levegő gázösszetétele.
5. Gázfeszültség a tüdő kapillárisainak vérében. Az oxigén és a szén-dioxid diffúziós sebessége a tüdőben. Fick egyenlete.
7. Hemoglobin affinitása az oxigénhez. A hemoglobin oxigén iránti affinitásának változása. Bohr-effektus.
8. Szén-dioxid. Szén-dioxid szállítása.
9. A vörösvértestek szerepe a szén-dioxid szállításában. Holden effektus...
10. A légzés szabályozása. A pulmonalis lélegeztetés szabályozása.
A vérkeringés az egyik legfontosabb funkciót látja el oxigénszállítás a tüdőből a szövetekbe, a szén-dioxid pedig a szövetekből a tüdőbe. A szöveti sejtek oxigénfogyasztása jelentős határok között változhat, például a nyugalmi állapotból a fizikai aktivitásba való átmenet során és fordítva. Ebben a tekintetben a vérnek nagy tartalékokkal kell rendelkeznie ahhoz, hogy növelje az oxigént a tüdőből a szövetekbe szállító képességét, és a szén-dioxidot az ellenkező irányba.
Oxigén szállítás.
37 C-on a 02 oldhatósága folyadékban 0,225 ml l-1 kPa-1 (0,03 ml/l/mm Hg). Normál oxigén parciális nyomás mellett az alveoláris levegőben, azaz 13,3 kPa vagy 100 Hgmm, 1 l vérplazma szállítható mindössze 3 ml 02, ami nem elég a szervezet egészének működéséhez. Nyugalomban az emberi test körülbelül 250 ml oxigént fogyaszt percenként. Ahhoz, hogy a szövetek fizikailag oldott állapotban ekkora mennyiségű oxigént kapjanak, a szívnek percenként hatalmas mennyiségű vért kell pumpálnia. Az élőlények evolúciójában az oxigénszállítás problémáját az eritrociták hemoglobinjával való reverzibilis kémiai reakcióval hatékonyabban oldották meg. Az oxigént a vér a tüdőből a szervezet szöveteibe szállítja hemoglobin molekulák segítségével, amelyeket a vörösvértestek tartalmaznak.
A hemoglobin képes oxigént felvenni alveoláris levegőből (az oxihemoglobin nevű vegyület), és a szükséges mennyiségű oxigént szabadítja fel a szövetekben. Az oxigén és a hemoglobin közötti kémiai reakció sajátossága, hogy a megkötött oxigén mennyiségét a vörösvértestekben lévő hemoglobinmolekulák száma korlátozza. A hemoglobin molekulának 4 oxigénkötő helye van, amelyek kölcsönhatásba lépnek oly módon, hogy az oxigén parciális nyomása és a vérben szállított oxigén mennyisége közötti kapcsolat S-alakú, amit az oxihemoglobin telítési vagy disszociációs görbéjének nevezünk. (10.18. ábra). 10 Hgmm oxigén parciális nyomáson. Művészet. A hemoglobin oxigénnel való telítettsége körülbelül 10%, P02-nál pedig 30 Hgmm. Művészet. - 50-60%. Az oxigén parciális nyomásának további 40 Hgmm-ről történő növelésével. Művészet. 60 Hgmm-ig Művészet. az oxihemoglobin disszociációs görbe meredeksége 70-75-90% tartományban csökken, oxigénnel való telítettségének százalékos aránya pedig növekszik. Ezután az oxihemoglobin disszociációs görbe szinte vízszintes helyzetbe kerül, mivel az oxigén parciális nyomása 60-ról 80 Hgmm-re nő. Művészet. 6%-kal növeli a hemoglobin oxigéntelítettségét. 80-100 Hgmm tartományban. Művészet. az oxihemoglobin képződésének százaléka körülbelül 2. Ennek eredményeként az oxihemoglobin disszociációs görbéje vízszintes vonallá válik, és az oxigénnel való hemoglobin telítettség százalékos értéke eléri a határértéket, azaz a 100-at. A hemoglobin oxigénnel való telítettsége P02 hatására jellemző ennek a vegyületnek az oxigén iránti sajátos molekuláris „étvágya”.
A görbe jelentős meredeksége a hemoglobin oxigénnel való telítése 20-40 Hgmm parciális nyomástartományban. Művészet. hozzájárul ahhoz, hogy a testszövetben jelentős mennyiségű oxigén diffundálhat a vérből a vér és a szövetsejtek közötti parciális nyomásgradiens (legalább 20 Hgmm) körülményei között. A hemoglobin kis százaléka oxigénnel telítettsége a parciális nyomás 80-100 Hgmm tartományában. Művészet. hozzájárul ahhoz, hogy egy személy akár 2000 m tengerszint feletti magasságban is mozoghat anélkül, hogy az artériás vér oxigéntelítettsége csökkenne.
Rizs. 10.18. Oxihemoglobin disszociációs görbe. A görbe ingadozásának határai PC02 = 40 Hgmm-nél. Művészet. (artériás vér) és PC02 = 46 Hgmm. Művészet. (vénás vér) a hemoglobin oxigén iránti affinitásának megváltozását mutatják ( Hoden effektus).
Összes oxigéntartalék a szervezetben annak mennyisége határozza meg, amely Fe2+ ionokkal kötött állapotban van a szerves molekulák összetételében a hemoglobin az eritrocitákban és a mioglobin az izomsejtekben.
Egy gramm hemoglobin 1,34 ml 02-t köt meg. Ezért normál esetben 150 g/l hemoglobin koncentráció mellett minden 100 ml vér 20,0 ml 02-t képes szállítani.
A 02 mennyisége, amely érintkezésbe léphet a vörösvértestek hemoglobinjával, ha mennyiségének 100%-a telített. a hemoglobin oxigén kapacitása. A vér légzési funkciójának másik mutatója a vér 02 tartalma ( a vér oxigénkapacitása), amely a hemoglobinhoz kötődő és a plazmában fizikailag oldott mennyiségét tükrözi. Mivel az artériás vér általában 97%-ban oxigénnel telített, 100 ml artériás vér körülbelül 19,4 ml oxigént tartalmaz.
A légzési folyamatnak csak az egyik oldalát vizsgáltuk - a külső légzést, vagyis a test és környezete közötti gázcserét.
Az oxigénfogyasztás és a szén-dioxid képződés helye a szervezet minden olyan sejtje, ahol szövetek vagy belső légzés történik. Ebből kifolyólag, ha általában a légzésről van szó, figyelembe kell venni a gázszállítás módjait és feltételeit: oxigén - a tüdőből a szövetekbe, szén-dioxid - a szövetekből a tüdőbe. A sejtek és a külső környezet közötti közvetítő a vér. Oxigént szállít a szövetekhez és eltávolítja a szén-dioxidot.
A gázok mozgása a környezetből a folyadékba és a folyadékból a környezetbe a parciális nyomáskülönbség miatt történik. A gáz mindig nagy nyomású környezetből diffundál egy alacsonyabb nyomású környezetbe. Ez addig történik, amíg a dinamikus egyensúly létre nem jön.
Kövessük nyomon az oxigén útját a környezetből az alveoláris levegőbe, majd a tüdő- és szisztémás keringés kapillárisaiba, illetve a szervezet sejtjeibe.
Az oxigén parciális nyomása a légköri levegőben 21,1 kPa (158 Hgmm), az alveoláris levegőben - 14,4-14,7 kPa (108-110 Hgmm), a tüdőbe áramló vénás vérben pedig -5,33 kPa (40 Hgmm). A szisztémás keringés kapillárisainak artériás vérében az oxigénfeszültség 13,6-13,9 kPa (102-104 Hgmm), az intersticiális folyadékban - 5,33 kPa (40 Hgmm), a szövetekben - 2,67 kPa (20) Hgmm) és a sejtek funkcionális aktivitásától függően kevesebb. Így az oxigén mozgásának minden szakaszában különbség van a parciális nyomásában, ami elősegíti a gáz diffúzióját.
A szén-dioxid mozgása az ellenkező irányba történik. A szén-dioxid feszültség a szövetekben, a képződés helyén - 8,0 kPa vagy több (60 vagy több Hgmm), a vénás vérben - 6,13 kPa (46 Hgmm), az alveoláris levegőben - 0,04 kPa (0,3 Hgmm). Következésképpen a szén-dioxid feszültségének különbsége az útvonalon a gáz diffúzióját okozza a szövetekből a környezetbe. Az alveolusok falán keresztüli gázdiffúzió diagramja az ábrán látható. 3. A gázok mozgása azonban nem magyarázható pusztán fizikai törvényekkel. Élő szervezetben az oxigén és a szén-dioxid parciális nyomásának egyenlősége soha nem következik be mozgásuk szakaszaiban. A tüdőben a mellkas légzőmozgásai miatt folyamatos gázcsere zajlik, míg a szövetekben a gázfeszültség különbségét folyamatos oxidációs folyamat tartja fenn.
Rizs. 3. Az alveoláris membránon keresztüli gázdiffúzió vázlata
Oxigén szállítása vérrel. A vérben lévő oxigén két állapotban van: fizikai oldódásban és kémiai kapcsolatban a hemoglobinnal. Az artériás vérből kinyert 19 térfogatszázalék oxigénnek csak 0,3 térfogat%-a oldódik a plazmában, míg az oxigén többi része kémiailag kötődik a vörösvértestek hemoglobinjához.
A hemoglobin nagyon törékeny, könnyen disszociálható vegyületet képez az oxigénnel - oxihemoglobin: 1 g hemoglobin 1,34 ml oxigént köt meg. A vér hemoglobintartalma átlagosan 140 g/l (14 g%). 100 ml vér 14x1,34 = 18,76 ml oxigént (vagyis 19 térfogat%-ot) képes megkötni, ami alapvetően a vér úgynevezett oxigénkapacitása. Ezért a vér oxigénszállító képessége azt a maximális oxigénmennyiséget jelenti, amelyet 100 ml vér meg tud kötni.
A hemoglobin oxigéntelítettsége 96 és 98% között van. A hemoglobin oxigénnel való telítettségének mértéke és az oxihemoglobin disszociációja (a redukált hemoglobin képződése) nem egyenesen arányos az oxigénfeszültséggel. Ez a két folyamat nem lineáris, hanem egy görbe mentén megy végbe, amelyet oxihemoglobin kötési vagy disszociációs görbének neveznek.
Nulla oxigénfeszültség esetén nincs oxihemoglobin a vérben. Alacsony oxigén parciális nyomáson az oxihemoglobin képződés sebessége alacsony. A hemoglobin maximális mennyisége (45-80%) kötődik az oxigénhez, ha annak feszültsége 3,47-6,13 kPa (26-46 Hgmm). Az oxigénfeszültség további növekedése az oxihemoglobin képződés sebességének csökkenéséhez vezet.
A hemoglobin oxigén iránti affinitása jelentősen csökken, amikor a vérreakció a savas oldalra tolódik el, ami a test szöveteiben és sejtjeiben figyelhető meg a szén-dioxid képződése miatt. A hemoglobinnak ez a tulajdonsága fontos a szervezet számára. A szöveti kapillárisokban, ahol a vér szén-dioxid-koncentrációja megnövekszik, a hemoglobin oxigénmegtartó képessége csökken, ami megkönnyíti annak sejtekhez való eljutását. A tüdő alveolusaiban, ahol a szén-dioxid egy része átjut az alveoláris levegőbe, ismét megnő a hemoglobin oxigénmegkötő képessége.
A hemoglobin oxihemoglobinná, majd onnan redukált hemoglobinná való átmenete a hőmérséklettől is függ. Az oxigén azonos parciális nyomása mellett a környezetben 37-38 ° C hőmérsékleten a legnagyobb mennyiségű oxihemoglobin redukált formába kerül.
Így az oxigénszállítás elsősorban az eritrociták hemoglobinjával való kémiai kötése miatt biztosított. A hemoglobin oxigénnel való telítettsége elsősorban a légköri és az alveoláris levegőben lévő gáz parciális nyomásától függ. A hemoglobin általi oxigénfelszabadulás egyik fő oka a szövetekben a környezet aktív reakciójának savas oldalra való eltolódása.
Szén-dioxid szállítása vérrel. A szén-dioxid oldhatósága a vérben nagyobb, mint az oxigén oldhatósága. A szén-dioxid teljes mennyiségéből (55-58 térfogat%) azonban csak 2,5-3 térfogat% van oldott állapotban. A legtöbb szén-dioxidot a vér és a vörösvértestek szénsavsók formájában tartalmazzák (48-51 térfogat%), körülbelül 4-5 térfogat% - hemoglobinnal kombinálva karbhemoglobin formájában, körülbelül 2/3 az összes szén-dioxid vegyület a plazmában, körülbelül 1/3-a pedig az eritrocitákban található.
A szénsav a vörösvértestekben szén-dioxidból és vízből képződik. ŐKET. Sechenov volt az első, aki kifejtette azt az elképzelést, hogy a vörösvérsejteknek tartalmazniuk kell valamilyen faktort, például katalizátort, amely felgyorsítja a szénsavszintézis folyamatát. Azonban csak 1935-ben az I.M. Sechenov, megerősítették. Mára megállapították, hogy a vörösvértestek szénsav-anhidrázt (szén-anhidrázt) tartalmaznak, egy biológiai katalizátort, egy olyan enzimet, amely jelentősen (300-szor) felgyorsítja a szénsav lebomlását a tüdő kapillárisaiban. A szöveti kapillárisokban a szén-anhidráz részvételével a szénsav szintetizálódik az eritrocitákban. A szénsavanhidráz aktivitása az eritrocitákban olyan nagy, hogy a szénsav szintézise több tízezerszeresére gyorsul.
A szénsav eltávolítja a bázisokat a csökkent hemoglobinból, ami szénsavsók képződését eredményezi - a plazmában nátrium-hidrogén-karbonát, a vörösvértestekben pedig kálium-hidrogén-karbonát. Ezenkívül a hemoglobin kémiai vegyületet képez a szén-dioxiddal - karbhemoglobinnal. Ezt a vegyületet először I.M. Sechenov. A karbhemoglobin szerepe a szén-dioxid szállításában meglehetősen nagy. A vér által felvett szén-dioxid mintegy 25-30%-a a szisztémás keringés kapillárisaiban karbhemoglobin formájában szállítódik. A tüdőben a hemoglobin oxigénnel egyesül, és oxihemoholbinná válik. A hemoglobin reakcióba lép a bikarbonátokkal, és kiszorítja belőlük a szénsavat. A szabad szénsavat a szén-anhidráz szén-dioxiddá és vízzé bontja. A szén-dioxid átdiffundál a tüdőkapillárisok membránján, és átjut az alveoláris levegőbe. A szén-dioxid-feszültség csökkenése a tüdő kapillárisaiban elősegíti a karbhemoglobin lebomlását szén-dioxid felszabadulásával.
Így a szén-dioxid bikarbonátok formájában és a hemoglobinnal (karbhemoglobinnal) kémiai kötésben kerül át a tüdőbe. A szén-dioxid transzport komplex mechanizmusaiban fontos szerepet játszik az eritrociták szén-anhidráza.
A légzés végső célja az összes sejt oxigénnel való ellátása és a szén-dioxid eltávolítása a szervezetből. A légzés e céljának eléréséhez számos feltétel szükséges:
1) a külső légzőkészülék normál működése és a tüdő megfelelő szellőzése;
2) a gázok normál szállítása vérrel;
3) a keringési rendszer megfelelő véráramlásának biztosítása;
4) a szövetek azon képessége, hogy „levegyenek” oxigént az áramló vérből, hasznosítsák azt és szén-dioxidot engedjenek a vérbe.
Így a szöveti légzést a légzőrendszer, a vér és a keringési rendszer funkcionális kapcsolatai biztosítják.
- Ez egy élettani folyamat, amely biztosítja az oxigén bejutását a szervezetbe és a szén-dioxid eltávolítását. A légzés több szakaszban történik:
- külső légzés (szellőztetés);
- (az alveoláris levegő és a tüdőkeringés kapillárisainak vére között);
- gázok vérrel történő szállítása;
- gázcsere a szövetekben (a szisztémás keringés kapillárisainak vére és a szöveti sejtek között);
- belső légzés (biológiai oxidáció a sejt mitokondriumában).
Feltárja az első négy folyamatot. A belső légzésről biokémia tanfolyamon esik szó.
2.4.1. Oxigén szállítása vérrel
Funkcionális oxigénszállító rendszer- a kardiovaszkuláris apparátus szerkezeteinek, a vérnek és szabályozó mechanizmusainak összessége, amely dinamikus önszabályozó szervezetet alkot, minden alkotóelemének aktivitása pO2 diffúziós nullákat és gradienseket hoz létre a vér és a szöveti sejtek között, és biztosítja a megfelelő vérellátást. oxigén a szervezetbe.
Működésének célja az oxigénigény és a fogyasztás közötti különbség minimalizálása. Oxidáz út az oxigén felhasználásához A szöveti légzési lánc mitokondriumaiban zajló oxidációval és foszforilációval kapcsolatos, egészséges szervezetben a legkapacitásosabb (az elfogyasztott oxigén kb. 96-98%-a elhasználódik). A szervezetben zajló oxigénszállítási folyamatok is biztosítják antioxidáns védelem.
- Hiperoxia- megnövekedett oxigéntartalom a szervezetben.
- hipoxia - csökkent oxigéntartalom a szervezetben.
- Hypercapnia- megnövekedett szén-dioxid-tartalom a szervezetben.
- Hiperkapnémia- megnövekedett szén-dioxid szint a vérben.
- Hipokapnia- csökkent szén-dioxid-tartalom a szervezetben.
- Hipokémia - alacsony szén-dioxid szint a vérben.
Rizs. 1. A légzési folyamatok sémája
Oxigén fogyasztás- a szervezet által időegység alatt felvett oxigén mennyisége (nyugalomban 200-400 ml/perc).
A vér oxigéntelítettségének mértéke- a vér oxigéntartalmának és oxigénkapacitásának aránya.
A vérben lévő gázok térfogatát általában térfogatszázalékban (térfogat%) fejezik ki. Ez a mutató a 100 ml vérben található gázmennyiséget tükrözi milliliterben.
Az oxigént a vér kétféle formában szállítja:
- fizikai oldódás (0,3 térfogat%);
- a hemoglobin miatt (15-21 térfogat%).
Az oxigénnel nem asszociált hemoglobinmolekulát Hb, az oxigénhez kapcsolódó molekulát (oxihemoglobin) pedig HbO 2-vel jelöljük. Az oxigén hozzáadását a hemoglobinhoz oxigenizációnak (telítésnek), az oxigén felszabadulását deoxigenációnak vagy redukciónak (deszaturációnak) nevezik. A hemoglobin fontos szerepet játszik az oxigén megkötésében és szállításában. Egy hemoglobinmolekula, amikor teljesen oxigénnel van ellátva, négy oxigénmolekulát köt meg. Egy gramm hemoglobin 1,34 ml oxigént köt meg és szállít. A vér hemoglobintartalmának ismeretében könnyen kiszámítható a vér oxigénkapacitása.
a vér oxigénkapacitása- ez a hemoglobinhoz kapcsolódó oxigén mennyisége 100 ml vérben, amikor az oxigénnel teljesen telített. Ha a vér 15 g% hemoglobint tartalmaz, akkor a vér oxigénkapacitása 15 lesz. 1,34 = 20,1 ml oxigén.
Normál körülmények között a hemoglobin megköti az oxigént a tüdőkapillárisokban, és a számos tényezőtől függő speciális tulajdonságok miatt a szövetekbe juttatja. A hemoglobin általi oxigén megkötését és felszabadulását befolyásoló fő tényező a vér oxigénfeszültségének mértéke, amely a benne oldott oxigén mennyiségétől függ. A hemoglobin oxigénkötésének a feszültségétől való függését az oxihemoglobin disszociációs görbének nevezett görbe írja le (2.7. ábra). A grafikonon a függőleges vonal az oxigénhez kapcsolódó hemoglobinmolekulák százalékos arányát mutatja (%HbO 2), a vízszintes pedig az oxigénfeszültséget (pO 2). A görbe a %HbO 2 változását tükrözi a vérplazma oxigénfeszültségétől függően. S-alakú megjelenésű, 10 és 60 Hgmm feszültségű hajtásokkal. Művészet. Ha a plazmában a pO 2 megnő, akkor a hemoglobin oxigénellátása szinte lineárisan növekedni kezd az oxigénfeszültség növekedésével.
Rizs. 2. Disszociációs görbék: a - azonos hőmérsékleten (T = 37 °C) és eltérő pCO 2 ,: I- oximioglobin npn normál körülmények között (pCO 2 = 40 Hgmm); 2 - okenhemoglobin normál körülmények között (pCO 2 = 40 Hgmm); 3 - okenhemoglobin (pCO 2 = 60 Hgmm); b - ugyanazon рС0 2 (40 Hgmm) és különböző hőmérsékleteken
A hemoglobin és az oxigén kötődési reakciója reverzibilis, a hemoglobin oxigénhez való affinitásától függ, ami viszont a vér oxigénfeszültségétől függ:
Az oxigén szokásos parciális nyomásán az alveoláris levegőben, amely körülbelül 100 Hgmm. Art. szerint ez a gáz az alveolusok kapillárisainak vérébe diffundál, és az oxigén parciális nyomásához közeli feszültséget hoz létre az alveolusokban. Ilyen körülmények között megnő a hemoglobin oxigén iránti affinitása. A fenti egyenletből látható, hogy a reakció az okenhemoglobin képződése felé tolódik el. Az alveolusokból áramló artériás vérben a hemoglobin oxigénellátása eléri a 96-98%-ot. A kis- és nagykör közötti vér tolatása miatt a hemoglobin oxigénellátása a szisztémás keringés artériáiban kismértékben, 94-98%-ban csökken.
A hemoglobin oxigén iránti affinitását az az oxigénfeszültség mértéke jellemzi, amelynél a hemoglobinmolekulák 50%-a oxigénnel van ellátva. Neveztetik féltelítettségi feszültségés a P50 szimbólummal vannak jelölve. A P 50 növekedése a hemoglobin oxigén iránti affinitásának csökkenését, csökkenése pedig növekedést jelez. A P 50 szintjét számos tényező befolyásolja: a hőmérséklet, a környezet savassága, a CO 2 feszültsége, a 2,3-difoszfoglicerát tartalma a vörösvértestben. Vénás vér esetén a P50 közel 27 Hgmm. Art., és artériás - 26 Hgmm-ig. Művészet.
A mikrocirkulációs ágy ereiből az oxigén, de feszültséggradiense folyamatosan diffundál a szövetekbe, és a vérben csökken a feszültsége. Ugyanakkor nő a szén-dioxid-feszültség, a savasság, a szöveti kapillárisok vérhőmérséklete. Ez a hemoglobin oxigén iránti affinitásának csökkenésével és az oxihemoglobin disszociációjának felgyorsulásával jár együtt a szabad oxigén felszabadulásával, amely feloldódik és bediffundál a szövetbe. A hemoglobinnal való kötésből való oxigénfelszabadulás és diffúzió sebessége kielégíti a szövetek (ideértve az oxigénhiányra nagyon érzékenyeket is) szükségleteit, ha az artériás vér HbO 2 tartalma 94% feletti. A HbO 2 tartalom 94% alatti csökkenése esetén javasolt intézkedéseket tenni a hemoglobin telítettségének javítására, és 90% tartalom esetén a szövetek oxigénéhezést tapasztalnak, és sürgős intézkedéseket kell tenni a javítás érdekében. az oxigén szállítása számukra.
Olyan állapot, amelyben a hemoglobin oxigénellátása kevesebb, mint 90%-kal csökken, és a vér pO 2 -értéke 60 Hgmm alá esik. Art., ún hipoxémia.
ábrán látható. A Hb O 2 iránti affinitásának 2.7 mutatói normál, normál testhőmérséklet és 40 Hgmm szén-dioxid-feszültség mellett fordulnak elő az artériás vérben. Művészet. A vér szén-dioxid feszültségének vagy a H+ protonok koncentrációjának növekedésével a hemoglobin oxigén iránti affinitása csökken, és a HbO 2 disszociációs görbe jobbra tolódik el. Ezt a jelenséget Bohr-effektusnak nevezik. A szervezetben a pCO 2 emelkedése következik be a szöveti kapillárisokban, ami fokozza a hemoglobin oxigéntelenítését és az oxigén szállítását a szövetekbe. A hemoglobin oxigén iránti affinitásának csökkenése a 2,3-difoszfoglicerát vörösvértestekben történő felhalmozódásával is előfordul. A 2,3-difoszfoglicerát szintézisén keresztül a szervezet képes befolyásolni a HbO 2 disszociáció sebességét. Időseknél ennek az anyagnak a tartalma a vörösvértestekben megnő, ami megakadályozza a szöveti hipoxia kialakulását.
A testhőmérséklet emelkedése csökkenti a hemoglobin oxigén iránti affinitását. Ha a testhőmérséklet csökken, akkor a HbO 2 disszociációs görbe balra tolódik el. A hemoglobin aktívabban megköti az oxigént, de kisebb mértékben a szöveteknek adja át. Ez az egyik oka annak, hogy a hideg (4-12 °C-os) vízbe való belépéskor a jó úszók is gyorsan felfoghatatlan izomgyengeséget tapasztalnak. A végtagok izmainak hipotermiája és hipoxiája mind a véráramlás csökkenése, mind a HbO 2 disszociációjának csökkenése miatt alakul ki.
A HbO 2 disszociációs görbe lefutásának elemzéséből kitűnik, hogy a pO 2 az alveoláris levegőben a szokásos 100 Hgmm-ről csökkenthető. Művészet. 90 Hgmm-ig Art., és a hemoglobin oxigenizáció az élettevékenységgel kompatibilis szinten marad (csak 1-2%-kal csökken). A hemoglobin oxigén iránti affinitásának ez a tulajdonsága lehetővé teszi a szervezet számára, hogy alkalmazkodjon a csökkent szellőzéshez és a csökkent légköri nyomáshoz (például hegyekben élve). De a szöveti kapillárisok vérének alacsony oxigénfeszültségének tartományában (10-50 Hgmm) a görbe lefutása élesen megváltozik. Az oxigénfeszültség minden egységnyi csökkenésére nagyszámú oxihemoglobin molekula oxigénmentesül, fokozódik az oxigén diffúziója a vörösvértestekből a vérplazmába, és a vérben a feszültség növelésével megteremtik a feltételek a megbízható oxigénellátáshoz. szövetek.
Más tényezők is befolyásolják a hemoglobin és az oxigén kapcsolatát. A gyakorlatban fontos figyelembe venni, hogy a hemoglobin nagyon magas (240-300-szor nagyobb, mint az oxigén) affinitása a szén-monoxidhoz (CO). A hemoglobin és a CO kombinációját ún karboxiheluglobin. CO-mérgezés esetén az áldozat bőre a hiperémiás területeken cseresznyevörös színűvé válhat. A CO-molekula a hem vasatomjához kapcsolódik, és ezáltal blokkolja a hemoglobin oxigénnel való összekapcsolódásának lehetőségét. Ráadásul CO jelenlétében még azok a hemoglobinmolekulák is, amelyek oxigénhez kapcsolódnak, kisebb mértékben bocsátják ki a szövetekbe. A HbO 2 disszociációs görbe balra tolódik el. Ha 0,1% CO van a levegőben, a hemoglobinmolekulák több mint 50%-a karboxihemoglobinná alakul, és még ha a vér 20-25% HbCO-t is tartalmaz, az embernek orvosi ellátásra van szüksége. Szén-monoxid-mérgezés esetén fontos gondoskodni arról, hogy az áldozat tiszta oxigént lélegezzen be. Ez 20-szorosára növeli a HbCO disszociáció sebességét. Normál életkörülmények között a vér HbCO-tartalma 0-2%, elszívás után akár 5%-ra, vagy még többre is emelkedhet.
Erős oxidálószerek hatására az oxigén erős kémiai kötést tud kialakítani a hemvassal, amelyben a vasatom háromértékűvé válik. Ezt a hemoglobin és oxigén kombinációt nevezik methemoglobin. Nem tud oxigént adni a szöveteknek. A methemoglobin balra tolja el az oxihemoglobin disszociációs görbéjét, ezzel rontva a szöveti kapillárisokban az oxigén felszabadulásának feltételeit. Egészséges emberben normál körülmények között az oxidálószerek (peroxidok, nitro-tartalmú szerves anyagok stb.) állandó vérbe jutása miatt a vér hemoglobinjának akár 3%-a is methemoglobin formájában lehet.
Ennek a vegyületnek az alacsony szintjét az antioxidáns enzimrendszerek működése tartja fenn. A methemoglobin képződését az eritrocitákban jelenlévő antioxidánsok (glutation és aszkorbinsav) korlátozzák, hemoglobinná való visszaállítása pedig az eritrocita-dehidrogenáz enzimek részvételével zajló enzimreakciók révén történik. Ha ezek a rendszerek nem elegendőek, vagy ha magas oxidatív tulajdonságokkal rendelkező anyagok (pl. fenacetin, maláriaellenes szerek stb.) túlzott mértékben kerülnek a véráramba, msgmoglobinsmia alakul ki.
A hemoglobin könnyen kölcsönhatásba lép sok más, a vérben oldott anyaggal. Különösen, ha ként tartalmazó gyógyszerekkel kölcsönhatásba lép, szulfhemoglobin képződhet, ami az oxihemoglobin disszociációs görbéjét jobbra tolja el.
A magzati hemoglobin (HbF) túlsúlyban van a magzat vérében, amely nagyobb affinitást mutat az oxigénhez, mint a felnőtt hemoglobin. Egy újszülöttben a vörösvértestek a hemoglobin 70%-át tartalmazzák. A hemoglobin F-t az élet első hat hónapjában HbA váltja fel.
A születés utáni első órákban az artériás vér pO2 értéke körülbelül 50 Hgmm. Art., és НbО 2 - 75-90%.
Időseknél az artériás vér oxigénfeszültsége és a hemoglobin oxigéntelítettsége fokozatosan csökken. Ennek a mutatónak az értékét a képlet segítségével számítják ki
pO 2 = 103,5-0,42. életkor években.
A vérben lévő hemoglobin oxigéntelítettsége és a vérben lévő oxigénfeszültség között szoros kapcsolat fennállása miatt módszert dolgoztak ki. pulzoximetria széles körben használják a klinikán. Ez a módszer meghatározza az artériás vérben a hemoglobin oxigénnel való telítettségét, és azt a kritikus szintet, amelynél a vér oxigénfeszültsége nem lesz elegendő a hatékony diffúzióhoz a szövetekbe, és az oxigén éhezést kezdik tapasztalni (3. ábra).
A modern pulzoximéter egy érzékelőből áll, amely egy LED fényforrást, egy fotodetektort, egy mikroprocesszort és egy kijelzőt tartalmaz. A LED fénye az ujj (lábujj) szövetén, a fülcimpán keresztül áramlik, és az oxihemoglobin elnyeli. A fényáram el nem abszorbeált részét egy fotodetektor értékeli. A fotodetektor jelét egy mikroprocesszor dolgozza fel és továbbítja a képernyőre. A képernyőn megjelenik a hemoglobin százalékos oxigéntelítettsége, a pulzusszám és a pulzusgörbe.
A hemoglobin oxigéntelítettség függésének görbéje azt mutatja, hogy az artériás vér hemoglobinja, amely az alveoláris kapillárisokból áramlik (3. ábra), teljesen oxigénnel telített (SaO2 = 100%), az oxigén tenziója 100 Hgmm . Művészet. (pO2 = 100 Hgmm). A szövetekben az oximoglobin disszociációja után a vér oxigénmentessé válik, és a jobb pitvarba visszatérő kevert vénás vérben nyugalmi körülmények között a hemoglobin 75%-ban oxigénnel telített marad (Sv0 2 = 75%), és az oxigénfeszültség 40 Hgmm. Művészet. (pvO2 = 40 Hgmm). Így nyugalmi körülmények között a szövetek az oximoglobin disszociációja után felszabaduló oxigén körülbelül 25%-át (≈250 ml) szívták fel.
Rizs. 3. Az artériás vérben lévő hemoglobin oxigéntelítettségének függése a benne lévő oxigénfeszültségtől
Az artériás vérben lévő hemoglobin oxigénnel való telítettségének mindössze 10%-os csökkenésével (SaO 2,<90%), диссоциирующий в тканях оксигемоглобин не обеспечивает достаточного напряжения кислорода в артериальной крови для его эффективной диффузии в ткани и они начинают испытывать кислородное голодание.
Az egyik fontos feladat, amelyet az artériás vérben lévő hemoglobin oxigénszaturációjának pulzoximéterrel történő folyamatos mérésével oldanak meg, hogy észleljék azt a pillanatot, amikor a telítettség kritikus szintre (90%) csökken, és a betegnek sürgősségi ellátásra van szüksége, amelynek célja a vérellátás javítása. oxigén a szövetekhez.
A szén-dioxid transzportja a vérben és kapcsolata a vér sav-bázis állapotával
A szén-dioxidot a vér a következő formákban szállítja:
- fizikai oldódás - 2,5-3 térfogat%;
- karboxihemoglobin (HbCO 2) - 5 térfogat%;
- bikarbonátok (NaHCO 3 és KHCO 3) - körülbelül 50 térfogat%.
A szövetekből kiáramló vér 56-58 térfogat% CO 2, az artériás vér 50-52 térfogat% CO 2 -ot tartalmaz. A szöveti kapillárisokon áthaladva a vér körülbelül 6 térfogat% CO 2 -t köt fel, és a tüdőkapillárisokban ez a gáz az alveoláris levegőbe diffundál és távozik a szervezetből. A hemoglobinhoz kapcsolódó CO 2 csere különösen gyorsan megy végbe. A szén-dioxid a hemoglobin molekulában lévő aminocsoportokhoz kötődik, ezért a karboxihemoglobint is ún. karbaminohemoglobin. A szén-dioxid nagy részét a szénsav nátrium- és káliumsói formájában szállítják. A szénsav felgyorsult lebomlását a vörösvértestekben, amint azok áthaladnak a tüdőkapillárisokon, a szénsavanhidráz enzim segíti elő. Ha a pCO2 40 Hgmm alatt van. Művészet. ez az enzim katalizálja a H 2 CO 3 lebontását H 2 0 -ra és C0 2 -re, elősegítve a szén-dioxid eltávolítását a vérből az alveoláris levegőbe.
A vérben a normál feletti szén-dioxid felhalmozódását ún hypercapnia, és a csökkenés hypocapnia. A hypercappia a vér pH-értékének savas oldalra való eltolódásával jár. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy a szén-dioxid vízzel kombinálva szénsavat képez:
CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3
A szénsav a tömeghatás törvénye szerint disszociál:
H 2 CO 3<->H + + HCO 3 - .
Így a külső légzés a vér szén-dioxid-tartalmára gyakorolt hatásán keresztül közvetlenül részt vesz a szervezet sav-bázis állapotának fenntartásában. A nap folyamán körülbelül 15 000 mmol szénsav távozik az emberi szervezetből a kilélegzett levegőn keresztül. A vesék körülbelül 100-szor kevesebb savat távolítanak el.
ahol a pH a protonkoncentráció negatív logaritmusa; pK 1 a szénsav disszociációs állandójának (K 1) negatív logaritmusa. A plazmában jelenlévő ionos közeg esetében pK 1 = 6,1.
A [СО2] koncentráció helyettesíthető feszültséggel [рС0 2 ]:
[С0 2 ] = 0,03 рС0 2 .
Ekkor pH = 6,1 + log / 0,03 pCO 2.
Ezeket az értékeket behelyettesítve a következőket kapjuk:
pH = 6,1 + log24 / (0,03,40) = 6,1 + log20 = 6,1 + 1,3 = 7,4.
Így amíg a / 0,03 pCO 2 arány 20, a vér pH-ja 7,4 lesz. Ez az arány megváltozik acidózis vagy alkalózis esetén, amelynek okai lehetnek a légzőrendszer zavarai.
Légzési és anyagcserezavarok okozzák a sav-bázis állapot változásait.
Légúti alkalózis a tüdő hiperventillációjával alakul ki, például a hegyvidéki magasságban tartózkodva. A belélegzett levegő oxigénhiánya a tüdő szellőzésének fokozódásához vezet, a hiperventiláció pedig a szén-dioxid túlzott kimosódásához vezet a vérből. A /рС0 2 arány az anionok túlsúlya felé tolódik el, és a vér pH-ja nő. A pH-növekedés a vesék által a vizelettel történő fokozott bikarbonátkiválasztással jár együtt. Ebben az esetben a vérben a normálnál alacsonyabb HCO 3 -anion-tartalom – vagy úgynevezett „bázishiány” – lesz kimutatható.
Légúti acidózis az elégtelen külső légzés vagy vérkeringés miatt a vérben és a szövetekben felhalmozódó szén-dioxid miatt alakul ki. Hypercapnia esetén a / pCO 2 arány csökken. Következésképpen a pH is csökken (lásd a fenti egyenleteket). Ez a savasodás gyorsan korrigálható a szellőzés fokozásával.
Légúti acidózis esetén a vesék növelik a hidrogén-protonok kiválasztását a vizeletben a foszforsav és ammónium savas sói (H 2 PO 4 - és NH 4 +) összetételében. A hidrogén-protonok vizeletbe történő fokozott szekréciójával együtt fokozódik a szénsav-anionok képződése és fokozódik a vérbe való visszaszívódásuk. A vér HCO 3 - tartalma megnő, és a pH visszatér a normál értékre. Ezt az állapotot ún kompenzált légúti acidózis. Jelenléte a pH-érték és a bázisfelesleg növekedése (a vizsgált vér és a normál sav-bázis állapotú vér tartalma közötti különbség) alapján ítélhető meg.
Metabolikus acidózis amelyet az élelmiszerből származó felesleges savak bevitele, anyagcserezavarok vagy gyógyszerek beadása okoz. A hidrogénionok koncentrációjának növekedése a vérben a központi és perifériás receptorok aktivitásának növekedéséhez vezet, amelyek szabályozzák a vér és a cerebrospinális folyadék pH-ját. A megnövekedett impulzusok bejutnak a légzőközpontba, és serkentik a tüdő szellőzését. Hypocapia alakul ki. ami valamelyest kompenzálja a metabolikus acidózist. A vérszint csökken, és ezt ún az alapok hiánya.
Metabolikus alkalózis Lúgos termékek, oldatok, gyógyhatású anyagok túlzott lenyelése esetén alakul ki, amikor a szervezet savas anyagcseretermékeket veszít, vagy a vesék túlzottan visszatartják az anionokat. A /pCO 2 arány növekedésére a légzőrendszer a tüdő hipoventillációjával és a vér szén-dioxid-feszültségének növekedésével reagál. A kialakuló hypercapnia bizonyos mértékig kompenzálhatja az alkalózist. Az ilyen kompenzáció mennyiségét azonban korlátozza az a tény, hogy a szén-dioxid felhalmozódása a vérben legfeljebb 55 Hgmm feszültségig történik. Művészet. A kompenzált metabolikus alkalózis jele a jelenléte felesleges bázisok.
Az oxigén és a szén-dioxid szállítása közötti kapcsolat a vérben
Három fontos módja van az oxigén és a szén-dioxid vérben történő szállításának összekapcsolásának.
Kapcsolat típus szerint Bohr-effektus(fokozott pCO-, csökkenti a hemoglobin oxigén iránti affinitását).
Kapcsolat típus szerint Holden effektus. Ez abban nyilvánul meg, hogy a hemoglobin oxigénmentesítésekor megnő a szén-dioxid iránti affinitása. A hemoglobin további aminocsoportjai szabadulnak fel, amelyek képesek megkötni a szén-dioxidot. Ez a szöveti kapillárisokban fordul elő, és a csökkent hemoglobin nagy mennyiségű szén-dioxidot képes megkötni a szövetekből a vérbe. A hemoglobinnal kombinálva a vér által szállított összes szén-dioxid legfeljebb 10%-a szállítódik. A tüdőkapillárisok vérében a hemoglobin oxigénnel telítődik, szén-dioxid-affinitása csökken, és ennek a könnyen kicserélhető szén-dioxid-frakciónak körülbelül a fele kerül az alveoláris levegőbe.
Az összekapcsolás másik módja a hemoglobin savas tulajdonságainak megváltozása az oxigénnel való kapcsolatától függően. Ezeknek a vegyületeknek a disszociációs állandóinak értékei a szénsavhoz viszonyítva a következő arányban vannak: Hb0 2 > H 2 C0 3 > Hb. Következésképpen a HbO2 erősebb savas tulajdonságokkal rendelkezik. Ezért a tüdőkapillárisokban való képződés után kationokat (K +) vesz fel a bikarbonátokból (KHCO3) H + ionokért cserébe. Ennek eredményeként H 2 CO 3 keletkezik.A szénsav koncentrációjának növekedésével a vörösvértestben a szénsavanhidráz enzim CO 2 és H 2 0 képződésével elkezdi elpusztítani.A szén-dioxid az alveoláris levegőbe diffundál. Így a hemoglobin oxigenizációja a tüdőben elősegíti a bikarbonátok pusztulását és a bennük felhalmozódott szén-dioxid eltávolítását a vérből.
A fent leírt és a tüdőkapillárisok vérében előforduló átalakulások egymást követő szimbolikus reakciók formájában írhatók le:
A Hb0 2 oxigénmentesítése a szöveti kapillárisokban a H 2 C0 3-nál kevésbé savas tulajdonságú vegyületté alakítja. Ekkor a fenti reakciók a vörösvértestben az ellenkező irányba folynak. A hemoglobin K-ionok szállítójaként működik a bikarbonátok képződésében és a szén-dioxid megkötésében.
Gázok szállítása vérrel
A vér az oxigén szállítója a tüdőből a szövetekbe, a szén-dioxid pedig a szövetekből a tüdőbe. Ezeknek a gázoknak csak kis része szállítódik szabad (oldott) állapotban. Az oxigén és a szén-dioxid fő mennyisége kötött állapotban kerül szállításra.
Oxigén szállítás
A tüdőkeringés kapillárisainak vérplazmájában feloldódó oxigén a vörösvértestekbe diffundál, és azonnal a hemoglobinhoz kötődik, oxihemoglobint képezve. Az oxigénkötés sebessége magas: a hemoglobin oxigénnel való felezési ideje körülbelül 3 ms. Egy gramm hemoglobin 1,34 ml oxigént köt meg, 100 ml vérben 16 g hemoglobin, tehát 19,0 ml oxigén található. Ezt a mennyiséget ún a vér oxigén kapacitása(KEK).
A hemoglobin oxihemoglobinná való átalakulását az oldott oxigén feszültsége határozza meg. Grafikusan ezt a függést az oxihemoglobin disszociációs görbéje fejezi ki (6.3. ábra).
Az ábrán látható, hogy az oxigén alacsony parciális nyomása (40 Hgmm) mellett is a hemoglobin 75-80%-a kötődik hozzá.
80-90 Hgmm nyomáson. Művészet. A hemoglobin szinte teljesen telített oxigénnel.
Rizs. 4. Oxihemoglobin disszociációs görbe
A disszociációs görbe S alakú, és két részből áll - meredek és lejtős. A görbe lejtős része, amely a magas (60 Hgmm feletti) oxigénfeszültségnek felel meg, azt jelzi, hogy ilyen körülmények között az oxihemoglobin-tartalom csak gyengén függ a belélegzett és az alveoláris levegő oxigénfeszültségétől és parciális nyomásától. A disszociációs görbe felső lejtős része a hemoglobin azon képességét tükrözi, hogy nagy mennyiségű oxigént köt meg, annak ellenére, hogy a belélegzett levegőben mérsékelt parciális nyomása csökken. Ilyen körülmények között a szövetek kellően oxigénnel vannak ellátva (telítési pont).
A disszociációs görbe meredek része megfelel a testszövetek normál oxigénfeszültségének (35 Hgmm és az alatt). A sok oxigént felvevő szövetekben (dolgozó izmok, máj, vesék) az oxigén és a hemoglobin nagyobb mértékben, esetenként szinte teljesen disszociál. Azokban a szövetekben, amelyekben az oxidatív folyamatok intenzitása alacsony, az oxihemoglobin nagy része nem disszociál.
A hemoglobin tulajdonsága - alacsony nyomáson is könnyen telítődik oxigénnel és könnyen leadja - nagyon fontos. A hemoglobin parciális nyomásának csökkenésével az oxigén könnyű felszabadulásának köszönhetően a szövetek folyamatos oxigénellátása biztosított, amelyekben az állandó oxigénfogyasztás miatt a parciális nyomása nulla.
Az oxihemoglobin hemoglobinra és oxigénre való bomlása a testhőmérséklet emelkedésével növekszik (5. ábra).
Rizs. 5. A hemoglobin oxigénnel való telítési görbéi különböző körülmények között:
A - a környezet reakciójától függően (pH); B - hőmérséklet; B - a sótartalomról; G - a szén-dioxid-tartalomról. Az abszcissza az oxigén parciális nyomása (Hgmm-ben). az ordináta mentén - telítettségi fok (%)
Az oxihemoglobin disszociációja a vérplazma környezetének reakciójától függ. A vér savasságának növekedésével az oxihemoglobin disszociációja fokozódik (5. ábra, A).
A hemoglobin oxigénnel való megkötése a vízben gyorsan megtörténik, de teljes telítettsége nem érhető el, mint ahogy az oxigén teljes felszabadulása sem következik be, ha részleges koncentrációja csökken.
nyomás. Sóoldatokban és vérplazmában a hemoglobin teljesebb telítettsége oxigénnel és teljes felszabadulása az oxigénfeszültség csökkenésével történik (lásd 5. ábra, B).
A hemoglobin oxigénhez való kötődésében különösen nagy jelentősége van a vér szén-dioxid-tartalmának: minél magasabb a vérben a tartalma, annál kevésbé kötődik a hemoglobin az oxigénhez, és annál gyorsabban megy végbe az oxihemoglobin disszociációja. ábrán. Az 5. D ábra az oxihemoglobin disszociációs görbéit mutatja a vér különböző szén-dioxid-szintjein. A hemoglobin oxigénnel való egyesülési képessége különösen élesen csökken 46 Hgmm szén-dioxid nyomáson. Art., azaz a vénás vér szén-dioxid-feszültségének megfelelő értéken. A szén-dioxid hatása az oxihemoglobin disszociációjára nagyon fontos a gázok tüdőben és szövetekben történő szállítása szempontjából.
A szövetek nagy mennyiségben tartalmaznak szén-dioxidot és egyéb, az anyagcsere következtében képződő savas bomlástermékeket. A szöveti kapillárisok artériás vérébe jutva hozzájárulnak az oxihemoglobin gyorsabb lebomlásához és az oxigén szövetekbe történő felszabadulásához.
A tüdőben, ahogy a vénás vérből szén-dioxid szabadul fel az alveoláris levegőbe, és csökken a vér szén-dioxid-tartalma, megnő a hemoglobin oxigénnel való egyesülési képessége. Ez biztosítja a vénás vér átalakulását artériás vérré.
Szén-dioxid szállítás
A szén-dioxid szállításának három formája ismert:
- fizikailag oldott gáz - 5-10%, vagy 2,5 ml / 100 ml vér;
- kémiailag kötött a bikarbonátokban: a plazmában NaHC0 3, az eritrocitákban KHCO - 80-90%, azaz. 51 ml/100 ml vér;
- kémiailag kötődik a hemoglobin karbaminvegyületeihez - 5-15%, vagy 4,5 ml/100 ml vér.
A szén-dioxid folyamatosan termelődik a sejtekben, és a szöveti kapillárisok vérébe diffundál. A vörösvértestekben vízzel kombinálva szénsavat képez. Ezt a folyamatot az enzim katalizálja (20 000-szeresére gyorsítja). karboanhidráz. A szén-anhidráz az eritrocitákban található, a vérplazmában nem. Ezért a szén-dioxid-hidratáció szinte kizárólag a vörösvértestekben fordul elő. A szén-dioxid feszültségétől függően a szénsav-anhidráz katalizálódik szénsav képződésével és szén-dioxiddá és vízzé való szétválásával (a tüdő kapillárisaiban).
Egyes szén-dioxid-molekulák a vörösvértestekben a hemoglobinnal egyesülve karbohemoglobint képeznek.
Ezeknek a kötési folyamatoknak köszönhetően a vörösvértestekben a szén-dioxid feszültség alacsony. Ezért egyre több szén-dioxid diffundál a vörösvértestekbe. A vörösvértestekben a szénsavsók disszociációja során keletkező HC0 3 - ionok koncentrációja nő. Az eritrociták membránja nagymértékben átereszti az anionokat. Ezért a HCO 3 - ionok egy része átjut a vérplazmába. A plazmából HCO 3 - ionok helyett CI - ionok jutnak a vörösvértestekbe, melyek negatív töltéseit K + ionok egyensúlyozzák ki. A nátrium-hidrogén-karbonát (NaHCO 3 -) mennyisége megnő a vérplazmában.
Az ionok felhalmozódása a vörösvértestekben az ozmotikus nyomás növekedésével jár együtt. Ezért a vörösvértestek mennyisége a szisztémás keringés kapillárisaiban kissé megnő.
A szén-dioxid nagy részének megkötéséhez a hemoglobin mint sav tulajdonságai rendkívül fontosak. Az oxihemoglobin disszociációs állandója 70-szer nagyobb, mint a dezoxihemoglobin. Az oxihemoglobin erősebb sav, mint a szénsav, míg a dezoxihemoglobin gyengébb sav. Ezért az artériás vérben az oxihemoglobin, amely kiszorította a K + ionokat a bikarbonátokból, KHbO 2 só formájában szállítódik. A szöveti kapillárisokban a KHbO 2 oxigént ad le és KHb-vé alakul. Ebből a szénsav, mivel erősebb, kiszorítja a K + ionokat:
KHb0 2 + H 2 CO 3 = KHb + 0 2 + KNSO 3
Így az oxihemoglobin hemoglobinná történő átalakulása a vér szén-dioxid-megkötő képességének növekedésével jár együtt. Ezt a jelenséget az ún Haldane hatás. A hemoglobin kationok (K+) forrásaként szolgál, amely a szénsav bikarbonátok formájában történő megkötéséhez szükséges.
Tehát a szöveti kapillárisok vörösvérsejtjeiben további mennyiségű kálium-hidrogén-karbonát, valamint karbohemoglobin képződik, és a nátrium-hidrogén-karbonát mennyisége nő a vérplazmában. Ebben a formában a szén-dioxid a tüdőbe kerül.
A tüdőkeringés kapillárisaiban a szén-dioxid feszültség csökken. A CO2 leválik a karbohemoglobinról. Ugyanakkor oxihemoglobin képződik, és disszociációja fokozódik. Az oxihemoglobin kiszorítja a káliumot a bikarbonátokból. A vörösvérsejtekben lévő szénsav (karbonanhidráz jelenlétében) gyorsan vízzé és szén-dioxiddá bomlik. A HCOX-ionok az eritrocitákba, a CI-ionok pedig a vérplazmába, ahol a nátrium-hidrogén-karbonát mennyisége csökken. A szén-dioxid az alveoláris levegőbe diffundál. Mindezek a folyamatok vázlatosan láthatók az ábrán. 6.
Rizs. 6. A vörösvértestekben lezajló folyamatok, amikor az oxigén és a szén-dioxid felszívódik vagy felszabadul a vérbe
Betöltés...