Аппарат внешнего дыхания включает три компонента – дыхательные пути, легкие, грудную клетку вместе с мышцами.
Дыхательные пути начинаются носовыми ходами, затем продолжаются в гортань, трахею, бронхи. За счет наличия хрящевой основы и периодического изменения тонуса гладкомышечных клеток просвет дыхательных путей всегда находится в открытом состоянии. Дыхательные пути имеют хорошо разветвленную систему кровоснабжения, благодаря которой воздух согревается и увлажняется.
Легкие состоят из альвеол, к которым прилегают капилляры. Между тканью легкого и капилляром существует аэрогематический барьер.
Легкие выполняют множество функций:
1) удаляют углекислый газ и воду в виде паров;
2) нормализуют обмен воды в организме;
3) являются депо крови второго порядка;
4) принимают участие в липидном обмене в процессе образования сурфактанта;
5) участвуют в образовании различных факторов свертывания крови.
Грудная клетка вместе с мышцами образует мешок для легких. Существует группа инспираторных и экспираторных мышц.
49. Механизм вдоха и выдоха. Паттерн дыхания
У взрослого человека частота дыхания составляет примерно 16–18 дыхательных движений в минуту. Она зависит от интенсивности обменных процессов и газового состава крови.
Дыхательный цикл складывается из трех фаз:
1) фазы вдоха (продолжается примерно 0,9–4,7 с);
2) фазы выдоха (продолжается 1,2–6,0 с);
3) дыхательной паузы (непостоянный компонент). Тип дыхания зависит от мышц, поэтому выделяют:
1) грудной. Осуществляется при участии межреберных мышц и мышц 1—3-го дыхательного промежутка, при вдохе обеспечивается хорошая вентиляция верхнего отдела легких, характерен для женщин и детей до 10 лет;
2) брюшной. Вдох происходит за счет сокращений диафрагмы;
3) смешанный. Наблюдается при равномерной работе всех дыхательных мышц.
При спокойном состоянии дыхание является активным процессом и состоит из активного вдоха и пассивного выдоха. Активный вдох начинается под влиянием импульсов, поступающих из дыхательного центра к ин-спираторным мышцам, вызывая их сокращение. В результате разности давлений воздух поступает в легкие. Пассивный выдох происходит после прекращения импульсов к мышцам, они расслабляются, и размеры грудной клетки уменьшаются. При увеличении частоты дыхания все фазы укорачиваются. Отрицательное вну-триплевральное давление – это разность давлений между париетальным и висцеральным листками плевры. Оно всегда ниже атмосферного.
Эластическая тяга легких – сила, с которой ткань стремится к спаданию. Паттерн – совокупность временных и объемных характеристик дыхательного центра, таких как:
1) частота дыхания;
2) продолжительность дыхательного цикла;
3) дыхательный объем;
4) минутный объем;
5) максимальная вентиляция легких, резервный объем вдоха и выдоха;
6) жизненная емкость легких.
О функционировании аппарата внешнего дыхания можно судить по объему воздуха, поступающего в легкие в ходе одного дыхательного цикла. Объем воздуха, проникающего в легкие при максимальном вдохе, образует общую емкость легких. Она составляет примерно 4,5–6 л и состоит из жизненной емкости легких и остаточного объема.
Жизненная емкость легких – то количество воздуха, которое способен выдохнуть человек после глубокого вдоха.
Дыхательный объем – это то количество воздуха, которое человек вдыхает и выдыхает в спокойном состоянии.
50. Физиологическая характеристика дыхательного центра, его гуморальная регуляция
По современным представлениям дыхательный центр – это совокупность нейронов, обеспечивающих смену процессов вдоха и выдоха и адаптацию системы к потребностям организма. Выделяют несколько уровней регуляции:
1) спинальный;
2) бульбарный;
3) супрапонтиальный;
4) корковый.
Спинальный уровень представлен мотонейронами передних рогов спинного мозга, аксоны которых ин-нервируют дыхательные мышцы.
Нейроны ретикулярной формации продолговатого мозга и моста образуют бульбарный уровень.
Аксоны этих нервных клеток могут направляться к мотонейронам спинного мозга (бульбарные волокна) или входить в состав дорсальных и вентральных ядер (протобульбарные волокна). Нейроны продолговатого мозга, входящие в состав дыхательного центра, обладают двумя особенностями:
1) имеют реципрокные отношения;
2) могут самопроизвольно генерировать нервные импульсы.
Пневмотоксический центр образован нервными клетками моста. Они способны регулировать активность нижележащих нейронов и приводят к смене процессов вдоха и выдоха. Супрапонтиальный уровень представлен структурами мозжечка и среднего мозга, которые обеспечивают регуляцию двигательной активности и вегетативной функции.
Корковый компонент состоит из нейронов коры больших полушарий, влияющих на частоту и глубину дыхания. В основном они оказывают положительное влияние, особенно на моторные и орбитальные зоны.
Возбуждающее действие на нейроны дыхательного центра оказывают:
1) понижение концентрации кислорода (гипоксемия);
2) повышение содержания углекислого газа (гипер-капния);
3) повышение уровня протонов водорода (ацидоз). Тормозное влияние возникает в результате:
1) повышения концентрации кислорода (гипероксе-мии);
2) понижения содержания углекислого газа (гипокап-нии);
3) уменьшения уровня протонов водорода (алкалоза). В настоящее время учеными выделено пять путей
влияния газового состава крови на активность дыхательного центра:
1) местное;
2) гуморальное;
3) через периферические хеморецепторы;
4) через центральные хеморецепторы;
5) через хемочувствительные нейроны коры больших полушарий.
51. Нервная регуляция активности О нейронов дыхательного центра
Нервная регуляция осуществляется в основном рефлекторными путями. Выделяют две группы влияний – эпизодические и постоянные.
К постоянным относятся три вида:
1) от периферических хеморецепторов сердечно-сосудистой системы (рефлекс Гейманса);
2) от проприорецепторов дыхательных мышц;
3) от нервных окончаний растяжений легочной ткани. В процессе дыхания мышцы сокращаются и расслабляются. Во время вдоха легкие растягиваются, и импульсы от рецепторов по волокнам блуждающих нервов поступают в дыхательный центр. Здесь происходит торможение инспираторных нейронов, что приводит к прекращению активного вдоха и наступлению пассивного выдоха. Значение этого процесса заключается в обеспечении начала выдоха.
При перегрузке блуждающих нервов смена вдоха и выдоха сохраняется.
Экспираторно-облегчающий рефлекс можно обнаружить только в ходе эксперимента. Если растягивать легочную ткань в момент выдоха, то наступление следующего вдоха задерживается.
Парадоксальный эффект Хеда можно осуществить в ходе опыта. При максимальном растяжении легких в момент вдоха наблюдается дополнительный вдох или вздох.
К эпизодическим рефлекторным влияниям относятся:
1) импульсы от ирритарных рецепторов легких;
2) влияния с юкстаальвеолярных рецепторов;
3) влияния со слизистой оболочки дыхательных путей;
4) влияния от рецепторов кожи.
Ирритарные рецепторы расположены в эндо-телиальном и субэндотелиальном слое дыхательных путей. Они выполняют одновременно функции меха-норецепторов и хеморецепторов. Механорецепторы обладают высоким порогом раздражения и возбуждаются при значительным спадании легких. При уменьшении объема легочной ткани рецепторы посылают импульсы к нейронам дыхательного центра, что приводит к дополнительному вдоху.
Хеморецепторы реагируют на появление частиц пыли в слизи. При активации ирритарных рецепторов возникают чувство першения в горле и кашель.
Юкстаальвеолярные рецепторы находятся в интер-стиции. Они реагируют на появление химических веществ – серотонина, гистамина, никотина, а также на изменение жидкости. Это приводит к особому виду одышки при отеке (при пневмонии).
При сильном раздражении слизистой оболочки дыхательных путей происходит остановка дыхания, а при умеренном появляются защитные рефлексы. Например, при раздражении рецепторов носовой полости возникает чиханье, при активации нервных окончаний нижних дыхательных путей – кашель.
При активации ноцецепторов сначала наблюдается остановка дыхания, а затем происходит постепенное учащение.
52. Гомеостаз и оргуинохимические свойства крови
Гомеостаз представляет собой совокупность жидкостей организма, омывающих все органы и ткани и принимающих участие в обменных процессах, и включает плазму крови, лимфу, межтканевую, синовиальную и цереброспинальную жидкости. Кровь называют универсальной жидкостью, так как для поддержания нормального функционирования организма в ней должны содержаться все необходимые вещества, т. е. внутренняя среда обладает постоянством – гомеостазом. Но это постоянство относительно, так как все время происходит потребление веществ и выделение метаболитов – гомеостазис.
Гомеостаз характеризуется определенными среднестатистическими показателями, которые могут колебаться в небольших пределах и иметь сезонные, половые и возрастные отличия.
Физиологическая норма – это оптимальный уровень жизнедеятельности, при котором обеспечивается приспособление организма к условиям существования за счет изменения интенсивности обменных процессов.
Система крови обладает рядом особенностей:
1) динамичностью, т. е. состав периферического компонента может постоянно изменяться;
2) отсутствием самостоятельного значения, так как все свои функции выполняет в постоянном движении, т. е. функционирует вместе с системой кровообращения.
Ее компоненты образуются в различных органах. В организме кровь выполняет множество функций:
1) транспортную;
2) дыхательную;
3) питательную;
4) экскреторную;
5) терморегулирующую;