• Ср. Сен 23rd, 2020

Будь здоров!

Если хочешь — будь здоров!

Транспортировка газов кровью

  • Главная
  • Транспортировка газов кровью

Обмен газов между лёгкими и кровью происходит вследствие разности их парциального давления. У человека в альвеолярном воздухе в норме углекислого газа содержится 5-6%, кислорода — 13,5-15%, азота — 80%. При таком процентном содержании кислорода и общем давлении в одну атмосферу его парциальное давление составляет 100-110 мм рт. ст.

Парциальное давление этого газа в притекающей в лёгкие венозной крови всего 60-75 мм рт. ст. Образующаяся разность в давлении обеспечивает диффузию в кровь 6 литров кислорода в минуту. Такого количества вполне достаточно для обеспечения самой тяжёлой работы. Во время покоя в кровь поступает около 300 миллилитров кислорода.

Парциальное давление углекислого газа в венозной крови лёгочных капилляров при покое — около 46 мм рт. ст., а в альвеолярном воздухе — около 37-40 мм рт. ст. Через мембраны углекислый газ проходит в 25 раз быстрее, чем кислород, и разницы, в давлении в 6 мм рт. ст. вполне хватает для удаления углекислого газа при самой тяжелой мышечной работе.

В крови, оттекающей от легких, почти весь кислород находится в химически связанном состоянии с гемоглобином, а не растворен в плазме крови. Наличие дыхательного пигмента — гемоглобина в крови позволяет при небольшом собственном объеме жидкости переносить значительное количество газов. К тому же осуществление химических процессов связывания и отдачи газов осуществляется без резкого изменения физико-химических свойств крови (концентрации водородных ионов и осмотического давления).

Кислородная емкость крови определяется количеством кислорода, которое может связать гемоглобин. Реакция между кислородом и гемоглобином обратима. Когда гемоглобин связан с кислородом, он переходит в оксигемоглобин. На высотах до 2000 метров над уровнем моря артериальная кровь насыщена кислородом на 96-98%. При мышечном покое содержание кислорода в венозной крови, притекающей к легким, составляет 65-75% того содержимого, которое имеется в артериальной крови. При напряженной мышечной работе эта разница увеличивается.

При превращении оксигемоглобина в гемоглобин цвет крови изменяется: из ало-красной она становится темно-лиловой и наоборот. Чем меньше оксигемоглобина, тем темнее кровь. И когда его совсем мало, то и слизистые оболочки приобретают серовато-синюшную окраску.

Насыщение организма кислородом можно выразить следующей формулой: О2 = К (Ра — Рк);

где Ра — парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе, Рк — парциальное давление его в крови, а К — является индивидуальной константой.

Теперь подробно разберем каждый показатель этой формулы. Ра — альвеолярного воздуха до высоты 2000 метров почти не изменяется и практически мы на него мало чем можем повлиять. Зато на Рк — парциальное давление кислорода в крови мы можем сильно влиять. Повышение температуры значительно увеличивает скорость отдачи оксигемоглобина кислорода, мало сказываясь на скорости реакции его присоединения с кислородом в легких.

Уменьшение Рк способствует увеличению насыщения крови кислородом. Этому же способствует и сдвиг кислотно-щелочного равновесия (КЩР) крови в кислую сторону. Сдвиг же в щелочную, наоборот, приводит к повышению связывания кислорода с кровью, в результате чего оксигемоглобин хуже отдает кислород тканям.

Наиболее важной причиной изменения реакции крови является содержание в ней углекислоты, которая в свою очередь зависит от наличия в крови углекислого газа. Поэтому, чем больше в крови углекислого газа, тем больше углекислоты, а следовательно, и сильнее сдвиг КЩР крови в кислую сторону, лучше способствует насыщению крови кислородом и облегчению отдачи его оксигемоглобином в ткани. При этом углекислый газ и его концентрация в крови наиболее сильно из всех вышеуказанных факторов влияют на насыщение кислородом крови и отдачу его тканям.

Но особенно сильно на Рк влияет мышечная работа или повышенная активность органа, приводящая к повышению температуры, значительному образованию углекислого газа, естественно, к большему сдвигу в кислую сторону, понижению напряженности кислорода.

Именно в этих случаях происходит наибольшее насыщение кислородом крови и всего организма в целом. К — индивидуальная константа человека, зависит от многих факторов, главными из которых являются следующие: общая поверхность мембран альвеол; толщина и свойство самой мембраны; качество гемоглобина; психическое состояние человека.

Раскроем эти понятия подробнее:

  1. Общая поверхность мембран альвеол, через которую идет диффузия газов, меняется от 30 квадратных метров при выдохе до 100 при глубоком вдохе. (Чистые альвеолы хорошо пропускают газы через мембрану).
  2. Толщина и свойства альвеолярной мембраны зависят от наличия на ней слизи, выделяемой из организма через легкие, а свойства самой мембраны — от ее эластичности, которая, увы, с возрастом теряется и определяется тем, как питается человек. (Слизь от неправильного питания поступает в лёгкие, засоряя мембрану альвеол и ухудшая газообмен).
  3. Хотя в гемоглобине геминовые группы (железосодержащие) у всех одинаковы, а вот глобиновые (белковые) — разные, что и сказывается на способности гемоглобина связывать кислород. Наибольшей связывающей способностью гемоглобин обладает в период внутриутробной жизни. Далее это свойство теряется, если его специально не тренировать.
  4. Ввиду того что в стенках альвеол имеются нервные окончания, различные нервные импульсы, вызванные эмоциями и т. д., могут значительно влиять на проницаемость альвеолярных мембран. Например, когда человек в подавленном состоянии, ему и дышится тяжело, а когда в веселом — воздух сам вливается в легкие.

Поэтому величина К у каждого человека своя и зависит от возраста, типа дыхания, чистоты организма и эмоциональной устойчивости человека. И даже в зависимости от вышеуказанного у одного и того же человека она значительно колеблется, составляя 25-65 миллиметров кислорода в одну минуту.

Обмен кислорода между кровью и тканями осуществляется подобно обмену между альвеолярным воздухом и кровью. Ввиду того что в тканях происходит непрерывное потребление кислорода, напряженность его падает. В результате кислород диффундирует (переходит) из тканевой жидкости в клетки, где и потребляется.

Обедненная кислородом тканевая жидкость, соприкасаясь со стенкой содержащего кровь капилляра, приводит к диффузии кислорода из крови в тканевую жидкость. Чем выше тканевый обмен, тем ниже напряженность кислорода в ткани. И чем больше эта разность (между кровью и тканью), тем большее количество кислорода может поступать в ткани из крови при одном и том же напряжении кислорода в капиллярной крови.

Процесс удаления углекислого газа напоминает обратный процесс поглощения кислорода. Образующийся в тканях при окислительных процессах углекислый газ диффундирует в межтканевую жидкость, где его напряжение меньше, а оттуда он диффундирует через стенку капилляра в кровь, где его напряжение еще меньше, чем в межтканевой жидкости.

Проходя через стенки тканевых капилляров, углекислый газ частью прямо растворяется в плазме крови как хорошо растворимый в воде газ, а частью связывается различными основаниями с образованием бикарбонатов. Эти соли затем разлагаются в легочных капиллярах с выделением свободной углекислоты, которая, в свою очередь, быстро диссоциирует под влиянием фермента угольной ангидразы на воду и углекислый газ.

Далее ввиду разности парциального давления углекислого газа между альвеолярным воздухом и содержанием его в крови он переходит в легкие, откуда и выводится наружу. Основное количество углекислоты переносится при участии гемоглобина, который, прореагировав с углекислотой, образует бикарбонаты и лишь небольшая часть углекислоты переносится плазмой.

Ранее уже указывалось, что главным фактором, регулирующим дыхание, служит концентрация углекислого газа в крови. Повышение СО2 в крови, притекающей к головному мозгу, увеличивает возбудимость как дыхательного, так и пневмотаксического центров.

Повышение активности первого из них ведет к усилению сокращений дыхательной мускулатуры, а второго — к учащению дыхания. Когда содержание СО2 вновь становится нормальным, стимуляция этих центров прекращается и частота и глубина дыхания возвращаются к обычному уровню.

Этот механизм действует и в обратном направлении. Если человек произвольно сделает ряд глубоких вдохов и выдохов, содержание СО2 в альвеолярном воздухе и крови понизится настолько, что после того, как он перестанет глубоко дышать, дыхательные движения вовсе прекратятся до тех пор, пока уровень СО2 в крови снова не достигнет нормального. Поэтому организм, стремясь к равновесию, уже в альвеолярном воздухе поддерживает парциальное давление СО2 на постоянном уровне.

Теперь разберем ряд важных особенностей, влияющих на кровообращение и газообмен в легких при вдохе и выдохе.

На все органы, заключенные в грудной клетке, передается отрицательное давление, создаваемое эластической тягой легких. Особенно эластическая тяга легких влияет на приток крови к сердцу, т. к. она растягивает тонкие стенки вен. При максимальном вдохе давление в грудной полости падает ниже атмосферного до 130-180 мм вод. ст.

Такое большое отрицательное давление в грудной полости вызывает «присасывание» крови в крупные вены, что облегчает приток крови к сердцу. Если задержать дыхание на вдохе, то крови к сердцу и легким будет поступать больше. Больше оказывается и вентилируемая поверхность легких (около 100 м2).

Ввиду того что в тканях происходит постоянное расходование кислорода, то и переход его в кровь из альвеолярного воздуха при задержке на вдохе будет более эффективен и совершаться при меньшем парциальном давлении в альвеолах. Углекислый газ при задержке дыхания на вдохе вначале будет усиленно диффундировать в легкие, но так как он оттуда не удаляется, то его парциальное давление сравняется с таковым в крови и будет способствовать плавному нарастанию его в организме.

В свою очередь, нарастание концентрации углекислого газа в крови будет способствовать ее закислению, что приводит к более лучшему связыванию и отдаче кислорода гемоглобином. Поэтому задержка дыхания на вдохе прекрасно стимулирует газообмен в организме и способствует насыщению его кислородом.

Во время выдоха и задержки дыхания на выдохе происходят другие изменения. Во время сильного выдоха давление в легких становится выше атмосферного, что приводит к сдавливанию полых вен у входа их в сердце. Поэтому приток крови к сердцу уменьшается и затрудняется. Если при этом еще задержать дыхание на выдохе — сердце будет «вхолостую» сокращаться, как насос, в который перестали подавать воду.

Естественно, это отрицательно отразится на его работе и кровообращении в целом (нарушается нагнетательная функция крови сердца). Легкие во время выдоха и задержки дыхания на выдохе сжаты; поэтому в них поступает мало крови и уменьшена вентилируемая поверхность (около 30 м2). Кислород практически в кровь не поступает, а углекислота не выводится из крови в легкие. Это приводит к резкому повышению концентрации углекислого газа в крови, что, в свою очередь, стимулирует дыхательный центр, а через хеморецепторы и всю центральную нервную систему.

Повышение углекислого газа в крови закисляет ее и резко увеличивает концентрацию водородных ионов. Значит, началось резкое потребление организмом электронов — универсальной энергии всего живого. Подъем температуры тела и потовыделение во время задержки дыхания на выдохе — первейший и главный признак возбуждения энергетики организма! Поэтому задержка дыхания на выдохе прекрасный стимулятор общей энергетики организма.

Дыхание по Инь-Ян. Если дыхание рассматривать с позиции Инь-Ян, то вдох (расширение, увеличение пространства, легкость, охлаждение) — это процесс Инь; выдох (сжатие, убыстрение времени, тяжесть, подъем внутреннего тепла) — это процесс Ян. Во время задержки вдоха активизируется процесс Инь — накапливание в крови кислорода, переход углекислого газа из крови в легкие (накопление, переход из внутреннего во внешнее). Во время задержки выдоха активизируется процесс Ян поглощение кислорода тканями, распад веществ с выработкой энергии (переход из внешнего во внутреннее, рабочий цикл).

Исходя из вышеизложенного, можно дать следующие рекомендации:

  1. Никогда не задерживать дыхание на максимальном вдохе, это может привести к растяжению легочной ткани, увеличению диаметра альвеол, что неблагоприятно отразится на здоровье. Если нужно сделать максимальный вдох, то выполняйте его без задержки. Задерживать дыхание на вдохе рекомендуется в пределах 70- 80% от глубины максимального вдоха. При этом, чем старше возраст, тем меньше глубина вдоха за счет ребер. При вдохе больше работайте диафрагмой и умеренно межреберными мышцами и плечами.
  2. Никогда не задерживайте дыхание на максимальном выдохе, это верное средство разладить работу сердца. Если нужно сделать максимальный выдох, делайте его без задержки. Задерживать дыхание на выдохе рекомендуется в пределах 70-80% от максимального выдоха. Чем слабее сердце, тем меньше величина задержки на выдохе. Выполняя выдох, больше работайте диафрагмой — это массирует внутренние органы и сердце.