Физиология и патофизиология дыхания

Совокупность процессов, обеспечивающих поступление во внутреннюю среду организма кислорода, использование его для окислительных процессов, и удаление из организма углекислого газа. Он складывается из:
- обмена между атмосферным воздухом и альвеолами — легочная вентиляция;.
- обмена между альвеолами и кровью — легочная диффузия;
- переноса между легочными и системными капиллярами (к тканям и обратно) — транспорт кровью;
- обмена между системными капиллярами и клетками — тканевая диффузия.
Первые две стадии - внешнее дыхание, последние две — внутренним дыханием. Потребление клетками О2 и выделение СО2 — клеточное дыхание.

Внешнее дыхание - это обмен газов между внешней средой и альвеолами
Внешнее дыхание – это совокупность процессов, происходящих в легких и обеспечивающих нормальное содержание в крови О2 и СО2
В легких происходит 3 основных процесса:
– вентиляция
– диффузия
– перфузия
Чередование дыхательных движений (вдоха и выдоха) называется дыхательным циклом (соотношение 1:1,2).

Главная функция легких - газообмен
Аэробный метаболизм
Для глюкозы, основного источника энергии клетки, суммарное уравнение превращений таково:
С6Н12O6+ 6О2 = 6СO2+ 6Н2O+ энергия
Образовавшаяся энергия (1200 кДж/моль глю­козы) аккумулируется в третьей фосфатной связи при присоединении фосфата к аденозиндифосфату (АДФ):
При окислении одиой молекулы глюкозы об­разуется 38 молекул АТФ.

Дыхательный коэффициент
Отношение количества выделенного углекислого газа к количеству поглощенного кислорода.
ДК =
Зависит от того, какие вещества окисляются:
Б 0,8
Ж 0,7
У 1,0

2.Анаэробный метаболизм
При анаэробном метаболизме, в отличие от аэ­робного, образуется очень небольшое количество АТФ. В отсутствие кислорода АТФ может синтези­роваться только при превращении пирувата в мо­лочную кислоту. В ходе анаэробного метаболизма при окислении каждой молекулы глюкозы обра­зуются две молекулы АТФ (в отличие от 38 моле­кул АТФ при аэробном распаде). Образовавшаяся энергия равна 61 кДж.

Структура аппарата внешнего дыхания
1. Воздухоносные пути (полость носа, гортань, трахея, бронхи, бронхиолы) и альвеолы легких;
2. Костно-мышечный каркас грудной клетки и плевра;
3. Малый круг кровообращения;
4. Нейрогуморальный аппарат регуляции.

Органы дыхания подразделяются на воздухоносные пути (верхние и нижние) и дыхательную (респираторную) зону

Ацинус
У взрослого 150 000 ацинусов суммарная площадь 80 м2
Легочный ацинус — это функциональная единица легких, вентилируемая конечной бронхиолой, от которой отходят дыхательные бронхиолы, образующие альвеолярные каналы или альвеолярные ходы. В конце каждого альвеолярного канала находятся альвеолы.

КОСТНО-МЫШЕЧНЫЙ КАРКАС

Механизм вдоха и выдоха
Вдох (инспирация) – это активный процесс, происходящий при сокращении мышц. Главная мышца вдоха – диафрагмальная, расширяет грудную клетку в вертикальном направлении.
Наружные косые межреберные и межхрящевые мышцы способствуют расширению грудной клетки во фронтальном и сагиттальном направлениях. При глубоком вдохе подключаются грудные мышцы, мышцы плечевого пояса.
Выдох (экспирация) совершается пассивно при расслаблении инспираторных мышц. Глубокий выдох обеспечивают мышцы передней брюшной стенки и внутренние косые межреберные мышцы.

Плевральная щель
Это узкое пространство между висцеральным листком плевры покрывающим легкое снаружи и париетальным листком, выстилающим грудную полость изнутри. Оно заполнено серозной жидкостью (внутриплевральная жидкость).
Давление в плевральной щели всегда меньше атмосферного давления (760 мм рт.ст.). Поэтому его называют – отрицательным давлением. При спокойном вдохе оно составляет – 6-9 мм рт.ст., при глубоком вдохе – 20 мм рт.ст. На выдохе – 2-3 мм рт.ст.

Плевральное давление
Плевральное давление - это давление жидкости в узкой щели между легочным и париетальным листками плевры.
Р плевр. = Р альв. - Р эласт. тяги легких
Т.о., между внутренней поверхностью альвеол и плевральной полостью существует разность давлений, которая всегда в пользу альвеолярного пространства.

Альвеолярное давление
Альвеолярное давление - это давление воздуха внутри альвеол.
При открытой гортани и отсутствии движения воздуха к легким или от них давление во всех дыхательных путях одинаково и равняется атмосферному, которое считается нулевым уровнем давления в дыхательных путях, т.е. 0 см.вод.ст.

Транспульмональное давление
Разницу между давлением в альвеолах и давлением в плевральной полости называют транспульмональным давлением.
Р транспульм. = Ральв. - Р плевр.
Транспульмональное давление это тот градиент давлений, который поддерживает легкие в расправленном состоянии (давление «изнутри» выше давления «снаружи»).

Легочный сурфактант
Пленка жидкости, выстилающая внутреннюю поверхность альвеол, содержит вещество, понижающее поверхностное натяжение. Это вещество называется сурфактант, который обеспечивает во-первых, повышение растяжимости легких и уменьшении работы, совершаемой во время вдоха, во-вторых, обеспечивает стабильности альвеол препятствуя их слипанию.

Эластическая тяга легкого
Отрицательное давление в плевральной щели поддерживается эластической тягой легкого (ЭТЛ), т.е. стремлением легкого сжаться.
Оно обусловлена 3 факторами:
а) эластическими и коллагеновыми волокнами альвеол;
б) тонусом гладких мышц сосудов и бронхиол;
в) сурфактантом - внутренней выстилкой альвеол, состоящей из фосфолипидов и белка.
Сурфактант снижает поверхностное натяжение жидкости в альвеолах. Причем, тем сильнее, чем меньше радиус альвеолы: тем самым он препятствут спадению мелких альвеол.

Патологические типы дыхания
1. Гаспиг дыхание – терминальное тип дыхания: редкие судорожные вдохи-выдохи. Возникает при резкой гипоксии мозга.
2. Дыхание типа Чейна-Стокса – характеризуется постепенным возрастание и снижением амплитуды дыхания с возникновением паузы. Отмечается при нарушении работы дыхательных нейронов продолговатого мозга.
3. Атактический тип дыхания – неравномерное, хаотическое, нерегулярное дыхание. Такое дыхание наблюдается при нарушении связи продолговатого мозга с варолиевым мостом.
4. Дыхание Биота – между нормальными дыхательными циклами возникают длительные паузы – до 30 с. Такое дыхание возникает при повреждении дыхательных нейронов варолиевого моста;
6. Дыхательная апраксия – при этом больной не способен произвольно менять глубину и частоту дыхания. Отмечается при поражении лобных долей.
7. Нейрогенная гипервентиляция – при нарушении структур среднего мозга.
8. Апнейстическое дыхание (апнейзис) – отмечается длительный вдох и короткий выдох (при перерезке блуждающего нерва);

Нормальное дыхание

Дыхательная недостаточность
Патологическое состояние,при котором система внешнего дыхания не обеспечивает уровня газообмена, необходимого для оптимальной реализации функций организма и пластических процессов в нём.

Основные типы ДН
Тип дыхательной недостаточности
Обструктивный
(сужение просвета ДП)
Рестриктивный
(снижение эластичности легких
или грудной клетки)
Смешанный

Основные формы ОДН(по характеру расстройств газообмена)
Дыхательная
недостаточность
Паренхиматозная
(гипоксемическая)
I тип
Вентиляционная
(гиперкапническая)
II тип