Понятие о дыхании и его этапах

2. Морфофункциональные особенности верхних и нижних дыхательных
путей. Местная, гуморальная и нервная регуляция просвета
дыхательных путей
Все пути по функциям можно разделить на транзитные(проводящие) и респираторные.
Верхние дыхательные пути= органы пересекающиеся с ЖКТ+бронхиальное древо
Нижние дыхательные пути= альвеолярное древо
Начиная от трахеи и заканчивая альвеолярными мешочками происходит 23 дихотомического деления(каждый путь разделяется на 2 меньших по диаметру)

Верхние дыхательные пути(16 делений)
Особенности.
1. Постепенное исчезновения хрящевой пластинки и увеличение доли мышечной оболочки.
2. От трахеи – до средних бронхов в стенке присутствуют хрящевые пластинки – это зона не может спадаться ни при каких условиях
3. От мелких бронхов до терминальных бронхиол может активно регулироваться просвет путей из –за наличия выраженной мышечной оболочки, с этой зоной связана бронхиальная астма.
Функции.
Это транзитная зона, здесь не происходит газообмена, а только проведение и подготовка воздуха - увлажнение, согревание, регулировка просвета.

Нижние дыхательные пути. Начало функции газообмена
Респираторные бронхиолы. Есть отдельные вставочные бронхиолы в виде «пуговок», на эту зону приходится лишь 2% от всего газообмена.
Альвеолярные ходы. Альвеол больше, представляют собой сплошную тянущуюся линию
Альвеолярные мешочки. Зона наибольшей концетрации альвеол.

Нервная регуляция дыхательных путей. Через вегетативную систему.
2.Симпатика – расслабление гладкой мускулатуры. Человек бежит, ему нужно больше кислорода, просвет путей увеличивается
2. Парасимпатика – повышения тонус миоцитов. Животное на зиму впадает в спячку, энергии столько не нужно, дыхательные пути сужаются.

Местная регуляция дыхательных путей.
Связана с наличие одноклеточных эндокриноцитов в стенке трахеи, бронхов, выделяющие гормоны паракринного действия(серотонин, норадреналин), иначе их клетки мишени находятся рядом с ними. Серотонин – сжимает, норадреналин расслабляет.
Гуморальная регуляция дыхательных путей.
Действует уже через гормоны эндокринного действия(тоесть через кровь), впервую очередь это адреналин надпочечников, он мобилизует ресурсы организма в момент опасности, в том числе расширяет дыхательные пути, обеспечивая таким образом максимальную вентиляцию легких.

3. Физиология дыхательных путей. Респираторное сопротивление.

Пример – в велоспорте и лыжах есть понятие как «рюкзак», это человек, который едет за лидером в аэродинамической подушке и ему не нужно преодолевать силу рассечения воздуха, соответственно он тратит меньше энергии.

Эластическое сопротивление, единица его измерения (эластанс) и факторы,
влияющие на его величину
Эластическое сопротивление= эластичность альвеолярной ткани+ поверхностное натяжение пленки жидкости, выстилающее альвеолы.
Эластанс – величина эластической тяги легких, возникающая при их увеличении на 1 мл, например человек вдохнул 10 мл воздуха. Возникла определенная потенциальная энергия, при выдоха эта потенциальная энергия перейдет в кинетическую, что обеспечит пассивный выход воздуха, действие схоже с разжиманием пружины.
Обязательно нужно помнить про сурфактант, это липидная
пленочка вокруг альвеолы, которая помогает преодолеть
сопротивления вдоха, с другой стороны он не дает спадаться
альвеолам при выдохе, без него ацинусы просто сдуются
как легочные шарики.
Факторы – 1)соотношение эластических и коллагеновых
волокон в альвеолярной стенке. 2) толщина стенки альвеол,
которую определяют эластические волокна.

Для преодоления упругого сопротивления одной силы мышц недостаточность, так на поверхности альвеол есть липидная пленочка – сурфактант, который помогает преодолеть инерцию покоя.
Поэтому у недоношенных детей бывает недостаток этого вещества и их подключают к искусственной вентиляции, чтобы сохранить жизнь

4. Биомеханика внешнего дыхания – изменения объема грудной полости при
вдохе и выдохе, изменение внутриплеврального и внутрилегочного
давления при вдохе и выдохе, отрицательное давление в грудной полости и
его значение.
Механизм вдоха.
Работа инспираторных мышц
Расширение грудной клетки, появления дополнительного пространства и как результат уменьшения давления ниже атмосферного
Возникает засасывающая сила, которая расширяет плевру, давление в внутриплевральное пространстве так же уменьшается
Расширяется паренхима легких, появляются свободные альвеолярные пространства, куда и стремится попасть вдыхаемый воздух.
Механизм выдоха.
Работа эластической сила и экспираторных мышц – возникает выталкивающая сила за счет уменьшения давления.
Процесс идет так же, но уже в обратном порядке.
Главная роль принадлежит не мышцам, а эластической тяге альвеолярной ткани.
Роль отрицательно давления поддержания легких в расправленном состоянии, чтобы они не спадались.

6.Недыхательные (выделительная, эндокринная, поддержание рН и др.)
функции легких
Выделительная.
Главное выделяемое вещество это углекислый газ – метаболит газообмена, например на 1 л выделяемого воздуха приходится 4% или 40 мл СО2. Другие продукты обмена – ацетон, аммиак, этанол этанол,
Очень важна роль при выделении так называемого респираторного мерцательного эпителия. причем мерцает он против тока воздуха, обеспечивая выделения микробов осевших на слизистой оболочке.

Еще очень важно выделение воды и выделение тепла как механизм охлаждения при высоких температурах.
У людей с нарушенной функцией почек часть нагрузки по выведению мочевины берут на себя легкие – выделяют аммиак, отсюда запах изо рта.

2. Эндокринная.
В респираторном эпителий вставлены одноклеточные эндокриноциты – клетки эпителиальной природы выделяющие биогенные амины – серотонин, норадреналин, кальцитонин , бомбезин и др. Их объединяет то, что они являются что называется медиаторами местного действия – их клетки мишени это прилежащая респираторная ткань.
Ну например серотонин, как тканевый гормон на периферии поддерживает тонус гладких миоцитов, значит его выделение будет сужать просвет дыхательных путей. Человек спит, ему не нужно много кислорода, сигнал из мозга – выделение серотонина – сужение путей как подстраивание под текущие потребности в оксигенизации.

3. Поддержание рН
Все таки поддержание кислотно-щелочного баланса это одно из главных направлений гомеостаза в организме. Накопление углекислого газа в крови само по себе говорит о повышения концетрации угольной кислоты, поэтому выделение СО2 из крови это не только дополнительный эффект дыхания, но и механизм регуляции рН
Утилизация лактата. Еще известно что например накопившееся молочная кислота или лактат при анаэробной работе хорошо утилизируется при легком беге, тоесть при аэробном дыхании. У спортсменов такой бег получил название как активный отдых, после трудных дней всегда необходимо легко побегать, чтобы утилизировать в мышцах лактат.

7. Механизмы газообмена в легких: роль вентиляции, перфузии и диффузии.
1. Вентиляция или внешнее дыхание – это процесс транспортировки воздуха из внешней среды в альвеолы и обратно. Основной механизм это конвекция – дословно перенос воздуха через транзитные дыхательные пути до респираторной части – легочных ацинусов. Осуществляется за счет создания отрицательного давления в грудной клетки путем сокращения дыхательных мышц.

2. Диффузия. Путь переноса газов из альвеол в кровь или обратно через гематоальвеолярный барьер. Механизм – градиент парциального давления газов. Кислород из альвеол, где в 100 мм рт. Ст идет в венозную кровь в 60 мм, углекислый газ из венозной крови, где 46 мм.рт.ст. идет в альвеолы, где 40 мм.рт.ст.

3. Перфузия или гемодинамика в легких. Это понятие описывает движение крови через легкие. Ведь легкие это тот орган, где встречаются 2 круга кровообращения – малый и большой, с точки зрения процесса дыхания важен малый круг. Венозная кровь в легкие идет по легочным артериям а выходит артериальные по легочным венам.
Здесь механизм – выталкивающая сила сердца, которая продолжилась на периферические сосуды.

8. Взаимоотношение между вентиляцией и перфузией в легких.
Анатомическое, альвеолярное и физиологическое мертвое пространство.
Нужно понимать, что в разных отделах легких вентиляция и перфузия имеют разное соотношение.
Так верхняя зона грубо говоря зона вентиляции – здесь гемодинамики(перфузии) почти нет, зато сильно развит путь доставки сюда воздуха или вентиляция
Средняя зона – оба процесса в равных соотношениях,
Нижняя зона – зона с преобладанием перфузии.
Такое разделение появилось потому что большая часть крови направляется вниз легких под действием силы тяжести, оставляя верхнюю часть буквально «голой» , там недостаточно артериального давления(Ра), чтобы кровь прошла через пережатую альвеолярным давлением(РА) паренхиму.

1/3 вентилируемого воздуха вентилируется в МП(анатомическое мертвое пространство), он не учувствует в газообмене, а лишь перемещается как поршень при вдохе и выдохе – характерно для ТРАНЗИТНОЙ ЗОНЫ(верхние дыхательные пути)
Альвеолярное мертвое пространство – те альвеолы в РЕСПИРАТОРНОЙ ЗОНЕ(нижние дыхательные пути), которые находясь в резерве тоже не вентилируются, к ним подходят венулы, но артериолы не выходят
Физиологическое МП – сумма этих двух пространств.

9. Особенности диффузии газов между альвеолярным воздухом и капиллярами
легких – структура и свойства легочной мембраны; диффузионная
поверхность, закон диффузии Фика.
1. Главная особенность – это наличие гематоальвеолярного барьера.

Свойства легочной мембраны –
Избирательная проницаемость,
Эластичность – большое кол-во эластических волокон
Наличие тканевых макрофагов – тоесть иммунокомпетентное свойство.

Закон диффузии Фика. Принцип действия – разница парциального давления газов.

10. Характеристика инспираторной и экспираторной мускулатуры (виды
мышц, их иннервация).

Бессознательная иннервация.
Каждый наш вдох и выдох запускается из ПМ, здесь есть особые клетки, которые выполняют роль водителей дыхательного ритма, пейсмейкеров. Ночью например каждые 5 сек из ПМ генерируется импульс, обеспечивающие сокращение диафрагмы и межреберных мышц
Сознательная иннервация
Здесь подключаются дополнительные инспираторные мышцы, человек при сознательном контроле может сделать что называется форсированный выдох или вдох, иначе сознательно ускорить процесс дыхания. Тоесть она направлена на подключение вспомогательных мышц.

11.Легочные объемы и емкости – методы их определения, должные величины
и значение в комплексной оценке внешнего дыхания
Есть, которые нужно знать
4 Легочных объема
3 Легочных Ёмкостей
3 Динамических показателя.
Если объемы и ёмкости характеризуют дыхание на длительном промежутке времени, то динамические это здесь и сейчас. Тем не менее и те и те отражают функциональное состояние легких. Динамические косвенно зависят от статических.

Статичные означает, что их значения не могут измениться здесь и сейчас, нужно как минимум провести много тренировок, чтобы изменить их

Основной способ определения это спирограмма – записывание показателей дыхания на специальном приборе - спирометре

1200 мл
70% от МОД
от 16 до 20

12.Резервные возможности внешнего дыхания – максимальное потребление
кислорода (МПК) и максимальная вентиляция легких (МВЛ); методы их
определения
МПК и МВЛ это два разных понятия, но достаточно схожие, и тот и другой характеризуют функциональные возможности дыхательной системы.
Когда мы говорим о максимальном потреблении воздуха – это МВЛ, а о максимальном потреблении кислорода – МПК.
Если МВЛ это более обширный показатель, он больше и по объему, то МПК показывает сколько кислорода из объема МВЛ иначе сколько кислорода из объёма вдыхаемого воздуха на пределе возможностей может пойти на работу мышц.

МПК или максимальное потребление кислорода – это то, сколько кислорода из вдыхаемого воздуха ваш организм может потребить и переработать на критической, предельной скорости или мощности. То есть из вдыхаемого воздуха ваш организм может взять определённое количество миллилитров кислорода для того, чтобы впоследствии донести его с током крови до работающих мышц и там каскадом биохимических процессов превратить его в энергию.
Теоретический смысл этого показателя – на сколько быстро человек может бежать ну например 1000 м.
МПК дается от природы, развить его трудно, но можно с помощью тренировок на максимальном пульсе.

Измерение МПК проводят на беговой дорожке или на стадионе, можно использовать специальные часы, но более точные показатели дадут подключаемые к человеку приборы, а измеряется он в мл/кг/мин, тоесть сколько мл кислорода затрачивается на 1 кг массы тела в минуту при максимальном пульсе.

ДМПК – должный МПК, тоесть такой уровень, какой должен соответствовать возрасту.

Максимальная вентиляция легких (МВЛ) - объем воздуха, прошедшего через легкие при максимальной частоте и глубине дыхания, по другому это МОД при форсированном вдохе. МВЛ определяется на спирографии, для этого человеку нужно максимально сильно и глубоко дышать в течении 10 сек, далее этот объем умножается на 6, получается показатель в минуту. 80 – 200 л/мин так он может варьироваться в зависимости от развития легких.

13.Процентное содержание и парциальное давление кислорода и углекислого
газа в атмосферном, альвеолярном и выдыхаемом воздухе. Содержание и
напряжение этих газов в артериальной и венозной крови, в межклеточной
среде и в клетках.

Парциальное давление кислорода в атмосферном воздухе.
Если человек находится на равнине, а не в горах, то Ро2 в воздухе составляет постоянные 160 мм.рт.ст., с поднятием в горы эта цифра падает, так как падает содержание кислорода.
Парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе.
Проходя путь до респираторной зоны, воздух постепенно отдает водяные пары, поэтому уже в альвеолах Ро2 составляет 100 мм.рт.ст.

Парциальное давление в выдыхаемом воздухе.
121 мм. Рт. ст. Почему не 0? Ведь кажется, что весь кислород должен был зайти в легкие и дальше метаболизироваться в энергозависимых клетках, это объяснет КУО2.

Содержание и напряжение этих газов в артериальной и венозной крови, в межклеточной среде и в клетках.
Ключевой показатель диффузии это градиент Ро2. он равен +60 мм.рт.ст.
Далее в столбце % начиная с артериальной крови стоит прочерк, это означает что уже с этого уровня в крови нет воздуха, а только кислород
Прочерк в столбце мл в 1 л означает что дальше кровь в ткань не проходит, а только омывает ее, проходит только кислород.
Ну и видно что идет постепенное уменьшение РО2, что повышает возможности гемоглобина к отдачи кислорода. Дело в том, что гемоглобин как буферная система легко принимает кислород в зоне высокой концетрации и легко его отдает в зоне низкой.