Дыхательная система

Физиология Дыхательной Системы

Лаборатория полисистемных исследований

Дыхание – это совокупность процессов, обеспечивающих поступление в

организм кислорода, использование его в биологическом окислении органических веществ и удаление из организма углекислого газа.

Функциональная дыхательная система слагается из следующих элементов:

Внешнее или легочное дыхание, осуществляющее газообмен между внешней средой организма и альвеолами легких Диффузия газов в легких (обмен газов между альвеолярным воздухом и кровью Транспорт газов кровью Диффузия газов в ткани (обмен газов между кровью и тканью) Внутреннее или тканевое дыхание (потребление кислорода и выделение углекислого газа клетками организма)

Транспортная система дыхания

Главная функция внешнего дыхания заключается в поддержании

оптимального газового состава артериальной крови. Эта функция выполняется не только в обычных условиях окружающей среды, но и в широком диапазоне изменений жизнедеятельности организма.

Структура системы внешнего дыхания включает:

Воздухопроводящие пути Костно-мышечный каркас грудной клетки Плевру, покрывающую легкие Дыхательную мускулатуру (диафрагма, межреберные мышцы) Малый круг кровообращения Нейрогуморальный аппарат регуляции

Воздухоносные пути

Носовая полость Носоглотка Гортань Трахея Бронхи (2 главных; бронхи 2,3-19 порядков; самые тонкие бронхи - бронхиолы переходят в анциусы- грозди) Легкие - парные органы (правое – 3 дольки, левое - 2) образованы бронхиолами и альвеолами

Воздухоносные пути

Разветвление дыхательных путей

Общая поверхность альвеол – 50-100 м2 (80 м2) Диаметр альвеолы – около

0.33 мм Общее число альвеол – около 300 млн. Альвеолярный объем (в конце нормального выдоха) – около 3000 мл Мертвый объем – около 150 мл Дыхательный объем – 450-500 мл (альвеолярной зоны достигает 2/3 свежего воздуха: примерно 10 %-ное обновление).

Действие дыхательных мышц: диафрагмы и межреберных

Дыхательные мышцы как двигатель вентиляции

Сокращение диафрагмы и наружных межреберных мышц ? Подъем концов ребер, выдвижение грудины вперед, опускание купола диафрагмы ? Растяжение легких ? ВДОХ (активный)

Расслабление диафрагмы и наружных межреберных мышц ? Опускание концов ребер и грудины, подъем купола диафрагмы ? Сокращение грудной клетки и объема легких ? ВЫДОХ (пассивный в норме)

Кликнуть по картинке

Легочные объемы

Дыхательный объем - количество воздуха, поступающего и выходящего из легких при спокойном дыхании – 500 см3. Резервный объем вдоха - количество воздуха, которое можно вдохнуть после спокойного вдоха -1500-2500 см3. Резервный объем выдоха – количество воздуха, которое можно выдохнуть после обычного выдоха – 1500 см3. Жизненная емкость легких – сумма объемов дыхательного, резервного вдоха и резервного выдоха – 3500-4500 см3. Остаточный объем - количество воздуха, остающееся в легких и дыхательных путях после самого глубокого выдоха – 1500 см3. Легочная вентиляция – количество воздуха, проходящего за 1 мин через легкие – 7000 см3.

Общая емкость = жизненная емкость + остаточный V (определяется методом

разведения чужеродного газа) Жизненная емкость = дыхательный V + резервн. V вдоха + резервн. V выдоха Остаточный V + резервн. V выдоха = функциональная остаточная емкость Дыхательный V + резервн. V вдоха = инспир. емкость.

Изменение объема легких поток воздуха плевральное давление

альвеолярное давление.

Вдох

Выдох

Газообмен

Обмен газов между воздухом и кровью происходит путем диффузии через альвеоло-капиллярный барьер под влиянием разницы парциальных давлений между альвеолярным воздухом и кровью, поступающей в легочные капилляры. Кислород и углекислый газ далее транспортируются по всему большому кругу кровообращения. В мышцах или внутренних органах сосудистое русло вновь разделяется на капилляры, и происходит обратный процесс – диффузия кислорода и углекислого газа в обратном направлении, по градиенту парциальных давления. Из тканей выводится избыточное количество углекислого газа, а из эритроцитов крови в ткани поступает необходимое количество кислорода

Парциальное давление, мм hg

Область

Транспорт газов кровью

Кислород и углекислый газ частично переносятся в крови в физически растворенном виде. Большая часть кислорода в эритроцитах обратимо связана с гемоглобином до оксигемоглобина. Химически связанный углекислый газ транспортируется в крови в форме бикарбоната и карбамата.

Клеточное дыхание

Клеточным (тканевым) дыханием называют процесс, при котором окисление органических веществ ведет к выделению химической энергии. Не следует путать тканевое дыхание с газообменом в тканях. Газообмен (внешнее дыхание) – процесс поглощения из окружающей среды (в том числе тканевой жидкости) кислорода и выделение в среду углекислого газа.

Центральным регулятором деятельности системы дыхания является

дыхательный центр.

Понятие дыхательный центр включает в себя: Функциональный признак – способность регулировать работу дыхательной системы при разных условиях жизнедеятельности организма. Анатомический признак – структуры продолговатого мозга, формирующие дыхательный ритм.

Дыхательный центр

Дыхательный центр расположен в продолговатом мозге как парное симметричное образование. Дыхательный центр представляет собой совокупность нейронов, обладающих сложными сетевыми взаимодействиями. Основным свойством дыхательного центра является автоматизм. Дыхательный центр координирует ритмическую активность мышц, обеспечивающих вдох и выдох.

Нейронный состав дыхательного центра

По локализации в стволе мозга выделяют вентральную (область двойного ядра)и дорсальную (область ядра одиночного пути)группы дыхательных нейронов, комплекс Бетцингера и др. По фазе активности дыхательные нейроны делятся на инспираторные (нейроны вдоха), экспираторные (нейроны выдоха) и различные типы фазово-переходных нейронов. По функции нейроны подразделяют на нейроны, генерирующие дыхательный ритм и нейроны, формирующие дыхательный паттерн.

Латеральное ретик

Ядро.

предкомплекс Бетцингера

Дыхательный центр посылает импульсы к мотонейронам спинного мозга,

иннервирующим дыхательные мышцы. Диафрагма иннервируется мотонейронами III- IV шейных сегментов спинного мозга. Межреберные мышцы иннервируются мотонейронами III-XII грудных сегментов спинного мозга.

Дыхательная система включает два основных контура регулирования:

хеморецепторный и механорецепторный ? ?

Различают центральные и периферические хеморецепторы. Основными химическими раздражителями являются ионы водорода, парциальные давления кислорода и углекислоты в артериальной крови.

Чувствительными элементами этого уровня регуляции являются рецепторы растяжения, расположенные в ткани легких, ирритатные и J-рецепторы в бронхах и трахее и механорецепторы дыхательных мышц.

Центральные хеморецепторы располагаются на вентральной поверхности

продолговатого мозга. Выделяют зоны M, L и S.

Периферические хеморецепторы

Особенности регуляции дыхательной функции

На работу дыхательного центра кроме импульсов от хемо- и механорецепторов оказывают влияние термические, зрительные, слуховые и др. соматические раздражители. Дыхательные нейроны чувствительны к действию нейромедиаторов и гормонов. Дыхание – это автономная вегетативная функция, которая может поддаваться произвольному управлению. Центральная нервная система может изменять параметры дыхательного ритма при реализации других функций организма: физическая нагрузка, глотание, жевание, голосообразование и т.д. Дыхание меняет параметры при осуществлении защитных рефлексов: рвота, кашель. Высшие отделы мозга позволяют регулировать дыхание при эмоциональной, психической и интеллектуальной нагрузках.

Высшие центры

Болевые рецепторы

Температура тела

Гормоны

Терморецепторы кожи

Межклеточная и спинно- мозговая жидкость

Барорецепторы

Хеморецепторы

Механорецепторы, хеморецепторы внутренних органов

Рецепторы растяжение

Все многообразие приспособительных изменений параметров дыхания

(частоты, глубины, ритма и паттерна) осуществляется единой дыхательной нейронной сетью ствола мозга и обусловлено переработкой поступающих в нее сигналов различных модальностей из центра и периферии, их интеграцией и формированием адекватной команды к исполнительным органам дыхательной системы.