Механизмы транспорта газов. Физиология дыхания - кислородный каскад
Транспорт газов реализуется двумя механизмами:
• кинетической энергией дыхательных мышц и эластическим каркасом легочной ткани, а также энергией сократительного миокарда;
• диффузией газов.
Первый механизм обеспечивает транспорт газов за счет разности давления струи воздуха в дыхательных путях и гидростатического давления в сосудистой системе. Второй — на основе диффузии газов из зоны высокого парциального давления в зону с более низким давлением.
Первый механизм реализует транспорт газов в основном, на 1 и 3 этапах, второй — на 2 и 4. Мы подчеркнули словосочетание «в основном» исходя из того, что на участке транспорта газов из внешней среды до альвеол могут иметь место и процессы диффузии, т.к. по мере прохождения воздуха по дыхательной трубке в нем увеличивается содержимое водяного пара и, следовательно, снижается парциальное давление кислорода.
Кроме того, по мере диффузии кислорода через альвеоло-капиллярную мембрану парциальное давление кислорода в альвеоле снижается. Все это обусловливает более низкое парциальное давление кислорода в альвеоле и создает определенный градиент напряжения кислорода во вдыхаемом и альвеолярном газе. Этот градиент составляет примерно 50 мм Нд, (напряжение кислорода при нормальном атмосферном давлении равняется 150 мм Нд во вдыхаемом газе и 95-100 мм Нд. — в альвеолярном).
Роль механизма диффузии на этом этапе транспорта газов весьма значительна. Это подтверждается при так называемой апноэтической вентиляции, при которой при отсутствии конвективного продвижения газовой смеси (апноэ) в условиях инсуфляции кислорода, удается избегать гипоксемии в течение нескольких десятков минут.
В клинической физиологии дыхания принят постулат, что эффективным транспортом газов на первом этапе является лишь тот, в результате которого происходит газообмен между атмосферным воздухом и кровью.
Поэтому емкость дыхательной системы от полости рта и до бронхиол и альвеол, в которой не осуществляется газообмен, называется анатомическим «мертвым» пространством. Его величина у взрослого человека составляет около 150 мл. Эта величина может изменяться, чаще всего, увеличиваться. Она возрастает при искусственной вентиляции легких за счет объема шлангов респиратора, дистальнее клапанной системы, при масочном наркозе за счет объема маски.
Анатомическое «мертвое» пространство может незначительно уменьшиться после трахеостомии и реконсруктивных операциях на трахее и бронхах. Более существенно оно уменьшается при высокочастотной струйной вентиляции. В силу высокой скорости газовой струи и турбулентного газотока при струйной вентиляции значительно увеличивается диффузия, в связи с чем пределы анатомического «мертвого» пространства уменьшаются за счет лучшего вымывания газов в проксимальных отделах легких и смещения зоны газообмена от респираторных бронхиол более проксимально до уровня бронхов 12-14 порядка.
Итак, на большинстве этапов основной движущей силой транспорта кислорода является разность (градиент) парциальных давлений.
