Транспорт кислорода из альвеол в капилляры. Функции аэрона
Этот процесс подчиняется физическому закону диффузии: газ перемещается в сторону меньшего парциального давления, и скорость перемещения газа пропорциональна градиенту парциального давления газов.
1 Кислород из альвеолы, в которой его напряжение составляет 95-105 мм Нд, перемещается в капилляр, напряжение кислорода в крови которого составляет 35-42 мм Нд. Углекислый газ перемещается из крови капилляра (напряжение С02 в капиллярной крови составляет 42-48 мм Нд) в альвеолу, напряжение С02 в которой — 35-43 мм Нд.
Обращает на себя внимание существенная разница в градиенте парциальных давлений, обеспечивающем газообмен кислорода и углекислого газа. Градиент кислорода составляет 60-62 мм Нд, а углекислого газа только 5-7 мм Нд. Этот феномен находит объяснение в высокой диффузионной способности (DL) углекислого газа.
2 DL кислорода составляет в норме около 20 мл/мин/мм Hg. DL углекислоты — примерно в 20 раз больше, что частично объясняется более высокой растворимостью этого газа в плазме крови и образовании легко диссоциируемых солей натрия (бикарбонаты).
Именно поэтому при различных расстройствах газообмена, нарушения в выведении углекислого газа (гиперкапния) встречаются значительно реже, чем нарушения в насыщении крови кислородом (гипоксемия). Основываясь на данном феномене, М.К. Сайкс предлагал все виды дыхательной недостаточности разделить только на 2 группы: гиповентиляционную, характеризующуюся наличием гипоксемии и гиперкапнии, и гипоксемическую, характеризующуюся гипоксемией без гиперкапнии. Причем, по мнению автора, первую группу дыхательной недостаточности составляют только случаи альвеолярной гиповентиляции. Все остальные виды дыхательной недостаточности включались автором во вторую группу.
Транспорт кислорода при нормальной функции аэрона
Важной функцией аэрона является обеспечение газообмена между альвеолярным газом и кровью. Основным фактором, влияющим на эту его функцию, является скорость диффузии газов, на которую оказывают непосредственное влияние различные комбинации следующих основных причин.
• Скорость диффузии прямо пропорциональна градиенту парциального давления газов по обе стороны мембраны и времени диффузии.
• Скорость диффузии обратно пропорциональна сопротивлению диффузионного потока (толщине альвеоло-капиллярной мембраны, слою плазмы в капилляре, толщине мембраны эритроцитов и слою его протоплазмы).
Одним из наиболее важных факторов, обеспечивающих эффективный газообмен, является градиент парциальных давлений по обе стороны альвеоло-капиллярной мембраны. Величина градиента непосредственно связана:
• с альвеолярной вентиляцией и внутрилегочным распределением газов;
• с величиной легочного капиллярного кровотока;
• с вентиляционно-перфузионными соотношениями.
В «идеальном» легком все альвеолы и капилляры должны одинаково вентилироваться и перфузироваться, а вентиляционно-перфузионное соотношение (коэффициент) должен быть равен единице. Однако на онтогенетическом этапе формирования человека это соотношение (VA/QT) установилось равным 0,8 (у взрослого человека объему альвеолярной вентиляции 4 л/мин соответствует объем альвеолярной перфузии 5 л/мин), указывая на незначительное преобладание перфузии над вентиляцией.
В реальных условиях в вентиляционно-перфузионные соотношения вмешивается фактор гравитации, в связи с чем распределение вентиляции и перфузии существенно варьируются.
Расчеты показывают, что среднее гидростатическое давление в легочных капиллярах составляет 8-10 мм Нд. Причем под влиянием гравитационных сил при вертикальном положении тела оно увеличивается в нижележащих отделах в среднем на 0,7 мм Нд на каждый сантиметр вертикального размера легких. Вентиляция альвеол претерпевает такую же тенденцию. Заполнение альвеол в верхних отделах меньше, чем в нижних. Однако из-за того, что гравитационные силы влияют на кровь в значительно большей степени (примерно в 3 раза), в нижних отделах легких возникает существенное преобладание кровотока над вентиляцией, в связи с чем коэффициент VA/QT примерно в 5 раз меньше, чем в верхних отделах легких.
