83. Дыхание в измененных условиях газовой среды (недостаток о2, избыток со2, пониженное и повышенное барометрическое давление). Постоянство состава альвеолярного воздуха.

Снижение напряжения О2 в артериальной крови (гипоксия) сопровождается увеличением вентиляции легких. Артериальная гипоксия может возникнуть во время пребывания на большой высоте, где атмосферное давление, а вследствие этого и парциальное давление О2 во вдыхаемом воздухе понижены. Напряжение О2 в артериальной крови снижается также при легочной патологии. При увеличении вентиляции легких, обусловленном недостатком О2, напряжение СО2 в артериальной крови падает, и его стимулирующий эффект на дыхание уменьшается. Практически напряжение О2 начинает оказывать существенное влияние на вентиляцию легких лишь тогда, когда оно становится ниже 40-60 мм рт. ст., то есть при значительной гипоксии.

Увеличение напряжения CO2 в артериальной крови (гиперкапния) приводит к повышению минутного объема дыхания. Как правило, при этом возрастают дыхательный объем и частота дыхательных движений. При повышении напряжения СО2 от 40 до 60 мм рт. ст. сопровождается увеличение минутного объема дыхания с 7 до 65 л/мин. Такое увеличение сопровождается субъективном чувством одышки (диспноэ). Если напряжение СО2 в артериальной крови становится выше 70 мм рт. ст., вентиляция легких снижается. Это связано с тем, что в очень высоких концентрациях СО2 оказывает тормозящее действие на дыхательные центры.

Дыхание при пониженном атмосферном давлении встречается нередко в жизнедеятельности человека- жизнь в горах, проведение спортивных мероприятий в условиях высокогорья. Подъем на высоту до 2 тыс. м. не сопровождается изменением дыхания. На высоте 3 тыс. м. напряжение О2 в альвеолах равно 60 мм. рт. ст., что обеспечивает насыщение гемоглобина кислородом до 90%. Это высокий процент насыщения, однако у человека на этой высоте может наблюдаться учащение сердцебиения, возрастает объем дыхания. При это снижается умственная и физическая работоспособность, возникает головокружение, апатия, одышка сменяется угнетением дыхания. При недостатке кислорода наблюдается легкая эйфория, отсутствуют неприятные ощущения.

Дыхание при повышенном атмосферном давлении осуществляется, например, при погружении в воду, поскольку давление на организм через каждые 10 метров погружения увеличивается на 1 атмосферу. Для обеспечения вдоха водолазу надо подавать воздух под давлением, равным давлению на данной глубине, иначе вдох будет невозможен, так как вода сдавливает грудную клетку. Необходимо уменьшать во вдыхаемом воздухе содержание кислорода, так как его избыток может привести к кислородному отравлению. Напряжение кислорода должно соответствовать обычной его величине в альвеолах- 10 мм рт. ст. Поэтому водолазу подают соответствующую газовую смесь кислорода с азотом или гелием. Также, стоит отметить, что подъем из воды должен быть медленным, иначе возможно развитие кессонной болезни. При быстром подъеме физически растворенные в крови и тканях газы не успевают выделиться из организма и образуют пузырьки.

Постоянство состава альвеолярного воздуха обеспечивается регуляцией дыхания и является необходимым условием нормального протекание газообмена. Перенос О2 из альвеолярного газа в кровь и СО2 из крови в альвеолы происходит пассивно путем диффузии за счет разности парциального давления и напряжения этих газов по обе стороны аэрогематического барьера. Парциальное давление О2 в альвеолярном воздухе 100 мм рт. ст. Напряжение О2 в венозной крови легочных капилляров 40 мм рт. ст. Градиент давления, составляющий 60 мм рт. ст., направлен из альвеолярного воздуха в кровь. Парциальное давление СО2 в альвеолярном воздухе 40 мм рт. ст. Напряжение СО2 в венозной крови легочных капилляров 46 мм рт. ст. Градиент давления, составляющий 6 мм рт. ст., направлен из крови в альвеолы. Малый градиент давления СО2 связан с его высокой диффузионной способностью, которая в 25 раза больше, чем для кислорода. Это обусловлено высокой растворимостью углекислоты в солевых растворах и мембранах. Время протекания крови через легочные капилляры составляет около 0,75 с. Этого достаточно для практически полного выравнивания парциального давления и напряжения газов по обе стороны аэрогематического барьера. При этом кислород растворяется в крови, а двуокись углерода переходит в альвеолярный воздух. Поэтому венозная кровь превращается здесь в артериальную. Напряжение О2 в артериальной крови 100 мм рт. ст., а в тканях менее 40 мм рт. ст. При этом градиент давления, составляющий более 60 мм рт. ст., направлен из артериальной крови в ткани. Напряжение СО2 в артериальной крови 40 мм рт. ст., а в тканях - около 60 мм рт. ст. Градиент давления, составляющий 20 мм рт. ст., направлен из тканей в кровь. Благодаря этому артериальная кровь в тканевых капиллярах превращается в венозную. Таким образом, звенья газотранспортной системы характеризуются встречными потоками дыхательных газов: О2 перемещается из атмосферы к тканям, а СО2 - в обратном направлении. Если рост вентиляции превышает потребность организма в газообмене (гипервентиляция), вымывание СО2 из альвеол возмещается поступление его из тканей, альвеолярное напряжение СО2 падает (гипокапния). Напротив, при недостаточной вентиляции альвеол (гиповентиляции) в них накапливается избыток СО2 (гиперкапния), а при резком отставании вентиляции от газообмена, кроме того, снижается напряжение О2 (гипоксия).