5. Обмен газов между альвеолами легких и кровью

Общее давление любой газовой смеси состоит из суммы составляющих её парциальных давлений или давлений в газовой смеси, приходящихся на долю одного газа в ней. Следовательно, парциальное давление—это часть общего давления газовой смеси, приходящегося на долю того или иного газа в ней.

Например, при атмосферном давлении 760 мм. рт. ст. парциальное давление кислорода (при его концентрации 20%) во вдыхаемом воздухе равно (за 100% принимаем атмосферное давление и определяем какая часть этого давления в мм. рт. ст. приходится на 20%) 152 мм. рт. ст. При двукратном уменьшении атмосферного давления или же концентрации кислорода, парциальное давление составит 76 мм. рт. ст. Следовательно, парциальное давление находится в прямой зависимости от концентрации каждого газа в газовой смеси и общего давления в ней (таблица 1).

Таблица 1.

Состав (в %) и парциальное давление (в мм. рт. ст. при атмосферном давлении 760 мм рт. ст.) газов во вдыхаемом, выдыхаемом и альвеолярном воздухе

Воздух	Кислород		Углекислый газ		Азот + инертные газы
	Концентрация	Парциальное давление	Концентрация	Парциальное давление	Концентрация	Парциальное давление
Вдыхаемый	20,94	159	0,03	0.2	79,03	595
Выдыхаемый	16,30	116	4,00	32	79,70	565
Альвеолярный	14,20	100	5,20	40	80,60	573

Примечание: Парциальные давления водяных паров в альвеолярном и выдыхаемом воздухе составляет 47 мм рт. ст.

Растворенный в жидкости газ создает парциальное напряжение. Оно во многом аналогично «парциальному давлению» и так же измеряется в мм. рт. ст. (таблица 2).

Таблица 2.

Парциальные напряжения (в мм. рт. ст.) кислорода и углекислого газа в крови млекопитающих (при атмосферном давлении 760 мм. рт. ст.)

Кровь	Кислород	Углекислый газ
Артериальная	90-100	40
Венозная	40	46

Газы диффундируют через альвеоло-капиллярный барьер в сторону создаваемого ими меньшего парциального давления или напряжения.

Так, парциальное давление кислорода в просвете альвеол значительно (на 60 мм рт. ст.) выше его парциального напряжения в крови, поступающей в капилляры малого круга. Поэтому находящийся в альвеолах кислород быстро переходит в кровь.

Парциальный градиент для углекислого газа (по сравнению с кислородом) невелик (6 мм рт. ст.). Однако, он достаточен для того чтобы вызвать движение растворенного газа из крови в альвеолы, а значительная скорость перемещения его при малом градиенте обусловлена высокой растворимостью и скоростью диффузии углекислого газа в воде (двуокись углерода проходит через альвеоло-капиллярный барьер приблизительно в 25 раз быстрее кислорода). Поэтому после прохождения крови через легочные капилляры, парциальное напряжение углекислого газа в ней становится практически равным его парциальному давлению в альвеолах.

Таким образом, нормальный уровень вентиляции легких атмосферным воздухом обеспечивает максимальное насыщение кислородом и освобождение от избытка углекислого газа всей поступающей к альвеолам крови. При гипервентиляции легких в здоровом организме происходит рефлекторное усиление кровотока в малом круге. В то же время, снижение глубины и частоты дыхания должно сопровождаться уменьшением интенсивности кровообращения. Описанная взаимосвязь внешнего дыхания и гемодинамики отражается показателем, названным отношением вентиляции к кровотоку. Он рассчитывается делением величины минутной альвеолярной вентиляции на объем крови, проходящий за одну минуту через малый круг. У здоровых теплокровных животных отношение вентиляции к кровотоку близко к единице.

Таким образом, имеющиеся в здоровом организме парциальные градиенты кислорода и углекислого газа достаточны для эффективного газообмена между кровью и альвеолами. Поэтому бóльшее парциальное давление кислорода в альвеолах (может создаваться при дыхании чистым кислородом и повышении атмосферного давления) может быть необходимо лишь для ускорения диффузии газов через альвеоло-капиллярный барьер (например, при отеке легких) и увеличения количества растворенного в плазме кислорода (например, при анемии).

Насыщение крови малого круга кислородом и освобождение ее от избытка углекислого газа завершает второй этап легочного дыхания.