3.1. Респираторные контрольные механизмы.
Изменение легочной вентиляции является одним из механизмов, обеспечивающих постоянство рН крови. Основная функция дыхательной системы, направленная на поддержание оптимального уровня напряжения кислорода и углекислого газа (рО2 и рСО2), обеспечивается тремя процессами – вентиляцией, перфузией и диффузией газов в легких. При прохождении крови через легкие в эритроцитах и плазме крови осуществляются следующие реакции (рис. 5):
Рис. 5. Химические реакции, протекающие в эритроцитах в системе микроциркуляции при газообмене в легких (По Р. Шмидту и Г. Ревсу и соавт., 1996).
При усиленном образовании и накоплении в организме ионов водорода бикарбонатная система связывает их с помощью бикарбоната натрия и переводит сильные кислоты в слабую угольную кислоту, которая диссоциирует на СО2 и Н2О. Углекислый газ выделяется с выдыхаемым воздухом. При удалении из крови углекислого газа выводится примерно эквивалентное число ионов водорода (см.формулу):
Избыток СО2 или избыток ионов Н+ в крови главным образом действует непосредственно на дыхательный центр в головном мозге, что приводит к изменению вентиляцию. Ионы Н+ с трудом проходят через гемато-энцефалический барьер, в то время как СО2 минует его с легкостью и в процессе взаимодействия с водой образует угольную кислоту, которая диссоциирует до ионов Н+ и НСО3ˉ. Ион Н+ стимулирует дыхательный центр, вызывая повышение или снижение вентиляции (рис. 6).
Респираторный контроль рН является быстро срабатывающим механизмом, осуществляющимся в течение нескольких минут и продолжающимся от 12 до 24 часов. Хотя респираторный ответ оперативен, он не позволяет полностью вернуть рН к нормальному уровню, и эффективен только на 50–75%. Это означает, что, если рН падает до 7,4–7,0, респираторная система способна приблизить рН к значениям около 7,2–7,3. Это быстрое действие, однако, предотвращает значительные изменения рН от момента их возникновения до вступления в ответ более медленно реагирующих почек.
Как отмечалось ранее, СО2 легко и быстро проходит через гемато-энцефалический барьер, в то время как НСО3ˉ – медленно. При адекватной и быстрой терапевтической коррекции метаболического ацидоза рН в ликворе изменяется на 3 часа позднее, чем в плазме, и поэтому в течение этого периода сохраняется гипервентиляция.
Рис. 6. Респираторная регуляция КОС.
Таким образом, при самопроизвольном дыхании адекватные изменения вентиляции регулируются дыхательным центром, который реагирует на изменения содержания ионов водорода и углекислого газа. В условиях гиперкапнии и ацидоза развивается тахипноэ и гипервентиляция, СО2 выводится из организма. При алкалозе возникает брадипноэ и гиповентиляция за счет снижения стимуляции дыхательного центра.
Легочные механизмы обеспечивают временную компенсацию, при этом происходит смещение кривой диссоциации оксигемоглобина влево и уменьшается кислородная емкость артериальной крови (рис. 3).
