Парциальное напряжение основных газов в крови

И ТКАНЯХ

ХАРАКТЕР СРЕДЫ	ПАРЦИАЛЬНОЕ НА-ПРЯЖЕНИЕ О2 (мм.рт.ст.)	ПАРЦИАЛЬНОЕ НА-ПРЯЖЕНИЕ СО2  (мм.рт.ст.)
Артериальная кровь	100	40
Ткани	0	60
Венозная кровь	0	46

     Парциальное (лат. partialis - частичный) давление газа в воздушной среде - это давление газа, входящего в состав газовой смеси, которое бы он оказал бы при той же температуре, занимая один весь объем. По отношению к растворам принято говорить о парциальном напряжении газа, которое так же оценивается в мм. рт. ст.

  Кислород попадая в кровь попадает в эритроциты и вступает во взаимодействие с гемоглобином. В результате данного взаимодействия образуется окисленная форма гемоглобина – оксигемоглобин. Более 99.9% кислорода в такой форме транспортируется от легких к тканям. Для характеристики транспортной функции кислорода крови применяется понятие кислородная емкость крови.

Кислородная емкость крови – количество кислорода, которое содержится в 100 мл. крови при полном ее насыщении им. В норме эта величина составляет около 20 мл.

  Гемоглобин переходит в окисленную форму при изменении парциального давления кислорода (РО₂) в соответствии с определенной закономерностью, получившей название графика диссоциации оксигемоглобина (см. рис.3).

 

Рис. 3 График, отражающий образование оксигемоглобина при изменении РО_2. Обозначения: РО₂ – парциальное давление кислорода.

   Представленный график свидетельствует о том, что при парциальном давлении кислорода составляющем величину от 60 до 80 мм. рт. ст. происходит практически полное насыщение гемоглобина кислородом. Учитывая тот факт, что реальное парциальное давление кислорода в альвеолярной газовой смеси составляет около 100 мм. рт. ст., существует резерв в 20 мм.рт.ст., который организм может использовать при уменьшении атмосферного давления и парциального давления кислорода. Например, при восхождении в горы падает парциальное давление кислорода. На первом этапе наличие представ-ленного выше резерва не требует подключения дополнительных адаптационных и компенсаторных механизмов (при подъеме на высоту 1000-1500 метров). При дальнейшем подъеме вначале подключаются адаптационные механизмы в виде повышения частоты и глубины дыхательных движений, увеличения частоты сердечных сокращений и ударного объема сердца, выхода из депо эритроцитов. Долгосрочные механизмы адаптации приводят к постоянному увеличению количества эритроцитов, увеличению количества гемоглобина крови. Возвращаясь к обсуждаемому графику, следует отметить изменение положения кривой диссоциации гемоглобина в зависимости от условий. Например, при повышении температуры кривая смещается вправо, отражая феномен облегчения расщепления оксигемоглобина на кислород и гемоглобин. При понижении температуры кривая смещается влево, отражая противоположные тенденции (см. рис. 3).

                         Транспорт газов кровью 

Как мы отмечали выше более 99.9% кислорода транспортируется от легких к тканям в виде его соединения с гемоглобином. Это основной и по существу единственный механизм транспорта этого газа кровью. Более сложно обстоит дело с транспортом СО₂. Гемоглобиновый механизм обеспечивает перенос только 30 – 35% всего выделяющегося в тканях СО₂. Примерно 3% диоксида углерода может переноситься в свободно растворенной форме, а оставшаяся часть (60-65%) транспор-тируется в виде однозамещенной соли угольной кислоты (NaHCO₃), основное количество которой находится в плазме крови. Углекислый газ образуется в тканях при окислении питательных веществ. В соот-ветствии с градиентом парциального напряжения СО₂ из тканей перехо-дит в плазму, а затем в эритроцит. В эритроците с участием фермента карбангидразы СО₂ взаимодействует с Н₂О, в результате чего образуется угольная кислота:

                                         Н₂О + СО₂ = Н₂СО₃

Угольная кислота в водной фазе диссоциирует на ионы Н⁺ и НСО₃^-. Отрицательно заряженный остаток угольной кислоты (НСО₃^-) из эритроцита уходит в плазму, где взаимодействует с ионом Na⁺ и образует однозамещенную соль Na НСО₃, которая и является основой для транспорта основной части (60 - 65%) СО₂ от тканей к легким.

                                           Методы исследования дыхания  

1. Пневмография. Метод регистрации дыхательных движений. Позво-ляет оценить амплитудно-временные характеристики дыхания в динамике, например, в эксперименте. Пневмограф состоит из датчика-преобразователя, системы передачи сигнала и регистратора.

Пневмограмма отражает структуру дыхательного цикла (см.рис.4).

 

 

Рис. 4 Пневмограмма здорового человека. Обозначения: Вд – вдох, Выд. – выдох; ДП – дыхательная пауза.

 

Метод пневмографии не позволяет количественно охарактеризовать дыхательные объемы и емкости, поскольку этот метод позволяет осуществлять регистрацию лишь форму дыхательной кривой. 

 С одним из вариантов метода пневмографии мы познакомимся на практическом занятии.

2. Спирометрия. Метод измерения дыхательных объемов и емкостей. Различают следующие дыхательные объемы:

Дыхательный объем – объем воздуха, который человек вдыхает и выдыхает в условиях относительного физиологического покоя. В норме этот показатель у здорового человека может колебаться в диапазоне от 0.4 до 0.5 л.;

Резервный объем вдоха – максимальный объем воздуха, который человек может вдохнуть дополнительно после спокойного вдоха. Величина резервного объема вдоха составляет 1.5 – 1.8 л.

Резервный объем выдоха – максимальный объем воздуха, который дополнительно может выдохнуть человек после спокойного выдоха. В норме это величина может составлять 1.0 – 1.4 л.;

Остаточный объем – объем воздуха, который остается в легких после максимального выдоха. У здорового человека эта величина составляет 1.0 – 1.5 литра.

Для характеристики функции внешнего дыхания нередко прибегают к расчету дыхательных емкостей, которые состоят из суммы тех или иных дыхательных объемов:

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – состоит из суммы дыхательного объема, резервного объема вдоха и резервного объема выдоха. В норме колеблется от 3 до 5 литров. У мужчин, как правило, этот показатель выше, чем у женщин.

Емкость вдоха – равна сумме дыхательного объема и резервного объема вдоха. У человека в норме в среднем составляет 2.0 – 2.3 л.

Функциональная остаточная емкость (ФОЕ) – сумма резервного объема выдоха и остаточного объема. Этот показатель может быть рассчитан методами газового разведения с использованием спирографов закрытого типа. Для определения ФОЕ используют инертный газ гелий, который включают в состав дыхательной смеси.

       Vсп х С he₁ = Vсп х С he₂ + ФОЕ х С he₂, где

  Vсп – объем спирографа; С he₁ – концентрация гелия в дыхательной смеси спирографа до начала испытания; С he₂ – концентрация гелия в дыхательной смеси в ходе испытания. Отсюда

       ФОЕ = (Vсп(С he₁ -С he₂)/ С he₂;

Общая емкость легких – сумма всех дыхательных объемов.

Спирометрия реализуется с помощью специальных приборов- спирометров. Различают спирометры сухие и влажные. На практическом занятии мы оценим дыхательные объемы с использованием различных вариантов спирометров.  

3. Спирография – метод, позволяющий регистрировать дыхательную кривую, спирограмму, а затем путем специальных измерений и расчетов производить оценку дыхательных объемов и емкостей (см. рис. 5).

    Рис. 5 Спирограмма и дыхательные объемы и емкости. Обозначения: ДО – дыхательный объем; РОВ – резервный объем вдоха; РОВыд.- резервный объем выдоха; ЖЕЛ – жизненная емкость легких.

5. Пневмотахометрия. Метод оценки скорости воздушных потоков. В качестве датчика используют так называемую трубку Флейша, которая соединяется с регистрирующим устройством. Этот показатель используется для оценки состояния дыхательных мышц.

6. Оксигемометрия и оксигемография. Метод используют для оценки степени насыщения крови кислородом. При насыщении крови кислородом она приобретает ярко алый цвет и хорошо проницаема для светового потока. Венозная кровь, насыщенная углекислым газом имеет темный цвет и плохо проницаема для световых лучей. Оксигемометр содержит светочувствительный элемент и источник света, которые встроены в специальную клипсу и фиксируются на ушную раковину. Световой сигнал преобразуется в электрический ток, амплитуда которого соответствует интенсивности светового потока, прошедшего через ткани ушной раковины. Далее сигнал усиливают и преобразуют в цифру, которая и показывает степень насыщения крови кислородом.

7. Капнометрия и капнография. Метод оценки содержания углекислого газа в выдыхаемом воздухе. Как правило в современных спирографах встроены блоки для оценки содержания углекислого газа в выдыхаемом воздухе, поэтому при реализации спирографии одновременно оценивают содержание кислорода и углекислого газа в выдыхаемом воздухе.

8. Экспериментальное моделирование дыхания. Для уточнения механизмов дыхания нередко используют методы экспериментального моделирования дыхания. Одним из вариантов такого моделирования является модель, предложенная Дондерсом (см. рисю 6).

9. Функциональные пробы. Для характеристики эффективности газотранспортных механизмов и резервов дыхания прибегают к функциональным пробам. Например, оценивают время задержки дыхания или выдохе.

Рис. 6 Схема модели Дондерса. Обозначения: Л – легкие животного; Рм – резиновая манжетка; М – У – образные манометры Людвига;