29Jul 2013
Обмен газов в легких
школа на репина ульяновск
Обмен газов в легких (легочный газообмен) характеризует функцию внешнего дыхания на этапе "альвеолярный воздух - кровь легочных капилляров". Он обеспечивает поддержание постоянства напряжения кислорода и углекислоты в артериальной крови. Ткани поглощают кислород, поступающий к ним с артериальной кровью, и выделяют углекислоту, уносимую к легким с венозной кровью. Количество кислорода и углекислоты, обмениваемое в легких, должно быть пропорционально потреблению кислорода и выделению углекислоты в процессе клеточного обмена веществ.
Общее количество газа, обмениваемого в легких, легко установить, замерив объемы вдыхаемого и выдыхаемого воздуха и определив процентное содержание этого газа в данных объемах. Во время мышечной деятельности потребление кис-лорода может увеличиваться более чем в 20 раз. В та-кой же степени увеличивается и выделение углекисло-ты. При невысоких величинах нагрузки потребление ки-слорода строго пропорционально мощности выполняемой работы, но при высоких нагрузках оно постоянно замедляется и вскоре устанавливается на некотором предельно возможном уровне. При дальнейшем увеличении мощности (при очень напряженной работе) потребление кислорода уменьшается. Основным фактором, ограничивающим МП К, обычно является производительность сердца, измеряемая МОК (см.). МПК служит интегральным показателем уровня развития функций, ответственных за аэробное энергообеспечение мышечной деятель-ности. Величина нагрузки, при которой достигается МПК, соответствует критической мощности.
Скорость выделения углекислоты при умеренной ра-боте обычно несколько меньше скорости потребления кислорода. Однако с увеличением интенсивности упражнеыия выделение углекислоты возрастает и в определен-ный момент превышает уровень потребления кислорода. Выделение углекислоты продолжает увеличиваться и в тот момент, когда потребление кислорода достигает своего максимума. Это связано с тем, что при напряженной работе (когда в тканях образуется много молочной кислоты) происходит разрушение бикарбонатов и выделяется дополнительное (по отношению к уровню тканевого обмена) количество углекислоты (СОг). Это дополни-тельное количество СОг обозначается как "неметаболический излишек" углекислоты (Excess СОг) -
Нагрузка, при которой впервые отмечается увеличение Excess C02, вызванное образованием молочной кис-лоты в работающих мышцах, соответствует "порогу анаэробного обмена".
Обмен кислорода и углекислоты в легких обеспечивается:
1) вентиляцией - харатеризуется объемом и распределением воздуха в легочных альвеолах; 2) диффузией, благодаря которой кислород и углекислота проходят через альвеолярно-капиллярные мембраны; 3) кровотоком по легочным капиллярам - достаточным по величине и равномерно распределенным по всем сосудам всех вентилируемых альвеол. Вентиляция - циклический процесс вдоха и выдоха. Количество вдыхаемого атмосферного воздуха и выдыхаемого газа из альвеолярного пространства неодинаково. В покое и при умеренной работе объем поглощаемого кислорода обычно больше, чем объем выдыхаемого углекислого газа, а при напряженной работе, напротив, объем поглощаемого кислорода, как правило, меньше объема выделяемого углекислого газа. При мышечной работе дыхательный объем увеличи-вается и может достигать 50% и более от ЖЕЛ. Увели-чение дыхательного объема происходит за счет резерв-ного объема вдоха и выдоха (см.). При напряженной работе у спортсменов увеличивается частота дыхания (40-45, а в некоторых случаях до 70 и более циклов в 1 мин.).
Между глубиной и частотой дыхания при определенном уровне легочной вентиляции устанавливается такое соотношение, которое позволяет обеспечить необходимую эффективность вентиляции при наименьших затратах на работу дыхательных мышц. Частота дыханий с увеличением уровня легочной вентиляции Прогрессивно воз-растает. Однако при высоких значениях легочной вентиляции (140 л/мин) затраты на работу дыхательных мышц настолько возрастают, что количество кислорода, поступающее к скелетным мышцам, уменьшается. Это одна из причин, ограничивающих МП К.
В покое уровень легочной вентиляции составляет около 6,0 л/мин. При напряженной работе - 100-150 л/мин и даже 200 л/мин. При умеренной работе легочная вентиляция увеличивается пропорционально возрастанию нагрузки. При напряженной мышечной работе скорость легочной вентиляции резко увеличивается. Образование молочной кислоты и выделение излишка углекислоты в тканях вызывают относительную гипервентиляцию легких. Это выражается в том, что вентиляционный эквивалент (отношение легочной вентиляции к потреблению кислорода) возрастает (с 20-25 л на 1 л потребления кислорода в покое и при умеренной работе и до 30-35 л при напряженной работе). Выделение через легкие излишка углекислоты во время гипервентиляции предупреждает резкие изменения рН крови под влиянием обра-зующейся при работе молочной кислоты.
Переход газов из альвеолярного воздуха в кровь и в обратном направлении осуществляется путем диффузии. В норме этот процесс происходит так быстро, что газы в крови, покидающей легочные капилляры, нахо-дятся в равновесии с газами альвеолярного воздуха. Величина диффузной способности зависит от: 1) по-верхности диффузии - определяется числом вентилируемых альвеол; 2) расстояния диффузии газов из альвеол в кровь; 3) объема крови, находящейся в легочных капиллярах, в частности от содержания гемоглобина (Нв) н величины его сродства к кислороду.
Обмен газов в легких (легочный газообмен) характеризует функцию внешнего дыхания на этапе "альвеолярный воздух - кровь легочных капилляров". Он обеспечивает поддержание постоянства напряжения кислорода и углекислоты в артериальной крови. Ткани поглощают кислород, поступающий к ним с артериальной кровью, и выделяют углекислоту, уносимую к легким с венозной кровью. Количество кислорода и углекислоты, обмениваемое в легких, должно быть пропорционально потреблению кислорода и выделению углекислоты в процессе клеточного обмена веществ.
Общее количество газа, обмениваемого в легких, легко установить, замерив объемы вдыхаемого и выдыхаемого воздуха и определив процентное содержание этого газа в данных объемах. Во время мышечной деятельности потребление кис-лорода может увеличиваться более чем в 20 раз. В та-кой же степени увеличивается и выделение углекисло-ты. При невысоких величинах нагрузки потребление ки-слорода строго пропорционально мощности выполняемой работы, но при высоких нагрузках оно постоянно замедляется и вскоре устанавливается на некотором предельно возможном уровне. При дальнейшем увеличении мощности (при очень напряженной работе) потребление кислорода уменьшается. Основным фактором, ограничивающим МП К, обычно является производительность сердца, измеряемая МОК (см.). МПК служит интегральным показателем уровня развития функций, ответственных за аэробное энергообеспечение мышечной деятель-ности. Величина нагрузки, при которой достигается МПК, соответствует критической мощности.
Скорость выделения углекислоты при умеренной ра-боте обычно несколько меньше скорости потребления кислорода. Однако с увеличением интенсивности упражнеыия выделение углекислоты возрастает и в определен-ный момент превышает уровень потребления кислорода. Выделение углекислоты продолжает увеличиваться и в тот момент, когда потребление кислорода достигает своего максимума. Это связано с тем, что при напряженной работе (когда в тканях образуется много молочной кислоты) происходит разрушение бикарбонатов и выделяется дополнительное (по отношению к уровню тканевого обмена) количество углекислоты (СОг). Это дополни-тельное количество СОг обозначается как "неметаболический излишек" углекислоты (Excess СОг) -
Нагрузка, при которой впервые отмечается увеличение Excess C02, вызванное образованием молочной кис-лоты в работающих мышцах, соответствует "порогу анаэробного обмена".
Обмен кислорода и углекислоты в легких обеспечивается:
1) вентиляцией - харатеризуется объемом и распределением воздуха в легочных альвеолах; 2) диффузией, благодаря которой кислород и углекислота проходят через альвеолярно-капиллярные мембраны; 3) кровотоком по легочным капиллярам - достаточным по величине и равномерно распределенным по всем сосудам всех вентилируемых альвеол. Вентиляция - циклический процесс вдоха и выдоха. Количество вдыхаемого атмосферного воздуха и выдыхаемого газа из альвеолярного пространства неодинаково. В покое и при умеренной работе объем поглощаемого кислорода обычно больше, чем объем выдыхаемого углекислого газа, а при напряженной работе, напротив, объем поглощаемого кислорода, как правило, меньше объема выделяемого углекислого газа. При мышечной работе дыхательный объем увеличи-вается и может достигать 50% и более от ЖЕЛ. Увели-чение дыхательного объема происходит за счет резерв-ного объема вдоха и выдоха (см.). При напряженной работе у спортсменов увеличивается частота дыхания (40-45, а в некоторых случаях до 70 и более циклов в 1 мин.).
Между глубиной и частотой дыхания при определенном уровне легочной вентиляции устанавливается такое соотношение, которое позволяет обеспечить необходимую эффективность вентиляции при наименьших затратах на работу дыхательных мышц. Частота дыханий с увеличением уровня легочной вентиляции Прогрессивно воз-растает. Однако при высоких значениях легочной вентиляции (140 л/мин) затраты на работу дыхательных мышц настолько возрастают, что количество кислорода, поступающее к скелетным мышцам, уменьшается. Это одна из причин, ограничивающих МП К.
В покое уровень легочной вентиляции составляет около 6,0 л/мин. При напряженной работе - 100-150 л/мин и даже 200 л/мин. При умеренной работе легочная вентиляция увеличивается пропорционально возрастанию нагрузки. При напряженной мышечной работе скорость легочной вентиляции резко увеличивается. Образование молочной кислоты и выделение излишка углекислоты в тканях вызывают относительную гипервентиляцию легких. Это выражается в том, что вентиляционный эквивалент (отношение легочной вентиляции к потреблению кислорода) возрастает (с 20-25 л на 1 л потребления кислорода в покое и при умеренной работе и до 30-35 л при напряженной работе). Выделение через легкие излишка углекислоты во время гипервентиляции предупреждает резкие изменения рН крови под влиянием обра-зующейся при работе молочной кислоты.
Переход газов из альвеолярного воздуха в кровь и в обратном направлении осуществляется путем диффузии. В норме этот процесс происходит так быстро, что газы в крови, покидающей легочные капилляры, нахо-дятся в равновесии с газами альвеолярного воздуха. Величина диффузной способности зависит от: 1) по-верхности диффузии - определяется числом вентилируемых альвеол; 2) расстояния диффузии газов из альвеол в кровь; 3) объема крови, находящейся в легочных капиллярах, в частности от содержания гемоглобина (Нв) н величины его сродства к кислороду.
