Μεταφορά αναπνευστικών αερίων στο αίμα. Μεταφορά αερίων στο σώμα. Χαρακτηριστικά του ανθρώπινου αναπνευστικού συστήματος. Παράγοντες που καθορίζουν τη διάχυση των αερίων στους πνεύμονες

- Πρόκειται για μια φυσιολογική διαδικασία που εξασφαλίζει την είσοδο οξυγόνου στο σώμα και την απομάκρυνση του διοξειδίου του άνθρακα. Η αναπνοή γίνεται σε διάφορα στάδια:

• εξωτερική αναπνοή (αερισμός).
• (μεταξύ του κυψελιδικού αέρα και του αίματος των τριχοειδών αγγείων της πνευμονικής κυκλοφορίας).
• μεταφορά αερίων με αίμα.
• ανταλλαγή αερίων στους ιστούς (μεταξύ του αίματος των τριχοειδών αγγείων της συστηματικής κυκλοφορίας και των κυττάρων των ιστών).
• εσωτερική αναπνοή (βιολογική οξείδωση στα κυτταρικά μιτοχόνδρια).

Εξερευνά τις τέσσερις πρώτες διαδικασίες. Η εσωτερική αναπνοή συζητείται σε ένα μάθημα βιοχημείας.

2.4.1. Μεταφορά οξυγόνου με αίμα

Λειτουργικό σύστημα μεταφοράς οξυγόνου- ένα σύνολο δομών του καρδιαγγειακού μηχανισμού, του αίματος και των ρυθμιστικών τους μηχανισμών, που σχηματίζουν μια δυναμική αυτορυθμιζόμενη οργάνωση, η δραστηριότητα όλων των συστατικών στοιχείων του δημιουργεί μηδενικά διάχυση και βαθμίδες του pO2 μεταξύ του αίματος και των κυττάρων των ιστών και εξασφαλίζει επαρκή παροχή οξυγόνο στο σώμα.

Σκοπός της λειτουργίας του είναι να ελαχιστοποιήσει τη διαφορά μεταξύ ζήτησης και κατανάλωσης οξυγόνου. Οδός οξειδάσης για χρήση οξυγόνου, που σχετίζεται με την οξείδωση και τη φωσφορυλίωση στα μιτοχόνδρια της αναπνευστικής αλυσίδας των ιστών, είναι το πιο χωρητικό σε ένα υγιές σώμα (χρησιμοποιείται περίπου το 96-98% του οξυγόνου που καταναλώνεται). Το παρέχουν επίσης οι διαδικασίες μεταφοράς οξυγόνου στο σώμα αντιοξειδωτική προστασία.

• Υπεροξία- αυξημένη περιεκτικότητα σε οξυγόνο στο σώμα.
• υποξία -μειωμένη περιεκτικότητα σε οξυγόνο στο σώμα.
• Υπερκαπνία- αυξημένη περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα στο σώμα.
• Υπερκαπναιμία- αυξημένα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα στο αίμα.
• Υποκαπνία- μειωμένη περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα στο σώμα.
• υποκαπαιμία -χαμηλά επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα στο αίμα.

Ρύζι. 1. Σχέδιο αναπνευστικών διαδικασιών

Κατανάλωση οξυγόνου- η ποσότητα οξυγόνου που απορροφάται από το σώμα ανά μονάδα χρόνου (σε ηρεμία 200-400 ml/min).

Βαθμός κορεσμού οξυγόνου του αίματος- η αναλογία της περιεκτικότητας σε οξυγόνο στο αίμα προς την χωρητικότητά του σε οξυγόνο.

Ο όγκος των αερίων στο αίμα εκφράζεται συνήθως ως ποσοστό όγκου (vol%). Αυτός ο δείκτης αντικατοπτρίζει την ποσότητα αερίου σε χιλιοστόλιτρα που βρίσκεται σε 100 ml αίματος.

Το οξυγόνο μεταφέρεται με το αίμα σε δύο μορφές:

• φυσική διάλυση (0,3 vol%);
• λόγω αιμοσφαιρίνης (15-21 vol%).

Ένα μόριο αιμοσφαιρίνης που δεν σχετίζεται με το οξυγόνο χαρακτηρίζεται με το σύμβολο Hb και ένα μόριο που έχει προσκολλημένο οξυγόνο (οξυαιμοσφαιρίνη) χαρακτηρίζεται με HbO 2. Η προσθήκη οξυγόνου στην αιμοσφαιρίνη ονομάζεται οξυγόνωση (κορεσμός) και η απελευθέρωση οξυγόνου ονομάζεται αποοξυγόνωση ή αναγωγή (αποκορεσμός). Η αιμοσφαιρίνη παίζει σημαντικό ρόλο στη δέσμευση και τη μεταφορά του οξυγόνου. Ένα μόριο αιμοσφαιρίνης, όταν οξυγονωθεί πλήρως, δεσμεύει τέσσερα μόρια οξυγόνου. Ένα γραμμάριο αιμοσφαιρίνης δεσμεύει και μεταφέρει 1,34 ml οξυγόνου. Γνωρίζοντας την περιεκτικότητα σε αιμοσφαιρίνη στο αίμα, είναι εύκολο να υπολογιστεί η χωρητικότητα του αίματος σε οξυγόνο.

Χωρητικότητα οξυγόνου στο αίμα- αυτή είναι η ποσότητα οξυγόνου που σχετίζεται με την αιμοσφαιρίνη που βρίσκεται σε 100 ml αίματος όταν είναι πλήρως κορεσμένο με οξυγόνο. Εάν το αίμα περιέχει 15 g% αιμοσφαιρίνη, τότε η χωρητικότητα του αίματος σε οξυγόνο θα είναι 15. 1,34 = 20,1 ml οξυγόνου.

Υπό φυσιολογικές συνθήκες, η αιμοσφαιρίνη δεσμεύει το οξυγόνο στα πνευμονικά τριχοειδή αγγεία και το απελευθερώνει στους ιστούς λόγω ειδικών ιδιοτήτων που εξαρτώνται από διάφορους παράγοντες. Ο κύριος παράγοντας που επηρεάζει τη δέσμευση και την απελευθέρωση του οξυγόνου από την αιμοσφαιρίνη είναι η ποσότητα της τάσης οξυγόνου στο αίμα, η οποία εξαρτάται από την ποσότητα του οξυγόνου που έχει διαλυθεί σε αυτό. Η εξάρτηση της δέσμευσης του οξυγόνου από την αιμοσφαιρίνη από την τάση της περιγράφεται από μια καμπύλη που ονομάζεται καμπύλη διάστασης οξυαιμοσφαιρίνης (Εικ. 2.7). Στο γράφημα, η κάθετη γραμμή δείχνει το ποσοστό των μορίων αιμοσφαιρίνης που σχετίζονται με το οξυγόνο (%HbO 2) και η οριζόντια γραμμή δείχνει την τάση οξυγόνου (pO 2). Η καμπύλη αντανακλά τη μεταβολή του %HbO 2 ανάλογα με την τάση του οξυγόνου στο πλάσμα του αίματος. Έχει σχήμα S με στροφές στο εύρος τάσης 10 και 60 mm Hg. Τέχνη. Εάν το pO 2 στο πλάσμα γίνει μεγαλύτερο, τότε η οξυγόνωση της αιμοσφαιρίνης αρχίζει να αυξάνεται σχεδόν γραμμικά με την αύξηση της τάσης του οξυγόνου.

Ρύζι. 2. Καμπύλες διάστασης: α - στην ίδια θερμοκρασία (T = 37 °C) και διαφορετικό pCO 2: Ι-οξυμυοσφαιρίνη υπό κανονικές συνθήκες (pCO 2 = 40 mm Hg). 2 - οκεναιμοσφαιρίνη υπό κανονικές συνθήκες (pCO 2 = 40 mm Hg). 3 - οκεναιμοσφαιρίνη (pCO 2 = 60 mm Hg); β - στην ίδια рС0 2 (40 mm Hg) και διαφορετικές θερμοκρασίες

Η αντίδραση δέσμευσης της αιμοσφαιρίνης με το οξυγόνο είναι αναστρέψιμη και εξαρτάται από τη συγγένεια της αιμοσφαιρίνης για το οξυγόνο, η οποία, με τη σειρά της, εξαρτάται από την τάση οξυγόνου στο αίμα:

Στη συνήθη μερική πίεση οξυγόνου στον κυψελιδικό αέρα, που είναι περίπου 100 mm Hg. Άρθ., αυτό το αέριο διαχέεται στο αίμα των τριχοειδών αγγείων των κυψελίδων, δημιουργώντας μια τάση κοντά στη μερική πίεση του οξυγόνου στις κυψελίδες. Η συγγένεια της αιμοσφαιρίνης για το οξυγόνο αυξάνεται υπό αυτές τις συνθήκες. Από την παραπάνω εξίσωση είναι σαφές ότι η αντίδραση μετατοπίζεται προς το σχηματισμό ωκεναιμοσφαιρίνης. Η οξυγόνωση της αιμοσφαιρίνης στο αρτηριακό αίμα που ρέει από τις κυψελίδες φτάνει το 96-98%. Λόγω της μετατόπισης του αίματος μεταξύ των μικρών και των μεγάλων κύκλων, η οξυγόνωση της αιμοσφαιρίνης στις αρτηρίες της συστηματικής κυκλοφορίας μειώνεται ελαφρώς και ανέρχεται σε 94-98%.

Η συγγένεια της αιμοσφαιρίνης για το οξυγόνο χαρακτηρίζεται από την τάση οξυγόνου στην οποία το 50% των μορίων της αιμοσφαιρίνης οξυγονώνεται. Ονομάζεται τάση μισού κορεσμούκαι δηλώνονται με το σύμβολο P50. Η αύξηση της P50 υποδηλώνει μείωση της συγγένειας της αιμοσφαιρίνης για το οξυγόνο και η μείωση της υποδηλώνει αύξηση. Το επίπεδο P50 επηρεάζεται από πολλούς παράγοντες: τη θερμοκρασία, την οξύτητα του περιβάλλοντος, την τάση CO 2 και την περιεκτικότητα σε 2,3-διφωσφογλυκερικό στα ερυθροκύτταρα. Για το φλεβικό αίμα, το P50 είναι κοντά στα 27 mm Hg. Art., και για αρτηριακή - έως 26 mm Hg. Τέχνη.

Από το αίμα των αιμοφόρων αγγείων μικροκυκλοφορίας, το οξυγόνο διαχέεται συνεχώς στον ιστό μέσω της βαθμίδας τάσης του και η έντασή του στο αίμα μειώνεται. Ταυτόχρονα, η τάση του διοξειδίου του άνθρακα, η οξύτητα και η θερμοκρασία του αίματος των τριχοειδών ιστών αυξάνονται. Αυτό συνοδεύεται από μείωση της συγγένειας της αιμοσφαιρίνης για το οξυγόνο και επιταχυνόμενη διάσπαση της οξυαιμοσφαιρίνης με την απελευθέρωση ελεύθερου οξυγόνου, το οποίο διαλύεται και διαχέεται στον ιστό. Ο ρυθμός απελευθέρωσης οξυγόνου από τη σύνδεση με την αιμοσφαιρίνη και τη διάχυσή της ικανοποιεί τις ανάγκες των ιστών (συμπεριλαμβανομένων εκείνων που είναι ιδιαίτερα ευαίσθητοι στην ανεπάρκεια οξυγόνου), με την περιεκτικότητα σε HbO 2 στο αρτηριακό αίμα πάνω από 94%. Όταν η περιεκτικότητα σε HbO 2 μειώνεται σε λιγότερο από 94%, συνιστάται η λήψη μέτρων για τη βελτίωση του κορεσμού της αιμοσφαιρίνης και όταν η περιεκτικότητα είναι 90%, οι ιστοί βιώνουν πείνα με οξυγόνο και είναι απαραίτητο να ληφθούν επείγοντα μέτρα για τη βελτίωση της παροχής οξυγόνου σε αυτούς.

Μια κατάσταση κατά την οποία η οξυγόνωση της αιμοσφαιρίνης μειώνεται σε λιγότερο από 90% και η pO 2 του αίματος γίνεται κάτω από 60 mmHg. Τέχνη, που ονομάζεται υποξαιμία.

Εμφανίζεται στο Σχ. 2,7 δείκτες της συγγένειας της Hb για το O 2 εμφανίζονται σε φυσιολογική, φυσιολογική θερμοκρασία σώματος και τάση διοξειδίου του άνθρακα στο αρτηριακό αίμα 40 mm Hg. Τέχνη. Καθώς αυξάνεται η τάση του διοξειδίου του άνθρακα στο αίμα ή η συγκέντρωση των πρωτονίων Η+, η συγγένεια της αιμοσφαιρίνης για το οξυγόνο μειώνεται και η καμπύλη διάστασης HbO 2 μετατοπίζεται προς τα δεξιά. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται φαινόμενο Bohr. Στο σώμα, μια αύξηση του pCO 2 εμφανίζεται στα τριχοειδή αγγεία των ιστών, η οποία αυξάνει την αποοξυγόνωση της αιμοσφαιρίνης και την παροχή οξυγόνου στους ιστούς. Μια μείωση της συγγένειας της αιμοσφαιρίνης για το οξυγόνο εμφανίζεται επίσης με τη συσσώρευση του 2,3-διφωσφογλυκερικού στα ερυθροκύτταρα. Μέσω της σύνθεσης του 2,3-διφωσφογλυκερικού, το σώμα μπορεί να επηρεάσει τον ρυθμό διάστασης του HbO 2. Σε άτομα μεγαλύτερης ηλικίας, η περιεκτικότητα αυτής της ουσίας στα ερυθρά αιμοσφαίρια είναι αυξημένη, γεγονός που εμποδίζει την ανάπτυξη ιστικής υποξίας.

Η αύξηση της θερμοκρασίας του σώματος μειώνει τη συγγένεια της αιμοσφαιρίνης για το οξυγόνο. Εάν η θερμοκρασία του σώματος μειωθεί, τότε η καμπύλη διάστασης HbO 2 μετατοπίζεται προς τα αριστερά. Η αιμοσφαιρίνη δεσμεύει πιο ενεργά το οξυγόνο, αλλά το απελευθερώνει στους ιστούς σε μικρότερο βαθμό. Αυτός είναι ένας από τους λόγους για τους οποίους, όταν μπαίνουν σε κρύο (4-12 °C) νερό, ακόμη και οι καλοί κολυμβητές βιώνουν γρήγορα ακατανόητη μυϊκή αδυναμία. Η υποθερμία και η υποξία των μυών των άκρων αναπτύσσονται τόσο λόγω της μείωσης της ροής του αίματος σε αυτά όσο και της μειωμένης διάστασης του HbO 2.

Από την ανάλυση της πορείας της καμπύλης διάστασης HbO 2, είναι σαφές ότι το pO 2 στον κυψελιδικό αέρα μπορεί να μειωθεί από τα συνηθισμένα 100 mm Hg. Τέχνη. έως 90 mm Hg Τέχνη, και η οξυγόνωση της αιμοσφαιρίνης θα παραμείνει σε επίπεδο συμβατό με τη δραστηριότητα της ζωής (θα μειωθεί μόνο κατά 1-2%). Αυτό το χαρακτηριστικό της συγγένειας της αιμοσφαιρίνης για το οξυγόνο επιτρέπει στο σώμα να προσαρμοστεί σε μειωμένο αερισμό και μειωμένη ατμοσφαιρική πίεση (για παράδειγμα, ζώντας στα βουνά). Αλλά στην περιοχή χαμηλής τάσης οξυγόνου στο αίμα των τριχοειδών ιστών (10-50 mm Hg), η πορεία της καμπύλης αλλάζει απότομα. Για κάθε μονάδα μείωσης της τάσης οξυγόνου, ένας μεγάλος αριθμός μορίων οξυαιμοσφαιρίνης αποοξυγονώνεται, η διάχυση του οξυγόνου από τα ερυθρά αιμοσφαίρια στο πλάσμα του αίματος αυξάνεται και αυξάνοντας την τάση του στο αίμα, δημιουργούνται συνθήκες για μια αξιόπιστη παροχή οξυγόνου στο ιστούς.

Άλλοι παράγοντες επηρεάζουν επίσης τη σχέση μεταξύ αιμοσφαιρίνης και οξυγόνου. Στην πράξη, είναι σημαντικό να ληφθεί υπόψη ότι η αιμοσφαιρίνη έχει πολύ υψηλή (240-300 φορές μεγαλύτερη από το οξυγόνο) συγγένεια για το μονοξείδιο του άνθρακα (CO). Ο συνδυασμός αιμοσφαιρίνης με CO ονομάζεται καρβοξυελοσφαιρίνη.Σε περίπτωση δηλητηρίασης από CO, το δέρμα του θύματος σε περιοχές με υπεραιμία μπορεί να αποκτήσει ένα κόκκινο-κόκκινο χρώμα. Το μόριο CO προσκολλάται στο άτομο του σιδήρου της αίμης και έτσι εμποδίζει την πιθανότητα σύνδεσης της αιμοσφαιρίνης με το οξυγόνο. Επιπλέον, παρουσία CO, ακόμη και εκείνα τα μόρια αιμοσφαιρίνης που σχετίζονται με το οξυγόνο το απελευθερώνουν στους ιστούς σε μικρότερο βαθμό. Η καμπύλη διάστασης HbO 2 μετατοπίζεται προς τα αριστερά. Όταν υπάρχει 0,1% CO στον αέρα, περισσότερο από το 50% των μορίων αιμοσφαιρίνης μετατρέπονται σε καρβοξυαιμοσφαιρίνη και ακόμη και όταν το αίμα περιέχει 20-25% HbCO, ένα άτομο χρειάζεται ιατρική φροντίδα. Σε περίπτωση δηλητηρίασης από μονοξείδιο του άνθρακα, είναι σημαντικό να διασφαλιστεί ότι το θύμα εισπνέει καθαρό οξυγόνο. Αυτό αυξάνει τον ρυθμό διάστασης του HbCO κατά 20 φορές. Υπό κανονικές συνθήκες ζωής, η περιεκτικότητα σε HbCO στο αίμα είναι 0-2%· μετά το κάπνισμα ενός τσιγάρου, μπορεί να αυξηθεί στο 5% ή περισσότερο.

Υπό την επίδραση ισχυρών οξειδωτικών παραγόντων, το οξυγόνο είναι σε θέση να σχηματίσει έναν ισχυρό χημικό δεσμό με τον αιμικό σίδηρο, στον οποίο το άτομο του σιδήρου γίνεται τρισθενές. Αυτός ο συνδυασμός αιμοσφαιρίνης με οξυγόνο ονομάζεται μεθαιμοσφαιρίνη.Δεν μπορεί να δώσει οξυγόνο στους ιστούς. Η μεθαιμοσφαιρίνη μετατοπίζει την καμπύλη διάστασης της οξυαιμοσφαιρίνης προς τα αριστερά, επιδεινώνοντας έτσι τις συνθήκες για την απελευθέρωση οξυγόνου στα τριχοειδή αγγεία των ιστών. Σε υγιή άτομα υπό κανονικές συνθήκες, λόγω της συνεχούς πρόσληψης οξειδωτικών παραγόντων (υπεροξείδια, οργανικές ουσίες που περιέχουν νιτρο-ενώσεις κ.λπ.) στο αίμα, έως και το 3% της αιμοσφαιρίνης του αίματος μπορεί να έχει τη μορφή μεθαιμοσφαιρίνης.

Το χαμηλό επίπεδο αυτής της ένωσης διατηρείται λόγω της λειτουργίας των αντιοξειδωτικών ενζυμικών συστημάτων. Ο σχηματισμός της μεθαιμοσφαιρίνης περιορίζεται από αντιοξειδωτικά (γλουταθειόνη και ασκορβικό οξύ) που υπάρχουν στα ερυθροκύτταρα και η αποκατάστασή της στην αιμοσφαιρίνη λαμβάνει χώρα μέσω ενζυματικών αντιδράσεων που περιλαμβάνουν ένζυμα αφυδρογονάσης των ερυθροκυττάρων. Εάν αυτά τα συστήματα είναι ανεπαρκή ή εάν ουσίες (για παράδειγμα, φαινασετίνη, φάρμακα κατά της ελονοσίας, κ.λπ.) με υψηλές οξειδωτικές ιδιότητες εισέλθουν υπερβολικά στην κυκλοφορία του αίματος, αναπτύσσεται μαγοσφαιρινσμία.

Η αιμοσφαιρίνη αλληλεπιδρά εύκολα με πολλές άλλες ουσίες διαλυμένες στο αίμα. Συγκεκριμένα, κατά την αλληλεπίδραση με φάρμακα που περιέχουν θείο, μπορεί να σχηματιστεί σουλφαιμοσφαιρίνη, μετατοπίζοντας την καμπύλη διάστασης της οξυαιμοσφαιρίνης προς τα δεξιά.

Η εμβρυϊκή αιμοσφαιρίνη (HbF) κυριαρχεί στο αίμα του εμβρύου, το οποίο έχει μεγαλύτερη συγγένεια με το οξυγόνο από την αιμοσφαιρίνη των ενηλίκων. Σε ένα νεογέννητο, τα ερυθρά αιμοσφαίρια περιέχουν έως και 70% αιμοσφαιρίνη. Η αιμοσφαιρίνη F αντικαθίσταται από HbA κατά τους πρώτους έξι μήνες της ζωής.

Τις πρώτες ώρες μετά τη γέννηση, το pO2 του αρτηριακού αίματος είναι περίπου 50 mm Hg. Άρθ., και НbО 2 - 75-90%.

Στους ηλικιωμένους, η τάση οξυγόνου στο αρτηριακό αίμα και ο κορεσμός οξυγόνου της αιμοσφαιρίνης σταδιακά μειώνονται. Η τιμή αυτού του δείκτη υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο

pO2 = 103,5-0,42. ηλικία σε χρόνια.

Λόγω της ύπαρξης στενής σχέσης μεταξύ του κορεσμού οξυγόνου της αιμοσφαιρίνης στο αίμα και της τάσης οξυγόνου σε αυτό, αναπτύχθηκε μια μέθοδος παλμική οξυμετρία, που χρησιμοποιείται ευρέως στην κλινική. Αυτή η μέθοδος καθορίζει τον κορεσμό της αιμοσφαιρίνης στο αρτηριακό αίμα με οξυγόνο και τα κρίσιμα επίπεδα της στα οποία η τάση οξυγόνου στο αίμα καθίσταται ανεπαρκής για την αποτελεσματική διάχυσή της στους ιστούς και αρχίζουν να βιώνουν πείνα με οξυγόνο (Εικ. 3).

Ένα σύγχρονο παλμικό οξύμετρο αποτελείται από έναν αισθητήρα που περιλαμβάνει μια πηγή φωτός LED, έναν φωτοανιχνευτή, έναν μικροεπεξεργαστή και μια οθόνη. Το φως από το LED κατευθύνεται μέσω του ιστού του δακτύλου (δάχτυλο του ποδιού), του λοβού του αυτιού και απορροφάται από την οξυαιμοσφαιρίνη. Το μη απορροφημένο τμήμα της φωτεινής ροής αξιολογείται από έναν φωτοανιχνευτή. Το σήμα του φωτοανιχνευτή υποβάλλεται σε επεξεργασία από έναν μικροεπεξεργαστή και αποστέλλεται στην οθόνη. Η οθόνη εμφανίζει το ποσοστό κορεσμού οξυγόνου της αιμοσφαιρίνης, τον καρδιακό ρυθμό και την καμπύλη παλμών.

Η καμπύλη της εξάρτησης του κορεσμού οξυγόνου της αιμοσφαιρίνης δείχνει ότι η αιμοσφαιρίνη του αρτηριακού αίματος, η οποία ρέει από τα κυψελιδικά τριχοειδή αγγεία (Εικ. 3), είναι πλήρως κορεσμένη με οξυγόνο (SaO2 = 100%), η τάση οξυγόνου σε αυτό είναι 100 mm Hg . Τέχνη. (pO2 = 100 mm Hg). Μετά τη διάσπαση της οξυμοσφαιρίνης στους ιστούς, το αίμα αποοξυγονώνεται και στο μικτό φλεβικό αίμα επιστρέφει στον δεξιό κόλπο, υπό συνθήκες ηρεμίας, η αιμοσφαιρίνη παραμένει κορεσμένη με οξυγόνο κατά 75% (Sv0 2 = 75%) και η τάση οξυγόνου είναι 40 mm Hg. Τέχνη. (pvO2 = 40 mmHg). Έτσι, υπό συνθήκες ηρεμίας, οι ιστοί απορρόφησαν περίπου το 25% (≈250 ml) του οξυγόνου που απελευθερώθηκε από την οξυμοσφαιρίνη μετά τη διάστασή της.

Ρύζι. 3. Εξάρτηση του κορεσμού οξυγόνου της αιμοσφαιρίνης στο αρτηριακό αίμα από την τάση οξυγόνου σε αυτό

Με μείωση μόλις 10% στον κορεσμό της αιμοσφαιρίνης στο αρτηριακό αίμα με οξυγόνο (SaO 2,<90%), диссоциирующий в тканях оксигемоглобин не обеспечивает достаточного напряжения кислорода в артериальной крови для его эффективной диффузии в ткани и они начинают испытывать кислородное голодание.

Μία από τις σημαντικές εργασίες που επιλύεται με τη συνεχή μέτρηση του κορεσμού οξυγόνου της αιμοσφαιρίνης στο αρτηριακό αίμα με ένα παλμικό οξύμετρο είναι η ανίχνευση της στιγμής που ο κορεσμός μειώνεται σε κρίσιμο επίπεδο (90%) και ο ασθενής χρειάζεται επείγουσα φροντίδα με στόχο τη βελτίωση της παροχής οξυγόνο στους ιστούς.

Μεταφορά διοξειδίου του άνθρακα στο αίμα και η σχέση του με την οξεοβασική κατάσταση του αίματος

Το διοξείδιο του άνθρακα μεταφέρεται με το αίμα με τις ακόλουθες μορφές:

• φυσική διάλυση - 2,5-3 vol%;
• καρβοξυαιμοσφαιρίνη (HbCO 2) - 5 vol%;
• διττανθρακικά (NaHCO 3 και KHCO 3) - περίπου 50 vol%.

Το αίμα που ρέει από τους ιστούς περιέχει 56-58 vol% CO 2 και το αρτηριακό αίμα περιέχει 50-52 vol%. Όταν ρέει μέσω των τριχοειδών ιστών, το αίμα δεσμεύει περίπου 6 vol% CO 2 και στα πνευμονικά τριχοειδή αγγεία αυτό το αέριο διαχέεται στον κυψελιδικό αέρα και απομακρύνεται από το σώμα. Η ανταλλαγή CO 2 που σχετίζεται με την αιμοσφαιρίνη συμβαίνει ιδιαίτερα γρήγορα. Το διοξείδιο του άνθρακα προσκολλάται στις αμινομάδες του μορίου της αιμοσφαιρίνης, γι' αυτό και η καρβοξυαιμοσφαιρίνη ονομάζεται επίσης καρβαμινοαιμοσφαιρίνη.Το μεγαλύτερο μέρος του διοξειδίου του άνθρακα μεταφέρεται με τη μορφή αλάτων νατρίου και καλίου του ανθρακικού οξέος. Η επιταχυνόμενη διάσπαση του ανθρακικού οξέος στα ερυθροκύτταρα καθώς περνούν από τα πνευμονικά τριχοειδή διευκολύνεται από το ένζυμο ανθρακική ανυδράση. Όταν το pCO2 είναι κάτω από 40 mm Hg. Τέχνη. αυτό το ένζυμο καταλύει τη διάσπαση του H 2 CO 3 σε H 2 0 και C0 2, βοηθώντας στην απομάκρυνση του διοξειδίου του άνθρακα από το αίμα στον κυψελιδικό αέρα.

Η συσσώρευση διοξειδίου του άνθρακα στο αίμα πάνω από το φυσιολογικό ονομάζεται υπερκαπνία, και η μείωση υποκαπνία.Η υπερκαππία συνοδεύεται από μετατόπιση του pH του αίματος προς την όξινη πλευρά. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το διοξείδιο του άνθρακα συνδυάζεται με το νερό για να σχηματίσει ανθρακικό οξύ:

CO 2 + H 2 O = H 2 CO 3

Το ανθρακικό οξύ διασπάται σύμφωνα με το νόμο της δράσης της μάζας:

H 2 CO 3<->H + + HCO 3 - .

Έτσι, η εξωτερική αναπνοή, μέσω της επιρροής της στην περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα στο αίμα, εμπλέκεται άμεσα στη διατήρηση της οξεοβασικής κατάστασης στο σώμα. Κατά τη διάρκεια της ημέρας, περίπου 15.000 mmol ανθρακικού οξέος απομακρύνονται από το ανθρώπινο σώμα μέσω του εκπνεόμενου αέρα. Τα νεφρά αφαιρούν περίπου 100 φορές λιγότερο οξύ.

όπου pH είναι ο αρνητικός λογάριθμος της συγκέντρωσης πρωτονίων. Το pK 1 είναι ο αρνητικός λογάριθμος της σταθεράς διάστασης (K 1) του ανθρακικού οξέος. Για το ιοντικό μέσο που υπάρχει στο πλάσμα, pK 1 = 6,1.

Η συγκέντρωση [СО2] μπορεί να αντικατασταθεί από την τάση [рС0 2 ]:

[С0 2 ] = 0,03 рС0 2 .

Τότε pH = 6,1 + log / 0,03 pCO 2.

Αντικαθιστώντας αυτές τις τιμές, παίρνουμε:

pH = 6,1 + log24 / (0,03,40) = 6,1 + log20 = 6,1 + 1,3 = 7,4.

Έτσι, όσο η αναλογία / 0,03 pCO 2 είναι 20, το pH του αίματος θα είναι 7,4. Μια αλλαγή σε αυτή την αναλογία εμφανίζεται με οξέωση ή αλκάλωση, οι αιτίες των οποίων μπορεί να είναι διαταραχές στο αναπνευστικό σύστημα.

Υπάρχουν αλλαγές στην οξεοβασική κατάσταση που προκαλούνται από αναπνευστικές και μεταβολικές διαταραχές.

Αναπνευστική αλκάλωσηαναπτύσσεται με υπεραερισμό των πνευμόνων, για παράδειγμα, κατά την παραμονή σε υψόμετρο στα βουνά. Η έλλειψη οξυγόνου στον εισπνεόμενο αέρα οδηγεί σε αυξημένο αερισμό και ο υπεραερισμός οδηγεί σε υπερβολική έκπλυση διοξειδίου του άνθρακα από το αίμα. Η αναλογία / рС0 2 μετατοπίζεται προς την επικράτηση των ανιόντων και το pH του αίματος αυξάνεται. Η αύξηση του pH συνοδεύεται από αυξημένη απέκκριση διττανθρακικών στα ούρα από τους νεφρούς. Σε αυτή την περίπτωση, θα ανιχνευθεί στο αίμα χαμηλότερη από την κανονική περιεκτικότητα ανιόντων HCO 3 - ή η λεγόμενη «ανεπάρκεια βάσης».

Αναπνευστική οξέωσηαναπτύσσεται λόγω της συσσώρευσης διοξειδίου του άνθρακα στο αίμα και τους ιστούς λόγω ανεπαρκούς εξωτερικής αναπνοής ή κυκλοφορίας του αίματος. Με την υπερκαπνία, η αναλογία / pCO 2 μειώνεται. Κατά συνέπεια, μειώνεται και το pH (δείτε τις παραπάνω εξισώσεις). Αυτή η οξίνιση μπορεί να διορθωθεί γρήγορα αυξάνοντας τον αερισμό.

Με την αναπνευστική οξέωση, οι νεφροί αυξάνουν την απέκκριση πρωτονίων υδρογόνου στα ούρα στη σύνθεση όξινων αλάτων φωσφορικού οξέος και αμμωνίου (H 2 PO 4 - και NH 4 +). Μαζί με την αυξημένη έκκριση πρωτονίων υδρογόνου στα ούρα, αυξάνεται ο σχηματισμός ανιόντων ανθρακικού οξέος και αυξάνεται η επαναρρόφησή τους στο αίμα. Η περιεκτικότητα του HCO 3 - στο αίμα αυξάνεται και το pH επανέρχεται στο φυσιολογικό. Αυτή η κατάσταση ονομάζεται αντιρροπούμενη αναπνευστική οξέωση.Η παρουσία του μπορεί να κριθεί από την τιμή του pH και την αύξηση της περίσσειας βάσης (η διαφορά μεταξύ της περιεκτικότητας στο αίμα της δοκιμής και στο αίμα με φυσιολογική οξεοβασική κατάσταση.

Μεταβολική οξέωσηπου προκαλείται από την πρόσληψη περίσσειας οξέων στον οργανισμό από την τροφή, τις μεταβολικές διαταραχές ή τη χορήγηση φαρμάκων. Η αύξηση της συγκέντρωσης των ιόντων υδρογόνου στο αίμα οδηγεί σε αύξηση της δραστηριότητας των κεντρικών και περιφερειακών υποδοχέων που ελέγχουν το pH του αίματος και του εγκεφαλονωτιαίου υγρού. Αυξημένες παρορμήσεις από αυτά εισέρχονται στο αναπνευστικό κέντρο και διεγείρουν τον αερισμό των πνευμόνων. Αναπτύσσεται η υποκαπία. που αντισταθμίζει κάπως τη μεταβολική οξέωση. Το επίπεδο στο αίμα μειώνεται και αυτό ονομάζεται έλλειψη λόγων.

Μεταβολική αλκάλωσηαναπτύσσεται όταν υπάρχει υπερβολική κατάποση αλκαλικών προϊόντων, διαλυμάτων, φαρμακευτικών ουσιών, όταν το σώμα χάνει όξινα μεταβολικά προϊόντα ή υπερβολική κατακράτηση ανιόντων από τα νεφρά. Το αναπνευστικό σύστημα ανταποκρίνεται σε αύξηση της αναλογίας /pCO 2 με υποαερισμό των πνευμόνων και αύξηση της τάσης του διοξειδίου του άνθρακα στο αίμα. Η ανάπτυξη υπερκαπνίας μπορεί σε κάποιο βαθμό να αντισταθμίσει την αλκάλωση. Ωστόσο, ο όγκος μιας τέτοιας αντιστάθμισης περιορίζεται από το γεγονός ότι η συσσώρευση διοξειδίου του άνθρακα στο αίμα δεν συμβαίνει περισσότερο από μια τάση 55 mm Hg. Τέχνη. Ένα σημάδι αντιρροπούμενης μεταβολικής αλκάλωσης είναι η παρουσία περίσσεια βάσεων.

Η σχέση μεταξύ της μεταφοράς οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα στο αίμα

Υπάρχουν τρεις σημαντικοί τρόποι διασύνδεσης της μεταφοράς οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα στο αίμα.

Σχέση ανά είδος Φαινόμενο Bohr(αυξημένο pCO-, μειώνει τη συγγένεια της αιμοσφαιρίνης για το οξυγόνο).

Σχέση ανά είδος Εφέ Holden. Εκδηλώνεται στο γεγονός ότι όταν η αιμοσφαιρίνη αποοξυγονώνεται, η συγγένειά της για το διοξείδιο του άνθρακα αυξάνεται. Απελευθερώνεται επιπλέον αριθμός αμινομάδων αιμοσφαιρίνης, ικανές να δεσμεύουν διοξείδιο του άνθρακα. Αυτό συμβαίνει στα τριχοειδή αγγεία των ιστών και η μειωμένη αιμοσφαιρίνη μπορεί να δεσμεύσει μεγάλες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα που απελευθερώνεται στο αίμα από τους ιστούς. Σε συνδυασμό με την αιμοσφαιρίνη, μεταφέρεται έως και το 10% του συνόλου του διοξειδίου του άνθρακα που μεταφέρεται στο αίμα. Στο αίμα των πνευμονικών τριχοειδών αγγείων, η αιμοσφαιρίνη οξυγονώνεται, η συγγένειά της για το διοξείδιο του άνθρακα μειώνεται και περίπου το ήμισυ αυτού του εύκολα ανταλλάξιμου κλάσματος διοξειδίου του άνθρακα απελευθερώνεται στον κυψελιδικό αέρα.

Ένας άλλος τρόπος σχέσης οφείλεται σε αλλαγή των όξινων ιδιοτήτων της αιμοσφαιρίνης ανάλογα με τη σύνδεσή της με το οξυγόνο. Οι σταθερές διάστασης αυτών των ενώσεων σε σύγκριση με το ανθρακικό οξύ έχουν την εξής αναλογία: Hb0 2 > H 2 CO 3 > Hb. Κατά συνέπεια, το HbO2 έχει ισχυρότερες όξινες ιδιότητες. Επομένως, μετά το σχηματισμό στα πνευμονικά τριχοειδή αγγεία, παίρνει κατιόντα (K +) από διττανθρακικά (KHCO3) σε αντάλλαγμα για ιόντα H +. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται H 2 CO 3. Όταν αυξάνεται η συγκέντρωση ανθρακικού οξέος στα ερυθροκύτταρα, το ένζυμο ανθρακική ανυδράση αρχίζει να το καταστρέφει με το σχηματισμό CO 2 και H 2 0. Το διοξείδιο του άνθρακα διαχέεται στον κυψελιδικό αέρα. Έτσι, η οξυγόνωση της αιμοσφαιρίνης στους πνεύμονες προάγει την καταστροφή των διττανθρακικών και την απομάκρυνση του διοξειδίου του άνθρακα που συσσωρεύεται σε αυτά από το αίμα.

Οι μετασχηματισμοί που περιγράφονται παραπάνω και συμβαίνουν στο αίμα των πνευμονικών τριχοειδών αγγείων μπορούν να γραφτούν με τη μορφή διαδοχικών συμβολικών αντιδράσεων:

Η αποοξυγόνωση του Hb0 2 στα τριχοειδή ιστού το μετατρέπει σε μια ένωση με λιγότερες όξινες ιδιότητες από το H 2 C0 3. Τότε οι παραπάνω αντιδράσεις στα ερυθροκύτταρα ρέουν προς την αντίθετη κατεύθυνση. Η αιμοσφαιρίνη δρα ως προμηθευτής ιόντων Κ για το σχηματισμό διττανθρακικών και τη δέσμευση του διοξειδίου του άνθρακα.

Μεταφορά αερίων με αίμα

Το αίμα είναι ο φορέας του οξυγόνου από τους πνεύμονες στους ιστούς και του διοξειδίου του άνθρακα από τους ιστούς στους πνεύμονες. Μόνο μια μικρή ποσότητα αυτών των αερίων μεταφέρεται σε ελεύθερη (διαλυμένη) κατάσταση. Η κύρια ποσότητα οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα μεταφέρεται σε δεσμευμένη κατάσταση.

Μεταφορά οξυγόνου

Το οξυγόνο, που διαλύεται στο πλάσμα του αίματος των τριχοειδών αγγείων της πνευμονικής κυκλοφορίας, διαχέεται στα ερυθρά αιμοσφαίρια και συνδέεται αμέσως με την αιμοσφαιρίνη, σχηματίζοντας οξυαιμοσφαιρίνη. Ο ρυθμός δέσμευσης οξυγόνου είναι υψηλός: ο χρόνος ημι-κορεσμού της αιμοσφαιρίνης με οξυγόνο είναι περίπου 3 ms. Ένα γραμμάριο αιμοσφαιρίνης δεσμεύει 1,34 ml οξυγόνου· σε 100 ml αίματος υπάρχουν 16 g αιμοσφαιρίνης και, επομένως, 19,0 ml οξυγόνου. Αυτή η ποσότητα ονομάζεται ικανότητα οξυγόνου του αίματος(ΚΕΚ).

Η μετατροπή της αιμοσφαιρίνης σε οξυαιμοσφαιρίνη καθορίζεται από την τάση του διαλυμένου οξυγόνου. Γραφικά, αυτή η εξάρτηση εκφράζεται από την καμπύλη διάστασης της οξυαιμοσφαιρίνης (Εικ. 6.3).

Το σχήμα δείχνει ότι ακόμη και σε χαμηλή μερική πίεση οξυγόνου (40 mm Hg), το 75-80% της αιμοσφαιρίνης συνδέεται με αυτό.

Σε πίεση 80-90 mm Hg. Τέχνη. η αιμοσφαιρίνη είναι σχεδόν πλήρως κορεσμένη με οξυγόνο.

Ρύζι. 4. Καμπύλη διάστασης οξυαιμοσφαιρίνης

Η καμπύλη διάστασης έχει σχήμα S και αποτελείται από δύο μέρη - απότομα και κεκλιμένα. Το κεκλιμένο τμήμα της καμπύλης, που αντιστοιχεί σε υψηλές (περισσότερες από 60 mm Hg) τάσεις οξυγόνου, δείχνει ότι υπό αυτές τις συνθήκες η περιεκτικότητα σε οξυαιμοσφαιρίνη εξαρτάται μόνο ασθενώς από την τάση οξυγόνου και τη μερική της πίεση στον εισπνεόμενο και κυψελιδικό αέρα. Το άνω κεκλιμένο τμήμα της καμπύλης διάστασης αντανακλά την ικανότητα της αιμοσφαιρίνης να δεσμεύει μεγάλες ποσότητες οξυγόνου, παρά τη μέτρια μείωση της μερικής της πίεσης στον εισπνεόμενο αέρα. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, οι ιστοί τροφοδοτούνται επαρκώς με οξυγόνο (σημείο κορεσμού).

Το απότομο τμήμα της καμπύλης διάστασης αντιστοιχεί στην κανονική τάση οξυγόνου για τους ιστούς του σώματος (35 mmHg και κάτω). Σε ιστούς που απορροφούν πολύ οξυγόνο (εργαζόμενοι μύες, συκώτι, νεφροί), το οξυγόνο και η αιμοσφαιρίνη διασπώνται σε μεγαλύτερο βαθμό, μερικές φορές σχεδόν πλήρως. Σε ιστούς στους οποίους η ένταση των οξειδωτικών διεργασιών είναι χαμηλή, το μεγαλύτερο μέρος της οξυαιμοσφαιρίνης δεν διασπάται.

Η ιδιότητα της αιμοσφαιρίνης -διαποτίζεται εύκολα με οξυγόνο ακόμα και σε χαμηλές πιέσεις και το απελευθερώνει εύκολα- είναι πολύ σημαντική. Λόγω της εύκολης απελευθέρωσης οξυγόνου από την αιμοσφαιρίνη με μείωση της μερικής της πίεσης, εξασφαλίζεται αδιάλειπτη παροχή οξυγόνου στους ιστούς στους οποίους, λόγω της συνεχούς κατανάλωσης οξυγόνου, η μερική της πίεση είναι μηδενική.

Η διάσπαση της οξυαιμοσφαιρίνης σε αιμοσφαιρίνη και οξυγόνο αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας του σώματος (Εικ. 5).

Ρύζι. 5. Καμπύλες κορεσμού οξυγόνου αιμοσφαιρίνης υπό διαφορετικές συνθήκες:

A - ανάλογα με την αντίδραση του περιβάλλοντος (pH). Β - θερμοκρασία; Β - για την περιεκτικότητα σε αλάτι. G - στην περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα. Η τετμημένη είναι η μερική πίεση του οξυγόνου (σε mmHg). κατά μήκος της τεταγμένης - βαθμός κορεσμού (σε%)

Η διάσταση της οξυαιμοσφαιρίνης εξαρτάται από την αντίδραση του περιβάλλοντος του πλάσματος του αίματος. Με την αύξηση της οξύτητας του αίματος, η διάσταση της οξυαιμοσφαιρίνης αυξάνεται (Εικ. 5, Α).

Η δέσμευση της αιμοσφαιρίνης με το οξυγόνο στο νερό γίνεται γρήγορα, αλλά δεν επιτυγχάνεται ο πλήρης κορεσμός της, όπως δεν συμβαίνει η πλήρης απελευθέρωση οξυγόνου όταν μειώνεται η μερική συγκέντρωσή του.
πίεση. Πιο πλήρης κορεσμός της αιμοσφαιρίνης με οξυγόνο και πλήρης απελευθέρωσή της με μείωση της τάσης οξυγόνου συμβαίνουν στα διαλύματα αλάτων και στο πλάσμα του αίματος (βλ. Εικ. 5, Β).

Η περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα στο αίμα είναι ιδιαίτερης σημασίας για τη δέσμευση της αιμοσφαιρίνης με το οξυγόνο: όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητά της στο αίμα, τόσο λιγότερη αιμοσφαιρίνη συνδέεται με το οξυγόνο και τόσο πιο γρήγορα γίνεται η διάσταση της οξυαιμοσφαιρίνης. Στο Σχ. Το σχήμα 5, D δείχνει τις καμπύλες διάστασης της οξυαιμοσφαιρίνης σε διαφορετικά επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα στο αίμα. Η ικανότητα της αιμοσφαιρίνης να συνδυάζεται με το οξυγόνο μειώνεται ιδιαίτερα απότομα σε πίεση διοξειδίου του άνθρακα 46 mm Hg. Τέχνη, δηλ. σε τιμή που αντιστοιχεί στην τάση του διοξειδίου του άνθρακα στο φλεβικό αίμα. Η επίδραση του διοξειδίου του άνθρακα στη διάσταση της οξυαιμοσφαιρίνης είναι πολύ σημαντική για τη μεταφορά αερίων στους πνεύμονες και τους ιστούς.

Οι ιστοί περιέχουν μεγάλες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα και άλλων όξινων προϊόντων διάσπασης που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα του μεταβολισμού. Περνώντας στο αρτηριακό αίμα των τριχοειδών ιστών, συμβάλλουν στην ταχύτερη διάσπαση της οξυαιμοσφαιρίνης και στην απελευθέρωση οξυγόνου στους ιστούς.

Στους πνεύμονες, καθώς το διοξείδιο του άνθρακα απελευθερώνεται από το φλεβικό αίμα στον κυψελιδικό αέρα και η περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα στο αίμα μειώνεται, η ικανότητα της αιμοσφαιρίνης να συνδυάζεται με το οξυγόνο αυξάνεται. Αυτό εξασφαλίζει τη μετατροπή του φλεβικού αίματος σε αρτηριακό αίμα.

Μεταφορά διοξειδίου του άνθρακα

Τρεις μορφές μεταφοράς διοξειδίου του άνθρακα είναι γνωστές:

• Φυσικά διαλυμένο αέριο - 5-10%, ή 2,5 ml/100 ml αίματος.
• χημικά δεσμευμένο σε διττανθρακικά: στο πλάσμα NaHC0 3, στα ερυθροκύτταρα KHCO - 80-90%, δηλ. 51 ml/100 ml αίματος;
• χημικά συνδεδεμένο σε ενώσεις καρβαμίνης της αιμοσφαιρίνης - 5-15%, ή 4,5 ml/100 ml αίματος.

Το διοξείδιο του άνθρακα παράγεται συνεχώς στα κύτταρα και διαχέεται στο αίμα των τριχοειδών ιστών. Στα ερυθρά αιμοσφαίρια συνδυάζεται με νερό για να σχηματίσει ανθρακικό οξύ. Αυτή η διαδικασία καταλύεται (επιταχύνεται 20.000 φορές) από το ένζυμο ανθρακική ανυδράση.Η καρβονική ανυδράση βρίσκεται στα ερυθροκύτταρα, δεν βρίσκεται στο πλάσμα του αίματος. Επομένως, η ενυδάτωση του διοξειδίου του άνθρακα συμβαίνει σχεδόν αποκλειστικά στα ερυθρά αιμοσφαίρια. Ανάλογα με την τάση του διοξειδίου του άνθρακα, η ανθρακική ανυδράση καταλύεται με το σχηματισμό ανθρακικού οξέος και τη διάσπασή του σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό (στα τριχοειδή αγγεία των πνευμόνων).

Μερικά μόρια διοξειδίου του άνθρακα συνδυάζονται με την αιμοσφαιρίνη στα ερυθρά αιμοσφαίρια, σχηματίζοντας καρβοαιμοσφαιρίνη.

Χάρη σε αυτές τις διαδικασίες δέσμευσης, η τάση του διοξειδίου του άνθρακα στα ερυθροκύτταρα είναι χαμηλή. Επομένως, όλο και περισσότερες νέες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα διαχέονται στα ερυθρά αιμοσφαίρια. Η συγκέντρωση των ιόντων HC0 3 - που σχηματίζονται κατά τη διάσταση των αλάτων ανθρακικού οξέος στα ερυθροκύτταρα αυξάνεται. Η μεμβράνη των ερυθροκυττάρων είναι ιδιαίτερα διαπερατή στα ανιόντα. Επομένως, μερικά από τα ιόντα HCO 3 - περνούν στο πλάσμα του αίματος. Αντί για ιόντα HCO 3 - ιόντα CI - εισέρχονται στα ερυθρά αιμοσφαίρια από το πλάσμα, τα αρνητικά φορτία των οποίων εξισορροπούνται από ιόντα K +. Η ποσότητα διττανθρακικού νατρίου (NaHCO 3 -) αυξάνεται στο πλάσμα του αίματος.

Η συσσώρευση ιόντων στο εσωτερικό των ερυθροκυττάρων συνοδεύεται από αύξηση της οσμωτικής πίεσης σε αυτά. Επομένως, ο όγκος των ερυθρών αιμοσφαιρίων στα τριχοειδή αγγεία της συστηματικής κυκλοφορίας αυξάνεται ελαφρώς.

Για να δεσμευτεί το μεγαλύτερο μέρος του διοξειδίου του άνθρακα, οι ιδιότητες της αιμοσφαιρίνης ως οξέος είναι εξαιρετικά σημαντικές. Η οξυαιμοσφαιρίνη έχει σταθερά διάστασης 70 φορές μεγαλύτερη από τη δεοξυαιμοσφαιρίνη. Η οξυαιμοσφαιρίνη είναι ισχυρότερο οξύ από το ανθρακικό οξύ, ενώ η δεοξυαιμοσφαιρίνη είναι πιο ασθενές οξύ. Επομένως, στο αρτηριακό αίμα, η οξυαιμοσφαιρίνη, η οποία έχει εκτοπίσει τα ιόντα K+ από τα διττανθρακικά, μεταφέρεται με τη μορφή του άλατος KHbO2. Στα τριχοειδή αγγεία του ιστού, το KHbO 2 αποβάλλει οξυγόνο και μετατρέπεται σε KHb. Από αυτό, το ανθρακικό οξύ, όντας ισχυρότερο, εκτοπίζει τα ιόντα K +:

KHb0 2 + H 2 CO 3 = KHb + 0 2 + KNSO 3

Έτσι, η μετατροπή της οξυαιμοσφαιρίνης σε αιμοσφαιρίνη συνοδεύεται από αύξηση της ικανότητας του αίματος να δεσμεύει το διοξείδιο του άνθρακα. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται Φαινόμενο Haldane.Η αιμοσφαιρίνη χρησιμεύει ως πηγή κατιόντων (K+), απαραίτητα για τη δέσμευση του ανθρακικού οξέος με τη μορφή διττανθρακικών.

Έτσι, στα ερυθρά αιμοσφαίρια των τριχοειδών ιστών σχηματίζεται μια πρόσθετη ποσότητα όξινου ανθρακικού καλίου, καθώς και καρβοαιμοσφαιρίνης, και η ποσότητα διττανθρακικού νατρίου αυξάνεται στο πλάσμα του αίματος. Σε αυτή τη μορφή, το διοξείδιο του άνθρακα μεταφέρεται στους πνεύμονες.

Στα τριχοειδή αγγεία της πνευμονικής κυκλοφορίας μειώνεται η τάση του διοξειδίου του άνθρακα. Το CO2 διασπάται από την καρβοαιμοσφαιρίνη. Ταυτόχρονα σχηματίζεται οξυαιμοσφαιρίνη και αυξάνεται η διάστασή της. Η οξυαιμοσφαιρίνη εκτοπίζει το κάλιο από τα διττανθρακικά. Το ανθρακικό οξύ στα ερυθρά αιμοσφαίρια (παρουσία ανθρακικής ανυδράσης) αποσυντίθεται γρήγορα σε νερό και διοξείδιο του άνθρακα. Τα ιόντα HCOX εισέρχονται στα ερυθροκύτταρα και τα ιόντα CI εισέρχονται στο πλάσμα του αίματος, όπου η ποσότητα του διττανθρακικού νατρίου μειώνεται. Το διοξείδιο του άνθρακα διαχέεται στον κυψελιδικό αέρα. Όλες αυτές οι διαδικασίες φαίνονται σχηματικά στο Σχ. 6.

Ρύζι. 6. Διεργασίες που συμβαίνουν στα ερυθρά αιμοσφαίρια όταν το οξυγόνο και το διοξείδιο του άνθρακα απορροφώνται ή απελευθερώνονται στο αίμα

Το αίμα είναι ο φορέας του οξυγόνου από τους πνεύμονες στους ιστούς και του διοξειδίου του άνθρακα από τους ιστούς στους πνεύμονες. Μόνο μια μικρή ποσότητα αυτών των αερίων μεταφέρεται σε ελεύθερη (διαλυμένη) κατάσταση. Η κύρια ποσότητα οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα μεταφέρεται σε δεσμευμένη κατάσταση.

Μεταφορά οξυγόνου.Το οξυγόνο, που διαλύεται στο πλάσμα του αίματος των τριχοειδών αγγείων της πνευμονικής κυκλοφορίας, διαχέεται στα ερυθρά αιμοσφαίρια και συνδέεται αμέσως με την αιμοσφαιρίνη, σχηματίζοντας οξυαιμοσφαιρίνη. Ο ρυθμός δέσμευσης οξυγόνου είναι υψηλός: ο χρόνος ημι-κορεσμού της αιμοσφαιρίνης με οξυγόνο είναι περίπου 3 ms. Ένα γραμμάριο αιμοσφαιρίνης δεσμεύει 1,34 ml οξυγόνου· σε 100 ml αίματος υπάρχουν 16 g αιμοσφαιρίνης και, επομένως, 19,0 ml οξυγόνου. Αυτή η τιμή ονομάζεται χωρητικότητα οξυγόνου αίματος (BOC).

Η μετατροπή της αιμοσφαιρίνης σε οξυαιμοσφαιρίνη καθορίζεται από την τάση του διαλυμένου οξυγόνου. Γραφικά, αυτή η εξάρτηση εκφράζεται από την καμπύλη διάστασης της οξυαιμοσφαιρίνης (Εικ. 6.3).

Το σχήμα δείχνει ότι ακόμη και σε χαμηλή μερική πίεση οξυγόνου (40 mm Hg), το 75-80% της αιμοσφαιρίνης συνδέεται με αυτό.

Σε πίεση 80-90 mm Hg. Τέχνη. η αιμοσφαιρίνη είναι σχεδόν πλήρως κορεσμένη με οξυγόνο.

Ρύζι. 6.3.

Η καμπύλη διάστασης έχει σχήμα 5 και αποτελείται από δύο μέρη - απότομα και κεκλιμένα. Το κεκλιμένο τμήμα της καμπύλης, που αντιστοιχεί σε υψηλές (περισσότερες από 60 mm Hg) τάσεις οξυγόνου, δείχνει ότι υπό αυτές τις συνθήκες η περιεκτικότητα σε οξυαιμοσφαιρίνη εξαρτάται μόνο ασθενώς από την τάση οξυγόνου και τη μερική της πίεση στον εισπνεόμενο και κυψελιδικό αέρα. Το άνω κεκλιμένο τμήμα της καμπύλης διάστασης αντανακλά την ικανότητα της αιμοσφαιρίνης να δεσμεύει μεγάλες ποσότητες οξυγόνου, παρά τη μέτρια μείωση της μερικής της πίεσης στον εισπνεόμενο αέρα. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, οι ιστοί τροφοδοτούνται επαρκώς με οξυγόνο (σημείο κορεσμού).

Το απότομο τμήμα της καμπύλης διάστασης αντιστοιχεί στην κανονική τάση οξυγόνου για τους ιστούς του σώματος (35 mmHg και κάτω). Σε ιστούς που απορροφούν πολύ οξυγόνο (εργαζόμενοι μύες, συκώτι, νεφροί), η οξυαιμοσφαιρίνη διασπάται σε μεγαλύτερο βαθμό, μερικές φορές σχεδόν πλήρως. Σε ιστούς στους οποίους η ένταση των οξειδωτικών διεργασιών είναι χαμηλή, το μεγαλύτερο μέρος της οξυαιμοσφαιρίνης δεν διασπάται.

Η ιδιότητα της αιμοσφαιρίνης -διαποτίζεται εύκολα με οξυγόνο ακόμα και σε χαμηλές πιέσεις και το απελευθερώνει εύκολα- είναι πολύ σημαντική. Λόγω της εύκολης απελευθέρωσης οξυγόνου από την αιμοσφαιρίνη με μείωση της μερικής της πίεσης, εξασφαλίζεται αδιάλειπτη παροχή οξυγόνου στους ιστούς στους οποίους, λόγω της συνεχούς κατανάλωσης οξυγόνου, η μερική της πίεση είναι μηδενική.

Η διάσπαση της οξυαιμοσφαιρίνης σε αιμοσφαιρίνη και οξυγόνο αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας του σώματος (Εικ. 6.4).

Ρύζι. 6.4.

A - ανάλογα με την αντίδραση του περιβάλλοντος (pH). Β - στη θερμοκρασία. Β - για την περιεκτικότητα σε αλάτι. G - στην περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα. Ο άξονας της τετμημένης είναι η μερική πίεση του οξυγόνου (σε mmHg), ο άξονας τεταγμένης είναι ο βαθμός κορεσμού (σε%)

Η διάσταση της οξυαιμοσφαιρίνης εξαρτάται από την αντίδραση του περιβάλλοντος του πλάσματος του αίματος. Με την αύξηση της οξύτητας του αίματος, η διάσταση της οξυαιμοσφαιρίνης αυξάνεται (Εικ. 6.4, Α).

Η δέσμευση της αιμοσφαιρίνης με το οξυγόνο στο νερό γίνεται γρήγορα, αλλά δεν επιτυγχάνεται ο πλήρης κορεσμός της, όπως δεν συμβαίνει η πλήρης απελευθέρωση οξυγόνου όταν μειώνεται η μερική της πίεση. Πιο πλήρης κορεσμός της αιμοσφαιρίνης με οξυγόνο και πλήρης απελευθέρωσή της με μείωση της τάσης οξυγόνου συμβαίνουν στα διαλύματα αλάτων και στο πλάσμα του αίματος (βλ. Εικ. 6.4, Β).

Η περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα στο αίμα είναι ιδιαίτερης σημασίας για τη δέσμευση της αιμοσφαιρίνης με το οξυγόνο: όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητά της στο αίμα, τόσο λιγότερη αιμοσφαιρίνη συνδέεται με το οξυγόνο και τόσο πιο γρήγορα γίνεται η διάσταση της οξυαιμοσφαιρίνης. Στο Σχ. Το σχήμα 6.4, D δείχνει τις καμπύλες διάστασης της οξυαιμοσφαιρίνης σε διαφορετικά επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα στο αίμα. Η ικανότητα της αιμοσφαιρίνης να συνδυάζεται με το οξυγόνο μειώνεται ιδιαίτερα απότομα σε πίεση διοξειδίου του άνθρακα 46 mm Hg. Τέχνη, δηλ. σε τιμή που αντιστοιχεί στην τάση του διοξειδίου του άνθρακα στο φλεβικό αίμα. Η επίδραση του διοξειδίου του άνθρακα στη διάσταση της οξυαιμοσφαιρίνης είναι πολύ σημαντική για τη μεταφορά αερίων στους πνεύμονες και τους ιστούς.

Οι ιστοί περιέχουν μεγάλες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα και άλλων όξινων προϊόντων διάσπασης που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα του μεταβολισμού. Περνώντας στο αρτηριακό αίμα των τριχοειδών ιστών, συμβάλλουν στην ταχύτερη διάσπαση της οξυαιμοσφαιρίνης και στην απελευθέρωση οξυγόνου στους ιστούς.

Στους πνεύμονες, καθώς το διοξείδιο του άνθρακα απελευθερώνεται από το φλεβικό αίμα στον κυψελιδικό αέρα και η περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα στο αίμα μειώνεται, η ικανότητα της αιμοσφαιρίνης να συνδυάζεται με το οξυγόνο αυξάνεται. Αυτό εξασφαλίζει τη μετατροπή του φλεβικού αίματος σε αρτηριακό αίμα.

Μεταφορά διοξειδίου του άνθρακα.Τρεις μορφές μεταφοράς διοξειδίου του άνθρακα είναι γνωστές:

• Φυσικά διαλυμένο αέριο - 5-10%, ή 2,5 ml/100 ml αίματος.
• χημικά δεσμευμένο σε διττανθρακικά: στο πλάσμα NaHC0 3, στα ερυθροκύτταρα KHC0 3 - 80-90%, δηλ. 51 ml/100 ml αίματος;
• χημικά συνδεδεμένο σε ενώσεις καρβαμίνης της αιμοσφαιρίνης - 5-15%, ή 4,5 ml/100 ml αίματος.

Το διοξείδιο του άνθρακα παράγεται συνεχώς στα κύτταρα και διαχέεται στο αίμα των τριχοειδών ιστών. Στα ερυθρά αιμοσφαίρια συνδυάζεται με νερό για να σχηματίσει ανθρακικό οξύ. Αυτή η διαδικασία καταλύεται (επιταχύνεται 20.000 φορές) από το ένζυμο ανθρακική ανυδράση.Η καρβονική ανυδράση βρίσκεται στα ερυθροκύτταρα, δεν βρίσκεται στο πλάσμα του αίματος. Επομένως, η ενυδάτωση του διοξειδίου του άνθρακα συμβαίνει σχεδόν αποκλειστικά στα ερυθρά αιμοσφαίρια. Ανάλογα με την τάση του διοξειδίου του άνθρακα, η ανθρακική ανυδράση καταλύεται με το σχηματισμό ανθρακικού οξέος και τη διάσπασή του σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό (στα τριχοειδή αγγεία των πνευμόνων).

Μερικά μόρια διοξειδίου του άνθρακα συνδυάζονται με την αιμοσφαιρίνη στα ερυθρά αιμοσφαίρια, σχηματίζοντας καρβοαιμοσφαιρίνη.

Χάρη σε αυτές τις διαδικασίες δέσμευσης, η τάση του διοξειδίου του άνθρακα στα ερυθροκύτταρα είναι χαμηλή. Επομένως, όλο και περισσότερες νέες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα διαχέονται στα ερυθρά αιμοσφαίρια. Η συγκέντρωση των ιόντων HC0 3 - που σχηματίζονται κατά τη διάσταση των αλάτων ανθρακικού οξέος στα ερυθροκύτταρα αυξάνεται. Η μεμβράνη των ερυθροκυττάρων είναι ιδιαίτερα διαπερατή στα ανιόντα. Επομένως, μερικά από τα ιόντα HC0 3 - περνούν στο πλάσμα του αίματος. Αντί για ιόντα HC0 3 - ιόντα C1_ εισέρχονται στα ερυθρά αιμοσφαίρια από το πλάσμα, τα αρνητικά φορτία των οποίων εξισορροπούνται από ιόντα K +. Η ποσότητα διττανθρακικού νατρίου (NaHC0 3 -) αυξάνεται στο πλάσμα του αίματος.

Η συσσώρευση ιόντων στο εσωτερικό των ερυθροκυττάρων συνοδεύεται από αύξηση της οσμωτικής πίεσης σε αυτά. Επομένως, ο όγκος των ερυθρών αιμοσφαιρίων στα τριχοειδή αγγεία της συστηματικής κυκλοφορίας αυξάνεται ελαφρώς.

Για να δεσμευτεί το μεγαλύτερο μέρος του διοξειδίου του άνθρακα, οι ιδιότητες της αιμοσφαιρίνης ως οξέος είναι εξαιρετικά σημαντικές. Η οξυαιμοσφαιρίνη έχει σταθερά διάστασης 70 φορές μεγαλύτερη από τη δεοξυαιμοσφαιρίνη. Η οξυαιμοσφαιρίνη είναι ισχυρότερο οξύ από το ανθρακικό οξύ και η δεοξυαιμοσφαιρίνη είναι πιο ασθενές οξύ. Επομένως, στο αρτηριακό αίμα, η οξυαιμοσφαιρίνη, η οποία έχει εκτοπίσει τα ιόντα K+ από τα διττανθρακικά, μεταφέρεται με τη μορφή του άλατος KHbO2. Στα τριχοειδή των ιστών, το KH0 2 δίνει οξυγόνο και μετατρέπεται σε KHH. Από αυτό, το ανθρακικό οξύ, όντας ισχυρότερο, εκτοπίζει τα ιόντα K +:

Έτσι, η μετατροπή της οξυαιμοσφαιρίνης σε αιμοσφαιρίνη συνοδεύεται από αύξηση της ικανότητας του αίματος να δεσμεύει το διοξείδιο του άνθρακα. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται Φαινόμενο Haldane.Η αιμοσφαιρίνη χρησιμεύει ως πηγή κατιόντων (K +) που είναι απαραίτητα για τη δέσμευση του ανθρακικού οξέος με τη μορφή διττανθρακικών.

Έτσι, στα ερυθρά αιμοσφαίρια των τριχοειδών ιστών σχηματίζεται μια πρόσθετη ποσότητα όξινου ανθρακικού καλίου, καθώς και καρβοαιμοσφαιρίνης, και η ποσότητα διττανθρακικού νατρίου αυξάνεται στο πλάσμα του αίματος. Σε αυτή τη μορφή, το διοξείδιο του άνθρακα μεταφέρεται στους πνεύμονες.

Στα τριχοειδή αγγεία της πνευμονικής κυκλοφορίας μειώνεται η τάση του διοξειδίου του άνθρακα. Το C0 2 διαχωρίζεται από την καρβοαιμοσφαιρίνη. Ταυτόχρονα σχηματίζεται οξυαιμοσφαιρίνη και αυξάνεται η διάστασή της. Η οξυαιμοσφαιρίνη εκτοπίζει το κάλιο από τα διττανθρακικά. Το ανθρακικό οξύ στα ερυθρά αιμοσφαίρια (παρουσία ανθρακικής ανυδράσης) αποσυντίθεται γρήγορα σε νερό και διοξείδιο του άνθρακα. Τα ιόντα HC03 εισέρχονται στα ερυθροκύτταρα και τα ιόντα SG εισέρχονται στο πλάσμα του αίματος, όπου η ποσότητα του διττανθρακικού νατρίου μειώνεται. Το διοξείδιο του άνθρακα διαχέεται στον κυψελιδικό αέρα. Όλες αυτές οι διαδικασίες φαίνονται σχηματικά στο Σχ. 6.5.

Ρύζι. 6.5.

• Βλέπε: Φυσιολογία του Ανθρώπου / Εκδ. Α. Κοσίτσκι.
• Βλέπε: Leontyeva N.N., Marinova K.V. Διάταγμα. όπ.

Η αναπνοή είναι η πιο σημαντική λειτουργία του σώματος· εξασφαλίζει τη διατήρηση ενός βέλτιστου επιπέδου οξειδοαναγωγικών διεργασιών στα κύτταρα, την κυτταρική αναπνοή.

Εξειδικευμένα όργανα (μύτη, πνεύμονες, διάφραγμα, καρδιά) και κύτταρα (ερυθρά αιμοσφαίρια, νευρικά κύτταρα, χημειοϋποδοχείς των αιμοφόρων αγγείων και νευρικά κύτταρα του εγκεφάλου που σχηματίζουν το αναπνευστικό κέντρο) εμπλέκονται στη διασφάλιση της αναπνευστικής διαδικασίας.

Συμβατικά, η διαδικασία της αναπνοής μπορεί να χωριστεί σε τρία κύρια στάδια: εξωτερική αναπνοή, μεταφορά αερίων (οξυγόνο και διοξείδιο του άνθρακα) από το αίμα (μεταξύ πνευμόνων και κυττάρων) και αναπνοή ιστού (οξείδωση διαφόρων ουσιών στα κύτταρα).

Εξωτερική αναπνοή- ανταλλαγή αερίων μεταξύ του σώματος και του περιβάλλοντος ατμοσφαιρικού αέρα.

Μεταφορά αερίων με αίμα. Ο κύριος φορέας του οξυγόνου είναι η αιμοσφαιρίνη, μια πρωτεΐνη που βρίσκεται μέσα στα ερυθρά αιμοσφαίρια. Η αιμοσφαιρίνη μεταφέρει επίσης έως και 20% του διοξειδίου του άνθρακα.

Ιστός ή εσωτερική αναπνοή. Αυτή η διαδικασία μπορεί να χωριστεί σε δύο: την ανταλλαγή αερίων μεταξύ του αίματος και των ιστών, την κατανάλωση οξυγόνου από τα κύτταρα και την απελευθέρωση διοξειδίου του άνθρακα (ενδοκυτταρική, ενδογενής αναπνοή).

Είναι προφανές ότι η κατάσταση της υγείας καθορίζεται από την κατάσταση της αναπνευστικής λειτουργίας και οι εφεδρικές ικανότητες του σώματος, το απόθεμα υγείας, εξαρτώνται από τις εφεδρικές δυνατότητες του αναπνευστικού συστήματος.

Μεταφορά αερίων με αίμα

Στο σώμα, το οξυγόνο και το διοξείδιο του άνθρακα μεταφέρονται με το αίμα. Το οξυγόνο που προέρχεται από τον κυψελιδικό αέρα στο αίμα συνδέεται με την αιμοσφαιρίνη των ερυθρών αιμοσφαιρίων, σχηματίζοντας τη λεγόμενη οξυαιμοσφαιρίνη και με αυτή τη μορφή παρέχεται στους ιστούς. Στα τριχοειδή των ιστών, το οξυγόνο διασπάται και περνά στον ιστό, όπου περιλαμβάνεται στις οξειδωτικές διεργασίες. Η ελεύθερη αιμοσφαιρίνη δεσμεύει το υδρογόνο και μετατρέπεται στη λεγόμενη ανηγμένη αιμοσφαιρίνη. Το διοξείδιο του άνθρακα που παράγεται στους ιστούς περνά στο αίμα και εισέρχεται στα ερυθρά αιμοσφαίρια. Στη συνέχεια, μέρος του διοξειδίου του άνθρακα συνδυάζεται με την ανηγμένη αιμοσφαιρίνη, σχηματίζοντας τη λεγόμενη καρβαιμοσφαιρίνη, και με αυτή τη μορφή το διοξείδιο του άνθρακα διοχετεύεται στους πνεύμονες. Ωστόσο, το μεγαλύτερο μέρος του διοξειδίου του άνθρακα στα ερυθρά αιμοσφαίρια μετατρέπεται σε διττανθρακικά με τη συμμετοχή του ενζύμου ανθρακική ανυδράση, το οποίο περνά στο πλάσμα και μεταφέρεται στους πνεύμονες. Στα πνευμονικά τριχοειδή αγγεία τα διττανθρακικά διασπώνται με τη βοήθεια ειδικού ενζύμου και απελευθερώνεται διοξείδιο του άνθρακα. Το διοξείδιο του άνθρακα διασπάται επίσης από την αιμοσφαιρίνη. Το διοξείδιο του άνθρακα διέρχεται στον κυψελιδικό αέρα και απομακρύνεται στο εξωτερικό περιβάλλον με τον εκπνεόμενο αέρα.

3….Χαρακτηριστικά της διαδικασίας προστασίας του φυτού από την επίδραση εξωτερικών και εσωτερικών περιβαλλοντικών παραγόντων. Έμφυτοι αμυντικοί μηχανισμοί: άνευ όρων προστατευτικά αντανακλαστικά, λειτουργίες φραγμού του δέρματος και των βλεννογόνων, σύνδρομο προσαρμογής

Το δέρμα είναι στενά συνδεδεμένο με όλα τα όργανα και τα συστήματα του σώματος. Εκτελεί πολλές σημαντικές λειτουργίες, με τις κυριότερες να είναι η προστατευτική, η αναπνευστική, η απορρόφηση, η απέκκριση και ο σχηματισμός χρωστικών. Επιπλέον, το δέρμα συμμετέχει σε αγγειακές αντιδράσεις, θερμορύθμιση, μεταβολικές διεργασίες και νευρο-αντανακλαστικές αντιδράσεις του σώματος.

Προστατευτική λειτουργίατο δέρμα είναι πολύ διαφορετικό. Η μηχανική προστασία από εξωτερικούς ερεθιστικούς παράγοντες παρέχεται από μια πυκνή κεράτινη στοιβάδα, ειδικά στις παλάμες και τα πέλματα. Χάρη σε αυτές τις ιδιότητες, το δέρμα είναι σε θέση να αντισταθεί σε μηχανικές επιδράσεις - πίεση, μώλωπες, δάκρυα κ.λπ.

Το δέρμα προστατεύει σε μεγάλο βαθμό το σώμα από την έκθεση στην ακτινοβολία.Οι υπέρυθρες ακτίνες μπλοκάρονται σχεδόν εξ ολοκλήρου από την κεράτινη στοιβάδα και οι υπεριώδεις ακτίνες μπλοκάρονται μερικώς. Διεισδύοντας βαθιά στην επιδερμίδα, οι ακτίνες UV διεγείρουν την παραγωγή χρωστικής - μελανίνη, απορροφώντας τις ακτίνες UV και έτσι προστατεύοντας τα κύτταρα από τις βλαβερές συνέπειες της υπερβολικής ακτινοβολίας και της ηλιακής ακτινοβολίας (έκθεση στην ηλιακή ακτινοβολία.

Σε προστασία από χημικά ερεθιστικάΗ κερατίνη της κεράτινης στιβάδας παίζει σημαντικό ρόλο. Το κύριο εμπόδιο για τη διείσδυση ηλεκτρολυτών, μη ηλεκτρολυτών και νερού στο δέρμα είναι το διαφανές στρώμα και το βαθύτερο μέρος της κεράτινης στιβάδας, πλούσιο σε χοληστερόλη.

Προστασία από μικροοργανισμούςεξασφαλίζεται από τις βακτηριοκτόνες ιδιότητες του δέρματος. Ο αριθμός των διαφορετικών μικροοργανισμών στην επιφάνεια του υγιούς ανθρώπινου δέρματος ποικίλλει, από 115 χιλιάδες έως 32 εκατομμύρια ανά τετράγωνο 1 cm. Το άθικτο δέρμα είναι αδιαπέραστο από μικροοργανισμούς.

Προσαρμοστικόσύνδρομο - ένα σύνολο προστατευτικών αντιδράσεων του ανθρώπινου ή ζωικού σώματος (κυρίως του ενδοκρινικού συστήματος) υπό πίεση. Στο σύνδρομο προσαρμογής υπάρχουν στάδια άγχους (κινητοποίηση προστατευτικών δυνάμεων), αντίστασης (προσαρμογή σε δύσκολη κατάσταση), εξάντλησης (με έντονο και παρατεταμένο άγχος μπορεί να οδηγήσει σε θάνατο). Οι έννοιες του συνδρόμου προσαρμογής και του στρες προτάθηκαν από τον G. Selye.

Υπάρχουν τρία στάδια στην ανάπτυξη του συνδρόμου προσαρμογής:

Στάδιο ανησυχία: διαρκεί από αρκετές ώρες έως δύο ημέρες. Περιλαμβάνει δύο φάσεις - σοκ και αντι-σοκ (κατά τη διάρκεια του τελευταίου, κινητοποιούνται οι αμυντικές αντιδράσεις του σώματος).

Στη σκηνή αντίστασηΗ αντίσταση του σώματος σε διάφορες επιρροές αυξάνεται. Το δεύτερο στάδιο είτε οδηγεί σε σταθεροποίηση είτε αντικαθίσταται από το τελικό στάδιο – εξάντληση.

Στάδιο εξάντληση: οι αμυντικές αντιδράσεις εξασθενούν, το ίδιο το σώμα και ο ψυχισμός είναι κουρασμένοι.

Το σύνδρομο προσαρμογής έχει επίσης φυσιολογικά σημάδια: διόγκωση του φλοιού των επινεφριδίων, μείωση του θύμου αδένα, του σπλήνα και των λεμφαδένων, μεταβολικές διαταραχές με κυριαρχία των διεργασιών αποσύνθεσης.

ΕΙΣΙΤΗΡΙΟ 27

Καρδιακός κύκλος

Το μηχανικό έργο της καρδιάς συνδέεται με τη συστολή του μυοκαρδίου της. Το έργο της δεξιάς κοιλίας είναι τρεις φορές μικρότερο από το έργο της αριστερής κοιλίας.

Από μηχανική άποψη, η καρδιά είναι μια αντλία ρυθμικής δράσης, η οποία διευκολύνεται από τη συσκευή βαλβίδας. Οι ρυθμικές συσπάσεις και χαλαρώσεις της καρδιάς εξασφαλίζουν συνεχή ροή αίματος. Η συστολή του καρδιακού μυός ονομάζεται συστολή, η χαλάρωση του - διαστολή. Με κάθε κοιλιακή συστολή, το αίμα ωθείται έξω από την καρδιά στην αορτή και τον πνευμονικό κορμό.

Υπό φυσιολογικές συνθήκες, η συστολή και η διαστολή συντονίζονται σαφώς στο χρόνο. Η περίοδος που περιλαμβάνει μία σύσπαση και επακόλουθη χαλάρωση της καρδιάς είναι καρδιακός κύκλος. Η διάρκειά του σε έναν ενήλικα είναι 0,8 δευτερόλεπτα με συχνότητα συστολής 70 - 75 φορές το λεπτό. Η αρχή κάθε κύκλου είναι η κολπική συστολή. Διαρκεί 0,1 δευτερόλεπτο. Στο τέλος της κολπικής συστολής, αρχίζει η κολπική διαστολή, καθώς και η κοιλιακή συστολή. Η κοιλιακή συστολή διαρκεί 0,3 δευτερόλεπτα. Τη στιγμή της συστολής, η αρτηριακή πίεση αυξάνεται στις κοιλίες. Στο τέλος της κοιλιακής συστολής, ξεκινά μια γενική φάση χαλάρωσης, που διαρκεί 0,4 δευτερόλεπτα. Γενικά, η περίοδος χαλάρωσης των κόλπων είναι 0,7 δευτερόλεπτα και των κοιλιών είναι 0,5 δευτερόλεπτα. Η φυσιολογική σημασία της περιόδου χαλάρωσης είναι ότι κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου οι μεταβολικές διεργασίες μεταξύ των κυττάρων και του αίματος συμβαίνουν στο μυοκάρδιο, δηλαδή, η απόδοση του καρδιακού μυός αποκαθίσταται.

2...Γενικά χαρακτηριστικά των αναπνευστικών οργάνων: ρινική κοιλότητα

Η κύρια λειτουργία της αναπνοής είναι να παρέχει στους ανθρώπινους ιστούς οξυγόνο και να τους απελευθερώνει από το διοξείδιο του άνθρακα. Στο αναπνευστικό σύστημα διακρίνονται όργανα που εκτελούν λειτουργίες αγωγιμότητας του αέρα (ρινική κοιλότητα, ρινοφάρυγγας, λάρυγγας, τραχεία, βρόγχοι) και αναπνευστικές ή ανταλλαγής αερίων (πνεύμονες).

Ρινική κοιλότητα

Υπάρχει διάκριση μεταξύ της εξωτερικής μύτης και της ρινικής κοιλότητας. Λόγω της εξωτερικής μύτης, ο όγκος της ρινικής κοιλότητας αυξάνεται. Η ρινική κοιλότητα χωρίζεται από το κάθετο ρινικό διάφραγμα σε δύο συμμετρικά μισά, τα οποία επικοινωνούν από μπροστά με την εξωτερική ατμόσφαιρα μέσω της εξωτερικής μύτης χρησιμοποιώντας ρουθούνια, και πίσω - με το ρινοφάρυγγα χρησιμοποιώντας Ιωάννα. Στα πλαϊνά τοιχώματα αυτής της κοιλότητας υπάρχουν στροβίλους, διαιρώντας κάθε μισό της ρινικής κοιλότητας με τις ρινικές διόδους. Η κάτω ρινική δίοδος ανοίγει ρινοδακρυϊκός πόρος, μέσω του οποίου μια ορισμένη ποσότητα δακρυϊκού υγρού απελευθερώνεται στη ρινική κοιλότητα. Τα τοιχώματα της ρινικής κοιλότητας είναι επενδεδυμένα με βλεννογόνο που σχηματίζεται από βλεφαροφόρο επιθήλιο.

Η ρινική κοιλότητα είναι ένα εξειδικευμένο τμήμα της ανώτερης αναπνευστικής οδού, καθώς εδώ ο εισπνεόμενος αέρας προετοιμάζεται για περαιτέρω κίνηση μέσω της αναπνευστικής οδού και υποβάλλεται σε ειδική επεξεργασία:

· θερμαίνει ή ψύχεται στη θερμοκρασία του σώματος.

· υγραίνεται από βλέννα που βρίσκεται στο ρινικό βλεννογόνο.

· Καθαρίζεται και απολυμαίνεται: η βλέννα τυλίγει τα σωματίδια σκόνης που κατακάθονται στη βλεννογόνο μεμβράνη. Η βλέννα περιέχει μια βακτηριοκτόνο ουσία - λυσοζύμη, με τη βοήθεια των οποίων καταστρέφονται τα παθογόνα βακτήρια.

· υπόκειται σε χημικό έλεγχο: στον βλεννογόνο του άνω μέρους της ρινικής κοιλότητας υπάρχουν οσφρητικούς υποδοχείς.

Η ρινική κοιλότητα έχει βοηθητικές κοιλότητες κόλπα παραρρινίωνπου βρίσκεται στα οστά του κρανίου που φέρουν αέρα: στην άνω γνάθο γναθιαίος κόλπος, στο μετωπιαίο οστό - μετωπιαίος (μετωπιαίος) κόλπος, και υπάρχουν επίσης πρόσθετες κοιλότητες στα σφηνοειδή και εθμοειδή οστά. Η φλεγμονή των βλεννογόνων αυτών των κόλπων οδηγεί σε σοβαρές ασθένειες ιγμορίτιδα και μετωπιαία ιγμορίτιδα.

Η ανταλλαγή αερίων του 02 και του CO2 μέσω της κυψελιδικής-τριχοειδούς μεμβράνης λαμβάνει χώρα με τη βοήθεια διάχυση,που πραγματοποιείται σε δύο στάδια. Στο πρώτο στάδιο, η μεταφορά της διάχυσης των αερίων γίνεται μέσω του φραγμού αέρος-αέρος, στο δεύτερο στάδιο, η δέσμευση αερίων στο αίμα των πνευμονικών τριχοειδών αγγείων, ο όγκος των οποίων παραμένει 80-150 ml με πάχος στρώμα αίματος στα τριχοειδή αγγεία μόνο 5-8 microns. Το πλάσμα του αίματος πρακτικά δεν παρεμβαίνει στη διάχυση των αερίων, σε αντίθεση με τη μεμβράνη των ερυθρών αιμοσφαιρίων.

Η δομή των πνευμόνων δημιουργεί ευνοϊκές συνθήκες για την ανταλλαγή αερίων: η αναπνευστική ζώνη κάθε πνεύμονα περιέχει περίπου 300 εκατομμύρια κυψελίδες και περίπου τον ίδιο αριθμό τριχοειδών αγγείων, έχει έκταση 40-140 m2 με πάχος αέρα-αιματικού φραγμού. μόνο 0,3-1,2 microns.

Τα χαρακτηριστικά της διάχυσης αερίου χαρακτηρίζονται ποσοτικά μέσω ικανότητα διάχυσης των πνευμόνων.Για το 02, η ικανότητα διάχυσης των πνευμόνων είναι ο όγκος του αερίου που μεταφέρεται από τις κυψελίδες στο αίμα σε 1 λεπτό με βαθμίδα πίεσης αερίου κυψελιδικού-τριχοειδούς 1 mm Hg.

Η κίνηση των αερίων συμβαίνει ως αποτέλεσμα διαφορών στις μερικές πιέσεις. Η μερική πίεση είναι εκείνο το μέρος της πίεσης που ένα δεδομένο αέριο αποτελείται από ένα συνολικό μείγμα αερίων. Η μειωμένη πίεση 0" στον ιστό προωθεί την κίνηση του οξυγόνου προς αυτόν. Για το CO2, η κλίση πίεσης κατευθύνεται προς την αντίθετη κατεύθυνση και το CO εισέρχεται στο περιβάλλον με τον εκπνεόμενο αέρα. Η μελέτη της αναπνευστικής φυσιολογίας ουσιαστικά καταλήγει στη μελέτη αυτών των κλίσεων και στον τρόπο διατήρησής τους.

Η μερική βαθμίδα πίεσης του οξυγόνου και του διοξειδίου του άνθρακα είναι η δύναμη με την οποία τα μόρια αυτών των αερίων προσπαθούν να διεισδύσουν στην κυψελιδική μεμβράνη στο αίμα. Η μερική τάση ενός αερίου στο αίμα ή στους ιστούς είναι η δύναμη με την οποία τα μόρια ενός διαλυτού αερίου τείνουν να διαφύγουν στο αέριο περιβάλλον.

Στο επίπεδο της θάλασσας, η ατμοσφαιρική πίεση είναι κατά μέσο όρο 760 mm Hg και το ποσοστό οξυγόνου είναι περίπου 21%. Σε αυτή την περίπτωση, το p02 στην ατμόσφαιρα είναι: 760 x 21/100 = 159 mm Hg. Κατά τον υπολογισμό της μερικής πίεσης των αερίων στον κυψελιδικό αέρα, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι αυτός ο αέρας περιέχει υδρατμούς (47 mm Hg). Επομένως, αυτός ο αριθμός αφαιρείται από την τιμή

η ατμοσφαιρική πίεση και η μερική πίεση των αερίων αντιστοιχεί (760 - 47) == 713 mm Hg. Εάν η περιεκτικότητα του κυψελιδικού αέρα σε οξυγόνο είναι 14%, η μερική του πίεση θα είναι 100 mm Hg. Τέχνη. Με περιεκτικότητα σε διοξείδιο του άνθρακα 5,5%, η μερική πίεση θα είναι περίπου 40 mmHg.

Στο αρτηριακό αίμα, η μερική τάση οξυγόνου φτάνει σχεδόν τα 100 mm Hg, στο φλεβικό αίμα - περίπου 40 mm Hg, και στο υγρό των ιστών, στα κύτταρα - 10 - 15 mm Hg. Η τάση του διοξειδίου του άνθρακα στο αρτηριακό αίμα είναι περίπου 40 mm Hg, στο φλεβικό αίμα - 46 mm Hg και στους ιστούς - έως και 60 mm Hg.

Τα αέρια στο αίμα βρίσκονται σε δύο καταστάσεις: φυσικά διαλυμένα και χημικά δεσμευμένα. Η διάλυση συμβαίνει σύμφωνα με το νόμο του Henry, σύμφωνα με τον οποίο η ποσότητα του αερίου που διαλύεται σε ένα υγρό είναι ευθέως ανάλογη με τη μερική πίεση αυτού του αερίου πάνω από το υγρό. Για κάθε μονάδα μερικής πίεσης, 0,003 ml 02, ή 3 ml/l αίματος, διαλύονται σε 100 ml αίματος.

Κάθε αέριο έχει το δικό του συντελεστή διαλυτότητας. Στη θερμοκρασία του σώματος, η διαλυτότητα του CO2 είναι 25 φορές μεγαλύτερη από 02. Λόγω της καλής διαλυτότητας του διοξειδίου του άνθρακα στο αίμα και τους ιστούς, το CO2 μεταφέρεται 20 φορές πιο εύκολα από το 02. Η τάση ενός αερίου να περάσει από το υγρό στο Η αέρια φάση ονομάζεται τάση αερίου. Υπό κανονικές συνθήκες, σε 100 ml αίματος υπάρχουν μόνο 0,3 ml O2 και 2,6 ml CO2 σε διαλυμένη κατάσταση. Τέτοιες τιμές δεν μπορούν να ικανοποιήσουν τις απαιτήσεις του σώματος στο 02.

Η ανταλλαγή αερίων οξυγόνου μεταξύ του κυψελιδικού αέρα και του αίματος συμβαίνει λόγω της παρουσίας βαθμίδωσης συγκέντρωσης 02 μεταξύ αυτών των μέσων. Η μεταφορά οξυγόνου ξεκινά στα τριχοειδή αγγεία των πνευμόνων, όπου το μεγαλύτερο μέρος του 02 που εισέρχεται στο αίμα εισέρχεται σε χημικό δεσμό με την αιμοσφαιρίνη. Η αιμοσφαιρίνη είναι ικανή να δεσμεύει επιλεκτικά το O2 και να σχηματίζει οξυαιμοσφαιρίνη (HbO2). Ένα γραμμάριο αιμοσφαιρίνης δεσμεύει 1,36 - 1,34 ml ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ 2 και 1 λίτρο αίματος περιέχει 140-150 g αιμοσφαιρίνης. Για 1 γραμμάριο αιμοσφαιρίνης υπάρχουν 1,39 ml οξυγόνου. Κατά συνέπεια, σε κάθε λίτρο αίματος η μέγιστη δυνατή περιεκτικότητα σε οξυγόνο σε μια χημικά δεσμευμένη μορφή θα είναι 190 - 200 ml 02, ή 19 vol% - αυτό είναι ικανότητα οξυγόνου του αίματος.Το ανθρώπινο αίμα περιέχει περίπου 700-800 g αιμοσφαιρίνης και μπορεί να δεσμεύσει 1 λίτρο οξυγόνου.

Η χωρητικότητα του αίματος σε οξυγόνο αναφέρεται στην ποσότητα ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ 2 που δεσμεύεται με το αίμα μέχρι να κορεστεί πλήρως η αιμοσφαιρίνη. Μια αλλαγή στη συγκέντρωση της αιμοσφαιρίνης στο αίμα, για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια αναιμίας ή δηλητηρίασης, αλλάζει την ικανότητα οξυγόνου του. Κατά τη γέννηση, το αίμα ενός ατόμου έχει υψηλότερη χωρητικότητα οξυγόνου και συγκεντρώσεις αιμοσφαιρίνης. Ο κορεσμός του αίματος με οξυγόνο εκφράζει την αναλογία της ποσότητας του δεσμευμένου οξυγόνου προς την ικανότητα οξυγόνου του αίματος, δηλ. υπό κορεσμό αίματος 0^

αναφέρεται στο ποσοστό της οξυαιμοσφαιρίνης σε σχέση με την αιμοσφαιρίνη που υπάρχει στο αίμα. Υπό κανονικές συνθήκες, ο κορεσμός 0^ είναι 95-97%. Όταν αναπνέουμε καθαρό οξυγόνο, ο κορεσμός του αίματος 0^ φτάνει το 100%, και όταν αναπνέουμε ένα μείγμα αερίων με χαμηλή περιεκτικότητα σε οξυγόνο, το ποσοστό κορεσμού πέφτει. Στο 60-65% εμφανίζεται απώλεια συνείδησης.

Η εξάρτηση της δέσμευσης του οξυγόνου στο αίμα από τη μερική του πίεση μπορεί να αναπαρασταθεί με τη μορφή γραφήματος, όπου ο άξονας της τετμημένης δείχνει p02 στο αίμα και η τεταγμένη δείχνει τον κορεσμό της αιμοσφαιρίνης με οξυγόνο. Αυτό το γράφημα είναι καμπύλη διάστασης οξυαιμοσφαιρίνης,ή καμπύλη κορεσμού, δείχνει ποια αναλογία αιμοσφαιρίνης σε ένα δεδομένο αίμα σχετίζεται με το 02 σε μια ή την άλλη μερική πίεση και ποιο μέρος διαχωρίζεται, δηλ. απαλλαγμένο από οξυγόνο. Η καμπύλη διάστασης έχει σχήμα S. Το οροπέδιο της καμπύλης είναι χαρακτηριστικό του 02-κορεσμένου (κορεσμένου) αρτηριακού αίματος και το απότομα κατερχόμενο τμήμα της καμπύλης είναι χαρακτηριστικό του φλεβικού ή αποκορεσμένου αίματος στους ιστούς (Εικ. 21).

Ρύζι. 21. Καμπύλες διάστασης της οξυαιμοσφαιρίνης ολικού αίματος σε διαφορετικό pH αίματος (L) και με αλλαγές θερμοκρασίας (ΣΙ)

Καμπύλες 1-6 αντιστοιχούν σε 0°, 10°, 20°, 30°, 38° και 43°C

Η συγγένεια του οξυγόνου για την αιμοσφαιρίνη και η ικανότητα απελευθέρωσης 02 στους ιστούς εξαρτάται από τις μεταβολικές ανάγκες των κυττάρων του σώματος και ρυθμίζεται από τους σημαντικότερους παράγοντες του μεταβολισμού των ιστών, προκαλώντας μια μετατόπιση στην καμπύλη διάστασης. Αυτοί οι παράγοντες περιλαμβάνουν: τη συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου, τη θερμοκρασία, τη μερική τάση του διοξειδίου του άνθρακα και μια ένωση που συσσωρεύεται στα ερυθρά αιμοσφαίρια - αυτό είναι το φωσφορικό 2,3-διφωσφογλυκερικό (DPG). Μια μείωση στο pH του αίματος προκαλεί μετατόπιση της διάστασης καμπύλη προς τα δεξιά και η αύξηση του pH του αίματος προκαλεί μετατόπιση της καμπύλης προς τα αριστερά. Λόγω της αυξημένης περιεκτικότητας σε CO2 στους ιστούς, το pH είναι επίσης χαμηλότερο από ό,τι στο πλάσμα του αίματος. Η τιμή του pH και η περιεκτικότητα σε CO2 στο οι ιστοί του σώματος αλλάζουν τη συγγένεια της αιμοσφαιρίνης για ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ 2 Η επίδρασή τους στην καμπύλη διάστασης της οξυαιμοσφαιρίνης ονομάζεται φαινόμενο Bohr (H. Bohr, 1904). Με την αύξηση της συγκέντρωσης των ιόντων υδρογόνου και τη μερική τάση του CO2 στο μέσο, ​​μειώνεται η συγγένεια της αιμοσφαιρίνης για το οξυγόνο. Αυτή η «επίδραση» έχει μια σημαντική προσαρμοστική σημασία: το CO2 στους ιστούς εισέρχεται στα τριχοειδή αγγεία, έτσι το αίμα στο ίδιο p02 μπορεί να απελευθερώσει περισσότερο οξυγόνο. Ο μεταβολίτης 2,3-DPG που σχηματίζεται κατά τη διάσπαση της γλυκόζης μειώνει επίσης τη συγγένεια της αιμοσφαιρίνης για το οξυγόνο.

Η καμπύλη διάστασης της οξυαιμοσφαιρίνης επηρεάζεται επίσης από τη θερμοκρασία. Η αύξηση της θερμοκρασίας αυξάνει σημαντικά τον ρυθμό διάσπασης της οξυαιμοσφαιρίνης και μειώνει τη συγγένεια της αιμοσφαιρίνης για ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ 2 Η αύξηση της θερμοκρασίας στους μύες που λειτουργούν προάγει την απελευθέρωση ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ 2 Η δέσμευση του 02 από την αιμοσφαιρίνη μειώνει τη συγγένεια των αμινομάδων του για το CO2 (φαινόμενο Holden). Η διάχυση του CO2 από το αίμα στις κυψελίδες εξασφαλίζεται με την είσοδο CO2 διαλυμένου στο πλάσμα του αίματος (5-10%), από διττανθρακικά (80-90%) και, τέλος, από ενώσεις καρβαμίνης των ερυθροκυττάρων (5-15% ), τα οποία είναι ικανά να διαχωριστούν.

Το διοξείδιο του άνθρακα στο αίμα βρίσκεται σε τρία κλάσματα: φυσικά διαλυμένο, χημικά συνδεδεμένο με τη μορφή διττανθρακικών και χημικά συνδεδεμένο με την αιμοσφαιρίνη με τη μορφή καρβοαιμοσφαιρίνης. Το φλεβικό αίμα περιέχει μόνο 580 ml διοξειδίου του άνθρακα. Στην περίπτωση αυτή, το μερίδιο του φυσικώς διαλυμένου αερίου αντιστοιχεί σε 25 ml, το μερίδιο της καρβοαιμοσφαιρίνης - περίπου 45 ml, το μερίδιο των διττανθρακικών - 510 ml (διττανθρακικά άλατα πλάσματος - 340 ml, ερυθροκύτταρα - 170 ml). Η περιεκτικότητα σε ανθρακικό οξύ στο αρτηριακό αίμα είναι χαμηλότερη.

Η διαδικασία δέσμευσης του CO2 στο αίμα εξαρτάται από τη μερική τάση του φυσικώς διαλυμένου διοξειδίου του άνθρακα. Το διοξείδιο του άνθρακα εισέρχεται στα ερυθρά αιμοσφαίρια, όπου υπάρχει ένα ένζυμο ανθρακική ανυδράση,που μπορεί να αυξήσει τον ρυθμό σχηματισμού ανθρακικού οξέος κατά 10.000 φορές. Αφού περάσει από τα ερυθρά αιμοσφαίρια, το ανθρακικό οξύ μετατρέπεται σε διττανθρακικό και μεταφέρεται στους πνεύμονες.

Τα ερυθρά αιμοσφαίρια μεταφέρουν 3 φορές περισσότερο CO2 από το πλάσμα. Οι πρωτεΐνες του πλάσματος αποτελούν 8 g ανά 100 cm 3 αίματος, ενώ η αιμοσφαιρίνη περιέχεται στο αίμα 15 g ανά 100 cm 3. Το μεγαλύτερο μέρος του CO2 μεταφέρεται στο σώμα σε δεσμευμένη κατάσταση με τη μορφή διττανθρακικών και ενώσεων καρβαμίνης, γεγονός που αυξάνει τον χρόνο ανταλλαγής CO2.

Εκτός από το μοριακό CO2 που είναι φυσικά διαλυμένο στο πλάσμα του αίματος, διαχέεται από το αίμα στις κυψελίδες των πνευμόνων CO 2 που απελευθερώνεται από ενώσεις καρβαμίνης των ερυθροκυττάρων λόγω της αντίδρασης οξείδωσης της αιμοσφαιρίνης στα τριχοειδή αγγεία του πνεύμονα, καθώς και από διττανθρακικά άλατα του πλάσματος του αίματος ως αποτέλεσμα της ταχείας τους

σμήνος διάστασης χρησιμοποιώντας το ένζυμο καρβονική ανυδράση που περιέχεται στα ερυθροκύτταρα. Αυτό το ένζυμο απουσιάζει στο πλάσμα. Για να απελευθερωθεί CO2, τα διττανθρακικά του πλάσματος πρέπει πρώτα να εισέλθουν στα ερυθρά αιμοσφαίρια για να εκτεθούν στην ανθρακική ανυδράση. Το πλάσμα περιέχει διττανθρακικό νάτριο και τα ερυθρά αιμοσφαίρια περιέχουν διττανθρακικό κάλιο. Η μεμβράνη των ερυθροκυττάρων είναι εξαιρετικά διαπερατή στο CO2, έτσι ένα μέρος του CO2 διαχέεται γρήγορα από το πλάσμα στα ερυθροκύτταρα. Η μεγαλύτερη ποσότητα διττανθρακικών στο πλάσμα του αίματος σχηματίζεται με τη συμμετοχή της ανθρακικής ανυδράσης των ερυθροκυττάρων.

Πρέπει να σημειωθεί ότι η διαδικασία απομάκρυνσης του CO2 από το αίμα στις κυψελίδες του πνεύμονα είναι λιγότερο περιορισμένη από την οξυγόνωση του αίματος, καθώς το μοριακό CO2 διεισδύει στις βιολογικές μεμβράνες πιο εύκολα από 0^.

Διάφορα δηλητήρια που περιορίζουν τη μεταφορά 0^, όπως το CO, τα νιτρώδη, τα σιδηροκυανιούχα και πολλά άλλα, δεν έχουν ουσιαστικά καμία επίδραση στη μεταφορά CO2. Οι αναστολείς της καρβονικής ανυδράσης επίσης ποτέ δεν διαταράσσουν πλήρως τον σχηματισμό του μοριακού CO2. Τέλος, οι ιστοί έχουν μεγάλη ρυθμιστική ικανότητα, αλλά δεν προστατεύονται από ανεπάρκεια ΣΧΕΤΙΚΑ ΜΕ 2 Η απομάκρυνση του CO2 από τους πνεύμονες μπορεί να επηρεαστεί εάν υπάρχει σημαντική μείωση στον πνευμονικό αερισμό (υποαερισμός) ως αποτέλεσμα πνευμονικής νόσου, νόσου της αναπνευστικής οδού, δηλητηρίασης ή διαταραχής της αναπνευστικής ρύθμισης. Η κατακράτηση CO2 οδηγεί σε αναπνευστική οξέωση - μείωση της συγκέντρωσης διττανθρακικών, μετατόπιση του pH του αίματος προς την όξινη πλευρά. Η υπερβολική έκκριση CO2 κατά τον υπεραερισμό κατά τη διάρκεια έντονης μυϊκής εργασίας, κατά την αναρρίχηση σε μεγάλα υψόμετρα, μπορεί να προκαλέσει αναπνευστική αλκάλωση, μετατόπιση του pH του αίματος προς την αλκαλική πλευρά.

Εξετάσαμε μόνο τη μία πλευρά της αναπνευστικής διαδικασίας - την εξωτερική αναπνοή, δηλαδή την ανταλλαγή αερίων μεταξύ του σώματος και του περιβάλλοντος του.

Ο τόπος κατανάλωσης οξυγόνου και σχηματισμού διοξειδίου του άνθρακα είναι όλα τα κύτταρα του σώματος όπου εμφανίζεται ο ιστός ή η εσωτερική αναπνοή. Ως αποτέλεσμα, όταν πρόκειται για την αναπνοή γενικά, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη οι τρόποι και οι συνθήκες μεταφοράς αερίων: οξυγόνο - από τους πνεύμονες στους ιστούς, διοξείδιο του άνθρακα - από τους ιστούς στους πνεύμονες. Ο μεσολαβητής μεταξύ των κυττάρων και του εξωτερικού περιβάλλοντος είναι το αίμα. Παρέχει οξυγόνο στους ιστούς και απομακρύνει το διοξείδιο του άνθρακα.

Η κίνηση των αερίων από το περιβάλλον στο υγρό και από το υγρό στο περιβάλλον πραγματοποιείται λόγω της διαφοράς στη μερική πίεση τους. Το αέριο διαχέεται πάντα από ένα περιβάλλον όπου υπάρχει υψηλή πίεση σε ένα περιβάλλον με χαμηλότερη πίεση. Αυτό συμβαίνει μέχρι να επιτευχθεί δυναμική ισορροπία.

Ας ανιχνεύσουμε τη διαδρομή του οξυγόνου από το περιβάλλον στον κυψελιδικό αέρα, μετά στα τριχοειδή αγγεία της πνευμονικής και συστηματικής κυκλοφορίας και στα κύτταρα του σώματος.

Η μερική πίεση του οξυγόνου στον ατμοσφαιρικό αέρα είναι 21,1 kPa (158 mm Hg), στον κυψελιδικό αέρα - 14,4-14,7 kPa (108-110 mm Hg) και στο φλεβικό αίμα που ρέει στους πνεύμονες, -5,33 kPa (40 mmHg). Στο αρτηριακό αίμα των τριχοειδών αγγείων της συστηματικής κυκλοφορίας, η τάση οξυγόνου είναι 13,6-13,9 kPa (102-104 mm Hg), στο διάμεσο υγρό - 5,33 kPa (40 mm Hg), στους ιστούς - 2 ,67 kPa (20 mmHg) και λιγότερο ανάλογα με τη λειτουργική δραστηριότητα των κυττάρων. Έτσι, σε όλα τα στάδια της κίνησης του οξυγόνου υπάρχει διαφορά στη μερική του πίεση, η οποία προάγει τη διάχυση του αερίου.

Η κίνηση του διοξειδίου του άνθρακα γίνεται προς την αντίθετη κατεύθυνση. Τάση διοξειδίου του άνθρακα στους ιστούς, στα σημεία σχηματισμού του - 8,0 kPa ή περισσότερο (60 ή περισσότερα mm Hg), στο φλεβικό αίμα - 6,13 kPa (46 mm Hg), στον κυψελιδικό αέρα - 0,04 kPa (0,3 mm Hg). Κατά συνέπεια, η διαφορά στην τάση του διοξειδίου του άνθρακα κατά τη διαδρομή του προκαλεί τη διάχυση του αερίου από τους ιστούς στο περιβάλλον. Το διάγραμμα της διάχυσης αερίου μέσω του τοιχώματος των κυψελίδων φαίνεται στο Σχ. 3. Ωστόσο, η κίνηση των αερίων δεν μπορεί να εξηγηθεί μόνο με φυσικούς νόμους. Σε έναν ζωντανό οργανισμό, η ισότητα μερικής πίεσης οξυγόνου και διοξειδίου του άνθρακα δεν εμφανίζεται ποτέ στα στάδια της κίνησής τους. Στους πνεύμονες υπάρχει συνεχής ανταλλαγή αερίων λόγω των αναπνευστικών κινήσεων του θώρακα, ενώ στους ιστούς η διαφορά στην τάση των αερίων διατηρείται με μια συνεχή διαδικασία οξείδωσης.

Ρύζι. 3. Σχέδιο διάχυσης αερίου μέσω της κυψελιδικής μεμβράνης

Μεταφορά οξυγόνου με αίμα.Το οξυγόνο στο αίμα βρίσκεται σε δύο καταστάσεις: φυσική διάλυση και σε χημική σύνδεση με την αιμοσφαιρίνη. Από το 19% vol οξυγόνου που εξάγεται από το αρτηριακό αίμα, μόνο το 0,3 vol% διαλύεται στο πλάσμα, ενώ το υπόλοιπο οξυγόνο συνδέεται χημικά με την αιμοσφαιρίνη των ερυθρών αιμοσφαιρίων.

Η αιμοσφαιρίνη σχηματίζει μια πολύ εύθραυστη, εύκολα διασπώμενη ένωση με το οξυγόνο - οξυαιμοσφαιρίνη: 1 g αιμοσφαιρίνης δεσμεύει 1,34 ml οξυγόνου. Η περιεκτικότητα σε αιμοσφαιρίνη στο αίμα είναι κατά μέσο όρο 140 g/l (14 g%). 100 ml αίματος μπορούν να δεσμεύσουν 14x1,34 = 18,76 ml οξυγόνου (ή 19 vol%), που είναι βασικά η λεγόμενη ικανότητα οξυγόνου του αίματος. Επομένως, η ικανότητα μεταφοράς οξυγόνου του αίματος αντιπροσωπεύει τη μέγιστη ποσότητα οξυγόνου που μπορεί να δεσμευτεί από 100 ml αίματος.

Ο κορεσμός οξυγόνου της αιμοσφαιρίνης κυμαίνεται από 96 έως 98%. Ο βαθμός κορεσμού της αιμοσφαιρίνης με οξυγόνο και η διάσταση της οξυαιμοσφαιρίνης (σχηματισμός μειωμένης αιμοσφαιρίνης) δεν είναι ευθέως ανάλογοι με την τάση του οξυγόνου. Αυτές οι δύο διαδικασίες δεν είναι γραμμικές, αλλά συμβαίνουν κατά μήκος μιας καμπύλης, η οποία ονομάζεται καμπύλη δέσμευσης ή διάστασης οξυαιμοσφαιρίνης.

Σε μηδενική τάση οξυγόνου, δεν υπάρχει οξυαιμοσφαιρίνη στο αίμα. Σε χαμηλές μερικές πιέσεις οξυγόνου, ο ρυθμός σχηματισμού οξυαιμοσφαιρίνης είναι χαμηλός. Η μέγιστη ποσότητα αιμοσφαιρίνης (45-80%) συνδέεται με το οξυγόνο όταν η τάση του είναι 3,47-6,13 kPa (26-46 mm Hg). Μια περαιτέρω αύξηση της τάσης οξυγόνου οδηγεί σε μείωση του ρυθμού σχηματισμού οξυαιμοσφαιρίνης.

Η συγγένεια της αιμοσφαιρίνης για το οξυγόνο μειώνεται σημαντικά όταν η αντίδραση του αίματος μετατοπίζεται στην όξινη πλευρά, η οποία παρατηρείται στους ιστούς και τα κύτταρα του σώματος λόγω του σχηματισμού διοξειδίου του άνθρακα. Αυτή η ιδιότητα της αιμοσφαιρίνης είναι σημαντική για τον οργανισμό. Στα τριχοειδή αγγεία των ιστών, όπου η συγκέντρωση του διοξειδίου του άνθρακα στο αίμα είναι αυξημένη, η ικανότητα της αιμοσφαιρίνης να συγκρατεί το οξυγόνο μειώνεται, γεγονός που διευκολύνει την απελευθέρωσή του στα κύτταρα. Στις κυψελίδες των πνευμόνων, όπου μέρος του διοξειδίου του άνθρακα περνά στον κυψελιδικό αέρα, η ικανότητα της αιμοσφαιρίνης να δεσμεύει το οξυγόνο αυξάνεται ξανά.

Η μετάβαση της αιμοσφαιρίνης στην οξυαιμοσφαιρίνη και από αυτήν στη μειωμένη αιμοσφαιρίνη εξαρτάται επίσης από τη θερμοκρασία. Στην ίδια μερική πίεση οξυγόνου στο περιβάλλον σε θερμοκρασία 37-38 ° C, η μεγαλύτερη ποσότητα οξυαιμοσφαιρίνης περνά στη μειωμένη μορφή.

Έτσι εξασφαλίζεται η μεταφορά οξυγόνου κυρίως λόγω του χημικού δεσμού του με την αιμοσφαιρίνη των ερυθροκυττάρων. Ο κορεσμός της αιμοσφαιρίνης με οξυγόνο εξαρτάται κυρίως από τη μερική πίεση του αερίου στον ατμοσφαιρικό και κυψελιδικό αέρα. Ένας από τους κύριους λόγους που συμβάλλει στην απελευθέρωση οξυγόνου από την αιμοσφαιρίνη είναι η μετατόπιση της ενεργού αντίδρασης του περιβάλλοντος στους ιστούς προς την όξινη πλευρά.

Μεταφορά διοξειδίου του άνθρακα με το αίμα.Η διαλυτότητα του διοξειδίου του άνθρακα στο αίμα είναι μεγαλύτερη από τη διαλυτότητα του οξυγόνου. Ωστόσο, μόνο το 2,5-3 vol% του διοξειδίου του άνθρακα από τη συνολική του ποσότητα (55-58 vol%) είναι σε διαλυμένη κατάσταση. Το μεγαλύτερο μέρος του διοξειδίου του άνθρακα περιέχεται στο αίμα και τα ερυθρά αιμοσφαίρια με τη μορφή αλάτων ανθρακικού οξέος (48-51 vol%), περίπου 4-5 vol% - σε συνδυασμό με αιμοσφαιρίνη με τη μορφή καρβοαιμοσφαιρίνης, περίπου 2/3 από όλες τις ενώσεις του διοξειδίου του άνθρακα βρίσκονται στο πλάσμα και περίπου το 1/3 στα ερυθροκύτταρα.

Το ανθρακικό οξύ σχηματίζεται στα ερυθρά αιμοσφαίρια από το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό. ΤΟΥΣ. Ο Sechenov ήταν ο πρώτος που εξέφρασε την ιδέα ότι τα ερυθρά αιμοσφαίρια πρέπει να περιέχουν κάποιον παράγοντα όπως έναν καταλύτη, ο οποίος επιταχύνει τη διαδικασία σύνθεσης ανθρακικού οξέος. Ωστόσο, μόλις το 1935 η υπόθεση που έκανε ο Ι.Μ. Σετσένοφ, επιβεβαιώθηκε. Έχει πλέον διαπιστωθεί ότι τα ερυθρά αιμοσφαίρια περιέχουν καρβονική ανυδράση (καρβονική ανυδράση), έναν βιολογικό καταλύτη, ένα ένζυμο που επιταχύνει σημαντικά (300 φορές) τη διάσπαση του ανθρακικού οξέος στα τριχοειδή αγγεία των πνευμόνων. Στα τριχοειδή των ιστών, με τη συμμετοχή της ανθρακικής ανυδράσης, το ανθρακικό οξύ συντίθεται στα ερυθροκύτταρα. Η δραστηριότητα της καρβονικής ανυδράσης στα ερυθροκύτταρα είναι τόσο μεγάλη που η σύνθεση του ανθρακικού οξέος επιταχύνεται δεκάδες χιλιάδες φορές.

Το ανθρακικό οξύ αφαιρεί τις βάσεις από τη μειωμένη αιμοσφαιρίνη, με αποτέλεσμα το σχηματισμό αλάτων ανθρακικού οξέος - διττανθρακικό νάτριο στο πλάσμα και διττανθρακικό κάλιο στα ερυθρά αιμοσφαίρια. Επιπλέον, η αιμοσφαιρίνη σχηματίζει μια χημική ένωση με το διοξείδιο του άνθρακα - καρβαιμοσφαιρίνη. Αυτή η ένωση ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά από τον Ι.Μ. Σετσένοφ. Ο ρόλος της καρβαιμοσφαιρίνης στη μεταφορά του διοξειδίου του άνθρακα είναι αρκετά μεγάλος. Περίπου το 25-30% του διοξειδίου του άνθρακα που απορροφάται από το αίμα στα τριχοειδή αγγεία της συστηματικής κυκλοφορίας μεταφέρεται με τη μορφή καρβαιμοσφαιρίνης. Στους πνεύμονες, η αιμοσφαιρίνη συνδυάζεται με το οξυγόνο και γίνεται οξυαιμοσφαιρίνη. Η αιμοσφαιρίνη αντιδρά με διττανθρακικά και εκτοπίζει το ανθρακικό οξύ από αυτά. Το ελεύθερο ανθρακικό οξύ διασπάται από την ανθρακική ανυδράση σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Το διοξείδιο του άνθρακα διαχέεται μέσω της μεμβράνης των πνευμονικών τριχοειδών αγγείων και περνά στον κυψελιδικό αέρα. Η μείωση της τάσης του διοξειδίου του άνθρακα στα τριχοειδή αγγεία των πνευμόνων προάγει τη διάσπαση της καρβαιμοσφαιρίνης με την απελευθέρωση διοξειδίου του άνθρακα.

Έτσι, το διοξείδιο του άνθρακα μεταφέρεται στους πνεύμονες με τη μορφή διττανθρακικών και σε κατάσταση χημικού δεσμού με την αιμοσφαιρίνη (καρβοαιμοσφαιρίνη). Σημαντικό ρόλο στους πολύπλοκους μηχανισμούς μεταφοράς διοξειδίου του άνθρακα ανήκει στην καρβονική ανυδράση των ερυθροκυττάρων.

Ο απώτερος στόχος της αναπνοής είναι να τροφοδοτήσει όλα τα κύτταρα με οξυγόνο και να απομακρύνει το διοξείδιο του άνθρακα από το σώμα. Για να επιτευχθεί αυτός ο στόχος της αναπνοής, απαιτούνται ορισμένες προϋποθέσεις:

1) κανονική λειτουργία της εξωτερικής αναπνευστικής συσκευής και επαρκής αερισμός των πνευμόνων.

2) κανονική μεταφορά αερίων με αίμα.

3) παροχή στο κυκλοφορικό σύστημα με επαρκή ροή αίματος.

4) την ικανότητα των ιστών να «παίρνουν» οξυγόνο από το αίμα που ρέει, να το χρησιμοποιούν και να απελευθερώνουν διοξείδιο του άνθρακα στο αίμα.

Έτσι, η αναπνοή των ιστών εξασφαλίζεται από λειτουργικές σχέσεις μεταξύ του αναπνευστικού, του αίματος και του κυκλοφορικού συστήματος.