Газообмен в легких (легочное дыхание)

Концентрация газа в альвеолах отличается от концентрации газов в атмосферном воздухе. Атмосферный воздух содержит 20,94% кислорода, 0,03% двуокиси углерода, 79,03% азота. Воздух же в альвеолах содержит 14,2-14,6% кислорода, 5,5-5,7% двуокиси углерода и 80% азота.

Таблица 11 – Содержание и парциальное давление дыхательных газов

	Содержание газов		Парциальное давление
	О2	СО2	О2	СО2
Вдыхаемый воздух	0,209	0,0003	150 мм рт.ст.	0,2 мм рт.ст.
Альвеолярная смесь	0,14	0,056	100 мм рт.ст.	40 мм рт.ст.
Выдыхаемая смесь	0,16	0,04	114 мм рт.ст.	29 мм рт.ст.

Газообмен между альвеолярным воздухом и кровью в легких осуществляется вследствие разности парциального давления О₂ и СО₂ в альвеолах и в крови. Каждый из газов переходит из области более высокого парциального давления в область более низкого давления. Парциальное давление СО₂ в альвеолах (40 мм рт.ст.) меньше, чем в оплетающих их капиллярах (46 мм рт.ст.), поэтому газ переходит из капилляров в альвеолы, т.е СО₂ удаляется из венозной крови в альвеолы и далее поступает в атмосферу. Парциальное давление О₂ в альвеолах (более 100 мм рт.ст.) выше, чем в капиллярах легких (40 мм рт.ст.), этим и объясняется переход О₂ из альвеол в капилляры легких. Эта разница в концентрациях как СО₂, так и О₂ имеет большое значение, так как определяет скорость газообмена в легких. Обмен газов между кровью и альвеолярным воздухом осуществляется через мембраны, образованные однослойным эпителием капилляров и альвеол. Время, в течение которого возможна диффузия при прохождении эритроцита через легочные капилляры, около 0,3 сек.

Транспорт газов кровью

Кислород к тканям и двуокись углерода от тканей переносятся кровью. Газы находятся в жидкости как в состоянии физического растворения, так и в химически связанном виде. В 100 мл артериальной крови растворено 3 мл свободного кислорода и 19 мл связано гемоглобином. Двуокиси углерода в 100 мл артериальной крови физически растворено 2,5 мл, а в химически связанной форме находится 50-52 мл, в венозной крови – 55-58 мл. В плазме большая часть СО₂ содержится в форме солей угольной кислоты. Около 25-30% выделяемой в легких двуокиси углерода переносит гемоглобин. Количество оксигемоглобина в крови зависит от ряда условий. Так как интенсивно работающим тканям требуется кислород, то диссоциация оксигемоглобина будет тем интенсивнее, чем ниже в тканях парциальное давление О₂, выше парциальное давление СО₂ и чем больше водородных ионов в тканях.

Газообмен между кровью и тканями (тканевое дыхание)

Газообмен в тканях, как и в легких происходит вследствие разности парциального давления О₂ и СО₂ в капиллярах и в тканях. Ткани поглощают О₂ и отдают СО₂. Газы переходят из области большего давления в область меньшего. На интенсивность газообмена влияют длина капилляров, разница парциального давления, химический состав крови, скорость кровотока и т.д. От численности капилляров, их длины зависит диффузионная поверхность, через которую происходит газообмен между кровью и тканью. Чем интенсивнее обмен в какой-либо ткани, органе или системе органов, тем больше требуется О₂. В этих органах плотность капилляров повышается. Так, в миокарде на каждое мышечное волокно приходится один капилляр, расстояние между ними составляет около 25 мкм. В коре головного мозга это расстояние равно примерно 40 мкм, а в скелетных мышцах – приблизительно 80 мкм.

При нарушениях газообмена в легких или при нарушении процессов транспорта кислорода к тканям в последних возникает состояние тканевой гипоксии – снижение парциального давления кислорода или тканевой аноксии – парциальное давление кислорода равно 0 мм.рт.ст.