Тема 13. Дифузія газів через легеневу мембрану Що таке легенева мембрана?

Легенева чи альвеоло-капілярна мембрана складається : 1) з легеневого епітелію, 2) його базальної мембрани, 3) інтерстиціального простору, який в нормальних структурах майже відсутній, 4) базальної мембрани капіляра, 5) ендотелію капіляра. Товщина легеневої мембрани від 0,2 до 0,6 мікрометрів за винятком тих ділянок, де знаходяться ядра клітин епітелію або ендотелію. Площа дифузії легеневої мембрани близько 70 м². Діаметр легеневих капілярів близько 5 микрометрів, це означає що еритроцити мають протискатися через капіляри.

Який склад газів має атмосферне повітря, альвеолярна суміш газів, видихуване повітря?

Видихуване повітря містить менше кисню і більше вуглекислого газу, ніж атмосферне повітря, бо в легенях кисень дифундує в кров, а вуглекислий газ – із крові в альвеоли.

Повітря	О2	СО2	N2, інертні гази
Атмосферне	20,93%	0,03%	79,04%
Видихуване	16,0%	4,5%	79,5%
Альвеолярна суміш	14,0%	5,5%	80,5%

Проте видихуване повітря відрізняється від альвеолярної суміші за відсотком кисню і вуглекислого газу, бо під час видиху до альвеолярної суміші приєднується повітря, що знаходиться в анатомічному мертвому просторі, склад якого такий, як і атмосферного повітря.

Які причини дифузії газів через легеневу мембрану?

Дифузія газу через легеневу або альвеоло-капілярну мембрану є другим етапом процесу дихання, і відповідно до закону Фіка швидкість переносу газу(V_g)прямо пропорційна: градіенту тиску по обидві сторони мембрани (ΔР); поверхні, через яку відбувається дифузія (S); коефіцієнту дифузії (K); обернено пропорційна товщини мембрани (L): Vg = ΔP·S·K / L

В свою чергу коефіцієнт дифузії (К) прямо пропорційний коефіцієнту розчинності газу (α). Коефіцієнт розчинності СО₂у 20 разів у більший у ліпідах та воді, ніж для кисню, тому, не зважаючи на менший градієнт тиску (6 мм рт.ст), СО₂проходить через альвеолярно-капілярну мембрану швидше, ніж О₂(градієнт тиску – 60 мм рт.ст.).

Парціальний тиск газів. РО₂ в артеріальній крові в нормі становить майже 100 мм рт.с. Зменшення напруги кисню в артеріальній крові нижче нормального називаютьгіпоксемією.

РСО₂ в артеріальній крові в нормі 35-45 мм рт.ст. і характеризує стан альвеолярної вентиляції. Збільшення РСО₂ вище норми називаютьгіперкапнією, зменшення –гіпокапнією.

За 1 хв.у стані спокою через легеневу мембрану шляхом дифузії у кров легеневих капілярів проходить 0,3 л кисню і майже стільки виділяється вуглекислого газу в альвеоли.

Тема 14. Транспортування газів кров’ю, роль еритроцитів. Як транспортується кисень кров’ю?

Кисень транспортується кров’ю завдяки гемоглобіну еритроцитів, з яким він утворює сполуку – оксигемоглобін: Hb + O₂→HbO₂.

1 г Hb приєднує 1,34 мл O₂, якщо у крові 150 г Hb, то киснева ємність крові (КЄК) становитиме: 1,34 мл O₂ х 150 = 201 мл O₂ /л.

Кількість розчиненого у крові кисню становить 0,03 мл на 1 л крові/ мм рт.ст.; у артеріальній крові РО₂ = 100 мм рт.ст., тому в 1 л артеріальної крові транспортується розчиненого кисню тільки 3 мл O₂.

Що таке крива дисоціації оксигемоглобіну?

Крива дисоціації оксигемоглобінупоказує залежність насичення гемоглобіну O₂ у % від РО₂крові. Вона має S-подібну форму. Комбінація першого гему в молекулі Hb з O₂посилює спорідненість другого гему для O₂, а оксигенація другого посилює спорідненість третього і так далі, отже, спорідненість Hb для четвертої молекули O₂у декілька разів більша, ніж для першої.

Чинники, що впливають на спорідненість гемоглобіну до кисню: рН, рСО₂, температура, концентрація 2,3-дифосфогліцерату (2,3-ДФГ).

Зміщення кривої дисоціації оксигемоглобіну у праву сторону. Зменшення рН, збільшення рСО₂, підвищення температури крові, збільшення концентрації в еритроцитах 2,3-ДФГ зміщує криву у праву сторону – це означає, що при тому самому рО₂дисоціація оксигемоглобіну збільшується: Hb + O₂←HbO₂. Це має місце в капілярах, які приносять кров до м’язів під час фізичної роботи, бо знижується рН, підвищується рСО₂, підвищується температура крові.

Еритроцити багаті на 2,3-ДФГ, який є продуктом гліколізу. При гіпоксії збільшується інтенсивність гліколізу і відповідно – концентрація 2,3-ДФГ, що сприяє збільшенні дисоціації оксигемоглобіну. Такі зміни мають місце при адаптації людини до гіпоксії в умовах високогірної місцевості.

Гемоглобін плоду – фетальний гемоглобін (HbF) має більшу спорідненість до кисню, ніж гемоглобін дорослих - HbA, що полегшує надходження кисню від матері до плоду.

Зміщення кривої дисоціації оксигемоглобіну в ліву сторону.При зменшенні рН, рСО₂, температури, концентрації 2,3-ДФГ крива дисоціації оксигемоглобіну зміщується у ліву сторону, це означає, що менше кисню дифундує до клітин організму. Гемоглобін дорослої людини –HbAмає меншу спорідненність до кисню, ніж гемоглобін плода -HbF.