2) транспортировке газов к тканям и от них
3) газообмене между воздухом альвеол и кровью легочных капилляров (+)
4) захвате кислорода и перенос его к тканям
Физиологическая роль системы внешнего дыхания заключается в обеспечении легочного газообмена — переходе кислорода из альвеолярного воздуха в кровь легочных капилляров и удалении углекислого газа из крови в альвеолы. Этот процесс происходит через альвеолокапиллярную мембрану по градиенту парциальных давлений: в норме парциальное давление кислорода выше в альвеолах, а углекислого газа — в венозной крови. Эффективность газообмена определяется достаточной вентиляцией альвеол, сохранностью диффузионной поверхности и адекватным легочным кровотоком.
В состав внешнего дыхания входят вентиляция легких, диффузия газов и перфузия легочных капилляров. После диффузии кислород связывается преимущественно с гемоглобином, а углекислый газ транспортируется кровью главным образом в виде бикарбоната; эти этапы относятся уже к транспорту газов кровью. Переход кислорода из крови в ткани и образование углекислого газа в тканях характеризуют тканевое, или внутреннее, дыхание, поэтому перенос газов к тканям и от них не является непосредственной физиологической ролью легочного газообмена.
Ключевым условием нормального газообмена является соответствие вентиляции и перфузии различных участков легких — вентиляционно-перфузионное соотношение. Нарушение диффузии, гиповентиляция, шунтирование крови или увеличение физиологического мертвого пространства приводят к гипоксемии и, при недостаточном выведении углекислого газа, к гиперкапнии. Основным функциональным результатом работы системы является поддержание нормального газового состава артериальной крови.
| Процесс | Локализация | Основной механизм | Физиологический результат | Признаки нарушения |
|---|---|---|---|---|
| Легочная вентиляция | Дыхательные пути и альвеолы | Движение воздуха за счет градиента давления, создаваемого дыхательными мышцами | Поступление кислорода в альвеолы и удаление углекислого газа | Снижение минутной вентиляции, гипоксемия и гиперкапния при гиповентиляции |
| Альвеолярная диффузия | Альвеолокапиллярная мембрана | Пассивный переход газов по градиенту парциальных давлений | Насыщение крови кислородом и выведение CO2 в альвеолярный воздух | Снижение диффузионной способности легких при фиброзе, отеке, эмфиземе |
| Легочная перфузия | Капиллярная сеть малого круга кровообращения | Поступление венозной крови к альвеолам | Обеспечение контакта крови с альвеолярным воздухом | Нарушение оксигенации при тромбоэмболии легочной артерии или снижении сердечного выброса |
| Вентиляционно-перфузионное соответствие | Различные зоны легких | Согласование альвеолярной вентиляции с объемом кровотока | Оптимальный газообмен и поддержание нормального PaO2 | Низкое соотношение V/Q вызывает шунтоподобную гипоксемию, высокое — увеличение мертвого пространства |
| Транспорт газов кровью | Сосудистое русло | Связывание O2 с гемоглобином и перенос CO2 в форме бикарбоната, карбгемоглобина и растворенного газа | Доставка кислорода к тканям и возврат углекислого газа к легким | Анемия снижает содержание O2 в крови даже при нормальном PaO2 |
| Тканевое дыхание | Капилляры и клетки органов | Переход O2 в ткани и использование его в митохондриальном окислении | Образование энергии и продукции CO2 | Тканевая гипоксия возможна при нарушении кровотока или утилизации кислорода |
| Функциональная оценка газообмена | Система внешнего дыхания в целом | Исследование спирометрии, диффузионной способности, пульсоксиметрии и газов артериальной крови | Определение вентиляционных нарушений и степени дыхательной недостаточности | Снижение SpO2/PaO2, повышение PaCO2, рестриктивный или обструктивный тип нарушений |
Таким образом, легкие обеспечивают непосредственный обмен между внешней воздушной средой и кровью малого круга кровообращения. Парциальное давление кислорода и углекислого газа, толщина альвеолокапиллярной мембраны и площадь ее поверхности определяют интенсивность диффузии. При клинической оценке функцию внешнего дыхания анализируют комплексно: по показателям вентиляции, оксигенации, диффузии и кислотно-основного состояния. Нарушение любого из этих звеньев может привести к дыхательной недостаточности.