Напруга газів в крові капілярів легких. Швидкість дифузії кисню і вуглекислого газу в легенях. Рівняння фіка.

дифузія газів через альвеолярну мембрану відбувається між альвеолярним повітрям і венозною, а також артеріальною кров`ю легеневих капілярів. У табл. 10.2 наведено стандартні величини напруги дихальних газів в артеріальній і венозній крові легеневих капілярів.

Градієнти парціального тиску кисню і вуглекислого газу обумовлюють процес пасивної дифузії через альвеолярну мембрану кисню з альвеол в венозну кров (градієнт 60 мм рт. ст.), а вуглекислого газу - з венозної крові в альвеоли (градієнт 6 мм рт. ст.). Парціальний тиск азоту по обидві сторони альвеолярної мембрани залишається постійним, оскільки цей газ не споживається і не продукується тканинами організму. При цьому сума парціального тиску всіх газів, розчинених у тканинах організму, менше, ніж величина атмосферного тиску, завдяки чому гази в тканинах не перебувають в газоподібному формі. Якщо величина атмосферного тиску буде менше, ніж парціальний тиск газів в тканинах і в крові, то гази починають виділятися з крові у вигляді бульбашок, викликаючи важкі порушення в кровопостачанні тканин організму (кесонна хвороба).

Швидкість дифузії 02 і С02 в легенях

Швидкість дифузії (M / t) кисню і вуглекислого газу через альвеолярну мембрану кількісно характеризується законом дифузії Фіка. Згідно з цим законом газообмін (M / t) в легенях прямо пропорційний градієнту (ДР) концентрації 02 і С02 по обидві сторони від альвеолярної мембрани, площі її поверхні (S), коефіцієнтами (к) розчинності 02 і С02 в біологічних середовищах альвеолярної мембрани і назад пропорційний товщині альвеолярної мембрани (L), а також молекулярної масі газів (М). Формула цієї залежності має наступний вигляд:

Структура легких утворює максимальне за величиною поле для дифузії газів через альвеолярну стінку, яка має мінімальну товщину (рис. 10.16). Так, кількість альвеол в одній легені людини приблизно дорівнює 300 млн. Сумарна площа альвеолярної мембрани, через яку відбувається обмін газів між альвеолярним повітрям і венозною кров`ю, має величезні розміри (близько 100 м2), а товщина альвеолярної мембрани складає лише - 0,3 2,0 мкм.

У звичайних умовах дифузія газів через альвеолярну мембрану відбувається протягом дуже короткого відрізка часу (не більше 3/4 с), поки кров проходить через капіляри легень. Навіть при фізичній роботі, коли еритроцити проходять капіляри легкого в середньому за 1/4 с, зазначені вище структурні особливості альвеолярної мембрани створюють оптимальні умови для формування рівноваги парціальних тисків 02 і С02 між альвеолярним повітрям і кров`ю капілярів легень (рис. 10.17). В рівнянні Фіка константи дифузії (к) пропорційні розчинності газу в альвеолярної мембрані. Вуглекислий газ має приблизно в 20 разів більшу розчинність в альвеолярної мембрані, ніж кисень. Тому, незважаючи на суттєву різницю в градієнтах парціальних тисків 02 і С02 по обидві сторони від альвеолярної мембрани, дифузія цих газів відбувається за дуже короткий відрізок часу руху еритроцитів крові через легеневі капіляри.

газообмін через альвеолярну мембрану кількісно оцінюється дифузійної здатністю легких, яка вимірюється кількістю газу (мл), що проходить через цю мембрану за 1 хв при різниці тиску газу по обидві сторони мембрани в 1 мм рт. ст.

Найбільший опір дифузії 02 в легких створюють альвеолярна мембрана і мембрана еритроцитів, в меншій мірі - плазма крові в капілярах. У дорослої людини в спокої дифузійна здатність легенів 02 дорівнює 20-25 мл • хв-1 • мм рт. ст.-1. С02, як полярна молекула (0 = С = 0), дифундує через зазначені мембрани надзвичайно швидко, завдяки високій розчинності цього газу в альвеолярної мембрані Диффузионная здатність легких С02 дорівнює 400-450 мл • хв-1 • мм рт. ст.-1.