Этапы дыхания и регуляция дыхания

1. лекция

ЛЕКЦИЯ
Этапы дыхания.
Регуляция дыхания.

2. Этапы дыхания. Регуляция дыхания.

ЭТАПЫ ДЫХАНИЯ.
РЕГУЛЯЦИЯ ДЫХАНИЯ.
1. Транспорт газов кровью
2. Газообмен в тканях
3. Регуляция дыхания

3.

4.

ТРАНСПОРТ ГАЗОВ
КРОВЬЮ

5. Транспорт газов кровью

Транспорт О2
Кислород транспортируется:
- В связанном с гемоглобином (97%)
- В растворенном виде в плазме
(около 3%)
Показатель, оценивающий
насыщение гемоглобина
ТРАНСПОРТ
ГАЗОВ КРОВЬЮ
кислородом,
называется
сатурацией.

6.

1 г Hb связывает 1,34 мл О2;
т.к. в 100 мл крови содержится в
норме около 15 г Hb,
100 мл крови будет переносить
примерно 20,1 мл О2 (15*1,34).
Это показатель носит название
кислородная емкость крови (КЕК).

7. Кривая диссоциации оксигемоглобина

Отражает
зависимость
количества оксигемоглобина
от парциального
давления О2

8. КЕК и гемоглобин

КЕК И ГЕМОГЛОБИН

9. Транспорт СО2

СО2 транспортируется в следующих 3-х
транспортных формах:
• Растворенном в плазме (около 7% от
общего количества образовавшегося СО2)
• В связанном с гемоглобином виде –
карбогемоглобин (менее 20%)
• В виде бикарбоната – основная
транспортная форма (больше 70% от
образованного СО2)

10. Кривая диссоциации СО2

11.

ГАЗООБМЕН МЕЖДУ
КРОВЬЮ И КЛЕТКАМИ

12. Газообмен в тканях

ГАЗООБМЕН В ТКАНЯХ
* Доставка О2 к тканям происходит кровотоком путем конвекции.
* А в тканях снова происходит диффузия газов.
* Газообмен в тканях также, как и газообмен в легких,
зависит от 5 основных факторов:
* 1) площади диффузии; 2)градиента парциального
давления газов между кровью и клетками; 3)
расстояния, которое проходит газ; 4) коэффициента
диффузии и 5) состояния мембран.

13. Обмен СО2 между тканями и кровью

ОБМЕН СО2 МЕЖДУ ТКАНЯМИ И КРОВЬЮ
* Обычно в большинстве тканей уровень Р СО2
близок к 50-60 мм рт. ст.
* В крови, поступающей в артериальный конец
капилляров, Р СО2 составляет около 40 мм
рт. ст.
* Наличие градиента заставляет СО2 из
тканевой жидкости диффундировать к
капиллярам.
* Р СО2 в смешанной крови, поступающей в
правое предсердие, составляет 46 мм рт. ст.
* Вначале СО2 должен поступить в эритроцит.

14.

15.

КА
Легкие
<20%
>

16.

• Артериальная кровь в тканях отдает О2 и поглощает СО2,
происходитгазов
за счет разности
парциального
в крови
Обмен
между
кровью давления,
и тканями
оно высокое, в протоплазме клеток низкое.
• Перенос дыхательных газов происходит под действием
концентрационного градиента этих газов между кровью в
капиллярах и интерстициальной жидкостью. Разность
напряжения О2 по обе стороны стенки кровеносного
капилляра, обеспечивающая его диффузию из крови в
интерстициальную жидкость, составляет от 30 до 80 мм рт.ст.
(4,0-10,7 кПа).
• Напряжение СО2 в интерстициальной жидкости у стенки
кровеносного капилляра на 20-40 мм рт.ст. (2,7-5,3 кПа)
больше, чем в крови. Поскольку СО2 диффундирует примерно
в 20 раз быстрее, чем кислород, удаление СО2 происходит
гораздо легче, чем снабжение кислородом.

17.

Клетки
ткани
СО2
СО2
О2
О2
Кровеносный сосуд

18. Клеточное дыхание

КЛЕТОЧНОЕ ДЫХАНИЕ
Клеточным (тканевым) дыханием называют
процесс, при котором окисление органических
веществ ведет к выделению химической энергии.
В клетках организма кислород участвует в
реакциях окисления питательных веществ
В результате этих реакций вырабатывается
энергия, необходимая для жизни
С6Н12О6 + 6О2
глюкоза
кислород
6СО2 + 6Н2О + Е
углекислый
газ
вода
энергия

19. Механизмы регуляции дыхания

МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ ДЫХАНИЯ
Координированные сокращения дыхательных
мышц обеспечиваются ритмической
активностью нейронов дыхательного центра.
дыхательный центр – сложное структунофункциональное объединение нервных клеток,
расположенных на различных уровнях ЦНС от
спинного мозга ( имеется в виду нейроны
дыхательных мышц ) до коры и
обеспечивающих регуляцию внешнего дыхания,
газообмен и транспорт газов в соответствии с
потребностями организма в изменяющихся
условиях внешней среды.

20.

ВЫСШИЕ ЦЕНТРЫ
Болевые рецепторы
Температура тела
Гормоны
Межклеточная и спинномозговая жидкость
Хеморецепторы
Рецепторы растяжение
Терморецепторы кожи
Барорецепторы
Механорецепторы,
хеморецепторы
внутренних органов

21.

Дыхательный центр
• Дыхательный центр расположен в
продолговатом мозге как парное
симметричное образование.
• Дыхательный центр представляет собой
совокупность нейронов, обладающих
сложными сетевыми взаимодействиями.
• Основным свойством дыхательного
центра является автоматизм.
• Дыхательный центр координирует
ритмическую активность мышц,
обеспечивающих вдох и выдох.

22.

23. Структура дыхательного центра

24.

• Дыхательный центр посылает
импульсы к мотонейронам спинного
мозга, иннервирующим дыхательные
мышцы.
• Диафрагма иннервируется
мотонейронами III- IV шейных
сегментов спинного мозга.
• Межреберные мышцы
иннервируются мотонейронами IIIXII грудных сегментов спинного
мозга.

25.

Нейроны, связанные с регуляцией
дыхания, имеются и в мосту.
Здесь выделяют так называемый
пневмотаксический центр, который
участвует в переключении фаз
дыхательного цикла;
при разрушении этого центра вдохи
становятся затянутыми, необычно
глубокими.

26. РЕФЛЕКТОРНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ ДЫХАНИЯ

механорецепторы легких
ирритантные рецепторы
рецепторы верхних дыхательных путей
J-рецепторы
проприорецепторы дыхательных мышц
барорецепторов аорты и каротидного
синус.

27.

Дыхательная система включает два
основных контура регулирования:
хеморецепторный и механорецепторный
• Различают
центральные и
периферические
хеморецепторы.
Основными
химическими
раздражителями
являются ионы
водорода,
парциальные
давления кислорода и
углекислоты в
артериальной крови.
• Чувствительными
элементами этого
уровня регуляции
являются рецепторы
растяжения,
расположенные в
ткани легких,
ирритатные и Jрецепторы в бронхах
и трахее и
механорецепторы
дыхательных мышц.

28. Рецепторы, регулирующие дыхание

РЕЦЕПТОРЫ, РЕГУЛИРУЮЩИЕ
ДЫХАНИЕ

29.

Центральные хеморецепторы
расположены на вентральной поверхности
продолговатого мозга.
Они контролируют метаболизм мозга.

30.

Периферические хеморецепторы
расположены дуге аорты и каротидном
тельце. Осуществляют контроль за кровью,
поступающей в мозг.

31. Рецепторы легких и дыхательных путей

РЕЦЕПТОРЫ ЛЕГКИХ И ДЫХАТЕЛЬНЫХ ПУТЕЙ
* Рецепторы растяжения легких –
расположены в гладких мышцах
воздухоносных путей (активируя β-нейроны,
тормозящие активность α-нейронов, они
останавливают глубокий вдох );
* В каждом легком имеется до 1000
рецепторов.
* регулируют частоту и глубину дыхания
* они реагируют на увеличение объема легких
при вдохе
* Формируют Рефлекс Геринга ─ Брейера

32.

* Механизм раздражения рецепторов
заключается в следующем:
* Мелкие бронхи растягиваются эластической
тягой, возникающей в альвеолах;
* чем больше расширяются альвеолы, тем
сильнее растяжение структурно связанных с
ними воздухоносных путей.
* Крупные воздухоносные пути структурно не
связаны с легочной тканью и растягиваются
"отрицательностью давления" в
плевральной полости.

33. Ирритантные рецепторы

ИРРИТАНТНЫЕ РЕЦЕПТОРЫ
* Раздражителями этих рецепторов являются
едкие газы.
* Раздражение ирритантных рецепторов
вызывает у человека такие неприятные
ощущения, как першение, жжение, кашель.
* Раздражение ирритантных рецепторов
через блуждающий нерв может вызвать и
рефлекторное сокращение гладких мышц
бронхов.
* К примеру, этот рефлекс лежит в основе
бронхоспазма при возбуждении рецепторов
гистамином, образующимся при
бронхиальной астме.

34.

* Физиологическое значение указанного
рефлекса заключается в том, что при
вдыхании токсических веществ сужением
просвета бронхов, снижая вентиляцию
альвеол, уменьшить поступление этих
веществ в альвеолы, а значит и в кровь.

35. Юкстаальвеолярные рецепторы (J-рецепторы)

ЮКСТААЛЬВЕОЛЯРНЫЕ РЕЦЕПТОРЫ (J-РЕЦЕПТОРЫ)
Лёгочные J- рецепторы расположены в интерстиции
альвеол в месте контакта их с капиллярами.
Связаны с ДЦ тонкими немиелинизированными Сволокнами, реагируют на токсические вещества,
интерстициальный отёк, давление жидкости в
межклеточном пространстве легких
Наблюдается бронхоспазм и вагусные влияния на
сердечно-сосудистую систему: снижение АД и
брадикардия.
Возбуждение от рецепторов передается по волокнам
блуждающего нерва, вызывает задержку дыхания,
отдышку и брадипноэ с последующим развитием
частого поверхностного дыхания.
Пневмония
Отек легких
Эмболия мелких сосудов легких, застой крови в малом
круге

36.

37.

38. Нейроны варолиева моста

НЕЙРОНЫ ВАРОЛИЕВА МОСТА
Нейроны пневмотаксического центра реципрокно
выключают фазу вдоха (уменьшают период
активности инспираторных нейронов и вызывают
выдох, т.е.увеличивают ЧД).
На уровне нижней трети моста имеется область,
называемая апнейстический центр - оказывает
постоянную стимуляцию инспираторных нейронов,
способствует вдоху и пролонгирует его.
В обычных условиях его тормозит пневмотаксичекий
центр. При отделении от пневмотаксического центра
и/или от тормозных волокон блуждающего нерва
происходит остановка дыхания на вдохе (апнейзис).

39. Кора больших полушарий

КОРА БОЛЬШИХ ПОЛУШАРИЙ
По пирамидным путям, минуя дыхательный центр,
оказывает влияние непосредственно на спинальные
моторные центры дыхательных мышц (поэтому при
некоторых поражениях
пирамидных путей
непроизвольное дыхание сохранено, а устная речь,
произвольный кашель нарушены).
Осуществляет условно-рефлекторную и
произвольную регуляцию дыхания.
Регулирует дыхание для обеспечения социальных
форм поведения.
Регулирует дыхание при образовании речи.

40. Гипоталамус

ГИПОТАЛАМУС
Осуществляет связь дыхания с обменом
веществ и терморегуляцией в
организме.
Регулирует дыхание для
обеспечения поведенческих актов,
направленных на удовлетворение
биологических потребностей (агрессивнооборонительной, пищевой, половой и др.).

41. Лимбическая система

ЛИМБИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
Осуществляет связь дыхания с
вегетативной регуляцией внутренних
органов и эмоциями.