Pertukaran gas paru-paru

Gejala

Paru-paru adalah organ dalam tubuh kita yang paling banyak. Mereka adalah sesuatu yang sangat mirip dengan pohon (bagian ini disebut pohon bronkial), digantung dengan gelembung buah (alveoli). Diketahui bahwa paru-paru mengandung hampir 700 juta alveoli. Dan ini dibenarkan secara fungsional - mereka memainkan peran utama dalam pertukaran udara. Dinding alveoli sangat elastis sehingga bisa meregang beberapa kali saat menghirup. Jika kita membandingkan luas permukaan alveoli dan kulit, maka fakta yang luar biasa terbuka: terlepas dari kekompakan yang tampak, alveoli sepuluh kali luas kulit.

Pertukaran gas paru-paru

Cahaya - pekerja hebat dari tubuh kita. Mereka bergerak konstan, sekarang berkontraksi, sekarang meregang. Ini terjadi siang dan malam melawan keinginan kita. Namun, proses ini tidak dapat disebut sepenuhnya otomatis. Ini agak semi-otomatis. Kita dapat secara sadar menahan napas atau memaksanya. Bernafas adalah salah satu fungsi tubuh yang paling penting. Ini tidak akan keluar dari tempat untuk mengingatkan Anda bahwa udara adalah campuran gas: oksigen (21%), nitrogen (sekitar 78%), karbon dioksida (sekitar 0,03%). Selain itu, mengandung gas inert dan uap air.

Dari pelajaran biologi, banyak yang mungkin ingat pengalaman dengan air kapur. Jika Anda menghembuskan melalui sedotan ke dalam air jeruk nipis, itu akan menjadi keruh. Ini adalah bukti yang tak terbantahkan bahwa di udara setelah berakhirnya karbon dioksida mengandung lebih banyak: sekitar 4%. Pada saat yang sama, jumlah oksigen berkurang dan mencapai 14%.

Apa yang mengendalikan paru-paru atau mekanisme pernapasan

Mekanisme pertukaran gas di paru-paru adalah proses yang sangat menarik. Sendiri, paru-paru tidak akan meregang dan tidak akan menyusut tanpa kerja otot. Otot interkostal dan diafragma (otot datar khusus pada batas dada dan rongga perut) berpartisipasi dalam pernapasan paru-paru. Ketika diafragma berkontraksi, tekanan di paru turun, dan udara mengalir ke organ secara alami. Pernafasan terjadi secara pasif: paru-paru elastis itu sendiri mendorong udara keluar. Meski terkadang otot bisa berkurang saat pernafasan. Ini terjadi dengan pernapasan aktif.

Seluruh proses dikendalikan oleh otak. Di medula, ada pusat regulasi pernapasan khusus. Bereaksi terhadap keberadaan karbon dioksida dalam darah. Segera setelah menjadi lebih kecil, pusat jalur saraf mengirimkan sinyal ke diafragma. Ada proses pengurangannya, dan datanglah nafas. Jika pusat pernapasan rusak, pasien diventilasi dengan cara buatan.

Bagaimana pertukaran gas terjadi di paru-paru?

Tugas utama paru-paru bukan hanya menyaring udara, tetapi untuk melakukan proses pertukaran gas. Di paru-paru, komposisi udara yang dihirup berubah. Dan di sini peran utama adalah milik sistem peredaran darah. Apa sistem peredaran darah tubuh kita? Ini dapat diwakili oleh sungai besar dengan anak sungai kecil, ke mana sungai mengalir. Di sini alveoli seperti itu ditusuk dengan rivet kapiler seperti itu.

Oksigen yang memasuki alveoli menembus dinding kapiler. Ini karena darah dan udara yang terkandung di dalam alveoli, tekanannya berbeda. Darah vena memiliki tekanan lebih sedikit daripada udara alveolar. Karena itu, oksigen dari alveoli mengalir ke kapiler. Tekanan karbon dioksida lebih sedikit di dalam alveoli daripada di dalam darah. Karena alasan ini, karbon dioksida dari darah vena dikirim ke lumen alveoli.

Di dalam darah ada sel-sel khusus - sel darah merah yang mengandung protein hemoglobin. Oksigen bergabung dengan hemoglobin dan bergerak dalam bentuk ini melalui tubuh. Darah yang diperkaya dengan oksigen disebut arteri.

Selanjutnya darah ditransfer ke jantung. Jantung, salah satu dari pekerja kita yang tak kenal lelah, mendorong darah yang diperkaya dengan oksigen ke sel-sel jaringan. Dan lebih jauh di sepanjang "aliran aliran", darah bersama dengan oksigen dikirim ke semua sel tubuh. Dalam sel, itu mengeluarkan oksigen, mengambil karbon dioksida - produk limbah. Dan proses sebaliknya dimulai: kapiler jaringan - vena - jantung - paru-paru. Di paru-paru, darah (vena) yang diperkaya dengan karbon dioksida memasuki alveoli lagi dan didorong keluar dengan sisa udara. Karbon dioksida, serta oksigen, diangkut melalui hemoglobin.

Jadi, di alveoli ada pertukaran gas ganda. Seluruh proses ini dilakukan segera, karena luasnya permukaan alveoli.

Fungsi non-pernapasan

Nilai paru-paru ditentukan tidak hanya dengan bernafas. Fungsi tambahan dari badan ini meliputi:

  • perlindungan mekanis: udara steril memasuki alveoli;
  • perlindungan imun: darah mengandung antibodi terhadap berbagai faktor patogen;
  • pembersihan: darah menghilangkan zat gas beracun dari tubuh;
  • mendukung keseimbangan darah asam-basa;
  • membersihkan darah dari gumpalan darah kecil.

Tetapi betapapun pentingnya mereka, pekerjaan utama paru-paru adalah bernafas.

Pertukaran gas di jaringan dan paru-paru. Struktur sistem pernapasan

Salah satu fungsi terpenting tubuh adalah bernafas. Selama itu, ada pertukaran gas di jaringan dan paru-paru, di mana keseimbangan redoks dipertahankan. Bernafas adalah proses kompleks yang menyediakan oksigen bagi jaringan, penggunaannya oleh sel selama metabolisme, dan penghilangan gas negatif.

Tahapan bernafas

Untuk memahami bagaimana pertukaran gas terjadi di jaringan dan paru-paru, perlu diketahui tahapan-tahapan respirasi. Ada tiga di antaranya:

  1. Respirasi eksternal, di mana pertukaran gas terjadi antara sel-sel tubuh dan atmosfer eksternal. Varian eksternal dibagi menjadi pertukaran gas antara udara eksternal dan internal, serta pertukaran gas antara darah paru-paru dan udara alveolar.
  2. Transportasi gas. Gas dalam tubuh dalam keadaan bebas, dan sisanya ditransfer dalam keadaan terikat oleh hemoglobin. Pertukaran gas di jaringan dan paru-paru terjadi melalui hemoglobin, yang mengandung hingga dua puluh persen karbon dioksida.
  3. Pernafasan jaringan (internal). Jenis ini dapat dibagi menjadi pertukaran gas antara darah dan jaringan, dan penyerapan oksigen oleh sel-sel dan pelepasan berbagai produk limbah (metana, karbon dioksida, dll.).

Tidak hanya paru-paru dan saluran udara, tetapi juga otot-otot dada, serta otak dan sumsum tulang belakang, ambil bagian dalam proses pernapasan.

Proses pertukaran gas

Selama saturasi udara paru-paru dan selama pernafasan, ada perubahan pada tingkat kimia.

Di udara yang dihembuskan pada suhu nol derajat dan pada tekanan 765 mm Hg. Art. Mengandung sekitar enam belas persen oksigen, empat persen karbon dioksida, dan sisanya adalah nitrogen. Pada suhu 37 ° C, udara di alveoli jenuh dengan uap, selama proses ini tekanannya berubah, turun hingga lima puluh milimeter merkuri. Tekanan gas di udara alveolar sedikit lebih dari tujuh ratus mm merkuri. Seni Udara ini mengandung lima belas persen oksigen, enam karbon dioksida, dan sisanya adalah nitrogen dan kotoran lainnya.

Untuk fisiologi pertukaran gas di paru-paru dan jaringan, perbedaan tekanan parsial antara karbon dioksida dan oksigen sangat penting. Tekanan parsial oksigen sekitar 105 mm Hg. Art., Dan dalam darah vena, itu tiga kali lebih sedikit. Karena perbedaan ini, oksigen mengalir dari udara alveolar ke dalam darah vena. Dengan demikian, kejenuhan dan transformasi menjadi arteri terjadi.

Tekanan parsial CO2 dalam darah vena kurang dari lima puluh milimeter merkuri, dan di udara alveolar - empat puluh. Karena perbedaan kecil ini, karbon dioksida berpindah dari vena ke darah alveolar dan diekskresikan oleh tubuh selama pernafasan.

Pertukaran gas di jaringan dan paru-paru dilakukan menggunakan jaringan kapiler pembuluh darah. Melalui dinding mereka oksigenasi sel terjadi, dan karbon dioksida juga dihilangkan. Proses ini diamati hanya dengan perbedaan tekanan: dalam sel dan jaringan oksigen mencapai nol, dan tekanan karbon dioksida sekitar enam puluh mm Hg. Seni Ini memungkinkan Anda untuk lulus DENGAN2 dari sel ke pembuluh darah, mengubah darah menjadi vena.

Transportasi gas

Selama respirasi eksternal di paru-paru, proses transformasi darah vena menjadi darah arteri terjadi dengan menggabungkan oksigen dengan hemoglobin. Sebagai hasil dari reaksi ini, oksihemoglobin terbentuk. Setelah mencapai sel-sel tubuh, elemen ini hancur. Dalam kombinasi dengan bikarbonat, yang terbentuk dalam darah, karbon dioksida memasuki darah. Garam terbentuk sebagai hasilnya, tetapi selama proses ini reaksinya tetap tidak berubah.

Mencapai paru-paru, bikarbonat hancur, menghasilkan radikal alkali oksihemoglobin. Setelah itu, bikarbonat dikonversi menjadi karbon dioksida dan uap air. Semua zat dekomposisi ini dieliminasi dari tubuh selama pernafasan. Mekanisme pertukaran gas di paru-paru dan jaringan diproduksi oleh konversi karbon dioksida dan oksigen menjadi garam. Dalam keadaan inilah zat-zat ini diangkut oleh darah.

Peran paru-paru

Fungsi utama paru-paru adalah untuk memastikan pertukaran gas antara udara dan darah. Proses ini dimungkinkan karena area organ yang sangat luas: pada orang dewasa berukuran 90 m 2 dan area pembuluh ICC yang hampir sama, di mana darah vena jenuh dengan oksigen dan karbon dioksida dilepaskan.

Selama pernafasan, lebih dari dua ratus zat yang berbeda dikeluarkan dari tubuh. Tidak hanya karbon dioksida, tetapi juga aseton, metana, eter dan alkohol, uap air, dll.

Selain mengkondisikan, fungsi paru-paru adalah untuk melindungi tubuh dari infeksi. Saat menghirup, semua patogen diendapkan di dinding sistem pernapasan, termasuk alveoli. Mereka mengandung makrofag yang menangkap mikroba dan menghancurkannya.

Makrofag menghasilkan zat kemotaktik yang menarik granulosit: mereka meninggalkan kapiler dan mengambil bagian langsung dalam fagositosis. Setelah penyerapan mikroorganisme, makrofag dapat masuk ke sistem limfatik, di mana peradangan dapat terjadi. Agen patologis menyebabkan produksi antibodi leukosit.

Fungsi metabolisme

Fitur fungsi paru-paru termasuk properti metabolisme. Selama proses metabolisme, pembentukan fosfolipid dan protein, sintesis mereka. Sintesis heparin juga terjadi di paru-paru. Organ pernapasan terlibat dalam pembentukan dan penghancuran zat aktif biologis.

Pola pernapasan umum

Keunikan struktur sistem pernapasan memungkinkan massa udara dengan mudah melewati saluran pernapasan dan masuk ke paru-paru, tempat proses metabolisme terjadi.

Udara memasuki sistem pernapasan melalui saluran hidung, lalu melewati orofaring ke trakea, dari mana massa mencapai bronkus. Setelah melewati pohon bronkial, udara memasuki paru-paru, tempat pertukaran berbagai jenis udara terjadi. Selama proses ini, oksigen diserap oleh sel-sel darah, mengubah darah vena menjadi darah arteri dan mengirimkannya ke jantung, dan dari sana itu dibawa ke seluruh tubuh.

Anatomi sistem pernapasan

Struktur sistem pernapasan melepaskan saluran udara dan bagian pernapasan itu sendiri. Yang terakhir diwakili oleh paru-paru, di mana pertukaran gas antara massa udara dan darah terjadi.

Udara masuk ke bagian pernapasan saluran udara, diwakili oleh rongga hidung, laring, trakea, dan bronkus.

Bagian pneumatik

Sistem pernapasan dimulai dengan rongga hidung. Ini dibagi menjadi dua bagian oleh septum tulang rawan. Saluran depan hidung berkomunikasi dengan atmosfer, dan di belakang - dengan nasofaring.

Dari hidung, udara memasuki mulut dan kemudian ke bagian laring faring. Berikut adalah persilangan sistem pernapasan dan pencernaan. Dengan patologi saluran hidung, pernapasan dapat dilakukan melalui mulut. Dalam hal ini, udara juga akan masuk ke faring, dan kemudian ke laring. Terletak di tingkat vertebra serviks keenam, membentuk ketinggian. Bagian dari sistem pernafasan ini dapat berubah selama percakapan.

Melalui pembukaan atas, laring berkomunikasi dengan faring, dan dari bawah organ masuk ke trakea. Ini merupakan kelanjutan dari laring dan terdiri dari dua puluh cincin kartilago yang tidak lengkap. Pada tingkat segmen vertebra toraks kelima, trakea dibagi menjadi sepasang bronkus. Mereka menuju ke paru-paru. Bronkus dibagi menjadi beberapa bagian, membentuk pohon terbalik, yang tampaknya menumbuhkan cabang di dalam paru-paru.

Sistem pernapasan diselesaikan oleh paru-paru. Mereka terletak di rongga dada di kedua sisi jantung. Paru-paru dibagi menjadi beberapa bagian, yang masing-masing dibagi menjadi beberapa segmen. Mereka berbentuk seperti kerucut tidak teratur.

Segmen paru-paru dibagi menjadi banyak bagian - bronkiolus, di dinding tempat alveoli berada. Seluruh kompleks ini disebut alveolar. Di dalamnya terjadi pertukaran gas.

8.3. Pertukaran gas paru-paru

8.3. Pertukaran gas paru-paru

Komposisi udara yang dihirup, dihembuskan dan alveolar. Ventilasi paru-paru disebabkan inhalasi dan pernafasan. Dengan demikian, komposisi gas yang relatif konstan dipertahankan dalam alveoli. Seseorang menghirup udara atmosfer dengan kandungan oksigen (20,9%) dan kadar karbon dioksida (0,03%), dan menghembuskan udara di mana oksigen adalah 16,3%, karbon dioksida - 4%. Di udara alveolar oksigen - 14,2%, karbon dioksida - 5,2%. Meningkatnya kandungan karbon dioksida di udara alveolar dijelaskan oleh fakta bahwa ketika Anda menghembuskan napas, udara yang terletak di organ pernapasan dan di saluran udara bercampur dengan udara alveolar.

Pada anak-anak, efisiensi yang lebih rendah dari ventilasi paru dinyatakan dalam komposisi gas yang berbeda dari udara yang dihembuskan dan alveolar. Semakin muda anak, semakin besar persentase oksigen dan semakin rendah persentase karbon dioksida di udara yang dihembuskan dan alveolar, yaitu, oksigen digunakan kurang efisien oleh tubuh anak. Oleh karena itu, bagi anak-anak untuk mengkonsumsi volume oksigen yang sama dan melepaskan volume karbon dioksida yang sama, perlu untuk melakukan serangan pernapasan lebih sering.

Pertukaran gas di paru-paru. Di paru-paru, oksigen dari udara alveolar masuk ke dalam darah, dan karbon dioksida dari darah memasuki paru-paru.

Pergerakan gas memberikan difusi. Menurut hukum difusi, gas menyebar dari medium dengan tekanan parsial tinggi ke medium dengan tekanan lebih rendah. Tekanan parsial adalah bagian dari tekanan total yang diperhitungkan oleh gas dalam campuran gas. Semakin tinggi persentase gas dalam campuran, semakin tinggi tekanan parsialnya. Untuk gas yang dilarutkan dalam cairan, istilah "tegangan" digunakan, sesuai dengan istilah "tekanan parsial" yang digunakan untuk gas bebas.

Di paru-paru, pertukaran gas terjadi antara udara yang terkandung dalam alveoli dan darah. Alveoli menjalin jaringan kapiler yang tebal. Dinding alveoli dan dinding kapiler sangat tipis. Untuk pertukaran gas, kondisi yang menentukan adalah luas permukaan tempat difusi gas berlangsung, dan perbedaan tekanan parsial (tegangan) gas difusi. Paru-paru idealnya memenuhi persyaratan ini: dengan napas dalam-dalam, bentangan alveoli dan permukaannya mencapai 100-150 meter persegi. m (tidak kurang besar dan permukaan kapiler di paru-paru), ada perbedaan yang cukup dalam tekanan parsial gas udara alveolar dan tegangan gas-gas ini dalam darah vena.

Ikatan oksigen dengan darah. Dalam darah, oksigen bergabung dengan hemoglobin, membentuk senyawa yang tidak stabil - oksihemoglobin, 1 g di antaranya mampu mengikat 1,34 cu. cm oksigen. Jumlah oksihemoglobin yang dihasilkan berbanding lurus dengan tekanan parsial oksigen. Di udara alveolar, tekanan parsial oksigen adalah 100-110 mm Hg. Seni Dalam kondisi ini, 97% hemoglobin darah terikat dengan oksigen.

Dalam bentuk oksihemoglobin, oksigen dari paru-paru dibawa oleh darah ke jaringan. Di sini, tekanan parsial oksigen rendah, dan oksihemoglobin terdisosiasi, melepaskan oksigen, yang memberi oksigen pada jaringan.

Kehadiran karbon dioksida di udara atau jaringan mengurangi kemampuan hemoglobin untuk mengikat oksigen.

Mengikat karbon dioksida dengan darah. Karbon dioksida diangkut oleh darah dalam senyawa kimia natrium bikarbonat dan kalium bikarbonat. Sebagian dari itu diangkut oleh hemoglobin.

Di kapiler jaringan, di mana tegangan karbon dioksida tinggi, pembentukan asam karbonat dan karboksihemoglobin terjadi. Di paru-paru, karbonat anhidrase yang terkandung dalam sel darah merah berkontribusi terhadap dehidrasi, yang mengarah pada perpindahan karbon dioksida dari darah.

Pertukaran gas di paru-paru pada anak-anak terkait erat dengan regulasi keseimbangan asam-basa. Pada anak-anak, pusat pernapasan sangat sensitif terhadap sedikit perubahan dalam reaksi pH darah. Oleh karena itu, bahkan dengan sedikit pergeseran keseimbangan menuju pengasaman, anak-anak mengalami sesak napas. Dengan perkembangan kapasitas difusi paru-paru meningkat karena peningkatan total permukaan alveoli.

Kebutuhan tubuh akan oksigen dan pelepasan karbon dioksida tergantung pada tingkat proses oksidatif dalam tubuh. Dengan bertambahnya usia, tingkat ini menurun, yang berarti bahwa jumlah pertukaran gas per 1 kg massa berkurang ketika anak tumbuh.

Pertukaran gas di paru-paru dan jaringan

Nafas manusia. Struktur dan fungsi paru-paru

Pernapasan adalah salah satu fungsi vital tubuh, yang bertujuan untuk mempertahankan tingkat optimal proses redoks dalam sel. Pernapasan adalah proses fisiologis kompleks yang memastikan pengiriman oksigen ke jaringan, penggunaannya oleh sel dalam proses metabolisme, dan penghilangan karbon dioksida yang terbentuk.

Seluruh proses respirasi dapat dibagi menjadi tiga tahap: respirasi eksternal, transportasi gas oleh darah dan respirasi jaringan.

Pernapasan eksternal adalah pertukaran gas antara organisme dan udara di sekitarnya, yaitu suasana. Pernafasan eksternal, pada gilirannya, dapat dibagi menjadi dua tahap: pertukaran gas antara udara atmosfer dan alveolar; pertukaran gas antara darah kapiler paru dan udara alveolar.

Pengangkutan gas. Oksigen dan karbon dioksida dalam keadaan terlarut bebas diangkut dalam jumlah yang relatif kecil, sebagian besar gas-gas ini diangkut dalam keadaan terikat. Pembawa utama oksigen adalah hemoglobin. Hemoglobin juga mengangkut hingga 20% karbon dioksida. Sisa karbon dioksida diangkut dalam bentuk bikarbonat plasma.

Respirasi internal atau jaringan. Tahap respirasi ini dapat dibagi menjadi dua: pertukaran gas antara darah dan jaringan dan konsumsi oksigen oleh sel-sel dan pelepasan karbon dioksida sebagai produk disimilasi.

Pernapasan eksternal disediakan oleh struktur muskuloskeletal dada, paru-paru, saluran pernapasan (Gbr. 1) dan pusat saraf otak dan sumsum tulang belakang.

Fig. 1. Struktur morfologis organ pernapasan manusia

Peran dan sifat fisiologis paru-paru

Fungsi paling penting dari paru-paru - memastikan pertukaran gas antara udara alveolar dan darah - dicapai karena permukaan pertukaran gas yang besar dari paru-paru (rata-rata 90 m 2 pada orang dewasa) dan area kapiler darah yang besar dari sirkulasi paru-paru (70-90 m 2).

Fungsi ekskresi paru-paru - menghilangkan lebih dari 200 zat volatil yang terbentuk di dalam tubuh atau jatuh ke dalamnya dari luar. Secara khusus, karbon dioksida, metana, aseton, zat eksogen (etil alkohol, etil eter), zat gas narkotika (halotan, nitro oksida) yang terbentuk dalam tubuh dikeluarkan dari darah ke paru-paru dalam berbagai derajat. Air juga menguap dari permukaan alveoli.

Selain pendingin ruangan, paru-paru terlibat dalam melindungi tubuh terhadap infeksi. Mikroorganisme yang menetap di dinding alveoli ditangkap dan dihancurkan oleh makrofag alveolar. Makrofag yang diaktifkan menghasilkan faktor kemotaksis yang menarik granulosit neutrofilik dan eosinofilik yang meninggalkan kapiler dan berpartisipasi dalam fagositosis. Makrofag dengan mikroorganisme terserap mampu bermigrasi ke kapiler limfatik dan kelenjar getah bening di mana respons inflamasi dapat berkembang. Dalam melindungi tubuh terhadap agen infeksi yang masuk ke paru-paru dengan udara, lisozim, interferon, imunoglobulin (IgA, IgG, IgM), antibodi leukosit spesifik, penting dalam paru-paru.

Filtrasi dan fungsi hemostatik paru-paru - selama perjalanan darah melalui lingkaran kecil di paru-paru, bekuan darah kecil dan emboli dipertahankan dan dikeluarkan dari darah.

Trombi dihancurkan oleh sistem fibrinolitik paru-paru. Paru-paru mensintesis hingga 90% heparin, yang, masuk ke dalam darah, mencegah koagulasi dan meningkatkan sifat reologi.

Deposisi darah di paru-paru dapat mencapai hingga 15% dari volume darah yang bersirkulasi. Pada saat yang sama, darah yang telah memasuki paru-paru dari sirkulasi tidak mati. Peningkatan pengisian darah pembuluh unggun mikrosirkulasi dan vena paru-paru diamati, dan darah "yang disimpan" terus terlibat dalam pertukaran gas dengan udara alveolar.

Fungsi metabolisme meliputi: pembentukan fosfolipid dan protein surfaktan, sintesis protein yang membentuk kolagen dan serat elastis, produksi mucopolysaccharides yang membentuk lendir bronkial, sintesis heparin, partisipasi dalam pembentukan dan penghancuran zat biologis aktif dan zat lainnya.

Di paru-paru, angiotensin I diubah menjadi faktor vasokonstriktor yang sangat aktif, angiotensin II, bradikinin tidak aktif hingga 80%, serotonin ditangkap dan disimpan, dan 30-40% norepinefrin disimpan. Di dalamnya, histamin tidak aktif dan terakumulasi, hingga 25% insulin, 90-95% prostaglandin dari kelompok E dan F tidak aktif; Prostaglandin (vasodilator prostanicline) dan nitric oxide (NO) terbentuk. Zat aktif yang tersimpan di bawah tekanan dapat dilepaskan dari paru-paru ke dalam darah dan berkontribusi pada pengembangan reaksi syok.

Meja Fungsi non-pernapasan

Fungsi

Karakteristik

Pemurnian udara (sel epitel bersilia. Sifat reologi), seluler (makrofag alveolar, neutrofil, limfosit), imunitas humoral (imunoglobulin, komplemen, laktoferin, antiprotease, interferon), lisozim (sel serosa, makrofag alveolar)

Sintesis zat aktif secara fisiologis

Bradykinin, serotonin, leukotrien, A2 tromboksan, kinin, prostaglandin, TIDAK

Metabolisme berbagai zat

Dalam lingkaran kecil, hingga 80% bradikinin, hingga 98% serotonin, hingga 60% calicrein tidak aktif.

Sintesis surfaktan (surfaktan), sintesis struktur selulernya sendiri

Sintesis kolagen dan elastin ("kerangka" paru-paru)

Mri hipoksia hingga 1/3 Cb yang dikonsumsi pada oksidasi glukosa

Sintesis prostasiklin, NO, ADP, fibrinolisis

Penghapusan produk metabolisme

Penguapan air dari permukaan, pertukaran transkapiler (keringat)

Perpindahan panas di saluran pernapasan bagian atas

Hingga 500 ml darah

Vasokonstriksi hipoksia

Penyempitan pembuluh darah paru-paru dengan penurunan O2 di alveoli

Pertukaran gas paru-paru

Fungsi paling penting dari paru-paru adalah untuk memastikan pertukaran gas antara udara alveoli paru dan darah kapiler kecil. Untuk memahami mekanisme pertukaran gas, perlu untuk mengetahui komposisi gas dari pertukaran media di antara mereka, sifat-sifat struktur alveolocapillary di mana pertukaran gas terjadi, dan untuk mempertimbangkan karakteristik aliran darah paru dan ventilasi.

Komposisi alveolar dan udara yang dihembuskan

Komposisi atmosfer, alveolar (terkandung dalam alveoli paru) dan udara yang dihembuskan disajikan dalam Tabel. 1.

Tabel 1. Kandungan gas utama di udara atmosfer, alveolar, dan udara yang dihembuskan

Berdasarkan penentuan persentase gas di udara alveolar, tekanan parsialnya dihitung. Saat menghitung tekanan uap air dalam gas alveolar diasumsikan 47 mm Hg. Seni Misalnya, jika kandungan oksigen dalam gas alveolar adalah 14,4%, dan tekanan atmosfer adalah 740 mm Hg. Art., Maka tekanan parsial oksigen (p02) akan menjadi: p02 = [(740-47) / 100] • 14,4 = 99,8 mm Hg. Seni Di bawah kondisi istirahat, tekanan parsial oksigen dalam gas alveolar berfluktuasi sekitar 100 mm Hg. Art., Dan tekanan parsial karbon dioksida sekitar 40 mm Hg. Seni

Meskipun pergantian inhalasi dan pernafasan dengan pernapasan tenang, komposisi gas alveolar hanya berubah 0,2-0,4%, konstanta relatif dari komposisi udara alveolar dipertahankan dan pertukaran gas antara itu dan darah berlangsung terus menerus. Keteguhan komposisi udara alveolar dipertahankan karena nilai kecil dari koefisien ventilasi paru-paru (CL). Koefisien ini menunjukkan seberapa besar kapasitas residual fungsional ditukar dengan udara atmosfer untuk 1 siklus pernapasan. Biasanya, CWL sama dengan 0,13-0,17 (yaitu, dengan napas tenang, sekitar 1/7 dari IU dipertukarkan). Komposisi gas alveolar pada kandungan oksigen dan karbon dioksida sebesar 5-6% berbeda dari atmosfer.

Meja 2. Komposisi gas udara inhalasi dan alveolar

Koefisien ventilasi dari berbagai area paru-paru mungkin berbeda, oleh karena itu, komposisi gas alveolar memiliki nilai yang berbeda tidak hanya di daerah terpencil, tetapi juga di daerah tetangga di paru-paru. Itu tergantung pada diameter dan permeabilitas bronkus, produksi surfaktan dan kepatuhan paru-paru, posisi tubuh dan tingkat pengisian pembuluh darah paru dengan darah, kecepatan dan rasio durasi inhalasi dan pernafasan, dll. Gravitasi memiliki pengaruh yang sangat kuat pada indikator ini.

Fig. 2. Dinamika oksigen di paru-paru dan jaringan

Dengan bertambahnya usia, nilai tekanan parsial oksigen dalam alveoli praktis tidak berubah, meskipun perubahan signifikan terkait usia dalam banyak indikator respirasi eksternal (penurunan VC, OEL, paten bronkial, peningkatan EO, OOL, dll). Pelestarian keberlanjutan indikator PO2 di alveolus mendorong peningkatan laju pernapasan terkait usia.

Difusi gas antara alveoli dan darah

Difusi gas antara udara dan darah alveolar mematuhi hukum umum difusi, yang menurutnya kekuatan pendorong adalah perbedaan tekanan parsial (tekanan) gas antara alveoli dan darah (Gbr. 3).

Gas-gas yang berada dalam keadaan terlarut dalam plasma darah yang mengalir ke paru-paru menciptakan ketegangan dalam darah, yang dinyatakan dalam satuan yang sama (mm Hg), yang merupakan tekanan parsial di udara. Nilai rata-rata dari tegangan oksigen (pO2) dalam darah kapiler kecil sama dengan 40 mm Hg. Art., Dan tekanan parsialnya di udara alveolar - 100 mm Hg. Seni Gradien tekanan oksigen antara udara alveolar dan darah adalah 60 mm Hg. Seni Tegangan karbon dioksida dalam aliran darah vena - 46 mm Hg. Art., Di alveoli - 40 mm Hg. Seni dan gradien tekanan karbon dioksida adalah 6 mm Hg. Seni Gradien ini adalah kekuatan pendorong pertukaran gas antara udara alveolar dan darah. Harus diingat bahwa nilai-nilai gradien ini hanya ada pada awal kapiler, tetapi ketika darah bergerak melalui kapiler, perbedaan antara tekanan parsial dalam gas alveolar dan tegangan dalam darah berkurang.

Fig. 3. Kondisi fisikokimia dan morfologis pertukaran gas antara udara alveolar dan darah

Tingkat pertukaran oksigen antara udara alveolar dan darah dipengaruhi oleh sifat-sifat medium melalui mana difusi berlangsung dan waktu (sekitar 0,2 detik) di mana bagian yang ditransfer dari oksigen terikat dengan hemoglobin.

Untuk bergerak dari udara alveolar ke eritrosit dan ke ikatan dengan hemoglobin, molekul oksigen harus berdifusi melalui:

  • lapisan surfaktan yang melapisi alveoli;
  • epitel alveolar;
  • membran basal dan ruang interstitial antara epitel dan endotelium;
  • endotel kapiler;
  • lapisan plasma darah antara endotelium dan eritrosit;
  • membran ertrosit;
  • lapisan sitoplasma di eritrosit.

Jarak total ruang difusi ini adalah 0,5 hingga 2 mikron.

Faktor-faktor yang mempengaruhi difusi gas di paru-paru tercermin dalam rumus Fick:

di mana V adalah volume gas difusif; k - koefisien permeabilitas medium untuk gas, tergantung pada kelarutan gas dalam jaringan dan berat molekulnya; S adalah luas permukaan paru-paru; R1 dan P.2, - ketegangan gas dalam darah dan alveoli; d adalah ketebalan ruang difusi.

Dalam praktiknya, untuk tujuan diagnostik, tentukan indikator yang disebut kapasitas difusi paru-paru untuk oksigen (DLO2). Itu sama dengan volume oksigen yang disebarkan dari udara alveolar ke dalam darah melalui seluruh permukaan pertukaran gas dalam 1 menit dengan gradien tekanan oksigen 1 mm Hg. Seni

dimana vo2 - difusi oksigen ke dalam darah selama 1 menit; R1 - Tekanan parsial oksigen di alveoli; R2 - Ketegangan oksigen dalam darah.

Terkadang indikator ini disebut koefisien transfer. Biasanya, ketika orang dewasa sedang istirahat, nilai DLO2 = 20-25 ml / mnt mm Hg Seni Selama berolahraga, DLO2meningkat dan dapat mencapai 70 ml / menit mm Hg. Seni

Pada lansia, nilai DLO2berkurang; pada usia 60 dia sekitar 1/3 kurang dari orang muda.

Untuk menentukan DLO2sering menggunakan definisi DL yang lebih layak secara teknisDENGAN. Buat satu napas udara yang mengandung 0,3% karbon monoksida, tahan napas selama 10-12 detik, lalu buang napas dan, tentukan kandungan CO di bagian terakhir dari udara yang dihembuskan, hitung transisi CO ke darah: DLO2= DLDENGAN • 1.23.

Koefisien permeabilitas biologis untuk CO2 20-25 kali lebih tinggi daripada oksigen. Oleh karena itu, difusi C02 dalam jaringan tubuh dan paru-paru yang lebih rendah dari oksigen, gradien konsentrasinya, karbon dioksida yang terkandung dalam darah vena lebih tinggi (46 mmHg) daripada di alveoli (40 mmHg) dengan cepat, tekanan parsial, sebagai suatu peraturan, berhasil keluar ke udara alveolar bahkan dengan beberapa kekurangan aliran darah atau ventilasi, sementara pertukaran oksigen dalam kondisi seperti itu berkurang.

Fig. 4. Pertukaran gas di kapiler dari lingkaran besar dan kecil dari sirkulasi darah

Kecepatan pergerakan darah di kapiler paru sedemikian rupa sehingga satu eritrosit melewati kapiler dalam 0,75-1 detik. Waktu ini cukup untuk menyeimbangkan tekanan parsial oksigen dalam alveoli dan tegangannya dalam darah kapiler paru. Hemoglobin eritrosit hanya membutuhkan waktu sekitar 0,2 detik untuk mengikat oksigen. Perimbangan tekanan karbon dioksida antara darah dan alveoli juga terjadi dengan cepat. Dalam perawatan paru-paru melalui vena lingkaran kecil darah arteri pada orang sehat, dalam kondisi normal, tekanan oksigen adalah 85-100 mm Hg. Seni., Dan tegangan DENGAN2-35-45 mm Hg. Seni

Untuk mengkarakterisasi kondisi dan efektivitas pertukaran gas di paru-paru bersama dengan DL0 Faktor pemanfaatan oksigen juga diterapkan.O2), yang mencerminkan jumlah oksigen (dalam ml) yang diserap dari 1 liter udara yang memasuki paru-paru:02 = VO2ml * min -1 / MOD l * min -1 KI Normal = 35-40 ml * l -1.

Pertukaran gas dalam jaringan

Pertukaran gas dalam jaringan tunduk pada hukum yang sama dengan pertukaran gas di paru-paru. Difusi gas berlangsung dalam arah gradien tegangan mereka, kecepatannya tergantung pada besarnya gradien ini, area kapiler darah yang berfungsi, ketebalan ruang difusi dan sifat-sifat gas. Banyak dari faktor-faktor ini, dan akibatnya, laju pertukaran gas, dapat bervariasi tergantung pada kecepatan aliran darah linier dan volumetrik, isi dan sifat hemoglobin, suhu, pH, aktivitas enzim seluler dan sejumlah kondisi lainnya.

Selain faktor-faktor ini, pertukaran gas (terutama oksigen) antara darah dan jaringan dipromosikan oleh: mobilitas molekul oksihemoglobin (difusi ke permukaan membran eritrosit), konveksi sitoplasma dan cairan interstitial, serta penyaringan dan reabsorpsi cairan dalam microvasculature.

Pertukaran oksigen

Pertukaran gas antara darah arteri dan jaringan dimulai pada tingkat arteriol dengan diameter 30-40 mikron dan dilakukan di seluruh mikrovaskulatur hingga ke tingkat venula. Namun, peran utama dalam pertukaran gas dimainkan oleh kapiler. Untuk mempelajari pertukaran gas dalam jaringan, penting untuk memiliki pandangan tentang apa yang disebut "kain silinder (kerucut)", yang mencakup kapiler dan struktur jaringan yang berdekatan yang disediakan oleh oksigen (Gbr. 5). Diameter silinder semacam itu dapat dinilai dari jarak interkapiler. Itu adalah sekitar 25 mikron di otot jantung, 40 mikron di korteks serebral, dan 80 mikron di otot rangka.

Kekuatan pendorong pertukaran gas dalam silinder jaringan adalah gradien tegangan oksigen. Ada gradien longitudinal dan transversal. Gradien longitudinal diarahkan sepanjang kapiler. Ketegangan oksigen di bagian awal kapiler bisa sekitar 100 mm Hg. Seni Ketika eritrosit bergerak menuju bagian vena kapiler dan difusi oksigen ke dalam jaringan, pO_ turun menjadi rata-rata 35-40 mm Hg. Art., Tetapi dalam beberapa kondisi dapat dikurangi hingga 10 mm Hg. Seni Gradien tegangan transversal O2 dalam silinder jaringan dapat mencapai 90 mm Hg. Seni (di area jaringan yang paling jauh dari kapiler, di apa yang disebut "sudut mati", p02 mungkin 0-1 mm Hg. Art.).

Fig. 5. Representasi skematis dari "silinder jaringan" dan distribusi tekanan oksigen di ujung pembuluh darah arteri dan vena saat istirahat dan ketika melakukan pekerjaan intensif

Dengan demikian, dalam struktur jaringan, pengiriman oksigen ke sel tergantung pada tingkat pengangkatannya dari kapiler darah. Sel-sel yang berdekatan dengan bagian vena kapiler, berada dalam kondisi terburuk pengiriman oksigen. Untuk proses oksidatif normal dalam sel, tekanan oksigen 0,1 mm Hg sudah cukup. Seni

Kondisi pertukaran gas dalam jaringan dipengaruhi tidak hanya oleh jarak interkapiler, tetapi juga oleh arah aliran darah di kapiler yang berdekatan. Jika arah aliran darah di jaringan kapiler yang mengelilingi jaringan yang diberikan multidirectional, maka ini meningkatkan keandalan penyediaan oksigen pada jaringan.

Efisiensi penangkapan oksigen oleh jaringan dicirikan oleh nilai koefisien pemanfaatan oksigen (KUK) - ini adalah rasio persentase volume oksigen yang diserap oleh jaringan dari darah arteri per unit waktu ke total volume oksigen yang dikirim oleh darah ke pembuluh jaringan selama waktu yang sama. Jaringan KUK dapat ditentukan oleh perbedaan kadar oksigen pembuluh darah arteri dan darah vena yang mengalir dari jaringan. Dalam keadaan istirahat fisik pada manusia, rata-rata CUK adalah 25-35%. Bahkan saat memotong, besarnya KUK di berbagai organ berbeda-beda. Saat istirahat, miokardium KUK sekitar 70%.

Selama berolahraga, tingkat penggunaan oksigen meningkat menjadi 50-60%, dan pada beberapa otot yang paling aktif dan jantung dapat mencapai 90%. Peningkatan KUK di otot terutama disebabkan oleh peningkatan aliran darah di dalamnya. Pada saat yang sama, kapiler yang tidak berfungsi saat istirahat terungkap, area permukaan difusi meningkat dan jarak difusi untuk penurunan oksigen. Peningkatan aliran darah dapat disebabkan baik secara refleks maupun di bawah pengaruh faktor lokal yang melebarkan otot. Faktor-faktor tersebut adalah peningkatan suhu otot yang bekerja, peningkatan pC02 dan penurunan pH darah, yang tidak hanya berkontribusi pada peningkatan aliran darah, tetapi juga menyebabkan penurunan afinitas hemoglobin terhadap oksigen dan percepatan difusi oksigen dari darah ke dalam jaringan.

Penurunan tekanan oksigen pada jaringan atau sulitnya penggunaannya untuk respirasi jaringan disebut hipoksia. Hipoksia dapat disebabkan oleh gangguan ventilasi paru-paru atau kegagalan sirkulasi, gangguan difusi gas dalam jaringan, serta kurangnya aktivitas enzim seluler.

Perkembangan hipoksia jaringan otot rangka dan jantung sampai batas tertentu dicegah oleh kromoprotein di dalamnya - mioglobin, yang bertindak sebagai depot oksigen. Kelompok prostetik mioglobin mirip dengan heme hemoglobin, dan bagian protein dari molekul diwakili oleh rantai polipeptida tunggal. Satu molekul mioglobin hanya mampu mengikat satu molekul oksigen, dan 1 g mioglobin - 1,34 ml oksigen. Terutama banyak mioglobin ditemukan dalam miokardium - rata-rata 4 mg / g jaringan. Dengan oksigenasi lengkap mioglobin, cadangan oksigen yang dibuat olehnya dalam 1 g jaringan akan menjadi 0,05 ml. Oksigen ini cukup untuk 3-4 kontraksi jantung. Afinitas mioglobin untuk oksigen lebih tinggi daripada hemoglobin. Tekanan setengah saturasi P50 untuk mioglobin adalah antara 3 dan 4 mm Hg. Seni Oleh karena itu, dalam kondisi perfusi otot yang cukup dengan darah, ia menyimpan oksigen dan melepaskannya hanya ketika kondisi yang dekat dengan hipoksia muncul. Myoglobin pada manusia mengikat hingga 14% dari jumlah total oksigen dalam tubuh.

Dalam beberapa tahun terakhir, protein lain telah ditemukan yang dapat mengikat oksigen dalam jaringan dan sel. Ini termasuk protein neuroglobin yang ditemukan di jaringan otak, retina, dan sitoglobin yang terkandung dalam neuron dan jenis sel lainnya.

Hyperoxia - meningkat sehubungan dengan ketegangan normal oksigen dalam darah dan jaringan. Kondisi ini dapat berkembang ketika seseorang menghirup oksigen murni (untuk orang dewasa, pernapasan seperti itu tidak boleh lebih dari 4 jam) atau menempatkannya di kamar dengan tekanan udara yang meningkat. Ketika hiperoksia dapat mengembangkan gejala keracunan oksigen. Oleh karena itu, dengan penggunaan jangka panjang campuran gas bernafas dengan kandungan oksigen tinggi kontennya tidak boleh melebihi 50%. Terutama berbahaya adalah peningkatan kandungan oksigen di udara yang kita hirup untuk bayi yang baru lahir. Menghirup oksigen murni dalam waktu lama mengancam perkembangan kerusakan retina, epitel paru, dan beberapa struktur otak.

Pertukaran gas karbon dioksida

Biasanya, tegangan karbon dioksida dalam darah arteri bervariasi antara 35-45 mm Hg. Seni Gradien tegangan karbon dioksida antara darah arteri yang mengalir dan sel-sel yang mengelilingi kapiler jaringan dapat mencapai 40 mm Hg. Seni (40 mmHg dalam darah arteri dan hingga 60-80 mm di lapisan dalam sel). Di bawah aksi gradien ini, karbon dioksida berdifusi dari jaringan ke dalam darah kapiler, menyebabkan peningkatan tegangan hingga 46 mm Hg. Seni dan peningkatan konten karbon dioksida menjadi 56-58% volume. Sekitar seperempat dari karbon dioksida yang dipancarkan dari jaringan ke dalam darah mengikat hemoglobin, sisanya, karena enzim karbonat anhidrase, bergabung dengan air dan membentuk asam karbonat, yang dengan cepat dinetralkan dengan penambahan ion Na 'dan K' dan diangkut ke paru-paru karena bikarbonat ini.

Jumlah karbon dioksida terlarut dalam tubuh manusia adalah 100-120 liter. Ini sekitar 70 kali lebih banyak oksigen dalam darah dan jaringan. Ketika mengubah tegangan karbon dioksida dalam darah antara itu dan jaringan adalah redistribusi intensifnya. Oleh karena itu, dengan ventilasi yang tidak memadai, tingkat karbon dioksida dalam darah berubah lebih lambat daripada tingkat oksigen. Karena adiposa dan jaringan tulang mengandung sejumlah besar karbon dioksida terlarut dan terikat, mereka dapat bertindak sebagai penyangga, memerangkap karbon dioksida jika terjadi hiperkapnia dan melepaskan hipokapnia.

Pertukaran gas paru-paru

Pertukaran gas di paru-paru.

Di paru-paru, pertukaran gas antara udara inhalasi dan alveolar terjadi.

Nitrogen ikut bernafas, tetapi kandungan nitrogen meningkat saat udara di paru-paru dibasahi dan kadar uap air meningkat. Pertukaran gas antara campuran gas terjadi karena perbedaan tekanan parsial gas. Tekanan total campuran gas tunduk pada hukum Dalton -

Tekanan total campuran gas sama dengan jumlah tekanan parsial yang membentuk gasnya.

Jika campuran gas berada dalam tekanan atmosfer, maka fraksi oksigen akan menjadi

Pada tahap selanjutnya, pertukaran gas terjadi antara udara alveolar dan gas darah (darah vena yang sesuai dengan paru-paru) / Gas dapat dilarutkan secara fisik atau terikat pada sesuatu. Disolusi gas tergantung pada komposisi cairan, volume dan tekanan gas di atas cairan, pada suhu dan sifat gas itu sendiri, yang dilarutkan. Koefisien kelarutan menunjukkan berapa banyak gas yang bisa larut dalam 1 ml. cairan pada T = 0 dan tekanan gas di atas cairan adalah 760 mm. Tegangan parsial gas dalam cairan. Ini dibuat oleh bentuk terlarut, dan bukan oleh senyawa kimia gas. Jumlah oksigen terlarut dalam darah vena = 0,3 ml per 100 ml darah. Karbon dioksida = 2,5 ml per 100 ml darah. Sisa dari konten jatuh pada bentuk lain - dalam oksigen - oksihemoglobin, karbon dioksida - asam karbonat, natrium bikarbonat dan garam kalium, dan dalam bentuk karbohidrat. Pada tingkat alveoli, kondisi dibuat di mana gas tekanan oksigen akan menggantikan karbon dioksida. Alasan utama pergerakan oksigen dan karbon dioksida adalah perbedaan tekanan parsial.

Pada saat yang sama, gas melewati penghalang udara-darah, yang memisahkan udara alveolar dari darah kapiler. Ini termasuk film surfaktan, pnvmotsitas alveolar, membran dasar, endotel kapiler. Ketebalan penghalang ini sekitar 1 mikron. Tingkat difusi gas mematuhi hukum Grema-

Laju difusi gas melalui cairan berbanding lurus dengan kelarutannya dan sebanding dengan densitasnya.

Kelarutan karbon dioksida jauh lebih tinggi (20 kali) daripada oksigen. 6-8 mm - perbedaan tekanan untuk pertukaran karbon dioksida

Hukum Fick (difusi gas)

A - area, l-ketebalan

Pertukaran gas membutuhkan 0,1 detik.

Faktor-faktor yang mempengaruhi pertukaran gas

  1. Ventilasi alveolar
  2. Perfusi paru-paru dengan darah
  3. Kapasitas difusi paru-paru adalah jumlah oksigen yang dapat menembus paru-paru dalam 1 menit, dengan perbedaan tekanan parsial 1 mm. Untuk oksigen (20-30 ml)

Rasio ventilasi ideal adalah 0,8-1 (5 liter udara dan 5 liter darah, yaitu sekitar 1). Jika alveoli tidak berventilasi dan suplai darah normal, maka tekanan parsial gas di udara alveolar sama dengan tegangan gas darah vena (40 untuk oksigen 40-46 untuk karbon dioksida). Rasio ventilasi ke perfusi = 0. Jika ventilasi dilakukan tidak bekerja alveoli, tetapi memakan darah. Rasio cenderung tak terhingga, tekanan parsial di udara alveolar akan hampir sama dengan tekanan parsial udara atmosfer. Jika rasio ventilasi terhadap perfusi adalah 0,6, maka ini menunjukkan ventilasi relatif tidak cukup terhadap aliran darah, dan, akibatnya, kandungan oksigen yang rendah dalam darah arteri. Rasio ventilasi-perfusi yang tinggi (misalnya, 8) adalah ventilasi yang berlebihan relatif terhadap aliran darah, dan kandungan oksigen dalam darah arteri normal. Hiperventilasi di beberapa daerah tidak dapat mengimbangi hipoventilasi yang lain.

Kandungan gas darah dalam persen berdasarkan volume

Jaringan menyerap 6% volume oksigen - perbedaan arterio - vena (normal 6-8)

O2 - 0,3 vol% CO2 - 2,5 vol%

Sisanya terikat secara kimia. Untuk oksigen - oksihemoglobin, yang terbentuk selama oksigenasi (tidak mengubah tingkat oksidasi besi) molekul hemoglobin.

Dengan tekanan parsial yang tinggi, hemoglobin berikatan dengan oksigen, dan dengan tekanan rendah, ia kembali. Ketergantungan pembentukan oksihemoglobin pada tekanan parsial adalah kurva dengan ketergantungan tidak langsung. Kurva disosiasi berbentuk S

Tegangan pengisian - sesuai dengan 95% kandungan oksihemoglobin (95% dicapai pada 80 mm Hg)

Tegangan pelepasan - berkurang hingga 50%. P50 = 26-27 mm Hg

P O2 dari 20 hingga 40 - sesuai dengan deoksigenasi, tegangan O2 dalam jaringan

1,34 ml oksigen terikat pada 1 g hemoglobin.

Faktor utama yang akan berkontribusi pada kombinasi oksigen ke hemoglobin, ketegangan oksigen pada jalannya kurva disosiasi akan dipengaruhi oleh sejumlah faktor lainnya - tambahan -

- penurunan pH darah - geser kurva ke kanan

- kenaikan suhu - benar

- menaikkan 2,3DFG Terlalu menggeser kurva ke kanan

- meningkatkan CO2 juga bergeser ke kanan

Secara fisiologis itu sangat membantu. Perubahan indikator-indikator ini dalam arah yang berlawanan menggeser kurva menuju pembentukan jumlah yang lebih besar dari oksihemoglobin. Ini akan membuat perbedaan di paru-paru. Kurva disosiasi tergantung pada bentuk hemoglobin. Hemoglobin F memiliki afinitas tinggi terhadap oksigen. Ini memungkinkan janin mengambil oksigen dalam jumlah besar.

Apa yang terjadi di kapiler dari lingkaran besar sirkulasi darah.

Proses oksidatif terjadi dalam sel, yang berpuncak pada penyerapan oksigen dan pelepasan karbon dioksida dan air. Ada semua kondisi (tekanan parsial) sehingga karbon dioksida mengalir dari sel ke dalam plasma (di dalamnya larut hingga 2,5%, tetapi ini adalah batasnya, tidak dapat larut lebih lanjut). Karbon dioksida memasuki sel darah merah. Ada hubungan karbon dioksida dan air karena karbonat anhidrida dengan pembentukan asam karbonat. Dalam eritrosit, asam karbonat terbentuk, yang berdisosiasi menjadi anion HCO3 dan anion hidrogen. Akumulasi anion terjadi. Konsentrasi mereka akan lebih besar daripada di plasma. Anion HCO3 akan masuk ke dalam plasma karena perbedaan konsentrasi. Plasma darah mengandung lebih banyak natrium, yang selalu bersama dengan klorin. Pelepasan anion meningkatkan muatan negatif - gradien elektro-kimia dibuat, yang menyebabkan klorin dari plasma masuk ke eritrosit. Pada lingkaran kapiler besar, pemisahan sementara Na dan Cl akan terjadi. Na memasuki ikatan HCO3 baru, natrium bikarbonat terbentuk, tetapi suatu bentuk transportasi karbon dioksida terbentuk dalam plasma.

Dengan oksigen. Kandungannya dalam sel kecil - oksihemoglobin terurai menjadi oksigen dan mengurangi hemoglobin, yang memiliki sifat asam kurang jelas.

KHbO2 + H2CO3 = KHCO3 + HHb + O2 / Hemoglobin memenuhi sifat penyangga, mencegah pergeseran ke sisi asam, oksigen juga dilepaskan.

Kalium bikarbonat terbentuk dalam eritrosit, suatu bentuk transportasi oksigen.

Karbon dioksida dapat berikatan langsung dengan hemoglobin - ke bagian protein (NH2), ikatan karbon terbentuk - R-NH2 + CO2 = R-NHCOOH.

Semua bentuk transportasi karbon dioksida terbentuk - bentuk terlarut (2,5%), garam asam karbonat dan asam karbonat itu sendiri. Mereka menyumbang 60-70% dari transportasi CO2, 10–15% dalam bentuk carbhemoglobin. Darah kemudian berubah menjadi vena dan selanjutnya harus pergi ke paru-paru, di mana proses pertukaran gas di paru-paru akan terjadi. Di paru-paru, tantangannya adalah mendapatkan oksigen dan memberikan karbon dioksida.

Di paru-paru, oksigen dari udara alveolar melewati penghalang aeromemetri ke dalam plasma dan ke dalam alveocyte. Oksigen berikatan dengan hemoglobin, mis. KHCO3 + HHb + O2 = KHbO2 + H2CO3. Asam karbonat pada tegangan rendah CO2 terpapar karbon dioksida dan karbon dioksida menggunakan karbonat anhidrida. Karbon dioksida meninggalkan eritrosit dan masuk ke udara alveolar dan, dengan demikian, konsentrasi anion HCO3 dalam eritrosit akan turun. Anion HCO3 meninggalkan plasma di eritrosit. Di dalam eritrosit lebih banyak ion negatif dan klorin dikembalikan ke natrium.

Ada kerusakan pada ikatan karbonin. Karbon dioksida terlepas dari hemoglobin dan karbon dioksida masuk ke plasma dan masuk ke udara alveolar. Penghancuran bentuk transportasi karbon dioksida. Kemudian semua proses diulangi lagi.

Regulasi pernapasan

Di bawah regulasi pernapasan dipahami sebagai kombinasi mekanisme saraf dan humoral yang memastikan kerja otot pernapasan yang teratur dan terkoordinasi, di mana konsumsi oksigen yang cukup dan penghilangan karbon dioksida dilakukan. Ini bisa dicapai dengan mengubah kerja otot pernapasan. Sistem saraf terlibat dalam regulasi respirasi. Ini dimanifestasikan di satu sisi dengan pengaturan respirasi otomatis (fungsi pusat-pusat batang otak). Pada saat yang sama, ada regulasi pernapasan yang sewenang-wenang, yang tergantung pada fungsi korteks serebral. Area sistem saraf pusat yang berhubungan dengan pengaturan fungsi pernapasan disebut pusat pernapasan. Pada saat yang sama, akumulasi neuron yang terlibat dalam regulasi respirasi diamati pada tingkat yang berbeda, korteks, hipotalamus, pons, medula dan di sumsum tulang belakang. Signifikansi bagian individu tidak akan sama. Neuron motorik sumsum tulang belakang adalah 3-5 segmen serviks yang menginervasi diafragma dan 6 segmen toraks atas yang menginervasi kaki interkostal. Ini akan menjadi pusat kerja atau segmental. Mereka secara langsung mengirimkan sinyal untuk kontraksi otot pernapasan. Pusat sumsum tulang belakang tidak dapat bekerja secara independen (tanpa pengaruh). Setelah kerusakan pada pernafasan yang lebih tinggi berhenti. Regulasi respirasi otomatis dikaitkan dengan fungsi pusat vital, yang terletak di medula oblongata. Mengingat medula oblongata - ada 2 pusat - regulasi pernapasan dan sirkulasi darah. Pusat medula oblongata menyediakan pengaturan respirasi dan pusat pernapasan medula oblongata secara otomatis.

Legallua 1812, Flurans 1842, Mislavsky 1885 - studi rinci tentang pusat pernapasan medula oblongata. Pusat pernapasan termasuk bagian medial dari pembentukan reticular medula oblongata, yang terletak di kedua sisi garis dan secara proksimal berhubungan dengan keluarnya saraf hipoglosus, dan secara bersamaan mencapai pasang surut dan piramida. pusat pernapasan adalah sepasang pendidikan. Ada neuron yang bertanggung jawab untuk inhalasi dan neuron yang bertanggung jawab untuk pernafasan - departemen ekspirasi. Sekarang ditetapkan bahwa generasi ritme pernapasan pusat dikaitkan dengan interaksi 6 kelompok neuron, yang terletak di 2 inti - inti pernapasan punggung, berdekatan dengan inti saluran tunggal. Impuls dari 9 dan 10 pasang saraf kranial datang ke saluran tunggal. Pada nukleus respiratorik dorsal, sebagian besar neuron inspirasi dan punggung terkonsentrasi. Inti pernapasan, ketika tereksitasi, mengirimkan aliran impuls ke saraf frenikus. Inti pernapasan ventral, termasuk 4 inti. Yang paling berekor adalah nukleus retroambiguar, yang terdiri dari neuron pernafasan. Kelompok ini juga termasuk nukleus ganda, yang mengatur relaksasi faring, laring, dan lidah dari nukleus 3e-para-ambiguar dan menempati bagian yang lebih anterior dan sejajar dengan nukleus ganda dan berisi neuron inhalasi dan neuron pernapasan. Kompleks neuron ke-4 Betzinger, yang berpartisipasi dalam pernafasan. Dalam nuklei ini ada 6 kelompok neuron -

  1. inspirasi awal
  2. neuron penguat inspirasi
  3. Inspirasi terlambat termasuk interneuron
  4. ekspirasi dini
  5. neuron penguat ekspirasi
  6. neuron ekspirasi lanjut (pra-pernapasan)

3 fase dari siklus pernapasan - fase inspirasi, fase pasca-inspirasi atau fase ekspirasi pertama, fase ekspirasi ke-2. Pada yang pertama, inhalasi terjadi (inspirasi) - sinyal dari neuron yang memperkuat inspirasi meningkat - neuron terkonsentrasi di inti pernapasan dorsal. Pada jalur menurun, sinyal ditransmisikan ke pusat saraf frenikus, diafragma menyusut, tindakan menghirup dilakukan,

Agar udara masuk ke saluran pernapasan, kontraksi otot terjadi, memastikan ekspansi faring dan laring. Ini karena aktivitas neuron pra-aspirasi. Selama tindakan inhalasi, dua parameter dipantau - laju pertumbuhan sinyal neuron yang tumbuh dan saat ini menentukan durasi tindakan inhalasi, faktor kedua adalah pencapaian titik pembatas di mana sinyal inspirasi tiba-tiba menghilang dan menghilang ke fase ekspirasi pertama, ini mengarah pada relaksasi otot-otot inhalasi dan ini akan disertai dengan pernafasan pasif. Neuron inhalasi ada di nukleus pernapasan ventral dan neuron-neuron ini mengendalikan kontraksi otot-otot interkostal miring eksternal dan otot-otot tambahan inspirasi, tetapi dengan pernapasan yang tenang neuron-neuron ini tidak perlu dinyalakan. Setelah fase ekspirasi pertama, fase ekspirasi kedua dapat terjadi, berhubungan dengan ekspirasi aktif, dan fase ini disebabkan oleh penambahan neuron ekspirasi yang terletak pada bagian ekor dari nukleus ventral pernapasan dan sinyal dari neuron ini ditransmisikan ke otot interkutlik miring ke otot perut - aktif hembuskan napas Jadi pada tingkat medula oblongata, 6 kelompok neuron pernapasan bekerja, yang menciptakan sirkuit saraf yang cukup kompleks yang menyediakan aksi menghirup dan menghembuskan napas, sementara aktivasi neuron inhalasi menekan kelompok neuron pernafasan. Kelompok-kelompok ini antagonis. Banyak mediator telah ditemukan dalam rantai neuron ini, yang bersifat rangsang (glutamat, asetilkoin, zat P), dan mediator inhibitor GABA dan glisin. Di luar nukleus pernapasan ventral adalah kompleks Betzinger. Hanya neuron pernafasan yang terkandung dalam kompleks ini. Aktivasi kompleks ini, yang menerima sinyal terutama dari satu saluran tunggal, memiliki efek penghambatan pada neuron inspirasi pada inti kompleks dorsal dan ventral dan menstimulasi bagian ekor dari inti ekspirasi neurin ventral. Betzinger Kompleks dirancang untuk merangsang fase ekspirasi. Di area jembatan Varolievo terdapat neuron yang terkait dengan siklus pernapasan dan mereka ditemukan di dua inti jembatan - parabrachy dan inti Kelliker Fyuze. Neuron yang terkait dengan tindakan menghirup, menghembuskan dan menengah ditemukan dalam inti ini. Neuron-neuron ini disebut pusat pnemotoxic, tetapi dalam literatur modern istilah ini dibuang dan ditetapkan sebagai kelompok pernapasan neuron-neuron jembatan. Neuron-neuron jembatan terlibat dalam mengatur aktivitas neuron-neuron medula oblongata, memastikan ritme pernapasan. Pusat ini diperlukan agar perubahan tindakan inhalasi bukan merupakan tindakan pernafasan dan fungsi utama kelompok ini adalah penekanan aktivitas neuron inspirasi pada inti pernapasan dorsal. Mereka berkontribusi pada perubahan tindakan menghirup napas. Jika varol inhalasi medula oblongata dipisahkan, maka pemanjangan fase inhalasi diamati.Pusat pernapasan medula oblongata memiliki properti otomatisasi, mis. di sini terjadi eksitasi diri terhadap neuron dan, di atas segalanya, otomatisitas terhubung dengan pusat inspirasi. Osilasi potensial terjadi di dalamnya, yang menyebabkan eksitasi diri. Selain otomatis, pusat medula oblongata memiliki ritme - mereka memastikan perubahan fase inspirasi dan kedaluwarsa. Aktivitas pusat-pusat medula oblongata adalah untuk melakukan pekerjaan integratif kompleks dengan mengadaptasi pernapasan dengan sinyal berbeda dari tubuh kita. Apa pun perubahan dalam pernapasan yang terjadi - tugas utama adalah menyediakan oksigen dan mengeluarkan karbon dioksida.. Aktivitas pusat perubahan baik di bawah pengaruh pengaruh refleks dan dari faktor humoral. Pengaturan fungsi pernapasan didasarkan pada prinsip umpan balik. Dengan mengatur suplai oksigen tubuh, pusat pernapasan CA merespons O2 dan CO2.

pada napas kedua tanpa dimasukkannya pernafasan otot. Dalam 3 - pernafasan aktif - otot pernafasan disertakan.

Pengalaman Frederick dengan sirkulasi silang. Untuk melakukan percobaan ini, 2 anjing diambil, di mana sirkulasi darah diperoleh melintang - kepala satu menerima darah dari bagian bawah batang lainnya (mereka terhubung melintang). Jika Anda menekan trakea pada anjing pertama. Ini menyebabkan penurunan oksigen dan kelebihan CO2 dalam darah anjing pertama. Darah ini mengalir ke kepala anjing kedua. Anjing kedua mengalami sesak napas (dispnea). Pernafasan anjing kedua yang meningkat memungkinkan darah menjadi jenuh dengan oksigen dan karbon dioksida dikeluarkan. Pusat pernafasan anjing pertama mengurangi aktivitas dan apnea diamati meskipun fakta bahwa jaringannya mati lemas. Pergeseran komposisi gas darah menyebabkan perubahan fungsi pusat pernapasan, tetapi pengalaman tidak memberikan jawaban - di mana respons materi diberikan - kekurangan oksigen atau kelebihan karbon dioksida. Ini ditunjukkan dalam studi tentang Holden. Holden melakukan penelitian tentang perubahan pernapasan dengan kandungan oksigen dan karbon dioksida yang berbeda. Studi-studi ini dilakukan pada manusia dan menemukan bahwa penurunan oksigen di udara yang dihirup dari 21 menjadi 12% tidak menyebabkan perubahan yang terlihat dalam pernapasan. Meningkatkan kandungan CO2 di udara alveolar sebesar 0, "% meningkatkan ventilasi paru-paru sebesar 100%. Yang lebih penting dalam pengaturan pusat pernapasan adalah tingkat CO2 dalam darah. Penelitian lebih lanjut menunjukkan bahwa semua faktor ini menyebabkan perubahan pada pernapasan. Tingkat indikator ini dipantau dalam tubuh dengan bantuan chemoreceptors. Mereka merasakan kadar oksigen dan karbon dioksida. Kemoreseptor dibagi menjadi 2 kelompok - perifer dan sentral. Kemoreseptor perifer terletak dalam bentuk glomeruli di lengkung aorta dan di sinus karotis, area pemisah total karotis menjadi internal dan eksternal. Reseptor ini menerima inervasi - penyerap jaringan karotid, glomeruli aorta - vagus. glomeruli ini terletak di arteri. Aliran darah di jaringan glomerulus adalah yang paling kuat. Pemeriksaan histologis menunjukkan bahwa glomeruli terdiri dari sel utama dan sel pendukung. Pada saat yang sama, dalam membran sel utama ada saluran kalium yang tergantung oksigen, yang bereaksi terhadap penurunan oksigen dalam darah, permeabilitas terhadap kalium berkurang secara proporsional berkurang. Penurunan hasil kalium menyebabkan depolarisasi membran. Tahap selanjutnya membuka saluran kalsium. Kalsium menembus ke dalam sel utama, berkontribusi pada pelepasan mediator - dopamin, zat P. Mediator ini akan merangsang ujung saraf. Dari sinyal chemoretzptor akan pergi ke medula. Akan ada stimulasi, eksitasi inhalasi neuron, pernapasan akan meningkat. Reseptor ini menunjukkan sensitivitas tertentu ketika oksigen berkurang dari 60 mm menjadi 20 mm. Kemoreseptor perifer sangat sensitif terhadap defisiensi oksigen. Ketika chemoreceptors bersemangat, ada peningkatan respirasi, tanpa mengubah kedalamannya. Ini adalah kemoreseptor sentral, yang terletak pada permukaan ventral medula oblongata dan pada permukaan ventral ditemukan tiga bidang M, L, S. Kemoreseptor sentral menunjukkan chemosensitivity selektif. Untuk aksi proton dalam cairan serebrospinal. Peningkatan proton hidrogen disebabkan oleh interaksi karbon dioksida dan air, yang membentuk asam karbonat, yang terdisosiasi menjadi proton dan anion hidrogen. Baik neuron inspirasi dan ekspirasi dari pusat pernapasan diperkuat. Kemoreseptor sentral bersifat lambat tetapi gairahnya lebih lama dan lebih sensitif terhadap obat. Penggunaan morfin sebagai obat penghilang rasa sakit menyebabkan efek samping - depresi pernapasan.

Untuk pengaturan sendiri, impuls sangat terlihat, yang menandakan tentang volume paru-paru, perubahannya, yang memastikan pengaturan frekuensi dan kedalaman pernapasan. Pusat pernapasan dipengaruhi oleh reseptor dari otot dan tendon aparatur dada, oleh proprioseptor otot dan tendon dada diinformasikan tentang panjang dan tingkat ketegangan otot pernapasan, yang penting untuk evaluasi kerja selama bernafas. Pusat pernapasan menerima informasi dari sistem lain - kardiovaskular, dari reseptor organ pencernaan, suhu dan reseptor rasa sakit pada kulit, dari otot rangka dan tendon, sendi, mis. Pusat pernapasan menerima informasi yang sangat beragam.

Yang paling penting adalah reseptor pada saluran pernapasan dan paru-paru. Mereka membedakan 3 kelompok sensoreptor -

  1. Perlahan beradaptasi reseptor untuk meregangkan saluran udara dan paru-paru. Mereka bereaksi terhadap peningkatan volume paru-paru selama inhalasi dan reseptor ini terkait dengan serat aferen tebal saraf vagus dengan kecepatan 14,59 m / s.
  2. Kelompok kedua - reseptor yang peka terhadap efek iritan - meniru. Mereka bersemangat dengan menambah atau mengurangi volume paru-paru, hingga iritasi mekanis oleh partikel debu, uap kaustik. Reseptor ini dikaitkan dengan serat yang lebih tipis, dengan kecepatan 4 hingga 26 m / s. Reseptor ini dapat diaktifkan dalam patologi - pneumotoraks, asma bronkial, stasis darah dalam lingkaran kecil.
  3. Kelompok ketiga - reseptor juxtacapilar - J. Reseptor ini terletak di daerah kapiler. Dalam keadaan normal, reseptor ini tidak aktif, rangsangan mereka meningkat dengan edema paru dan dengan proses inflamasi. Dari proses ini adalah kelompok serat bezkotnye tipis dengan 0,5-3 m / s. Dalam kondisi patologis - reseptor ini bertanggung jawab atas sesak napas. Partisipasi mekanoreseptor dalam regulasi respirasi dibuktikan oleh 2 ilmuwan - Goring dan Breyer. Ditemukan bahwa jika selama inhalasi untuk menyuntikkan udara ke paru-paru (dengan bantuan jarum suntik yang terhubung ke bronkus utama), inhalasi berhenti dan pernafasan datang. Ini terkait dengan reseptor peregangan. Jika ada hisap udara dan penurunan yang lebih besar, maka pernafasan dihentikan dan tindakan inhalasi dirangsang. Dengan demikian, efeknya dapat diamati pada inhalasi dan pernafasan. Mekanoreseptor berhubungan dengan saraf vagus. Dari paru-paru, impuls memasuki medula ke saluran soliter. Ini menyebabkan penghambatan neuron inspirasi dan aktivasi neuron ekspirasi. Yaitu saraf vagus mengambil bagian dalam perubahan ritmis dari tindakan menghirup menjadi napas. Mereka bertindak serupa dengan kelompok pernapasan neuron jembatan. Pemotongan saraf vagus menyebabkan perpanjangan inhalasi. Fase inhalasi diperpanjang, yang kemudian digantikan oleh pernafasan. Ini disebut dispnea vagal. Jika, setelah memotong saraf vagus, pons dipotong, pernapasan berhenti untuk waktu yang lama selama fase inhalasi. Perubahan kondisi sirkulasi darah, khususnya perubahan tekanan, mempengaruhi perubahan fungsi pernapasan. Dengan meningkatnya tekanan - pernapasan dikeluarkan. Penurunan tekanan menyebabkan peningkatan pernapasan. Refleks semacam itu terjadi pada baroreseptor lengkung aorta, sinus karotis, yang bereaksi terhadap perubahan tekanan.
  4. Tekanan negatif di ruang interpleural memengaruhi aliran darah ke jantung. Semakin besar kedalaman respirasi, semakin besar aliran darah ke jantung, oleh karena itu akan membuang lebih banyak darah ke sistem kardiovaskular dan tekanan akan meningkat. Refleks meningkatkan pernapasan. Jika tekanannya tinggi, pernapasan menjadi tertekan. Reseptor kulit juga dikaitkan dengan regulasi refleks respirasi. Paparan hangat - peningkatan pernapasan, dingin - melambat. Reseptor rasa sakit menyebabkan pernapasan lebih cepat dan bahkan berhenti. Fungsi pusat pernapasan dipengaruhi oleh hipotalamus. Hipotalamus menyebabkan perubahan respons perilaku. Di hipotalamus ada juga reseptor suhu. Peningkatan suhu tubuh disertai dengan sesak napas panas. Hipotalamus memengaruhi pusat-pusat pons, medula oblongata. Pernapasan diatur oleh korteks serebral. Belahan otak memberikan adaptasi pernapasan halus untuk kebutuhan tubuh dan efek penurunan korteks dapat direalisasikan pada neuron sumsum tulang belakang di sepanjang jalur piramidal. Regulasi pernapasan yang sewenang-wenang dimanifestasikan dalam kemungkinan mengubah frekuensi dan kedalaman pernapasan. Seseorang dapat secara sewenang-wenang menahan napas selama 30-60 detik. Perubahan pernapasan refleks kondisional - partisipasi korteks. Misalnya, dengan kombinasi penyertaan panggilan dengan inhalasi campuran gas dengan kandungan CO2 yang tinggi, setelah beberapa saat ketika Anda menghidupkan satu panggilan - peningkatan pernapasan. Selama hipnosis, Anda bisa menanamkan frekuensi bernafas. Zona korteks yang mengambil bagian adalah zona somatosensori dan orbital korteks. Regulasi pernapasan yang sewenang-wenang tidak dapat memberikan kontrol terus menerus terhadap fungsi pernapasan. Perubahan pernapasan selama kerja fisik, yang terkait dengan efek pada pusat pernapasan otot dan tendon, dan fakta pekerjaan itu sendiri merangsang kerja pernapasan. - reaksi kemarahan. Dari saluran pernapasan, kami mengembangkan refleks pelindung - batuk dan bersin, baik saat batuk maupun saat bersin - napas dalam, kemudian kejang pita suara dan pada saat bersamaan kontraksi otot, memberikan pernafasan paksa. Lendir, debu dihilangkan.

Artikel Lain Tentang Laringitis