СИСТЕМА КРОВООБРАЩЕНИЯ И ЛИМФООБРАЩЕНИЯ. СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТАЯ СИСТЕМА.

1. Сердце. Круги кровообращения

2. Сердечная мышца и ее свойства

3. Проводящая система сердца

4. Внешние показатели деятельности сердца

5. Сосудистая система

Сердечно-сосудистая система состоит из сердца и кровеносных сосудов. Она обеспечивает нагнетание сердцем в сосуды такого количества крови в единицу времени и поддержание такого уровня кровяного давления, тока крови, перераспределения объема его между органами, которое необходимо для обеспечения потребного уровня обмена веществ, а также деятельности органов.

1. КРУГИ КРОВООБРАЩЕНИЯ

Движение крови по сердцу и сосудам, обеспечиваемое работой сердца и сосудов, называется кровообращением. Оно осуществляется по двум кругам кровообращения — большому и малому.

Большой круг кровообращения берет начало в левом желудочке, включает аорту, все сосудистые ветви отходящие от аорты, артериолы, капилляры, венулы, вены и заканчивается двумя полыми венами, впадающими в правое предсердие. По большому кругу кровь разносится по всему телу, доставляя тканям организма кислород и питательные вещества и возвращается в сердце, унося ди­оксид углерода.

Малый круг кровообращения берет начало от правого желудочка, включает легочную артерию и ее ветви, артериолы, капилляры, венулы и вены легких. Последние впадают в левое предсердие. По малому кругу кровь течет от сердца к легким, унося диоксид углерода и возвращается в сердце, обогащенная кислородом.

СЕРДЦЕ

Сердце человека расположено в грудной полости и окружено перикардом (околосердечной сумкой). Полость перикарда содержит серозную жидкость, облегчающую скольжение сердца при его сокращениях. Длина сердца составляет 9 — 14 см, масса — до 300 г.

Сердце представляет собой полый мышечный орган, разделенный перегородкой на правую и левую половины. Каждая половина состоит из тонкостенного предсердия и толстостенного желудочка, между которыми имеется атриовентрикулярное отверстие. Оба отверстия снабжены клапанами, образований створками, и называются створчатыми. Клапаны открываются только в сторону желудочков, удерживаются сухожильными струнами, связанными с сосцевидными мышцами. Отверстие левой половины закрывает двустворчатый клапан, а правой - трехстворчатый. У места выхода аорты из левого желудочка и легочной артерии из правого желудочка располагаются полулунные, или кармашковые клапаны. Клапаны сердца, аорты и легочной артерии открываются только в одну сторону, пропуская кровь из предсердий в желудочки, а из желудочков в аорту и легочную артерию.

Стенка сердца состоит из трех слоев: эпикарда, миокарда, эндокарда.

Кровоснабжение сердца происходит через две венечные (коронарные) артерии — правую и левую, — которые отходят от начального отдела аорты. Венечные артерии делятся на более мелкие ветви, а затем на капилляры. Из капилляров венозная кровь переходит в вены сердца, которые сливаются в общий венозный сосуд, впадающий в правое предсердие. Часть капилляров сердца открывается непосредственно в полости сердца.

Работа сердца заключается в перекачивании и в нагнетании поступающей из вен, в аорту и легочную артерию. Сердце, составляющее у человека около 0,5 % массы тела, перекачивает в сутки около 7000 литров крови. Оно обеспечивает создание кровяного давления и поддержания разницы давления крови в начальных и конечных отделах большого и малого кругов кровообращения. Сердце нагнетает кровь в сосудистую систему благодаря синхронному сокращению мышечных клеток, которые образуют сердечную мышцу — миокард предсердий и желудочков.

Работа сердца связана с последовательным сокращением (систола) и расслаблением (диастола) предсердий и желудочков, что обеспечивает перекачивание крови из венозной системы в артериальную.

Работа сердца состоит из сердечных циклов. Взаимосвязанное, последовательное сокращение и расслабление предсердий и желудочков, включающее в себя сокращение предсердий, вслед за ним сокращение желудочков и расслабление предсердий, а затем и желудочков называется сердечным циклом.

Время сердечного цикла зависит от числа сокращений сердца в минуту. В состоянии относительного покоя сердце человека сокращается примерно 75 раз в 1 мин. Это означает, что весь сердеч­ный цикл продолжается около 0,8 с (60. 75), где систола предсердий длится 0,1 с, а диастола —0,7 с; сокращение желудочков — 0,3 с, а расслабление — 0,5 с, общая диастола предсердий и желу­дочков — 0,4 с. Частота сокращений сердца у человека — 60—70 раз в минуту.

Движение крови по сердцу . В процессе сокращения и расслабления сердца осуществляется движение крови по сердцу. При расслаблении предсердий в них поступает кровь из полых и легочных вен. После расслабления предсердия сокращаются, что ведет к повышению давления крови (5—12 мм рт. ст.) в них. Это обеспечивает перемещение крови из предсердий в желудочки. Вслед за сокращением предсердий сокращаются желудочки. При систоле желудочков давление крови в них повышается до 130— 150 мм рт. ст. что приводит к захлопыванию створчатых клапа­нов и изгнанию крови из желудочков в аорту и легочную арте­рию. При этом лепестки клапанов аорты и легочной артерии прижимаются кровью к стенке сосудов. Вслед за сокращением желудочки расслабляются, что сопровождается понижением в них давления крови. При этом кровь из аорты и легочной артерии устремляется в желудочки, ударяется в лепестки полулунных клапанов и обеспечивает их закрытие. Во время диастолы предсердий и желудочков кровь из вен притекает в предсердия и через антриовентрикулярные отверстия — в желудочки (70 % объема), остальные 30 % объема подкачиваются при систоле предсердий.

2. Сердечная мышца и ее свойства.

Сердечная мышца, или миокард, состоит из поперечно-полосатой мышечной ткани и обладает структурными и функциональными особенностями. Сердечная мышечная клетка имеет все компоненты животной клетки и содержит сократительный аппарат, представленный миофибриллами, состоящими из миозиновых и актиновых нитей. Сокращение миофибрилл происходит также как и у скелетных мышц. Мышечные волокна вытянуты в длину, соединяются между собой через вставочные диски и образуют единое целое — миокард. Он представляет собой функциональный синцитий.

Сердечная мышца обладает теми же свойствами, что и поперечно-полосатая скелетная мышца. Вместе с тем она имеет и ряд специфических свойств, одним из которых является автоматия.

Под автоматией понимают способность сердечной мышцы сокращаться и расслабляться без влияний извне, а за счет импульсов, рождающихся в ней самой. Это свойство присуще сердцу как органу в целом. Автоматия сердца обусловлена специальной проводящей системой сердца.

3. Проводящая система сердца

обеспечивает согласованные последовательные сокращения и расслабления предсердий и желудочков. Она представлена узлами, пучком и волокнами. Первый узел — синусно-предсердный — расположен в правом предсердии у устья верхней полой вены. В нем рождается возбуждение, которое распространяется по специальным волокнам мышц правого и левого предсердий и поступает ко второму узлу — предсердно-желудочковому. Он находится в перегородке сердца, между предсер­диями и желудочками. Возбуждение от него передается к пучку Гиса, который находится в перегородке между желудочками, а от него по ножкам к волокнам Пуркинье. Волокна проводят возбуждение к миокарду желудочков, вызывая его сокращение. Ведущим узлом (водителем ритма сердца) проводящей системы является синусно-предсердный узел, который задает ритм работы сердца. Особенностью проводящей системы сердца является ее способ­ность генерировать возбуждение.

4. Внешние показатели деятельности сердца.

Работа сердца сопровождается целым рядом механических и физических явлений, которые могут быть зарегистрированы. Эти явления называются внешними показателями деятельности сердца. К ним относятся:

1) сердечный толчок — это сотрясение (колебание) участка грудной клетки в области пятого межреберного промежутка слева, возникающее от касания верхушки сердца (желудочков) в этом участке при систоле;

2) тоны сердца — это звуки, возникающие при систоле и диастоле сердца. Различают два тона — систолический, который возникает при закрытии створчатых клапанов и сокращении сердечной мышцы и диастолический – при захлопывании полулунных клапанов;

3) систолический объем крови — это количество крови, выбрасываемое каждым желудочком за одно сокращение (левый и правый желудочки выбрасывают одинаковое количество крови). В состоянии покоя у взрослого человека каждый желудочек выбрасывает 70—80 мл крови. Минутный объем крови — количество крови, выб­расываемое из желудочка в 1 мин (если систолический объем крови 70 мл, частота сокращений сердца 75 раз в 1 мин, то минутный объем крови равен 5250 мл);

4) биологические токи сердца являются результатом возбуждения, возникающего в синусно-предсердном узле и распространяющегося по всему сердцу. Токи сердца регистрируются с помощью прибора электрокардиографа в виде электрокардиограммы (ЭКГ). ЭКГ — это характерная кривая, состоящая из зубцов и интервалов.

5) пульс — это колебание стенки артерии (артериальный пульс) или стенки вены крупного калибра (венозный пульс), связанное с систолой и диастолой;

6) кровяное давление — это сила, с которой кровь давит на стенки кровеносных сосудов. Оно относительно постоянно в состоянии покоя организма и его колебание происходит в строго определенных пределах в связи с систолой и диастолой. Различают артериальное (систолическое, диастолическое, среднее и пульсовое) и венозное кровяное давление.

Регуляция деятельности сердца. Деятельность сердца регулируется рефлекторно-гуморально.

Рефлекторная (нервная) регуляция дея­тельности сердца осуществляется с рецепторов, кото­рые расположены в кровеносных сосудах (рецепторных зон дуги аорты, каротидного синуса, устья полых вен, мышц, органов, сердца, кожи). Информация по афферентным нервным волокнам поступает в центр регуляции деятельности сердца. Этот центр включает в себя совокупность нейронов, расположенных в продолговатом мозгу, гипоталамусе, спинном мозгу и других отделах ЦНС.

Из центра регуляции программа действия поступает к сердцу по эфферентным путям:

1) от продолговатого мозга по блуждающему нерву (парасимпа­тические нервные волокна) к синусно-предсердному и предсердно-желудочковому узлам, начальной части пучка Гиса и к мышечным волокнам предсердий;

2) от первых четырех грудных сегментов спинного мозга по симпатическим нервным волокнам ко всей проводящей системе сердца, а также мышечным волокнам предсердий и желудочков.

Возбуждение блуждающего нерва оказывает отрицательное влияния на сердце, в частности уменьшает силу сокращений сердца, урежает ритм сокращений сердца и др. Через симпатические нервы осуществляются положительные влияния на сердце: увеличение силы его сокращений, учащение ритма его со­кращений и др.

В каждый момент характер рефлекторных влияний на сердце зависит от характера и степени действия раздражителей на рецепторы, с которых осуществляется регуляция деятельности сердца. Например, понижение давления крови, сдвиг рН крови в кислую сторону, повышение содержания в крови диоксида углерода и снижение концентрации кислорода вызывают положительные влияния на сердце. Напротив, повышение давления крови в сосудах, уменьшение содержания в ней диоксида углерода и увеличение концентрации кислорода вызывают урежение сокращений сердца и уменьшение их силы.

Гуморальная регуляция деятельности сердца осуществляется за счет специальных биологически активных веществ, которые наряду с нервами выполняют роль эфферентного пути из центра регуляции. Так, например, гормоны мозгового слоя надпочечников адреналин и норадреналин вызывают учащение ритма и увеличение силы сокращений сердца, ацетилхолин (образуется в нервных окончаниях парасимпатических нервов) — замедление и ослабление сердечной деятельности. На сердце оказывают влияние и другие гуморальные факторы. Так, ионы калия вызывают урежение ритма сердечной деятельности и увеличение силы сокращений сердца, а ионы кальция — учащение и усиление сердечной деятельности.

Благодаря такой регуляции деятельности сердца поддерживается постоянство кровяного давления, рН крови, концентрации газов крови и условий внутренней среды, движение и перераспределение крови между органами.

5. СОСУДИСТАЯ СИСТЕМА

Все тело человека пронизано кровеносными сосудами, составляющими сосудистую систему организма. Сосудистая система — это множество трубок, соединенных параллельно и последовательно.

Благодаря приспособительным изменениям тонуса сосудов сосудистая система вместе с сердцем обеспечивает движение крови по организму, а также разность давления крови в начальной и конечной частях системы.

Внешними проявлениями деятельности сосудов являются: артериальный пульс, венозный пульс, объемный пульс (колебание объема органа, связанное с систолой и диастолой), изменение электрического сопротивления органа (записывается в виде реограммы), время кругооборота крови.

Регуляция деятельности сосудов. В регуляции деятельности сосудов следует различать:

1) регуляцию тонуса сосудов (кровяного давления);

2) регуляцию объема циркулирующей крови в сосудах;

3) регуляцию перераспределения крови в сосудах.

Регуляция осуществляется с рецепторов всех сосудов через сосудистый нервный центр, который включает в себя нейроны продолговатого мозга, гипоталамуса и спинного мозга. Влияние с сосудистого центра на сосуды осуществляется в основном через симпатические нервы (лишь некоторые кровеносные сосуды получают парасимпатическую иннервацию, обеспечивающую расширение сосудов языка, подчелюстной слюнной железы и др.). Через симпатические нервы осуществляется сосудосуживающее влияние.

В случае несоответствия кровяного давления складывающимся условиям, возбуждаются рецепторы всех сосудов и передают информацию в сосудистый центр, где возбуждаются сосудосуживающий или сосудорасширяющий отделы нервного центра и происходит или сужение, или расширение кровеносных сосудов, а значит повышение или понижение кровяного давления.

Объем циркулирующей крови относительно постоянен. В случае увеличения или уменьшения этого объема возбуждаются рецепторы левого желудочка и сосудов конечностей; от этих рецепторов информация направляется в сосудистый центр. Программа действия из сосудистого центра поступает к органам депо крови — селезенке, печени, легким, коже и специальному органу регуляции объема циркулирующей крови — почкам. В результате при уменьшении объема циркулирующей крови рефлекторно происходит уменьшение образования мочи, выход крови из печени, эритроцитов из селезенки и т. д. При увеличении объема циркулирующей крови рефлекторно происходят обратные реакции.

В органах при работе появляются продукты обмена веществ, которые возбуждают рецепторы их сосудов. Возбуждение поступает в сосудодвигательный центр, из него программа идет к сосудам работающего органа, вызывая их расширение и увеличение кровотока. В результате происходит усиление питания органа и более интенсивное удаление из него продуктов обмена веществ.

ЛИМФАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Лимфатическая система — это составная часть сосудистой системы.

Она обеспечивает:

1) объем образующейся лимфы, который соответствует потребностям и уровню обмена веществ;

2) ток лимфы по лимфатическим сосудам, который соответствует объему образующейся лимфы и уровню деятельности органов.

Лимфатическая система начинается в тканях органов в виде раз­ветвленной сети замкнутых капилляров, стенки которых обладают высокой проницаемостью и способностью всасывать коллоидные растворы и взвеси. Лимфатические капилляры переходят в лимфатические сосуды. Стенки лимфатических сосудов очень тонкие и по своему микроскопическому строению напоминают стенки вен. В органах лимфатические сосуды обычно образуют две сети — поверхностную и глубокую. Из лимфатических сосудов лимфа собирается в два самых крупных лимфатических сосуда: грудной (в него оттекает лимфа от обеих нижних конечностей, органов и стенок малого таза и брюшной полости, левой половины головы, лица, шеи) и шейный (в него оттекает лимфа от правой половины грудной клетки, правой верхней конечности, правой половины головы, лица и шеи). Эти лимфатические протоки впадают в месте соединения подключичных вен с яремными и лимфа поступает в венозную кровь. Лимфа поступает в кровь и через другие протоки.

В лимфатических сосудах среднего и более высокого калибра есть клапаны. Они обеспечивают ток лимфы в одном направлении. Некоторые лимфатические сосуды способны сокращаться. Лимфатические сосуды служат лишь для оттока лимфы и возвращают в кровь поступившую в ткани органов жидкость.

Лимфа проходит через лимфатические узлы, число которых у человека достигает более 300. Они представляют собой небольшие округлые (продолговатые) тельца, диаметром от 2 до 30 мм, покрытые соединительнотканной капсулой, от которой внутрь отходят трабекулы (перегородки), между трабекулами находятся фолликулы. В фолликулах происходит размножение лимфоцитов. Лимфатические узлы располагаются группами и поодиночке по ходу лимфатических сосудов. Лимфа от каждого органа или области тела оттекает в определенные лимфатические узлы: от руки — в локтевые и подкрыльцовые, от ноги — в подколенные и паховые, от головы и шеи — в подчелюстные, глубокие шейные и др. Много лимфатических узлов находится в брыжейке кишечника.

ОБРАЗОВАНИЕ ЛИМФЫ

Лимфа образуется из тканевой жидкости в результате:

1) фильтрации— абсорбции, диффузии большей части компонентов плазмы крови (воды, минеральных веществ, глюкозы, аминокислот, жирных кислот, витаминов, кислорода) из кровеносных капилляров в ткани;

2) обмена веществами между тканевой жидкостью и клетками ткани, при этом в ней увеличивается количество продуктов обмена веществ;

3) перехода тканевой жидкости в лимфатические капилляры.

Больше всего лимфы образуется в органах с высокой проницаемостью кровеносных капилляров (печень). Лимфа, оттекающая от разных органов и тканей, имеет различный состав, так как зависит от особенностей обмена веществ и их деятельности. В лимфе нет или содержится мало эритроцитов и зернистых лейкоцитов: ней-трофилов, эозинофилов, базофилов и много лимфоцитов, которые поступают из лимфатических узлов. В целом, лимфа — это прозрачная, желтого цвета жидкость, состоящая из воды и сухих веществ, представленных органическими соединениями — белками (альбумины, глобулины, фибриноген), глюкозой, липида-ми и т. д. минеральными веществами. Количество лимфы в организме человека равно 1—2 л.

ДВИЖЕНИЕ ЛИМФЫ

Лимфа движется по лимфатическим сосудам за счет разницы давления лимфы в начальной (капиллярной) части лимфатической системы (3,5—5,0 см водного столба) и в конечной (около 0). Току лимфы способствуют также сокращения лимфатических сосудов, отрицательное давление в грудной полости при вдохе, сокращения скелетных мышц. Обратному току лимфы препятствуют клапаны лимфатических сосудов. Лимфа течет со скоростью 0,5— 1 мм в минуту.

РЕГУЛЯЦИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ЛИМФЫ И ОБЪЕМА ЛИМФООБРАЩЕНИЯ

Регуляция образования лимфы и объема лимфообращения осу­ществляется с рецепторов, которые воспринимают изменение концентрации веществ в тканях, возникшее при деятельности органов. При повышении функциональной активности органов информация с рецепторов поступает в сосудистый нервный центр, где формируется программа, которая по симпатическим нервным волокнам и через гормоны адреналин, норадреналин, серотонин, ренин вызывает небольшое учащение сокращений сердца, сужение сосудов и повышение давления крови, расширение капилляров, повышение фильтрации. Все это ведет к образованию лимфы, сокращению лимфатических сосудов, повышению тока лимфы. При уменьшении потребностей органов формируется программа, вызывающая противоположные действия.

СИСТЕМА ДЫХАНИЯ.

Дыхание – это совокупность физиологических процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода и выведение из него диоксида углерода. Кислород необходим для окисления, в результате которого образуется энергия и продукты расщепления, в том числе и диоксид углерода. Образовавшаяся энергия используется для синтеза АТФ и частично рассеивается в виде тепла, а избыток диоксида углерода удалятся из организма через органы дыхания. Дыхание обеспечивается системой органов дыхания, к которым относятся:

1) мышцы инспираторные (вдыхательные) — диафрагма, наружные косые межреберные мышцы и др.;

2) мышцы экспираторные (выдыхательные) — внутренние косые межреберные мышцы, мышцы брюшной стенки и др.;

3) грудная клетка;

4) плевра;

5) легкие;

6) воздухоносные пути — бронхи, трахея, гортань, носоглотка, носовая полость. Они обеспечивают прохождение воздуха из окружающей среды в легкие, где вдыхаемый воздух увлажняется, согревается или охлаждается, очищается от пыли и микроорганизмов. Это обеспечивается тем, что стенки воздухоносных путей покрыты слизью, а полость носа, трахеи и бронхов имеет и мерца­тельный эпителий. Воздух контактирует со слизью (в ней содержится бактерицидное вещество — лизоцим), к которой прилипают инородные частицы и микробы, содержащиеся в воздухе; движением ресничек мерцательного эпителия слизь продвигается по направлению к носоглотке.

ЛЕГКИЕ

Легкие (правое и левое) находятся в грудной полости. Каждое легкое имеет форму конуса, верхушка которого выступает в область шеи, а основание обращено к диафрагме. На легком различают три поверхности: реберную, диафрагмальную и средостенную. На средостенной поверхности имеется углубление — ворота легкого, через которые проходят бронхи, нервы легкого, легочная артерия, две легочные вены и лимфатические сосуды. Все эти об­разования называются корнем легкого. Правое легкое состоит из трех, а левое из двух долей. В каждой доле различают несколько отделов, состоящих из множества легочных долек. В каждую дольку входит бронх, разветвляющийся на бронхиолы. Бронхиолы переходят в альвеолярные ходы, которые заканчиваются легочными пузырьками — альвеолами. Бронхиолы и альвеолы окружены соединительной тканью, содержащей коллагеновые и эластические волокна.

Функциональной единицей легких является альвеола. Она имеет полушаровидную форму (диаметром 0,2—0,3 мм) и малую толщину стенки. Внутренняя поверхность альвеолы выстлана плоским однослойным эпителием, находящимся на базальной мембране альвеолы. Внутренняя поверхность альвеол покрыта пленкой сурфактанта, который препятствует слипанию их стенок в период выдоха. Снаружи альвеолы густо оплетены легочными капиллярами. В легких взрослого человека насчитывается около 300—400 млн альвеол; общая поверхность их составляет около 100 м 2. Альвеолы образуют губчатую массу легких. Легкие обеспечивают газообмен между воздухом и кровью (т. е. обмен кислорода и диоксида углерода).

Общий объем воздуха в легких человека составляет около 5 л и включает дыхательный объем (450 мл), резервный объем вдоха (1,5 л), резервный объем выдоха (1,5 л) и остаточный воздух (1,5 л). Первые три объема составляют жизненную емкость легких, которая является показателем физического развития организма.

Легкие покрыты серозной оболочкой — плеврой. В плевре различают пристеночный и внутренностный листки. Первый покрывает с внутренней стороны стенки грудной полости, второй — сращен с паренхимой легких. У корня легкого один листок плевры переходит в другой. Между двумя листками плевры находится узкая щель — плевральная полость, содержащая небольшое количество серозной жидкости. Благодаря ней уменьшается трение листков плевры во время дыхания. В полости плевры воздуха нет, и давление в ней отрицательное. Правая и левая плевральные полости между собой не сообщаются.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ДЫХАНИЯ

Дыхание включает в себя несколько физиологических процессов:

1) обмен газами между внешней средой и смесью газов в альвеолах;

2) обмен газами между альвеолярным воздухом и кровью;

3) транспорт газов кровью;

4) обмен газами между кровью и тканями.

ОБМЕН ГАЗАМИ МЕЖДУ ВНЕШНЕЙ СРЕДОЙ И СМЕСЬЮ ГАЗОВ В АЛЬВЕОЛАХ

Процесс обмена газами между внешней средой и смесью газов в альвеолах называется легочной вентиляцией. Обмен газами обеспечивается за счет дыхательных движений — актов вдоха и выдоха. При вдохе происходит увеличение объема грудной клетки, расширение легких, понижение в них давления (на 2 мм рт. ст. ниже атмосферного) и как следствие поступление воздуха из внешней среды в легкие. При выдохе объем грудной клетки уменьшается, давление воздуха в легких повышается (на 3—4 мм рт. ст. выше атмосферного), и в результате альвеолярный воздух вытесняется из легких наружу.

Механизм вдоха и выдоха. Вдох и выдох происходят потому, что объем грудной полости изменяется, то увеличиваясь, то уменьшаясь. Легкие — губчатая масса, состоящая из альвеол, не содержит мышечной ткани, поэтому они не могут сокращаться. Дыхательные движения совершаются с помощью межреберных и других дыхательных мышц и диафрагмы.

При вдохе одновременно сокращаются наружные косые межреберные мышцы и другие мышцы груди и плечевого пояса, что обеспечивает поднятие ребер. Сокращается также и диафрагма. В результате объем грудной клетки увеличивается, давление в легких понижается, они растягиваются и как следствие воздух из внешней среды поступает в них. Содержание газов во вдыхаемом (атмосферном) воздухе составляет: кислорода — 20,97 %, диоксида углерода — 0,03 %, азота — 79 %.

При выдохе происходит расслабление мышц инспираторов и одновременно сокращаются экспираторные мышцы. Это обеспечивает возвращение ребер в положение до вдоха; диафрагма расслабляется. При этом уменьшается объем грудной клетки, повышается давление в легких, они сжимаются за счет эластичности и часть альвеолярного воздуха (объем, равный объему воздуха, поступившего в легкие при вдохе) вытесняется. Содержание газов в выдыхаемом воздухе равно: кислорода— 16%, диоксида углерода — 4,5 %, азота — 79,5 %.

ОБМЕН ГАЗАМИ МЕЖДУ АЛЬВЕОЛЯРНЫМ ВОЗДУХОМ И КРОВЬЮ

Альвеолы окружены сетью капилляров. Стенки альвеол и капилляров очень тонки и проницаемы для газов. Концентрация кислорода в альвеолярном воздухе значительно выше, чем в венозной крови, движущейся по капиллярам. Поэтому кислород, вследствие разности парциального давления (100мм рт.ст.— 40 мм рт. ст. = 60 мм рт. ст.) по закону диффузии легко переходит из альвеол в кровь, обогащая ее. Кровь становится артериальной. Концентрация диоксида углерода гораздо выше в венозной крови, чем в альвеолярном воздухе. Поэтому диоксид углерода вследствие разности парциального давления (46 мм рт.ст. — 40 мм рт. ст. = 6 мм рт. ст.), по закону диффузии переходит из крови в альвеолы.

ОБМЕН ГАЗАМИ МЕЖДУ КРОВЬЮ И ТКАНЯМИ

В тканях кислород высвобождается из непрочного соединения с гемоглобином эритроцитов и по закону диффузии легко проникает в клетки тканей, так как концентрация кислорода в артериальной крови значительно выше (парциальное давление кислорода равно 100 мм рт. ст.), чем в тканях. Здесь кислород используется для окисления органических соединений, в результате которого образуется диоксид углерода. Концентрация диоксида углерода в тканях возрастает и становится значительно выше, чем в притека­ющей к ним крови. Парциальное давление диоксида углерода в тканях равно 60 мм рт. ст. а в притекающей крови — 40 мм рт. ст. Поэтому, по закону диффузии диоксид углерода переходит из тка­ней в кровь, и она становится богатой диоксидом углерода, т. е. венозной.

ВНЕШНИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СИСТЕМЫ ДЫХАНИЯ

Система дыхания характеризуется следующими внешними показателями:

1) частотой дыхательных движений за 1 минуту. У человека она составляет 12—18 дыхательных движений;

2) четырьмя первичными легочными объемами: дыхательным, резервным объемом вдоха, резервным объемом выдоха, остаточным объемом;

3) четырьмя емкостями легких: общей, жизненной, вдоха, функциональной остаточной;

4) минутным объемом.

РЕГУЛЯЦИЯ ДЫХАНИЯ

Под регуляцией дыхания понимают поддержание оптимальных концентраций кислорода и диоксида углерода в альвеолярном воздухе и в крови, что обеспечивается частотой дыхательных движений, а также сменой вдоха выдохом и выдоха вдохом.

Регуляция частоты дыхательных движений . Осуществляется центром дыхания, который расположен в продолговатом мозгу. Он состоит из центра вдоха и выдоха и центра пневмотаксиса, где центр вдоха является главным. В центре вдоха ритмически залпами рождаются импульсы (у человека примерно 1 залп импульсов в 4 с), определяя частоту дыхания. Импульсы из центра вдоха поступают к вдыхательным мышцам и диафрагме и вызывают вдох такой продолжительности и глубины, который соответствует сложившимся условиям. Он характеризуется определенными силой сокращения вдыхательных мышц и объемом поступившего в легкие воздуха. Количество импульсов, рожденных в центре вдоха в единицу времени, зависит от возбудимости центра вдоха. Чем выше его возбудимость, тем чаще рождаются импульсы, а значит и чаще дыхательные движения.

Регуляция смены вдоха выдохом и выдоха вдохом . Осуществляется рефлекторно. Возбуждение, возникающее в центре вдоха, обеспечивает акт вдоха, который сопровождается расширением легких и возбуждением механорецепторов легочных альвеол. Импульсы с рецепторов поступают уже в центр выдоха и возбуждают его нейроны. Одновременно непосредственно и через центр пневмотаксиса центр вдоха также возбуждает центр выдоха. Нейроны центра выдоха, возбуждаясь, по законам реципрокных отношений тормозят активность нейронов центра вдоха и вдох прекращается. Центр выдоха посылает информацию к мышцам экспираторам и вызывает их сокращение; таким образом, осуществляется акт выдоха. После того как произошел выдох происходит торможение центра выдоха и возбуждается центр вдоха.

Количество залпов из центра вдоха в единицу времени (ритм дыхательных движений) и сила этих залпов (глубина вдоха и выдоха) зависят от возбудимости нейронов центра дыхания, специфики обмена веществ, особой чувствительности нейронов к окружающей их гуморальной среде, к поступающей информации с хеморецепторов сосудов, мышц, пищеварительного аппарата и т. д. Так происходит смена вдоха выдохом и выдоха вдохом.

Избыток в крови диоксида углерода и недостаток кислорода, увеличение потребления кислорода и образования диоксида углерода в мышцах и других органах при усилении их деятельности, вызывает повышение возбудимости дыхательного центра, увеличение частоты рождения импульсов в центре вдоха, учащение дыхания и, как следствие, восстановление оптимального содержания кислорода и диоксида углерода в альвеолярном воздухе и в крови. Напротив, избыток в крови кислорода ведет к урежению дыхательных движений и уменьшению вентиляции легких.