10.3.1. Диффузия кислорода и углекислого газа через
аэрогематический барьер
Перенос О2 из альвеолярного
газа в кровь и CO2 из крови в альвеолярный газ происходит исключительно путем диффузии. Ее
движущей силой служат разности (градиенты) парциальных давлений (напряжений) O2 и СО2 по обе стороны
аэрогематического барьера, образованного альвеолокапиллярной мембраной (см.
табл. 10.1). Никакого механизма активного транспорта газов здесь нет.
Кислород и углекислый
газ диффундируют в растворенном состоянии: все воздухоносные пути увлажнены
слоем слизи. Важное значение для облегчения диффузии 02 имеет сурфактантная выстилка альвеол, так как
кислород растворяется в фосфолипидах, входящих в состав сурфактантов, гораздо
лучше, чем в воде.
В ходе диффузии через
аэрогематический барьер молекулы растворенного газа должны преодолеть (рис.
10.25): слой сурфактанта, альвеолярный эпителий,
|
Рис. 10.25 Аэрогематический
барьер 1 — альвеола, 2 —
эпителий альвеолы, 3 — эндотелий капилляра, 4 — интерстициальное пространство, 5 — основная мембрана, 6 — эритроцит, 7 — капилляр. |
|
Рис.
10.26 Увеличение напряжения кислорода в эритроцитах во время прохождения их
через легочные капилляры Вверху —
поглощение кислорода эритроцитами, внизу — кривая зависимости напряжения
кислорода в капилляре РО2
от времени диффузии t; РаО2
— парциальное давление в альвеолах; РвО2 — среднее
напряжение кислорода в венозной крови; Рк
О2— среднее для
всего времени диффузии значение напряжения кислорода в капилляре; t — время диффузионного контакта. |
две основные мембраны, эндотелий кровеносного
капилляра. Ввиду того что в транспорте дыхательных газов существенную роль
играют эритроциты, к этому списку добавляются слой плазмы и мембрана
эритроцита.
Диффузионная
способность легких для кислорода очень велика. Это обусловлено огромным числом
(сотни миллионов) альвеол и большой их газообменной поверхностью (у человека
она составляет около 100 м2), а также малой толщиной (порядка 1 мкм)
альвеолокапиллярной мембраны. Диффузионная способность легких у человека равна
примерно 25 мл О2/мин в расчете на 1 мм рт. ст. градиента
парциальных давлений кислорода. При учете того, что градиент Ро2 между притекающей к
легким венозной кровью и альвеолярным газом обычно превышает 50 мм рт. ст.,
этого оказывается вполне достаточно, чтобы за время прохождения через легочный
капилляр (около 0,8 с) напряжение кислорода в ней успело уравновеситься с
альвеолярным Ро2. Несколько более низкое (на 3—6 мм рт. ст.)
артериальное Роз по сравнению с альвеолярным объясняется проникновением венозной
крови в артериальную через невентилируемые альвеолы, а также артериовенозные
шунты. Лишь при ускорении легочного кровотока, например при тяжелой мышечной
работе, когда время прохождения крови через капилляры альвеол может сокращаться
до 0,3 с, наблюдается недонасыщение крови кислородом в легких, что, однако,
возмещается увеличением минутного объема крови (рис. 10.26).
Что касается диффузии
СО2 из венозной крови в альвеолы, то даже сравнительно небольшого
градиента Рсо2, (6—10 мм рт. ст.) здесь оказывается вполне
достаточно, так как растворимость углекислого газа в 20—25 раз больше, чем у
кислорода. Поэтому после прохождения крови через легочные капилляры Рсо2
в ней оказывается почти равным альвеолярному — обычно около 40 мм рт. ст.