Дыхание. Нормальная физиология

1. Обмен газов в легких:
Осуществляется благодаря ритмичным движениям дыхательным мышц, в результате-легкие расширяются, наполняются атмосферным воздухом, а затем легкие сжимаются, вытесняя обработанный воздух. Обмен газов в легких происходит в альвеолах - небольших воздушных мешочках, расположенных в конце бронхов. Кислород из вдыхаемого воздуха поступает в кровь, а углекислый газ, отработанный продукт метаболизма, удаляется из крови и выдыхается. Этот процесс известен как внешнее дыхание. Обмен газов происходит посредством диффузии, когда кислород перемещается из области высокой концентрации (в альвеолах) в область низкой концентрации (в крови), а углекислый газ перемещается из крови в альвеолы для выдоха.
Главную роль в вентиляции легких играет диафрагма (строго специализированная инсператорная мышца), что обеспечивает автономную функцию дыхания.

2. Дыхательный акт:
Дыхательный акт относится к процессу дыхания, который включает в себя инспирацию (вдох) и экспирацию (выдох). Следовательно акт вдоха регулируют инспираторные мышцы, акт выдоха-экспираторные мышцы.

Во время вдоха диафрагма и межреберные мышцы сокращаются, в результате чего грудная полость расширяется. Это расширение снижает давление в легких, позволяя воздуху устремиться внутрь и заполнить альвеолы. Одновременно увеличивается и разница давлений между атмосферным воздухом и плевральной полостью. Это разница давлений растягивает легкие , увеличение легочного объема в свою очередь ведет к падению внутрилегочного давления (внутри альвеолярного), что и служит причиной поступления в легкие атмосферного воздуха через дыхательные пути.
Акт вдоха:
Поступление нервного импульса
Дыхательные мышцы
Сокращение мышц
Увеличение обьема грудной полости
Увеличение обьема легких
Уменьшение давление в легких
Всасывание воздуха

Во время выдоха диафрагма и межреберные мышцы расслабляются, что уменьшает размер грудной полости. В результате повышения давления воздух выходит из легких.
Акт выдоха:
Расслабление дыхательных мышц
Уменьшение объема грудной полости
Уменьшение объема легких
Повышение давление в легкие
Выдавливание воздуха из легких в атмосферу

3. Легочные объемы. Спирометрия, спирография
При спокойным дыхании в обычных условиях за один дыхательный цикл человек вдыхает и выдыхает в среднем 500 мл воздуха, это называется дыхательным объемом.
Сверх этого при глубоком вдохе человек может вдохнуть еще около 3000 мл воздуха, это называется резервный объем вдоха или инспирация. После обычного спокойного выдоха человек способен выдохнуть около 1300 мл воздуха- это резервный объем выдоха или экспирация.
Сумма указанных обьемов составляет показатель, называемая жизненная емкость легких (ЖЕЛ) - 500+3000+1300=4800 мл- это максимальный обьем воздуха, который может быть введен или выведен из легких во время одного дыхательного цикла. У мужчин составляет - 4000-5500 мл, у женщин 3000-4500 мл.
После максимального глубокого выдоха в легких остается воздух в объеме около 1200 мл - остаточный объем (ОО). Большая часть его может удалена из легкого только при пневмотораксе.
Таким образом максимальное количество воздуха, которое может находится в легких составляет сумму ЖЕЛ и остаточного объема - эта величина называется общая величина емкости легких.
Объем воздуха, находящегося в легких после спокойного выдоха, называется функциональным остаточной емкостью, она равна сумме остаточного объема и резервного объема выдоха.
Общая емкость легких (ОЕЛ): Максимальный объем воздуха, который могут вместить легкие. Это сумма приливного объема, инспираторного резервного объема, экспираторного резервного объема и остаточного объема. Среднее значение: 5800-6200 мл.
Около 150 мл (13 дыхательного объема) составляет так называемое мертвое пространство.

4. Транспорт газов кровью:
Транспорт газов в крови включает в себя связывание и перенос кислорода и углекислого газа. Кислород связывается с гемоглобином, белком, содержащимся в эритроцитах, образуя оксигемоглобин. Этот оксигемоглобин движется по артериям к тканям и органам, где кислород высвобождается для удовлетворения их метаболических потребностей. Каждый эритроцит содержит около 640 миллионов молекул гемоглобина в каждом эритроците, в обычных условиях 1 грамм гемоглобина связывает 1,36 мл газообразного кислорода. Если в крови человека содержится 150 гр в литре гемоглобина, то в 100 мл крови могут переносит около 21 мл кислорода - это кислородная емкость крови.
Транспорт углекислого газа только 3 -6 % общего количества продуцируемого тканями углекислого газа переносится плазмой крови физически растворенном состоянии, остальная часть вступает в химические связи, образуя угольную кислоту Н2СО3 и гидрокарбонат-ион HCO3-.

5. Механизмы регуляции дыхания:
Дыхательная система регулируется различными механизмами для обеспечения правильного обмена газов. К основным механизмам регуляции относятся:

Нейронная регуляция: Дыхательный центр в стволе головного мозга контролирует частоту и глубину дыхания. Он получает сенсорный сигнал от хеморецепторов, которые определяют уровень кислорода, углекислого газа и рН в крови. Затем дыхательный центр посылает нервные импульсы к мышцам, участвующим в дыхании, соответствующим образом регулируя их активность.

Химическая регуляция: Химические рецепторы, известные как центральные и периферические хеморецепторы, контролируют уровень кислорода, углекислого газа и рН в крови. При отклонениях от нормального уровня эти рецепторы посылают сигналы в дыхательный центр, что приводит к изменению частоты и глубины дыхания.

Гормональная регуляция: Такие гормоны, как адреналин и норадреналин, могут влиять на дыхание, воздействуя на активность дыхательных мышц и изменяя чувствительность хеморецепторов.

Дыхание в различных функциональных состояниях и условиях жизни организма:
На дыхание могут влиять различные факторы, включая функциональные состояния и условия жизни организма. Например:
Физическая нагрузка: Во время физической активности потребность организма в кислороде возрастает. Чтобы удовлетворить эту потребность, частота и глубина дыхания увеличиваются для обеспечения большего количества кислорода и эффективного удаления избытка углекислого газа.

Высота над уровнем моря: На больших высотах давление воздуха и уровень кислорода ниже. В ответ на это организм приспосабливается, увеличивая частоту дыхания и вызывая другие физиологические изменения для улучшения поглощения кислорода.

Заболевания и патологии: Некоторые заболевания или состояния, такие как астма, хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) и пневмония, могут повлиять на нормальное функционирование дыхательной системы. Эти состояния могут привести к затрудненному дыханию, уменьшению объема легких и нарушению газообмена.

Сон: Во время сна частота дыхания имеет тенденцию к снижению по сравнению с периодами бодрствования. Это снижение является нормальной физиологической реакцией, но в некоторых случаях определенные расстройства сна могут нарушить регулярный режим дыхания во время сна.