Часть IV. Физиология систем внутренних органов

В организме газообмен кислорода и углекислого газа через альвеолярнокапиллярную мембрану происходит с помощью диффузии. Диффузия О2 и СО2 через аэрогематический барьер зависит от следующих факторов: вентиляции дыхательных путей; смешивания и диффузии газов в альвеолярных протоках и альвеолах; смешивания и диффузии газов через аэрогематический барьер, мембрану эритроцитов и плазму альвеолярных капилляров; химической реакции газов с различными компонентами крови, и наконец от перфузии кровью легочных капилляров.

Для того чтобы такой газообмен был достаточно эффективным, необходима не только большая обменная поверхность, но и как можно меньшее диффузионное расстояние. Анатомо-физиологическая структура легких создает исключительно благоприятные условия для газообмена: дыхательная зона каждого легкого содержит около 300 млн альвеол и приблизительно аналогичное число капилляров, имеет площадь 40–140 м2 при толщине аэрогематического барьера всего 0,3–1,2 мкм.

Диффузия газов через альвеолярно-капиллярную мембрану легких осуществляется в два этапа. На первом этапе диффузионный перенос газов происходит по концентрационному градиенту через тонкий аэрогематический барьер, на втором — происходит связывание газов в крови легочных капилляров, объем которой составляет 80–150 мл, при толщине слоя крови в капиллярах всего 5–8 мкм и скорости кровотока около 0,1 мм/с. После преодоления аэрогематического барьера газы диффундируют через плазму крови в эритроциты.

Альвеолярно-капиллярный барьер состоит из:

• слоя жидкости, выстилающего альвеолу и содержащего сурфактант, снижающий поверхностное натяжение альвеолярной жидкости;
• альвеолярного эпителия, составленного из тонких эпителиальных клеток;
• эпителиальной базальной мембраны;
• тонкого интерстициального пространства между альвеолярным эпителием и мембраной капилляра;
• базальной мембраной капилляра, которая во многих местах сливается с базальной мембраной альвеолярного эпителия;
• эндотелия капилляра.

Несмотря на большое количество слоев, общая толщина дыхательной мембраны в некоторых местах не превышает 0,2 мкм, а в среднем составляет около 0,6 мкм, кроме мест, где расположены клеточные ядра. В гистологических исследованиях было установлено, что общая площадь поверхности дыхательной мембраны у здорового взрослого мужчины составляет около 70 м2. Общее количество крови в капиллярах легких колеблется от 60 до 140 мл.

Средний диаметр легочных капилляров составляет около 5 мкм, и это означает, что эритроциты должны продавливаться через них. Обычно мембрана эритроцита соприкасается со стенкой капилляра, поэтому кислород и диоксид углерода при диффузии из альвеолы в эритроцит не должны проходить через значительное количество плазмы, что также увеличивает скорость диффузии.