Часть IV. Физиология систем внутренних органов

Время, в течение которого возможна диффузия при прохождении эритроцита через легочные капилляры, относительно невелико — около 0,3 с. Однако этого времени контакта вполне достаточно, чтобы напряжения дыхательных газов в крови и в альвеолах практически сравнялись (рис. 23.17). Подобный характер изменений напряжения кислорода во времени вытекает из закона диффузии Фика. В начальном отрезке капилляра градиент парциального давления O2 между альвеолярным пространством и кровью велик, затем по мере прохождения эритроцита через капилляр он становится все меньше, поэтому скорость диффузии постепенно снижается. Таким образом, в легких здорового человека парциальные давления дыхательных газов в крови становятся практически равными таковым в альвеолах.

Рис. 23.17. Увеличение напряжения O2 в эритроцитах во время прохождения их через легочные капилляры. Вверху — поглощение O2 эритроцитами (кислород изображен точками); внизу — кривая зависимости напряжения О2 в капилляре ркO2 от времени диффузии t; pAO2 — парциальное давление O2 в альвеолах; pвO2 — среднее значение напряжения O2 в венозной крови; pкO2 — среднее для всего времени диффузии напряжения O2 в капилляре значение; t — время диффузионного контакта диффузии. Источник: Физиология человека (2010)

Диффузионная емкость для кислорода. В среднем у молодого мужчины в условиях покоя диффузионная емкость для O2 равна 21 мл/мин на 1 мм рт.ст. Во время напряженной физической работы или в других условиях, значительно увеличивающих кровоток в легких и альвеолярную вентиляцию, диффузионная емкость для кислорода у молодых мужчин может максимально подняться до 65 мл/мин, что в 3 раза превышает диффузионную емкость в покое. Такой подъем вызывается несколькими факторами. Среди них:

• включение многих ранее закрытых легочных капилляров или дополнительное расширение уже работающих, что увеличивает площадь поверхности, контактирующей с кровью, куда может диффундировать кислород;
• улучшение соотношения вентиляции альвеол и перфузии альвеолярных капилляров кровью; диффузионная емкость СO2 в условиях покоя составит около 400–450 мл/мин на 1 мм рт.ст. и во время физической нагрузки — около 1200–1300 мл/мин на 1 мм рт.ст.

Для нормального процесса обмена газов в легочных альвеолах необходимо, чтобы их вентиляция воздухом находилась в определенном соотношении с перфузией их капилляров кровью. Иными словами, минутному объему дыхания (V) должен соответствовать минутный объем крови (Q), протекающей через сосуды малого круга, а этот объем, естественно, равен объему крови, протекающей через большой круг. В обычных условиях вентиляционноперфузионный коэффициент (V/Q) у человека составляет 0,8–0,9. Например, при альвеолярной вентиляции, равной 6 л/мин, минутный объем крови может составить около 7 л/мин.

В отдельных областях легких соотношение между вентиляцией и перфузией может быть неравномерным. Резкие изменения этих отношений могут вести к недостаточной артериализации крови, проходящей через капилляры альвеол.

Если вентиляция относительно перфузии избыточна, то состав альвеолярного воздуха приближается к составу вдыхаемого воздуха. Напротив, в случае недостаточной вентиляции состав альвеолярного воздуха приближается к газовому составу венозной крови. Различия в соотношении альвеолярной вентиляции и перфузии легочных капилляров могут возникать как в целом легком, так и в его региональных участках. На особенности локального кровотока в легочных капиллярах влияет прежде всего состав альвеолярного воздуха. Например, низкое содержание О2 (гипоксия), а также понижение содержания СО2 (гипокапния) в альвеолярном воздухе вызывают повышение тонуса гладких мышц легочных сосудов и их сужение.