РЕГУЛЯЦИЯ ДЫХАНИЯ

0057 РЕГУЛЯЦИЯ ДЫХАНИЯ

Регуляция внешнего дыхания представляет собой физиологический процесс управления легочной вентиляцией для обеспечения оптимального газового состава внутренней среды организма в постоянно меняющихся условиях его жизнедеятельности. Основную роль в регуляции дыхания играют рефлекторные реакции, возникающие в результате возбуждения специфических рецепторов, заложенных в легочной ткани, сосудистых рефлексогенных зонах и скелетных мышцах. Центральный аппарат регуляции дыхания представляют нервные образования спинного, продолговатого мозга и вышележащих сегментов ЦНС.

Все изменения внешнего дыхания в настоящее время объясняются только рефлекторными механизмами.

Дыхательный ритм и управление деятельностью дыхательных мышц генерируется работой дыхательного центра, представляющего собой совокупность взаимосвязанных нейронов ретикулярной формации продолговатого мозга и вышележащих отделов ЦНС, обеспечивающих тонкое приспособление дыхания к различным условиям внешней среды. Современные представления о работе дыхательного центра сводятся к тому, что часть дыхательных нейронов, объединенных в так латеральную зону, является эфферентной частью дыхательного центра и обеспечивает преимущественно фазу вдоха (инспираторные нейроны). Другая группа нейронов, составляющая медиальную зону, является афферентной частью дыхательного центра и обеспечивает фазу выдоха (экспираторные нейроны).

В регуляции дыхания на основе механизма обратных связей принимают участие несколько групп механорецепторов легких.

Рецепторы растяжения легких находятся в гладких мышцах трахеи и бронхов. Адекватным раздражителем этих рецепторов является растяжение стенок воздухоносных путей.

Проприорецепторы дыхательных мышц (межреберные мышцы, мышцы живота) обеспечивают усиление вентиляции легких при повышении сопротивления дыханию.

Поддержание постоянства газового состава внутренней среды организма регулируется с помощью центральных и периферических хеморецепторов.

Центральные хеморецепторы расположены в структурах продолговатого мозга, и они чувствительны к изменению рН межклеточной жидкости мозга. Эти рецепторы стимулируются ионами водорода, концентрация которых зависит от рСО2 в крови. При снижении рН интерстициальной жидкости мозга (концентрация водородных ионов растет) дыхание становится более глубоким и частым. Напротив, при увеличении рН угнетается активность дыхательного центра и снижается вентиляция легких.

Периферические (артериальные) хеморецепторы расположены в дуге аорты и месте деления общей сонной артерии (каротидный синус). Эти рецепторы вызывают рефлекторное увеличение легочной вентиляции в ответ на снижение рО2 в крови (гипок-семия).

Существенное воздействие на регуляцию дыхания оказывают и условнорефлекторные влияния. В частности, эмоциональные нагрузки, предстартовые состояния, гипнотические внушения, влияния индифферентных раздражителей, сочетавшихся ранее с избытком СО2, самообучение управлению дыханием подтверждают сказанное. Легочная вентиляция зависит также от температуры внешней среды и других факторов.

0058 Особенности дыхания при мышечной работе

Поскольку дыхание вместе с кровообращением обеспечивает организм кислородом в соответствии с его потребностями и освобождает организм от образующейся в нем углекислоты, понятно, что интенсивность тесно связана с интенсивностью окислительных процессов: глубина и дыхательных движений уменьшаются при покое и при работе, притом тем сильнее, чем напряженнее работа. Так, при напряженной мышечной работе объем легочной вентиляции возрастает до 50 и даже до 100 л в минуту (у тренированных людей).

Одновременно с усилением дыхания во время работы наступает уси­ление деятельности сердца, приводящее к увеличению минутного объема сердца. Вентиляция легких и минутный объем сердца нарастают в соот­ветствии с величиной выполняемой работы и усилением окислительных процессов.

У человека потребление кислорода составляет в покое 250-350мл в минуту, а во время работы может достигать 4500-5000мл.Транспорт такого большого количества кислорода возможен потому, что при работе объем может увеличиваться втрое (с 70 до 200 мл), а частота сокращений в 2 и даже в 3 раза (с 70 до 150 и даже 200 сокраще­ний в минуту).

Увеличению транспорта кислорода при работе способ­ствует также выбрасывание эритроцитов из кровяных депо и обеднение крови водой вследствие потения, что ведет к некоторому сгущению крови и повышению концентрации гемоглобина, а следовательно, и к увеличению кислородной емкости крови. Значительно увеличивается при работе коэф­фициент утилизации кислорода. Из каждого литра крови, протекающей по большому кругу, клетки организма утилизируют в покое 60—80 мл кислорода, а во время работы - до 120 мл (кислородная емкость 1 л кро­ви равна около 200 мл 02). Повышенное поступление кислорода в ткани при мышечной работе зависит от того, что понижение напряжения кисло­рода в работающих мышцах, увеличение напряжения углекислого газа и концентрации Н'-ионов в крови способствуют увеличению диссоциации оксигемоглобина. Особенно значителен прирост утилизации кислорода у тренированных людей. А. Краг объяснял это еще и тем, что у тренированных людей во время работы происходит раскрытие большего количества капил­ляров, чем у нетренированных.

Одной из причин увеличения легочной вентиляции и минутного объема крови при интенсивной мышечной работе является накопление молочной кислоты в тканях и переход ее в кровь. Содержание молочной кислоты в крови может достигать при этом 50-100 и даже 200 мг% вместо 5-22 мг% в условиях мышечного покоя. Молочная кислота вытесняет угольную кислоту из ее связей с ионами натрия и калия, что приводит к повышению напряжения углекислого газа в крови и к непосредственному и рефлекторному возбуждению дыхательного центра.

Накопление молочной кислоты при мышечной работе возникает по­тому, что интенсивно работающие клетки испытывают недостаток в ки­слороде и часть молочной кислоты не может окислиться до конечных продуктов распада углекислого газа и воды. Такое состояние А. Хилл назвал кислородной задолженностью. Оно возникает при очень интенсивной мышечной работе , например у спортсменов во время крайне тяжелых сорев­нований.

Окисление образовавшейся во время работы мышц молочной кислоты и ресинтез из нее глюкозы завершается уже после окончания работы — во время восстановительного периода, в течение которого сохраняется интенсивное дыхание, достаточное для того, чтобы были ликвидированы излишние количества накопившейся в организме молочной кислоты. На­копление в организме молочной кислоты не единственная причина усиле­ния дыхания и кровообращения при работе мышц. Как показали М. Е. Маршака, мышечная работа ведет к усилению дыхания в том случае, если у человека, работающего на эргометрическом велосипеде, конечности перетянуты жгутом, препятствующим поступлению молочной кислоты и других продуктов из работающих мышц в кровь. Усиление дыхания возникает при этом рефлекторным путем. Сигналом, вызывающим усиление дыхания и кровообращения, является раздражение проприорецепторов работающих мышц. Этот рефлекторный компонент принимает участие в любом усилении дыхания при мышечной работе.

При одной и той же, часто повторяющейся мышечной работе, помимо шторных изменений дыхания, возникающих при раздражении проприорецепторов мышц, наблюдается и условнорефлекторное и учащение дыхания. Эти приспособительные изменения дыхания при действии сигналов, предшествующих привычной работе, и вызывают сдвиги, облегчающие выполнение предстоящей работы, т. е. комплекс реакций, усиливающих снабжение тканей кислородом и препят­ствующих накоплению молочной кислоты.

Таким образом, усиление вентиляции при мышечной работе обуслов­лено, с одной стороны, химическими изменениями, происходящими в ор­ганизме,— накоплением углекислоты и недоокисленных продуктов обме­на, а с другой стороны, рефлекторными влияниями.

Дыхание пониженном атмосферном

Проблема дыхания при пониженном атмосферном давлении имеет практическое значение при высотных полетах и подъемах на гор­ные вершины. На высоте 4000—6000 м могут возникнуть симптомы так горной, или высотной, болезни, которая характеризуется при характерными для тяжелой гипоксии. Если же человек г, надетую на лицо и соединенную со специальным баллоном, газовой смесью с высоким содержанием кислорода, то высотная болезнь не наступает и на высоте 11 000—12 000 м, на которой без добавления кислорода он не мог бы находиться.

Кроме недостатка кислорода, организм на высотах страдает также от недостатка углекислоты в крови и тканях, т. е. от гипокапнии. Послед­няя возникает потому что недостаток кислорода в крови, раздражая хемо-рецепторы каротидного синуса, вызывает учащение дыхания, что к вымываниюуглекислоты из альвеолярного воздуха, а и из крови. Недостаток углекислоты понижает возбудимость центра, поэтому дыхание не усиливается настолько, насколько это тре­буется для удовлетворения потребности организма в кислороде. При­бавка к вдыхаемому воздуху некоторого количества С02 (до 3%) вызы­вает заметное улучшение состояния организма при высотной болезни.

Большой практический интерес в связи с высогогорными восхожде­ниями, высотными полетами и парашютными прыжками представляет возможность повысить путем тренировки выносливость человека к пони­женному атмосферному давлению, например повысить «индивидуальный потолок» летчика. Тренировка летчиков или парашютистов к пребыванию на больших высотах достигается в специальных герметических барока­мерах, в которых с помощью насосов, выкачивающих воздух, можно соз­дать давление, соответствующее тому, которое имеется на различных высо­тах. В результате тренировки выносливость к пониженному атмосферному давлению повышается, и исследуемый сохраняет относительно нормальную работоспособность даже при давлении 316 мм рт. ст., что соответствует высоте 7000 м. Между тем у нетренированного человека, помещенного в камеру с давлением в 355 мм рт. ст. (такое давление имеется на высоте в 6000 м), уже через короткий срок обнаруживается быстрое и поверхностное ды­хание, плохое самочувствие, а иногда потеря сознания.

При длительном пребывании на больших высотах, например при жизни в высокогорных местностях, наблюдается акклиматизация к пони­женному парциальному давлению кислорода. Она обусловлена рядом фак­торов: 1) увеличением числа эритроцитов в крови, следовательно, повыше­нием кислородной емкости крови 2) усилением легочной вентиляции; 3) понижением чувствительности тканей организма, в частности ЦНС, к недостаточному снабжению кислородом.

Дыхание при повышенном атмосферном давлении

При кессонных или водолазных работах человеку приходится находиться в усло­виях высокого атмосферного давления. Во время пребывания на глубине, где давле­ние воздуха может доходить до 10 атм , в крови, в тканевой жидкости и в тканях раст­воряется очень большое, количество газов.

При постепенной декомпрессии, например при медленном подъеме водолаза из глубины моря, газы по мере падения давления выделяются с выдыхаемым воздухом и организму опасность не угрожает. При слишком быстрой декомпрессии, например при быстром подъеме водолаза со дна, газы не успевают выделиться из организма. Так как их растворимость в крови при переходе от повышенного давления к нормаль­ному понижается, то в крови появляются газовые пузырьки; последние могут приве­сти к эмболии сосудов, т. е. закупорке их пузырьками газа. Углекислота и кислород как газы, которые химически связываются кровью, представляют меньшую опасность, чем азот, который, хорошо растворяясь в жирах и липоидах, накапливается в боль­шом количестве в мозгу и нервных стволах, особенно богатых этими веществами. Со­стояние, возникающее при быстрой декомпрессии, которое иногда называют кессонной болезнью сопровождается болями в суставах и рядом мозговых явлений: головокру­жением, рвотой, одышкой, потерей сознания. Для ее лечения необходимо вновь быст­ро подвергнуть пострадавшего действию высокого давления, чтобы снова растворить пузырьки газа.

Похожие работы

Основы физиологии человека

Скачать

35523

0

0

... его структуры в форме сегментов, имеющих входы в виде задних корешков, клеточную массу нейронов (серое вещество) и выходы в виде передних корешков. Спинной мозг человека имеет 31–33 сегмента: 8 шейных (СI – CVIII), 12 грудных (ТI–TXII), 5 поясничных (LI–LV), S крестцовых (SI–SV), 1–3 копчиковых (CoI‑СоIII). Морфологических границ между сегментами спинного мозга не существует, поэтому ...

Особенности проведения уроков по "Анатомии и физиологии человека"

Скачать

54652

11

0

... формировать настрой на здоровый образ жизни. 3. ТСО и средства наглядности: таблицы “Схема кровообращения”, бинты, жгуты резиновые, палочки. 4. Используемая литература: 1. Сапин, М.Р. Анатомия и физиология человека с возрастными особенностями детского организма [Текст] / М.Р. Сапин, В.И. Сивоглазов. – М: Издательский центр “Академия”, 1999. – 448 с. 2. Сонин, Н.И. Биология. 8 класс. Человек [ ...

Анатомия и физиология человека

Скачать

32893

0

0

... . Она представляет собой узкую ленту, располагается на передней поверхности бедра и, спиралеобразно опускаясь, переходит на переднюю поверхность. Портняжная мышца является одной из самых длинных мышц человека. Она начинается от верхней передней подвздошной ости, а прикрепляется на бугристости большеберцовой кости и отдельными пучками на фасции голени. Четырехглавая мышца бедра состоит из четырех ...

Предмет и задачи физиологии, ее связи с другими дисциплинами

Скачать

11425

0

1

... ". В эпоху Возрождения в естествознании и медицине большое значение начали придавать опыту и наблюдению. Дальнейшее развитие физиологии связано с успехами анатомии, где работы Леонардо да Винчи и Андреаса Везалия подготовили почву для открытий в области физиологии. Самостоятельной научной дисциплиной физиология стала к началу 17 века. Здесь важнейшее значение имело открытие Вильямом Гарвеем ...