Лекция 12 Дыхание - Лаборатория физиологии человека и

Лекция 12.
Физиология
дыхания
Дыхательная система человека
Носовая
полость
глотка
гортань
трахея
Бронхиальное
древо
альвеола
бронхи
Стадии дыхания у
млекопитающих
1. Конвекционный транспорт
О2 в легкие
2. Диффузный транспорт О2
из легких в кровь
3. Конвекционный транспорт
О2 кровью
4. Диффузный транспорт О2
из крови к клеткам
Дыхательные мышцы
Вдох - активно
Выдох - пассивно
Дыхательный цикл
вдох
трахея
Л
диафрагма
выдох
Эластическая тяга легких
Вдох
Выдох
Изменения давления в ходе
дыхательного цикла
Плевральное давление
Альвеолярное давление
Дыхательный объем
вдох
выдох
Легочная вентиляция:
величина ЖЕЛ и ОО зависят от пола и
возраста
♂
20-30
♂
50-60
♀
20-30
Резервный
объем
вдоха
Резерв
вдоха
Общая
емкость
легких
Жизненная
емкость
легких
Дыхательный
объем
Резервный
объем
Функцион. выдоха
остаточная
емкость
Остаточный
объем
4,8
3,8
3,6(л)
1,2
1,8
1,0(л)
Параметры легочной вентиляции
• Дыхательный объем (ДО)
• Частота дыхательных движений
(ЧДД)
• Максимальная вентиляция легких
(МВЛ)
-объем воздуха, проходящий через
легкие за определенный промежуток
времени при дыхании с максимально
возможной частотой и глубиной
•Объем мертвого пространства
(ОМП)
- объем проводящих воздухоносных
путей
Газообмен в легких и тканях
Дыхание – процесс обмена газами (О2 и СО2) между
клетками и окружающей средой
Газообмен
в легких
Принцип газообмена - диффузия
Газообмен
в тканях
Указаны значения парциального давления соответствующих газов, мм. рт.ст.
Закономерности диффузии
дыхательных газов
Аэрогематический барьер
Закон диффузии Фика
S
V  k   С
h
Просвет
альвеолы
альвеолоцит
V - диффузионный поток ,
С - эффективный градиент
концентрации вещества (=Р)
СО2
СО2
Градиенты парциального
давления дыхательных газов в
легких
О2
сурфактант
эндотелиоцит
просвет
капилляра
эритроцит
РО2= 100-40=60 мм.рт.ст.
РСО2=46-40=6 мм.рт.ст.
Скорость диффузии
Транспорт кислорода
Hb +4O2=Hb(O2)4
SO2 - кислородное насыщение
гемоглобина
SO2
[ HbO2 ]

100%
[ Hb ]  [ HbO2 ]
Сдвиги кривой диссоциации
Смещение
влево:
100
SО2, %
0
Смещение
вправо:
Транспорт углекислого газа
Транспортные формы СО2:
HbCO2- карбогемоглобин (11%)
(≠карбоксигемоглобин – НbСО)
НСО3- - гидрокарбонат-ион (77%)
Растворенный в плазме СО2 (12%)
ткань
- карбоангидраза
Ритмогенез дыхательных
движений
Активная
ретикулярная
формация
Типы нейронов
Э – экспираторные нейроны
ПТ-И
РИ
ПТ-И – постинспираторные нейроны
РИ – ранние инспираторные нейроны
Э
ПМН-И
ПМН –И – полные медленные
инспираторные нейроны
П-И – поздние инспираторные
нейроны
Ибс – бульбоспинальные
инспираторные нейроны
П-И
Ибс
Дыхательный центр
совокупность иерархически организованных
специализированных структур нервной системы,
расположенных на разных уровнях нервной
системы, управляющая дыханием.
1 - нейроны сердечно-сосудистого
центра;
2 - нейроны ритмического
пейсмекера дыхательного центра
(центры вдоха и выдоха);
3,4 - тонический пейсмекер
дыхательного центра
(апнейстический и
пневмотаксический центры);
5 - ретикулярная формация;
6 - ядра олив.
Функциональные группы дыхательных нейронов ствола
головного мозга- совокупности нейронов дыхательного
центра, расположенные в стволе мозга и
специализированные для управления дыханием.
Три функциональных группы респираторных нейронов, распределенных в
разных частях ствола мозга:
нейроны, являющиеся ритмическими пейсмекерами (формируют управляющие
сигналы для мотонейронов, иннервирующих дыхательные мышцы и этим
обеспечивают ритмическое дыхание);
тонические пейсмекеры (управляющие сигналы для координации ритмических
пейсмекеров);
хемочувствительные нейроны (воспринимают информацию о напряжении СО2 и
О2 , pH в интерстициальном пространстве нейронов).

1.
2.
3.
Дыхательные нейроны
продолговатого мозга
Задняя группа дыхательных нейронов продолговатого мозга;
находится в составе ядра одиночного тракта (nucleus tractus solitarius, NTS).
содержит интернейроны, перерабатывающие афферентную информацию и
нейроны, формирующие управляющие сигналы (предмоторные нейроны),
направляемые к мотонейронам спинного мозга управляющим дыхательными
мышцами.

Вентральная группа дыхательных нейронов продолговатого мозга (ventral respiratory group,
VRG). Эту группу разделяют на две части: каудальная часть (caudal part of the ventral respiratory
group, CVRG) и ростральная часть (rostral part of the ventral respiratory group, CVRG). В
каудальной части распределены главным образом нейроны, формирующие сигналы,
управляющие выдохом (экспираторные нейроны). В ростральной части распределены главным
образом нейроны, формирующие сигналы, управляющие вдохом (инспираторные нейроны).
Четкой границы между совокупностями инспираторных и экспираторных нейронов нет. В
граничащих друг с другом смежных областях обеих частей распределения экспираторных и
инспираторных нейронов перекрывают друг друга. Совокупность инспираторных нейронов
продолговатого мозга обозначают как центр вдоха, а совокупность экспираторных нейронов
продолговатого мозга обозначают как центр выдоха. Центры вдоха и выдоха - ритмические
пейсмекеры дыхательного центра. Экспираторные и инспираторные нейроны распределены
вперемешку с мотонейронами миндалевидного ядра (nucleus ambiguus, nA), аксоны которых
составляют черепные нервы


Группа верхних шейных инспираторных нейронов Ближе к средней линии продолговатого мозга расположены
мотонейроны ядра XII пары черепных нервов (n. hypoglossus), а каудальнее вентральной группы дыхательных
нейронов расположена группа верхних шейных инспираторных нейронов (upper cervical inspiratory neurones, UCINs).
Комплекс Бётцингера и предкомплекс Бётцингера. Выше вентральной группы дыхательных нейронов, как её
продолжение в ростральном направлении, в ростральном вентролатеральном отделе продолговатого мозга (rostroventrolateral medulla, RVLM) расположен комплекс Бётцингера (Bötzinger complex, BC). Эта группа содержит различные
нейроны. Основными являются нейроны, формирующие управляющие сигналы тормозящие (подавляющие) выдох и
мотонейроны черепных нервов. Здесь же, чуть каудальнее ядра лицевого нерва (n. facialis, VII пара черепных нервов)
расположена окололицевая группа дыхательных нейронов (para-facial respiratory group, pFRG). Каудальнее комплекса
Бётцингера, непосредственно перед ним расположена группа нейронов, названная предкомплексом Бётцингера
(Pre-Bötzinger complex, PBC). Нейроны всех этих образований участвуют в формировании ритмического дыхания,
чередования вдоха и выдоха.


Дыхательные нейроны Варолиева моста.
Совокупность дыхательных нейронов моста обозначены как пневмотаксический центр (с апнейстическим
центром). Пневмотаксический с апнейстическим центром являются тоническими пейсмекерами дыхательного
центра. В соответствии с принципом иерархии структур дыхательного центра, они координируют функцию
дистально расположенных структур дыхательного центра и участвуют в управлении сложными двигательными
актами, непосредственно связанными с дыханием. К таким актам относятся кашель, чихание, формирование
голоса, речи. Эти же центры управляют взаимодействием системы дыхания с другими системами организма,
например, с системой кровообращения, с двигательной системой. Такое непроизвольное взаимодействие
систем важно в реальном поведении, в частности в управлении дыханием во время сна, при осуществлении
разнообразных физических нагрузок, связанных с повседневной активностью, при дыхании в постоянно
изменяющейся газовой среде и т.п.
Рефлекторная регуляция
дыхания:
расположение инспираторных и экспираторных
нейронов в продолговатом мозгу кошки
dorsal
ventral
Рефлекторная регуляция дыхания:
общая схема действия стимулирующих факторов и
периферических рецепторов, влияющих на дыхание
Рефлекторная регуляция дыхания:
патологические типы дыхания
Тип дыхания
Кривая дыхания
Причина
Нормальное
дыхание
Дыхание
Чейн-Стокса
Дыхание Биота
Дыхание
Куссмауля
Гаспинг
Гипоксия во сне,
отравление
Повреждение мозга,
повышение давления
внутричерепного
Нереспираторный
(метаболический)
ацилоз
Недоношенность,
поврежедение мозга
Функциональная система
дыхания
Благодарю за
внимание