Влияние углекислого газа на сосуды. Углекислый газ и кислород

Все в человеческом организме сбалансированно. Если данный баланс нарушается, тогда возникают заболевания. У крови есть свой особый состав. Алкалоз является дисбалансом в составе крови, у которого проявляются свои симптомы. Его делят на респираторный и метаболический алкалозы. Также в статье будут рассмотрены причины и способы лечения заболевания.

Дыхание – это… Строение и функции органов дыхания :

Дыхание – это процесс обмена такими газами, как кислород и углерод, происходящий между внутренней средой человека и окружающим миром. Дыхание человека представляет собой сложно регулируемый акт совместной работы нервов и мышц. Их слаженная работа обеспечивает осуществление вдоха – поступление кислорода в организм, и выдоха – выведение углекислого газа в окружающую среду.

Строение и функции органов дыхания

Дыхательный аппарат имеет сложное строение и включает в себя: органы дыхательной системы человека, мышцы, отвечающие за акты вдоха и выдоха, нервы, регулирующие весь процесса обмена воздухом, а также кровеносные сосуды.

Сосуды имеют особое значение для осуществления дыхания. Кровь по венам поступает в легочную ткань, где происходит обмен газами: кислород поступает, а углекислый газ выходит. Возврат насыщенной кислородом крови осуществляется по артериям, которые транспортируют его к органам. Без процесса оксигенации тканей дыхание не имело бы никакого смысла.

Обратите внимание

Кроме того, кровеносные сосуды имеют в своей стенке специальные рецепторы, чувствительные к изменению параметров воздуха, таких, как кислотность, парциальное давление, концентрация различных веществ и другие. Благодаря этому осуществляется регуляция дыхания центральной нервной системой.

Все основные органы дыхания подразделяются на верхние и нижние. Каждый из отделов уникален по своим функциям. Верхний выполняет не только дыхательную функцию, но и очищение и увлажнение вдыхаемого воздуха.

Дыхание – это… Строение и функции органов дыхания :

Верхние дыхательные органы

К верхним органам системы дыхания относят:

Нос – самый первый орган дыхательной системы человека. Он имеет два отверстия – ноздри, через них воздух поступает в организм. Слизистая оболочка носа снабжена ворсинками, которые задерживают крупные инородные частицы, способствуя очищению воздуха. В носу выделяется специальный секрет, который увлажняет как оболочку носа, так и вдыхаемый воздух.

Воздух из носа поступает в следующий орган дыхательной системы – рот. Грамотнее будет упомянуть, что непосредственное прохождение воздуха через ротовую полость не происходит, в этом участвует носоглотка.

Следующим органом верхних дыхательных путей является глотка. Ее функция заключается в проведении воздуха на следующий этап. Так как глотка представляет собой соединение пищеварительной и дыхательной систем, ее функция транспортировки молекул воздуха – не единственная в организме человека.

Перенос углекислого газа

После участия в тканевом дыхании, из кислорода образуется углекислый газ, вывод из организма которого также является функцией гемоглобина.

Учитывая характер реакций протекающих в клетках любых тканей организма О2+С=СО2, становится понятно, что углекислого газа в организме образуется практически такой же объем, как и потребляемого кислорода. Так как гем может переносить 4 молекулы углекислого газа, то емкость крови на молекулярном уровне будет равняться кислородной емкости, т.е. 4 молекулы О2 в одну сторону и 4 молекулы СО2 в другую.

Чем же чревата задержка углекислого газа в организме человека? Закислением крови. рН крови снижается менее 7,4, что сказывается на протекании биохимических процессов во всех клетках, тканях и во всем организме в целом. Не буду перечислять все симптомы последствий закисления организма, но перечисленных ниже будет более чем достаточно, чтобы понять насколько важно организму своевременно избавляться от углекислого газа и выполнять буферную функцию. Симптомы снижения pH крови:

  1. Повышенная утомляемость
  2. Частые простудные заболевания
  3. Низкая стрессоустойчивость
  4. Ломкость волос и повышенное их выпадение
  5. Бледный, нездоровый цвет лица
  6. Повышенные проблемы с зубами и деснами: кариес, частые гингивиты, стоматиты  
  7. Проблемы верхних дыхательных путей: хронический насморк, синуситы
  8. Склонность к аллергическим реакциям
  9. Повышенная кислотность желудочного сока
  10. Пищеварительные расстройства: частые боли в животе, нарушение пищеварения 
  11. Хрупкость костей, склонность к переломам, проблемы с суставами
  12. Частые судороги
  13. Нарушение кожных покровов: сухость, покраснения, межфаланговые трещины, грибок, дерматиты
  14. Проблемы с артериальным давлением
Читайте также:  Воспаление подвздошной кишки: причины, симптомы и лечение

Поэтому перенос СО2 от тканей к легким — такая же важная функция, как и снабжение организма О2. 

Буферная функция

Человеческий организм устроен таким образом, что pH крови должен быть постоянным и равняться приблизительно 7,4 . Важность поддерживать определенный pH в организме и не доводить до закисления, как впрочем и защелачивания организма, было подробно описано выше. Поддерживать pH крови помогают буферные системы организма.

Гемоглобиновая буферная система составляет 75% от всей буферной емкости крови. Гемоглобин свою буферную функцию выполняет за счет своевременного удаления углекислого газа из кровотока, который в больших количествах снижает pH крови (процесс закисления).

Буферная емкость

Общая буферная емкость крови (БЕК) составляет 25,3 ммоль/л для артериальной крови и 24,3 ммоль/л для венозной.

Буферная емкость гемоглобина составляет 75% от БЕК, т.е. 18,2-19,0 ммоль/л. Доля гемоглобина в буферной емкости всего организма (крови и межклеточного вещества) значительно меньше.

§Виды дыхания человека

Несмотря на то, что в настоящее время используется много дыхательных упражнений и практик, все они базируются на нескольких видах дыхания:

1. Нижнее (диафрагмальное), среднее (реберное), верхнее (ключичное), полное (смешанное). Их отличие состоит в том, что каждый из видов дыхания применяется для вентилирования отдельного участка легких.

1.1 Диафрагмальное дыхание осуществляется при сокращении диафрагмы, мышц брюшной полости. На вдохе, при опускании диафрагмы, растет отрицательное давление в грудной клетке, нижняя часть легких заполняется воздухом. При вдохе, внутрибрюшное давление повышается, брюшная стенка выпячивается. На выдохе брюшная стенка возвращается в нормальное положение, а диафрагма поднимается, вентилируется нижняя часть легких и частично средняя.

1.2 Реберное дыхание осуществляется с помощью межреберных мышц, при этом слегка поднимается грудная клетка, расширяется в стороны и чуть вверх, вентилируется средняя часть легких.

1.3 При ключичном дыхании, дыхательные движения происходят в процессе поднятия ключиц и плеч вверх, грудная клетка при этом неподвижна, несколько втягивается диафрагма. Вентилируются верхняя часть легких, немного средняя.

1.4 Полное дыхание — это комбинация трех предыдущих видов дыхания, оно обеспечивает равномерную вентиляцию всего объема легких.

2. Глубокое и медленное, глубокое и частое, поверхностное и медленное, поверхностное и частое дыхание.

2.1 Глубокое и медленное дыхание, во время которого вдох медленный, несколько растянут. Такое дыхание расслабляет тело, используется для нейтрализации некомфортных состояний, негативных эмоций.

2.2 Глубокое и частое дыхание. В два раза чаще и глубже естественного дыхания, используется в дыхательных практиках для связи с совокупностью бессознательного.

2.3 Поверхностное и медленное дыхание. Используется в дыхательных практиках для постепенного, бережно выхода из них.

2.4 Поверхностное и быстрое дыхание. Используется для преодоления негативных переживаний, как действенная помощь при максимуме эмоций, чтобы избавиться от них.

3. Прямое и обратное дыхание.

3.1 Прямое дыхание — это естественный тип дыхания, который используются человеком в повседневной жизни.

3.2 Обратное дыхание характеризуется движениями живота, которые противоположны естественным, применяется эпизодически, например, при выполнении тяжелой работы. На вдохе низ живота напрягается, подтягивается, а диафрагма опускается вниз, что позволяет воздуху наполнять легкие. При выдохе живот расслабляется, диафрагма поднимается, удаляя воздух из легких. При поднятии тяжестей так неосознанно дышит человек, так как обратное дыхание позволяет получать значительные физические ресурсы.

Читайте также:  Язва желудка и двенадцатиперстной кишки

Измерительные приборы

В легких и среднетяжелых случаях измерения проводят пульсоксиметром – прибором, напоминающим обычную прищепку, надеваемую на палец, мочку уха или другую часть тела. С одной стороны пульсоксиметра расположен экран, где высвечиваются показатели сатурации.

Принцип работы аппарата основывается на свойствах веществ поглощать световые волны разной длины. В данном случае таким веществом является гемоглобин и его способность поглощать свет в зависимости от насыщенности кислородом.

В реанимационных отделениях измеряют не только уровень сатурации, но и высчитывают индекс оксигенации, или респираторный индекс. С этой целью сначала проводят спирометрию для проверки функционирования легких, давая пациенту подышать в трубочку.

Пульсоксиметр считывает информацию в режиме реального времени, но ряд моделей может хранить данные и даже строить графики

Аппарат считывает информацию в конкретный момент времени, но некоторые модели способны также сохранять данные и строить графики.

Измерительные приборы
Состояние здоровья Индекс оксигенации Диагноз
Здоров >400 Коронавируса нет, признаки пневмонии отсутствуют
Covid-19 в острой форме <300 Острый воспалительный процесс в легких
Осложненная двусторонняя коронавирусная пневмония <200 Тажелая форма пневмонии с серьезным повреждением альвеол легких, повлекшая за собой развитие респираторного дистресс-синдрома

Пониженные значения индекса оксигенации – это самый точный критерий, указывающий на развитие грозного осложнения коронавирусной пневмонии – острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС).

Чтобы решить, как и какие процедуры делать больному, требуется комплексная оценка его состояния. Поэтому проводится детальное обследование, в которое входят общий анализ крови, исследование газового состава и кислотно-щелочного баланса, анализ на содержание электролитов. По результатам осуществляется выбор метода подачи O2, и решается вопрос о подключении к ИВЛ.

Газообмен лёгких

В сложном процессе газообмена выделяют три основные фазы: внешнее дыхание, перенос газа кровью и внутреннее, или тканевое, дыхание. Внешнее дыхание объединяет все процессы, происходящие в лёгком. Оно осуществляется дыхательным аппаратом, к которому относятся грудная клетка с мышцами, приводящими её в движение, диафрагма и лёгкие с воздухоносными путями.

Воздух, поступивший в лёгкие при вдохе, изменяет свой состав. Воздух в лёгких отдаёт часть кислорода и обогащается углекислым газом. Содержание углекислого газа в венозной крови выше, чем в воздухе, находящемся в альвеолах. Поэтому углекислый газ выходит из крови в альвеолы и содержание его меньше, чем в воздухе. Сначала кислород растворяется в плазме крови, далее связывается с гемоглобином, а в плазму поступают новые порции кислорода.

Переход кислорода и углекислого газа из одной среды в другую проходит благодаря диффузии от большей концентрации к меньшей. Хотя диффузия протекает медленно, поверхность контакта крови с воздухом в лёгких настолько велика, что полностью обеспечивает нужный газообмен. Подсчитано, что полный газообмен между кровью и альвеолярным воздухом может происходить за время, которое втрое короче, чем время пребывания крови в капиллярах (т.е. в организме имеются значительные резервы обеспечения тканей кислородом).

Венозная кровь, попав в лёгкие, отдаёт углекислый газ, обогащается кислородом и превращается в артериальную. В большом круге эта кровь расходится по капиллярам во все ткани и отдаёт кислород клеткам тела, которые постоянно потребляют его. Углекислого газа, выделяющегося клетками в результате их жизнедеятельности, здесь больше, чем в крови, и он диффундирует из тканей в кровь. Таким образом, артериальная кровь, пройдя через капилляры большого круга кровообращения, становится венозной и правой половиной сердца направляется в лёгкие, здесь опять насыщается кислородом и отдаёт углекислый газ.

Читайте также:  6 симптомов рака желудка, на которые нужно обратить внимание

В организме дыхание осуществляется с помощью дополнительных механизмов. Жидкие среды, входящие в состав крови (её плазмы), обладают низкой растворимостью в них газов. Поэтому, для того чтобы человек мог существовать, ему нужно было бы иметь сердце мощнее в 25 раз, лёгкие — в 20 раз и за одну минуту перекачивать более 100 литров жидкости (а не пять литров крови). Природа нашла способ преодоления этой трудности, приспособив для переноса кислорода особое вещество — гемоглобин. Благодаря гемоглобину кровь способна связывать кислород в 70 раз, а углекислый газ — в 20 раз больше, чем жидкая часть крови — её плазма.

Альвеола — тонкостенный пузырёк диаметром 0,2 мм, заполненный воздухом. Стенка альвеолы образована одним слоем плоских клеток эпителия, по наружной поверхности которых разветвляется сетка капилляров. Таким образом, газообмен происходит через очень тонкую перегородку, образованную двумя слоями клеток: стенки капилляра и стенки альвеолы.

Гипоксемия, гиперкапния и их причины

Наиболее часто причины тканевой гипоксии и нарушений газового анализа крови является гипоксемия, которая возникает при различной патологии легочной ткани. Прежде всего, это хроническое обструктивное заболевание легких, а также разрастание легочной соединительной ткани в ущерб альвеолярной. Это так называемый легочный фиброз или цирроз легкого, или такая патология, как интерстициальная болезнь легких (идиопатический фиброзирующий альвеолит).

В некоторых случаях причиной гипоксемии, и снижения парциального давления кислорода в артериальной крови является выраженный шунт, когда кровь из артериальной и венозной системы смешивается. Наиболее часто это возникает при массивном дефекте или межпредсердной, или межжелудочковой перегородки. И такое состояние нормально у детей, постепенно овальное окно зарастает, и артериальный и венозный кровоток полностью изолируются друг от друга. Однако известно, что у 25% взрослых это окно не зарастает, но при этом сброс крови такой незначительный, что не имеет гемодинамических и клинических признаков.

Может возникать шунт справа налево и при других врождённых заболеваниях сердца и крупных сосудов, например, при такой довольно тяжёлой патологии, как респираторный дистресс-синдром.

Гипоксемия, гиперкапния и их причины

Гипоксемия может возникать не только по причинам гиповентиляции и шунтирования, но также и при вентиляционно — перфузионный нарушениях иной природы, из которых чаще всего бывает бронхиальная астма, пневмония, саркоидоз. Наконец, к этому виду расстройств относятся и все виды анемий, при которых гемоглобина в единице объёма крови недостаточно, и развивается вторичная гипоксемия.

Характерным клиническим признаком тканевой гипоксии всех форм является цианоз, или синюшность. Чаще всего, диффузный цианоз хорошо заметен в области ногтевых пластинок, мочек ушей, в области носогубного треугольника. Он становится заметным при парциальном давлении кислорода равном 50 мм ртутного столба, а отчётливая синюшность, которая бросается в глаза и неспециалисту, возникает при глубокой гипоксемии, при которой парциальное давление кислорода меньше 40 мм ртутного столба.

Виды алкалозов

В зависимости от происхождения заболевания, выделяют три группы алкалозов:

  • Газовый – возникает при гипервентиляции легких. Увеличенная концентрация кислорода при вдохе способствует чрезмерному выведению углекислого газа при выдохе. Такая патология называется дыхательным алкалозом. Может возникать при кровопотерях, травмах головы, воздействиях на организм различных препаратов (коразола, кофеина, микробных токсинов).
  • Негазовый – имеет несколько форм, каждая из которых развивается при определенных условиях и вызывает особенные изменения в организме.
  • Смешанный – возникает при травмах головы, вызывающих одышку, рвоте, гипокапнии.

Очень важно своевременно диагностировать алкалоз. Что это такое? Независимо от происхождения, заболевание вызывает стойкие изменения в функционировании жизненно важных систем организма.