Сырты ысымны тмендеуі кезінде азаны газдармен аныу кинетикасы.

Сырты тыныс алу функциясын лшеу ралдары. рылысы жне жмыс істеу принципі. Функционалды зерттеуді мліметтерін тіркеу жне талдау.

 

растыран: Кусаинова К.Т.

 

Семей, 2008 ж.

 

Тыныс алуды биофизикалы негіздері.

Тыныс алу деп ауадан оттегіні сііріп, кмір ышыл газын шыарыуын амтамасыз ететін зара байланысты кптеген рдістерді айтады. Оттегіні атысуымен азада тотыу рдісі жреді. рамындаы органикалы заттарды тотыуы нтижесінде жасушалар мен тіндерде тіршілікке ажетті энергия пайда болады. Мнымен атар тотыу барысында кмір ышыл газы тзіледі. Бл газ уаытында сырта шыарылып трмаса кптеген тіршілікке ажетті рдістер тотап денеде суды тратылыы ( изогидрия), жылу тратылыы (изотермия) бзылып, адам міріне ауіп тнеді.

Тыныс алу ш кезенен трады:

1) сырты тыныс алу,яни кпелерді вентиляциясы (кпені ауа алмастыруы)мен ондаы газдарды диффузиясын амтиды (ауадаы газдарды кпеге келіп, кпеден (тотыан) айтадан атмосфераа шыарып тру, яни альвеолалар мен сырты орта арасындаы газ алмасу); кпелерді вентиляциясы кеуде жасушасыны ыраты тыныс алу озалысыны нтижесінде орындалады.

2) мен - анмен тасымалы;

3) ішкі тыныс алу.Ол зі екіге блінеді: тіндердегі газдарды диффузиясы жне жасушаны тыныс алуы (сурет 1).

 

Сурет 1. Тыныс алу кезедері (этаптары) (о жата) мен оны райтын рдістер (сол жата).

Кпедегі газ алмасу.

кпеде аза мен оны оршаан орта арасында оттегімен, мір ышыл газымен, азотпен алмасу жреді. Тыныс алу тіндеріні жмысы арасында кпе альвеолалары (кпе кпіршіктері) атмосферамен осы газдармен алмасады, ол альвеолды газ оспасындаы млшеріні, сіресемлшеріні салыстырмалы тратылыын амтамасыз етеді.

Бронх- альвеолды комплексті сызбасы 2-ші суретте кескінделген. Альвеолды газ оспасы мен кпе капиллярлары аныны арасындаы газ алмасу кп мембраналы жйені білдіретін альвеолды- капиллярлы мембранада (АКМ) жзеге асады (сурет3). Осы рдіске электрлік, осмосты, гидростатикалы градиенттер сер етпейді.

кпедегі оттегіні белсенді тасымалыны (секрецияны) бар болу мселесі за уаыт бойы оып зерттелді. азір азада оттегіні, кмір ышыл газыны, азотты белсенді тасымалыны жйесі болмайтындыы жалпы мойындалып,танылан. Ендеше кпедегі газ алмасу тек бір кшті серінен ана- АКМ-ы рбір газды млшерлік градиентімен ана жзеге асады.

 

Сурет 2. Бронх- альвеола байланысы.

 

Сондытан газдарды массалы тасымалы Фик тедеуіне баынады:

 

 

 

Сурет 3. Альвеолды- капиллярлы мембранасы мен кпедегі газдар диффузиясыны сызбасы:

а - «диффузиялы жолды» абаттары, б – альвеола мен капиллярды сызбалы суреті,

в –альвеолды-капиллярлы мембрананы раушылары, г – альвеолды эпителий,

д –жасушааралы орта.

АКМ арылы газ алмасуды санды баалау шін Фик тедеуін пайдалана отырып, млшерлік градиентті газдарды парциал ысымы градиентімен жне кернеу градиентімен алмастыру ыайлы.

Газды парциал ысымы деп газ оспасына берілген барлы клемді газды бір раушысы алып транда, осы раушыны зін оршап тран абышаа тсіретін ысымын айтады.

Сйыта газды бар болуын кернеумен сипатттау келісілген.

Сйытаы газды кернеуі дегеніміз сйыты стіндегі газ оспасындаы берілген газды газ оспасы мен сйы аралыында зіні млшерін тепе- тедікте стап труа ажетті парциал ысымын айтады, яни олар арасында небір газ алмасуды тотату шін.

ысымны бірліктері парциал ысым мен кернеуді лшемдері болып табылады.

Сурет 4. Альвеола бетіндегі сурфактант:

1-II- типті альвеолоцит ядросы; 2 -

II- типті альвеолоциттер цитоплазмасындаы сурфактант гранулалары; 3- альвеолоцит бетіндегі ашылан гранула ; 4- I- типті альвеолоцит; 5- сурфактант абышасы.

 

АКМ-даы градиенттерді санды баалау шін мембрананы алыдыын білу ажет.

3-ші суретте АКМ- жасушаларды екі абатынан тратындыы крінеді: кпе капиллярларыны эндотелийі (ан жне лимфа тамырларын ішінен астарлайтын жалпа жасушалар абаты) мен альвеолды эпителийден (тыныс алу альвеолоциттерден), жне де осы абаттар арасындаы негізгі абытан (эпителий мен днекер лпаны арасындаы перде). АКМ- жалпы тыыздыы те шамалы- 0,2 мкм шамасындай, біра жасуша ядросыны аймаында ол 10 мкм-ге жетеді. Аталан раушылардан баса, кп мембраналы осы жйеде сурфактант деп аталатын абыша болады. Осы жйемен газдар кпеде диффузияланады.

Сурфактантты негізін биомембраналарды негізін райтын ФЛ-тік биабат сияты бимолекулалы липид абаты райды. Сурфактант фосфолипазды блінгіштік серіні арасында жне альвеолды эпителийді ерекше жасушаларыны (ІІ-ші типті альвеолоциттер) жасампаз жмысы арасында здіксіз жаарып отырады. Альвеолды эпителийді ерекше жасушалары альвеола бетіне кішкентай везикулалар- осмиофильді тйіршіктер бліп шыарады. Оларды рбіреуінде оралан жолаты серіппеге сас, тыыз орнатылан биабатты фосфолипид абышасы болады. Альвеоланы бетіне шыан везикулалар ашылып, липидті биабат альвеоланы бетіне алыдыы 7 нм шамасындай абышамен жайыла отырып, таратылады. Негізін лецитин райтын осы биабата гликопротеидтер орналасады. Гликопротеидтер негізінен осындай мембрана рылымында периферийлі ауыз молекулалары болып табылады жне олар биабатты бетінде гликокаликс тзеді. Сурфактантты альвеоланы эпительді жайылып абатталуы АКМ-а осымша диффузиялы ортаны тудырады, осы ортаны газдар здеріні массалы тасымалы кезінде жееді. Ендеше сурфактантты есебінен диффузиялы жол біраз зарады, ол АКМ-ы млшерлік градиентті біраз кемуіне келіп соады. Біра сурфактантсыз тыныс алу млдем ммкін емес, йткені альвеол эпителийіне тн біршама беттік керілу серінен альвеола абыралары жабысып алар еді. Сурфактант альвеола абыраларыны беттік керілуін тмендетеді, беттік керілу коэффициенті альвеоланы жауып жатан абышаны алыдыына байланысты болады: дем аланда ол жіішке болады жне оны мні 0,05 Н • м^-1- ге те, ал дем шыаранда- жуан жне 0,005—0,01 Н • -ге те. Дем алу мен дем шыару кезінде диффузиялы жолды тербелісі газ алмасуды бзбайды, йткені микронны жздік лесіндей шамадан аспайды. АКМ-даы оттегі мен кмір ышыл газыны млшерлік градиенттері патология кезінде кенет тмендейді. Млшерлік градиенттер альвеолалар мен кпе капиллярларындаы газдар млшеріні айырмашылыыны кемуі есебінен де, жне де АКМ- жуандауы салдарынан да тмендеуі ммкін. Бірінші себеп аза тыныс алатын (мысалы, адамны сиретілген ауа атмосферасында болуы кезінде- тауда, самолетте жне т.б.) газды ортаны згерісіне жне кпені тыныс алуыны бзылуына тн (мысалы, кпені кптеген ауруларында, кеудені озалысын шектейтін тыныс алу еттеріні жеткіліксіз жмыс істеуі кезінде). Екінші себеп кпені ісігі сияты патологияа тн: сйыты капиллярлардан шыып, жасушааралы ортада жиналып (негізгі абыта), оны алыдата тсіп, осы абыпен блінген орталар арасындаы газдарды концентрациясыны алыпты айырмасы кезіндегіден АКМ-ы газдарды млшерлік градиентін кенет тмендетеді. Диффузия- концентрация айырмасыны функциясы емес, градиент функциясы екенін есте сатау керек. Осыны білмей дрігер кпе ісігіні, біратар патологиялы кйлерді патогенезін (ауруды дамуы мен оны барысы туралы ілім) жете тсіне алмайды.

алыпты жадайда Фик тедеуіндегі диффузиялы жолды мні 1 мкм шамасындай болады.

Осы араашытыта мен- концентрацияларыны тмендеуі бірдей емес. Біра екі газды массалы тасымалы шамамен бірдей. Фик тедеуінен меншін газ алмасу аудандары бірдей, оларды массалы тасымалыны бірдей болуы АКМ- оттегі мен кмір ышыл газына тімділігі бірдей болмауы есебінен орындалуы ммкін. Осы газдарды рбіреуіні тімділік абілетін диффузия коэффициентімен рнектейді. Оттегіні тімділік абілеті оан АКМ арылы сумен толан саылаулардан туіне ммкіндік береді. АКМ-ны кмір ышыл газы да осылайша теді, біра ол зіні жасы ерігіштігіне (кестені араыз) байланысты 20- 25 есе шапша теді. Кмір ышыл газыны жоары ерігіштігі оны дипольдік моментіні кіші болуымен (0-ге жуы) аныталады. С0₂ молекуласы зіні симметриялы рылымыны арасында полярлы емес. Ол биомембрананы раушыларды зарядталан топтарымен зара рекеттеспейді жне ол арылы оай теді. Азада осы жаынан кмір ышыл газымен бсекелесетін ешандай зат жо. С0₂ газыны аса жоары тімділік абілетімен оны тыныс алуды, анайналымды, блінуді реттейтін рдістерге, азаны баса да ызметтеріне кеінен атынасуы байланысты.

кпедегі газ алмасуды баалау шін диффузия ауданыны шамасын білу ажет. Газ алмасу бетіні едуірлілігіні арасында адамны кпесінде мен- толы массалы тасымалы бар- жоы 0,1 с-та ана жреді. Сонымен бірге тынышты жадайында рбір эритроцит кпе капиллярын (басынан аяына дейін) 2-3 с-та теді.

Дене жктемесі кезінде анаысыны жылдамдыы артады, ол бір жаынан ан мен альвеолды газ оспасы байланысыны бірлік уаытына келетін газ алмасу бетіні артуына келіп соса, екінші жаынан осы байланыс затыыны ысаруына келіп соады. Фик заына сйкес газ алмасу уаытыны ысаруы АКМ арылы диффузияланатын газдарды клемдерін азайту керек. Біра бл те ыса мерзімді (0,1 с-тан ыса) газ алмасуа ана дрыс. кпе капиллярларымен анаысыны уаыты 2- 3 с-тан (тыныштыта) 0,1 с-а дейін (жктеме кезінде) ысаран кезде, кпедегі газдарды массалы тасымалы кемімейді, тек ана артады. Дене жктемесі кезінде газ алмасуды кшеюіні негізгі орлары осында жинаталан, йткені кпедегі анаысыны белгілі бір шекке дейін детілуі диффузия ауданыны артуына келіп соады, сонымен бірге анны альвеолалармен байланысу уаытыны ысаруы есебінен массалы тасымалды тмендетпейді.

Осы айтыландар адамда газды алмасуына Фик тедеуіне енетін шамаларды (мысалы s, t) серін баалау аншалыты иын екендігін ынуа ммкіндік береді. Сондытан зінше бір физикалы шама енгізілген- кпелерді диффузиялы абілеттілігі немесе рбір газ шін тімділік факторы.

кпелерді диффузиялы абілеттілігі деп кпені барлы «тыныс алатын» беттеріні АКМ- сы арылы 1 минут ішінде тетін берілген газды клемі.

алыпты тыныс алу кезінде адамны кпелері 1 минут ішінде атмосфераа 230см³ шамасындай газдарды бліп шыарады. Тыныс алуды едуір кшеюін ажет ететін ауыр дене жктемесі кезінде ана тіп, кпе капиллярларымен оттегі азаны барлы тіндеріне беріледі. Осы тасымалды трлері ртрлі. Біріншіден, плазмада ериді, екіншіден, ртрлі еріткіштегі берілген газды эритроциттеріндегі гемоглобинмен байланысады (кестені 1.8. араыз).

Кмір ышыл газы ( )жасы ериді. Оттегі нашар ериді. Температураны артуымен ерігіштік коэффициентіні мні кемиді. Газдар атты денелерден осынысымен ерекшеленеді.

Сырты ысымны тмендеуі кезінде азаны газдармен аныу кинетикасы.

Газдарды ерігіштігі мен блінуі адамны сырты ысымны кенет тмендеулері жадайында еріксіз жмыс жасауы кезінде маызды роль атарады. Водолазды лкен тередікке тсуі кезінде оан арты ысым кезінде ауамен (не арнайы газ оспасымен) дем алуына тура келеді. р 10 м тередікке тсу ысымны 1 атм-а артуына келіп соады. ысымны артуына арай тіндерде газдарды кп блігі ериді. Адамды тередіктен стіге ктергенде, дем алатын газ оспасыны ысымын тередікті кемуіне байланысты тмендетеді. Осы процедура декомпрессия деп аталады. стігі бетке ктерген кезде арты газдар тіндерден ана блініп шыарылады, ал аннан кпелер арылы атмосфераа шыарылады. Мынаны айта кету маызды, метаболизмге атыспайтын газдарды бліну рдісі еркін диффузия болып табылады. Оан баяу кинетика тн. Сондытан тіндерді газдан толы босатылуы шін за уаыт ажет. Осы уаыт тіндерді газбен аныуына да атысты.