Обмен газов между кровью и тканями

Газообмен в тканях (диффузия газов в тканях) подчиняется тем же закономерно­стям, что и в легких. Он исчерпывающим образом описывается законом Фика.

Диффузия кислорода, углекислого газа и азота в тканях происходит под действием концентрационного градиента этих газов между кровью, текущей по капиллярам, и межклеточной жидкостью. Для оценки концентрационных градиентов нужно знать величины напряжений каждого газа в крови и интерстиции, а также путь, преодолеваемый газами при их диффузии.

Напряжение 0₂ составляет в крови тканевых капилляров - до 100 мм рт. ст. (13,3 кПа), в межклеточной среде - от 20 до 45 мм рт. ст. (2,7-6,0 кПа). Разница напряжений кислорода на стенке капилляра колеблется от 55 до 80 мм рт. ст. (7,3-10,6 кПа). Напряжение углекислого газа: в крови - около 40 мм рт. ст. (5,3 КПа), в интерстиции - от 60 до 80 мм рт. ст. (8,0-10,7 кПа). Разность напряжений С0₂ на стенке кровеносного капилляра достигает 20-40 мм рт. ст. (2,7-5,3 кПа). Поскольку С0₂ диффундирует примерно в 20 раз быстрее, чем кислород, удаление С0₂ происходит гораздо легче, чем снабжение кислородом.

На газообмен в тканях влияют не только градиенты напряжения дыхательных газов между кровью и интерстициальной жидкостью, но также площадь обменной поверхности, величина диффузионного расстояния и коэффициенты диффузии тех сред, через которые осуществляется перенос газов. Диффузионный путь газов тем короче, чем больше площадь капиллярной сети. В расчёте на 1 мм² суммарная поверхность капиллярного русла достигает, например, в скелетной мышце 60 м², а в миокарде - 100 м². площадь диффузии определяет также количество эритроцитов, протекающих по капиллярам в единицу времени в зависимости от распределения кровотока в микроциркуляторном русле. На выход 0₂ из крови в ткань влияет конвекция плазмы и интерстициальной жидкости, а также цитоплазмы в эритроцитах и клетках ткани. Диффундирующий в ткани 0₂ потребляется клетками в процессе тканевого дыхания, поэтому разность его напряжения между кровью, интерстициальной жидкостью и клетками существует постоянно, обеспечивая диффузию в этом направлении. При увеличении потребления тканью кислорода его напряжение в крови уменьшается, что облегчает диссоциацию оксигемоглобина.

Функция газотранспортной системы организма, в конечном счете, направлена на поддержание парциального давления кислорода на клеточной мембране не ниже критического, т. е. минимального, необходимого для работы ферментов дыхательной цепи и митохондриях. Для клеток, интенсивно потребляющих кислород, критическое Р02 оставляет около 1 мм рт. ст.

Вместе с тем следует иметь в виду, что напряжение О2 в тканях зависит не только от снабжения кислородом, но и от его потребления клетками. Наиболее чувствительны к недостатку кислорода клетки мозга, где окислительные процессы очень интенсивны. Именно поэтому мероприятия по реанимации человека (в том числе включение искуса венной, аппаратурной вентиляции легких, в качестве первой помощи - искусственное дыхание способом «рот в рот») приносят успех только в том случае, если они начаты не более чем через 4-5 мин после остановки дыхания; позже гибнут нейроны, прежде всего корковые. По той же причине погибают участки сердечной мышцы, лишившиеся доставки кислорода при инфаркте миокарда, т. е. при стойком нарушении кровоснабжения части сердечной мышцы.

В отличие от нервных клеток и клеток сердечной мышцы, скелетные мышцы относительно устойчивы к кратковременному прекращению кислородного снабжения. Они используют при этом в качестве источника энергии анаэробный гликолиз. Кроме того, мышцы (особенно «красные») более выносливы к длительной работе, располагают не значительным резервом кислорода, запасенного в миоглобине. Миоглобин представлявляет собой дыхательный пигмент, подобный гемоглобину. Однако его сродство с кислородом значительно выше, поэтому он оксигенируется при относительно невысоком РО2 зато отдает кислород при очень низком его напряжении в тканях.