Механизмы обмена газов в легких

Газообмен на уровне легких (между альвеолярным воздухом и кровью капилляров малого круга кровообращения) осуществляется путем диффузии газов через легочную (аэрогематическую) мембрану по градиенту парциального давления газа (т.е. пассивно) благодаря следующим обстоятельствам (рис. 9).

Парциальное давление (давление, создаваемое определенным газом в газовой смеси, пропорционально процентному содержанию газа в газовой смеси) кислорода в альвеолярном воздухе составляет в среднем 100 мм.рт.ст., а парциальное его напряжение (термин применяемый в отношении газов, растворенных в жидкости) в венозной крови составляет около 40 мм.рт.ст. Таким образом, между альвеолярным воздухом и кровью легочных капилляров, оплетающих альвеолы, создается градиент парциального давления кислорода (составляет около 60 мм.рт.ст.), который я является движущей силой диффузии кислорода из полости альвеолы в кровь капилляров. При чем сначала кислород растворяется в плазме крови, после чего его большая химически связывается с гемоглобином эритроцитов.

Парциальное давление углекислого газа в альвеолярном воздухе составляет около 38 мм.рт.ст., а парциальное его напряжение в венозной крови, притекающей к альвеолам – 46 мм.рт.ст. Следовательно, градиент парциального давления углекислого газа между венозной кровью и альвеолярным воздухом невелик (всего 8 мм.рт.ст.), несмотря на это углекислый газ успевает за время нахождения порции крови в легочном капилляре (в среднем 0,7 с) диффундировать по градиенту своей концентрации до почти полного его выравнивания, что достигается благодаря очень высокой диффузионной способности легких для углекислого газа (в 24 раза большей, чем для кислорода). Гораздо более высокая диффузионная способность легких для углекислого газа, по сравнению с таковой для кислорода, связана с лучшей проницаемостью для него легочной мембраны.

Таким образом, на уровне легочных капилляров происходит почти полное выравнивание градиента парциального давления газов (кислорода и углекислого газа) в альвеолярном воздухе и их парциального напряжения в крови.

Высокая эффективность легочного газообмена достигается благодаря постоянному тонкому регулированию уровня кровоснабжения различных альвеол легких в зависимости от интенсивности их вентиляции. Так, артериолы, образующие капиллярные сети вокруг плохо вентилируемых альвеол, как правило, суживаются, и кровоток через их капиллярные сети ослабляется, тогда как артериолы, предшествующие капиллярам, оплетающим хорошо вентилируемые альвеолы, напротив, расширяются, и кровоток через них увеличивается. Реализация отмеченного механизма регуляции легочного кровотока достигается благодаря тому, что артериолы малого круга кровообращения реагируют на недостаток кислорода и избыток углекислого газа не расширением, как артериолы большого круга, а напротив – сужением.