Патофизиология системы внешнего дыхания.

Существует понятие внутреннее дыхание —это обмен газов между кровью и тканями, включая окислительно-восстановительные процессы, протекающие в тканях —так называемое внутриклеточное дыхание,»тканевое»дыхание.

Основной функцией внешнего дыхания является обеспечение адекватного метаболическим потребностям газообмена между кровью и внешней средой. Основными регулируемыми параметрами при этом являются парциальное напряжение О₂ и двуокиси углерода (углекислого газа) в артериальной крови (Ра О₂ и Ра СО₂). Помимо газообменной функции, система внешнего дыхания у человека выполняет ряд важных недыхательных функций: метаболическую, гемодинамическую, речевую, выделительную, защитную, водо- и теплообменную и др.

1лекция: Нарушения газообменной функции легких. 

Дыхательная недостаточность- это невозможность обеспечить необходимый уровень газов крови с помощью нормальной функции внешнего дыхания. Иными словами: под недостаточностью внешнего дыхания следует понимать нарушение системы внешнего дыхания в том случае, если не обеспечивается нормальный газовый состав крови или, если он и достигается, но за счет включения механизмов компенсации.

Оценивая возможность их включения (а иногда и степень их напряжения) различают компенсированную стадию дыхательной недостаточности, когда нужный (необходимый метаболическим потребностям) уровень газов поддерживается за счет усиления (может быть даже чрезмерного) функции аппарата внешнего дыхания (без гипоксемии) и декомпенсированную, при которой нужный уровень газов не обеспечивается, несмотря на усиление работы внешнего дыхания. (Может быть выраженная гипоксемия.) Иногда выделяют субкомпенси-сированную стадию (с умеренной гипоксемией). При нагрузках 1‑ая может переходить во 2‑ую субкомпенсированную и 2‑ая может переходить в 3‑ю декомпенсированную.

Кроме того, различают острую дыхательную недостаточность, которая развивается быстро, в течение нескольких дней, часов или даже минут, требует срочной диагностики и неотложных лечебных мероприятий. Она может возникнуть в результате попадания инородных тел в дыхательные пути, при отеке и воспалении гортани, ларингоспазме, во время приступа бронхиальной астмы, бронхоспазме, при утоплении, остром отеке легких и др. причинах.

Другая форма дых. недостаточности —хроническая —развивается постепенно и может существовать многие годы. Организм адаптируется к этому состоянию за счет включения долговременных приспособительных механизмов компенсации: например —увеличения количества гемоглобина, полицитемии и др. Она может быть при эмфиземе легких, хронической пневмонии, tbs, раке и т.д. Возможна подострая форма дых. недостаточности (развивается в течение нескольких дней, недель, например, выпотной плеврит). Острая и подострая формы могут быть обратимы.

Эффективность внешнего дыхания зависит от строго определенной взаимосвязи между тремя основными процессами:

1.Вентиляцией легочных альвеол (непрерывного обновления воздуха в альвеолах).

2.Диффузией газов через альвеолярно-капиллярный барьер (аэрогематический барьер).

3.Перфузией легких (количеством крови, протекающей через альвеолы в строгом соответствии с объемом их вентиляции).

Нарушение хотя бы одного из этих процессов в отдельности, а тем более в различной их комбинации, может привести к дых. недостаточности.

Причины и механизмы возникновения дых. недостаточности: 

I. Нарушение альвеолярной вентиляции. 

Одним из основных показателей вентиляции легких как в норме, так и в патологии является минутный объем дыхания (МОД), который можно рассчитать как произведение частоты дыхания на величину дыхательного объема.

а) Дых.объем или глубина дыхания на протяжении жизни возрастают от 15— мл у новорожденных до 350— мл у взрослых.

б) Частота дыхания урежается от 30— (40—) у новорожденных до 10— дыхательных движений у взрослых (в покое у взрослого человека приблизительно 14— дых. движений в минуту).

Необходимо учитывать, что одинаковые величины МОД могут достигаться различными комбинациями дых. объемов и частоты дыхания: как правило, частое и поверхностное дыхание менее эффективно по сравнению с редким и глубоким дыханием при одних и тех же показателях МОД.

Это объясняется существованием мертвого пространства, образованного воздухоносными путями, в котором, в отличии от альвеолярного пространства, не происходит газообмена с кровью, протекающей через легкие.

При частом и поверхностном дыхании доля минутного объема дыхания, приходящаяся на вентиляцию мертвого пространства, возрастает, а эффективность газообменной функции, обычно, снижается. Поэтому для оценки вентиляции легких более информативен показатель минутного объема альвеолярной вентиляции.Он рассчитывается как произведение частоты дыхания на разность между величинами дых. объема и объема мертвого пространства. (Методически сложнее из-за необходимости радиоизотопной методики измерения величины мертвого пространства.) В норме дыхательное мертвое пространство около 150 мл (или 2,22 мл на кг массы тела).

Кроме того, при оценке газообменной функции следует учитывать «энергетическую стоимость»(кислородную цену) вентиляции, т.е. расход энергии дыхат. мышцами. (В норме на дыхание расходуется 1—% О₂, а в патологии расход возрастает в 5—15 раз.)

1.Альвеолярная гиповентиляция —типовая форма нарушения внешнего дыхания, при которой минутный объем альвеолярной вентиляции меньше газообменной потребности организма (за данный отрезок времени).

Гиповентиляция может возникнуть в результате:

1.1. Расстройства регуляции системы внешнего дыхания (центральные механизмы).

1.2. Нарушения биомеханики дыхания (периферические механизмы).

1.1 Дыхательный центр (ДЦ) благодаря многочисленным стимулам от различных интеро‑ и экстерорецепторов формирует адекватные потребности организма режимы вентиляции легких посредством эфферентных посылок к мотонейронам основных и дополнительных мышц. Возможны два принципиально различных способа управления внешним дыханием.Первый из них —регуляция по «отклонению». В основе лежит принцип обратной связи: гипоксемия, гиперкапния, ацидоз, воздействуя на периферические хеморецепторы, которые расположены в синокаротидных, аортальных рефлексогенных зонах, и центральные хеморецепторы, которые расположены на вентральной поверхности продолговатого мозга, возбуждают дых. центр.Он посылает в ответ управляющую импульсацию к дых. мускулатуре, изменяя объем альвеолярной вентиляции и сводя, тем самым, к минимуму возникающие отклонения газового состава крови. Центральные хеморецепторы реагируют и на изменения цереброспинальной жидкости, причем центральные хеморецепторы обеспечивают, преимущественно, регуляцию глубины дыхания, а периферические —частоты дыхания.

Другой принцип регулирования системы внешнего дыхания —опережающая регуляция «по возмущению». Важная роль при этом принадлежит нервным механизмам, непосредственно не связанными с отклонениями газового состава крови. Например, при физической нагрузке в самом начале работы или при увеличении сопротивления дыханию, например, начинающийся бронхоспазм, дыхание через узкую трубку, когда еше нет никаких гуморальных сдвигов, происходит усиление дыхания благодаря поступающей в Д.Ц. возбуждающей афферентации от рецепторов двигательного аппарата и высших отделов Ц.Н.С. В этом случае «опережающие»изменения функции Д.Ц. предотвращают возможные отклонения в газовом составе артериальной крови в условиях выполнения мышечной нагрузки. Эти две формы регулирования дополняют друг друга , обеспечивая адекватность легочной вентиляции метаболическим потребностям организма. Расстройства регуляции внешнего дыхания возникают в результате: а) изменения (отклонения) в афферентном звене

б) изменения в самом дых. центре

в) изменения в афферентном звене, т.е. нарушение проведения сигналов из Д.Ц. к дых. мускулатуре.

а) изменения(отклонения) в афферентном звене.

Может быть дефицит возбуждающей афферентации. Этот механизм лежит в основе, например, нередко встречающегося в акушерской практике синдрома асфиксии новорожденных. Вследствие незрелости хеморецепторного аппарата ребенок (чаще недоношенный) может родиться в состоянии асфиксии. Для активации Д.Ц. в таких случаях обычно используют дополнительные стимулирующие воздействия на кожные экстерорецепторы (похлопывание по ножкам и ягодицам ребенка, обрызгивание тела холодной водой и др.) т.е. этим самым через неспецифическую активацию ретикулярной формации ликвидируется дефицит возбуждающей специфической афферентации. Таким образом, очень важным фактором регуляции дых. центра является уровень активности ретикулярной формации ствола головного мозга. Снижением ее активности объясняют развитие синдрома патологической сонливости с выраженной гиповентиляцией вплоть до остановки дыхания —апное. [Для педиатров:неслучайно, как отмечают многие акушеры, возникновение первых внеутробных дых. движений обычно протекает на фоне общего двигательного возбуждения, которое сопровождается криком —генерализация возбуждения способствует формированию первого вдоха и запускает генератор дых. ритмогенеза.

Следствием дефицита стимулирующих воздействий на дых. центр является альвеолярная гиповентиляция (и даже остановка дыхания), возникающая при угнетении дых. центра средствами для наркоза. Барбитураты, наркотические анальгетики, особенно морфин, вызывают избирательную блокаду афферентных входов (путей) в дыхательный центр . Наркотический анальгетик фентанил блокирует ноцицептивную (болевую) эфферентацию, но не оказывает влияния на вагусный канал Д.Ц., который весьма чувствителен к ингибирующему действию барбитуратов.

б) изменения в самом дых. центре -( факторы, непосредственно повреждающие нейроны Д.Ц., или факторы, меняющие их возбудимость. Поэтому, альвеолярная гиповентиляция часто наблюдается при энцефалитах, нарушениях мозгового кровообращения,при отеке и механической травме мозга, опухоли продолговатого мозга, некоторых отравлениях,коматозных состояниях и др.

Могут появиться патологические типы дыхания гиповентиляционного характера./учебник Адо 1994 г. стр. 368—/

в) нарушение эфферентных путей: особенно тяжелая патология возникает, если прерывается связь Д.Ц. с диафрагмальными мотонейронами. Дыхание утрачивает автоматизм. Больной дышит только произвольно, дыхание становится неравномерным (рассеянный склероз, полиомиелит, травма спинного мозга и др.) Напротив, при прерывании кортикоспинальных путей утрачивается способность к произвольному контролю дыхания, которое становится неестественно регулярным,»машинообразным».

1.2 Нарушение биомеханики дыхания:

Гиповентиляция возникает в результате:

а) повышения давления в плевральной полости, в альвеолах и воздухоносных путях.

б) нарушения трахеобронхиaльной проходимости и увеличения внутрилегочного сопротивления воздушному потоку.

в) снижения эластических св‑в легочной ткани.

г) возрастания внелегочного сопротивления, создаваемого грудной клеткой, органами брюшной полости и средостеснения.

д) нарушения работы дых. мускулатуры.

Если преимущественно ухудшается бронхиальная проходимость (бронхиальная астма, бронхит), то такой тип гиповентиляции называется обструктивным (obstructio —преграда, помеха). При такой патологии возрастает сопротивление воздушному потоку ( аэродинамическое сопротивление),которое зависит от поперечного сечения трубки). Оно наз. неэластическим сопротивлением.

Гиповентиляция рестриктивного типа ( restrictio —ограничение) возникают вследствие ограничения расправления легких, при этом, причины могут быть как легочные, так и внелегочные.

Легочная форма рестриктивных расстройств возникает в результате увеличения эластического сопротивления легких, которое зависит от растяжимости легочной паренхимы. Такая форма гиповентидяции возникает при пневмониях, пневмофиброзах, ателектазах, опухолях, кистах и др. Рестриктивная гиповентиляция внелегочного происхождения возникает вследствие ограничения экскурсий грудной клетки при больших плевральных выпотах, гемо- и пневмотораксе и другой патологии, ведущей к компрессии легочной ткани и нарушению расправления альвеол при вдохе. Такая гиповентиляция (внелегочная) наблюдается также при чрезмерном окостенении реберных хрящей, кифосколиозе, малой подвижности связочно-суставного аппарата грудной клетки. В некоторых случаях альвеолярная гиповентиляция может быть следствием ограничения подвижности грудной клетки воздействиями механического характера (сдавление одеждой) или предметами производственного оснащения,тяжелыми предметами:

землей, песком и т.п. при различных катастрофах.

Изменения газового состава крови при общей альвеолярной 

гиповентиляции. 

1. Гипоксемия -> и как следствие ее гипоксия (кисл. голодание
тканей). Клинически это проявляется цианозом кожных покровов и
слизистых оболочек. (Цианоз возникает при уменьшении насыщения

Нв ниже 80 % при нормальной кислородной емкости крови).

2. Гиперкапния —увеличение содержания углекислоты в крови. Она вызывает расширение сосудов мозга, увеличение тонуса вен большого круга кровоообращения и, что очень важно, дых. ацидоз. При нормальном напряжении СО₂—мм рт. ст. рН крови- 7,40. Если СО₂ увеличивается, то рН снижается, предел совместимости с жизнью. рН=6,7.

У больного с гиповентиляцией выражен цианоз, встает вопрос о назначении кислородотерапии. Больному с общей альвеолярной гиповентиляцией применение чистого О₂ противопоказано, т.к. может возникнуть остановка дыхания. При дыхании чистым кислородом ликвидируется гипоксемия, но гиперкапния не устраняется, наоборот, может даже увеличиваться, т.к. при снятии гипоксемической стимуляции дых. центра:

а) уменьшается альвеолярная вентиляция (гиперкапния еще больше нарастает.)

б) К гиперкапнии дых. центр очень чувствителен, но этот механизм легко угнетается при мозговой травме, наркозе, в том числе углекислотном наркозе, который наступает, если рСО₂ превышает 90— мм Нg (120 мм рт. ст. —кома). Гипоксемический рефлекс менее чувствителен, но устойчив и продолжает действовать в состоянии наркоза. Понятно, что дачей О₂ устраняется гипоксемическая стимуляция дых. центра —главного стимулятора дых. центра, что приводит к его остановке. Для устранения гиперкапнии необходимо провести искусственную вентиляцию легких.

2. Альвеолярная гипервентиляция.

Различают пассивную и активную формы альвеолярной гипервентиляции. Причиной развития пассивной формы является неадекватная искусственная вентиляция (в случае отсутствия должного контроля за газовым составом крови и состоянием кислотно-основного равновесия в ходе проведения аппаратной вентиляции легких, например, после операции или в послеоперационном периоде, при параличе дых. мышц, неврологических расстройствах, приводящих к прекращению спонтанного дыхания и т.д.). Активная, чаще нейрогенная по своему происхождению, форма гипервентиляции развивается при чрезмерной стимуляции Д.Ц. избытком поступающей к нему возбуждающей афферентации. В зависимости от ее происхождения выделяют несколько вариантов:психогенный (эмоции, невроз, например, истерия), церебральный (опухоль, воспаление, травмы, сотрясения, кровоизлиянния), рефлексогенный (температурные /погружение тела в горячую или холодную воду/, болевые воздействия и др.)

Альвеолярная гипервентиляция возможна при лихорадке, при интоксикации, при воздействии на Д.Ц. лекарственных препаратов, обладающих аналептическим эффектом.

Изменения газового состава крови при альвеолярной гипервентиляции. 

Гипервентиляция приводит к гипокапнии с дых. алкалозом. При этом насыщение крови О₂ увеличивается незначительно, т.к. и при обычном дыхании весь Hb, способный связывать О₂, его связывает, (определяется кислородной емкостью крови). Однако, утилизация О₂ тканями затруднена, т.к. уменьшение напряжения СО₂ в арт.крови снижает диссоциацию оксигемоглобина (закон Бора).

Гипокапния вызывает уменьшение кровоснабжения мозга, т.к. сосуды мозга сужаются, тонус вен большого круга и сосудов мышц снижается и в них кровь депонируется. Возникают головокружения, слабость, тахикардия, аритмия, симптомы ИБС, приступы бронхиальной астмы и др.

Для компенсации респираторного алкалоза из организма выводятся щелочные ионы, (возникает гипокальциемия, гипокалиемия, иногда гипомагниемия). Появляются судороги мышц, нарушение кожной чувствительности (парестезии) и др. Т.о. большая потеря СО₂ для организма очень вредна, но к гипервентиляции иногда приходится прибегать, например, при лечении отека мозга (для сужения его сосудов).

3. Неравномерная альвеолярная вентиляция 

Причины, вызывающие неравномерную альвеолярную вентиляцию

1. Регионарная или частичная гибель эластических волокон (например, эмфизема легких).

2. Частичная обтурация бронхов( например, бронхиальная астма, бронхит).

3. Неравномерная ригидность легочной ткани, недостаточное расправление легких (пневмосклероз, пневмокониоз, застой крови в легких и др.).

4. Неравномерное снижение содержания сурфактанта ( альвеолы и бронхиолы, в которых мало сурфактанта, спадаются, возникают ателектазы, функция внешнего дыхания исключается).

Изменения газового состава при неравномерной вентиляции альвеол. 

Если же гиповентилируется больше половины всех альвеол, то
развивается гипоксемия и гиперкапния (т.е. газовый состав крови
изменяется как при общей альвеолярной гиповентиляции ).

При неравномерной вентиляции ( гиповентиляция по объему меньше половины всех альвеол) у больного в крови будет гипоксемия без гиперкапнии: в крови, оттекающей от гиповентилируемых альвеол будет мало кислорода и много углекислого газа, соответственно в смешанной крови, поступающей в левую половину сердца, будет гипоксемия и гиперкапния. За счет включения регуляции «по отклонению»усиливается вентиляция тех альвеол, которые не повреждены (т.е. в них будет гипервентиляция). В крови, оттекающей от гипервентилируемых альвеол, будет гипокапния и нормоксемия, т.е. суммарно, в общем кровотоке будет гипоксемия без гипер капнии ( гипокапния и гиперкапния взаимоисключаются). Назначение кислородотерапии таким больным ( с неравномерной альвеолярной вентиляцией) не противопоказано.

II. Нарушения легочной перфузии (микроциркуляции). 

Основной ток крови в легкие идет через легочные артерии. Приток крови по бронхиальным сосудам большого круга в норме составляет

1 —2%. Бронхиальные артерии выполняют трофическую функцию. Более высокое кровяное давление в бронхиальных венах и капиллярах обеспечивает отток большей части крови из них в легочные вены, что и создает некоторую венозную примесь в артериальной крови (капиллярное шунтирование).

Различают эффективный, т.е. участвующий в газообмене капиллярный кровоток, и не участвующий /шунтовый кровоток/.

Замедление эффективного легочного кровотока не нарушает процесс артериолизации крови( т.е.кровь успеет присоединить О₂ и «отдать»СО₂). 

Газообменную функцию легких нарушает: 

1.  Резкое увеличение скорости кровотока, когда О₂ не успевает в нужном количестве продиффундировать в кровь. Возникает гипоксемия. Известно, что время нахождения эритроцита в легочном капилляре 0,25 —0,75 секунд и если это время будет меньше 0,2 секунд, то диффузия кислорода станет недостаточной. Гиперкапния при ускорении кровотока не возникает, т.к. углекислота «успеет»продиффундировать, поскольку скорость ее диффузии в 20 —25 раз больше, чем у кислорода.

2. В легких, в условиях патологии, возможно внекапиллярное шунтирование из легочной артерии в легочные вены ( сброс крови справа налево). Эффективный капилярный кровоток снижается, а увеличивается кровоток по анастомозам ( шунтовый кровоток). Нарушения газообменной функции легких в этих случаях зависят от величины этого венозно-артериального сброса ( примесь может достигать 25 —30%).У больных возникает гипоксемия, обычно без гиперкапнии, т.к. последняя устраняется за счет возбуждения дыхательного центра и увеличения объема легочной вентиляции (т.е. гипервентиляции). В условиях шунтирования легочного кровотока ингаляции чистого кислорода практически не повышает степени оксигенации крови ( не снижает гипоксемию). Сохранение ее при проведении этой функциональной пробы может явиться простым диаг ностическим тестом для выявления наличия шунта в легких.

Ярославская государственная медицинская академия.

Кафедра патофизиологии.

Лечебный и педиатрический факультеты.

Лектор: доц. Фафурина М.Л.

ПАТОФИЗИОЛОГИЯ СИСТЕМЫ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ.

Лекция №2.

III. Нарушения вентиляционно-перфузионных отношений. ( т.е несоответствие вентиляции и кровотока).

Вентиляция альвеол даже в физиологических условиях является
неравномерной, но благодаря, главным образом, внутрилегочным
(местным) механизмам ауторегуляции (саморегуляции) поддерживается определенное соотношение вентиляции к перфузии (показатель
вентиляционно-перфузионных отношений). В покое у здорового человека за 1 минуту легочные альвеолы вентилируются 4.0 —5.0 литрами воздуха и через них протекает 5 литров крови, т.е. этот показатель в норме равен 0,8 —1,0 (именно такое отношение должно
поддерживаться во всех альвеолах и обеспечивать нормальный газовый состав крови оттекающей от альвеол). Локальные отклонения
отношения 0,63 —3,33 проявляются минимальными отношениями суммарного газообмена.

Механизм ауторегуляции осуществляются через изменения газового состава альвеолярного воздуха. В легких существует феномен гипоксической вазоконстрикции: при снижении рО₂ в альвеолярном воздухе ( а не в крови) возникает сокращение гладких мышц стенок артериол в гипоксической зоне. В основе лежит физиологический принцип: невентилируемая альвеола не должна перфузироваться, ( чтобы венозная кровь не попала в большой круг кровообращения). В результате вазоконстрикции уменьшается кровоснабжение плохо вентилируемых участков легких. {Для педиатров: во время внутриутробного периода сопротивление легочных сосудов у плода очень велико, главным образом, благодаря гипоксической вазоконстрикции и через легкие протекает лишь около 15% сердечного выброса. При рождении после первого вдоха в альвеолы поступает кислород, сопротивление сосудов падает и легочный кровоток мгновенно возрастает}. Точный механизм гипоксической вазоконстрикции пока не известен. По последним данным считают, что серотонин является главным фактором, осуществляющим на уровне интрамуральных вегетативных ганглиев взаимосвязь между вентиляцией ( просветом воздухоносных путей) и перфузией легких (см. раздел «метаболическая функция легких»).

Нарушения вентиляционно —перфузионных отношений возникают при различных эмболиях и тромбозах ветвей легочной артерии, в том числе, при ДВС- синдроме, при шоке, при разрушении легочной ткани (опухоль, эмфизема, туберкулез). Локальные изменения вентиляционно —перфузионного отношения могут быть в пределах от 0,01 до 100. Низкое значение этого отношения характерно для тех зон, где вентиляция значительно меньше перфузии, наоборот, высокое значение определяется в зонах с гипервентиляцией и резко сниженной перфузией (вплоть до полного прекращения микроциркуляции).

Нарушения вентиляционно-перфузионных отношений проявляются, как правило, гипоксемией и нормокапнией.

IV. Нарушения диффузионной способности легких. 

Процесс диффузии газов (О₂ и СО₂) осуществляется по градиенту их концентрации в альвеолярном воздухе и легочных микрососудах. На суммарный (общий) объем диффузии влияет ряд других факторов: в первую очередь —площадь дых. поверхности легких и величина эффективного легочного кровотока. Поскольку эти факторы относятся к процессам вентиляции и перфузии, то разберем в этом разделе только нарушение собственно альвеолярно-капиллярной диффузии.Напомню, что молекулярный О₂, прежде чем соединиться с гемоглобином, преодолевает тонкий слой жидкости на поверхности альвеолярных клеток, альвеолярно-капиллярную мембрану (альвеолярные и эндотелиальные клетки с межуточным веществом), слой плазмы крови и мембрану эритроцитов. СО₂ проходит тот же путь, но в обратном направлении. И диффузионная способность легких зависит, главным образом, от толщины указанных слоев. У здорового человека диффузионная способность легких составляет 15мл О₂ за минуту (при разности парциального давления в 1 мм рт.ст.), а для СО₂ —в 20— раз выше, поэтому ограничения диффузии для СО₂ в легких практически не существует.

Диффузионная способность( или диффузионное сопротивление) легких нарушается:

1.При увеличении расстояния диффузии (удлинение диффузионного пути О₂, т.е. чем длиннее путь, тем медленнее протекает этот процесс). Это возникает при интерстициональном отеке легких, набухании клеток барьера, увеличении плазменной фракции крови и др.

2.При нарушении самого процесса диффузии (качества альвеолярно-капиллярной мембраны), что зависит от характера тканей на пути диффузии при неизмененной толщине (гиалиноз, асбестоз, силикоз, бериллиоз мембран —пневмокониозы или профессиональные болезни).

При нарушении диффузионной способности у больного возникает гипоксемия без гиперкапнии. Простейшим функциональным тестом для выявления нарушения диффузионного сопротивления легких является произвольная гипервентиляция. При этом, имевшаяся у больного гипоксемия не устраняется, а усугубляется, т.к. увеличивается расход кислорода на обеспечение возросшей работы дыхательной мускулатуры.

V. Смешанные формы нарушений газообменной функции легких. 

Т.е сочетание нарушений вентиляции, перфузии и диффузии (см. раздел «шоковое легкое»).

Нарушения недыхательных функций легких.

I. Нарушение метаболической активности легких.

Как выяснилось в последние десятилетия, легкие выполняют функции как бы «эндогеного фильтра», контролируя уровень ряда биологически активных веществ (БАВ). Эта функция осуществляется за счет захвата и инактивации одних БАВ, метаболизма других, с последующим выделением метаболитов через дых. пути. Легкие по сравнению с печенью более активны в отношении метаболизма БАВ, т.к. их объемная скорость кровотока превышает печеночную приблизительно в 4 раза.

В ткани легкого обнаружено до 40 типов клеток.1). Наибольшее значение имеют клетки легочной ткани, обладающие эндокринной специализацией. Их называют клетками Фейтера и Кульчицкова, нейросекреторными или нейроэндокринными клетками или клетками Апуд системы (произошло от английского перевода —захват и декарбоксилирование предшественников аминов).

Некоторые апудоциты легких сходны с таковыми в двенадцатиперстной кишке, поджелудочной железе и гипофизе. Аналогичны и выделяемые ими нейропептиды: вазоактивныый интестинальный пептид (ВИП), бомбезин, лейэнкефалин и др.

Они обладают широким спектром действия: влияют на гладкую мускулатуру желудка, кишечника, бронхов и тонус сосудов и проницаемость сосудистых стенок, обмен веществ,функции сердца и т.д

В настоящее время считают, что у некоторых больных в послеоперационном периоде бронхоспазм и другие грубые расстройства системы внешнего дыхания в значит. степени связаны с дисфукцией легочных нейроэндокринных клеток. Наиболее выраженные расстройства метаболической и газообменной функции легких возникают при опухолях, исходящих из этих клеток —апудомах.

2) Метаболическая функция легких зависит от состояния эндотелиальных клеток, которые могут приобретать разную форму: овальную, веретенообразную, продолговатую и др. Изменение формы и размеров этих клеток хотя и довольно медленный процесс (от 15 минут до нескольких часов), но он существенно влияет на микроперфузию легких и , соответственно, на основную газообменную функцию легких. Вместе с тем, изменения кровотока в микрососудах, в свою очередь, влияют на метаболическую функцию легких. Это взаимосвязанный процесс.

3) Легкие, подобно печени, имеют полный набор ферментных систем детоксикации, обеспечивающих процессы окисления, восстановления, метилирования, ацетилирования и др. Наиболее важной считается смешанная оксидная система, состоящая из цитохомов НАДФН₂ и флавопротеина.

4) В легких обнаружены специальные ловушки для полиморфноядерных лейкоцитов, а в крови, оттекающей от легких, увеличено содержание различных БАВ, в том числе, лизосомальных ферментов лейкоцитарного происхождения.

Итак, 1) особое положение легких в системе кровообращения,

2) наличие большого количества эндотелиальных клеток, в том числе клеток Апуд —системы,

3) насыщенность рецепторами БАВ, гормонов,

4) тесная взаимосвязь с лейкоцитами —все это обеспечивает высокую эффективность метаболической функции легких.

Влияние метаболической функции легких на общую гемодинамику. Это осуществляется путем синтеза, депонирования, активации и разрушения БАВ, прямо или косвенно влияющих на тонус гладких мышц сосудистой стенки.

К этим веществам относятся:

1). Норадреналин —он захватывается клеточной поверхностью, переносится внутрь эндотелиальных клеток, где дезаминируется МАО, (катехолметилтрансферазой).

2). Адреналин - проходит малый круг кровообращения без изменения своей активности. Катехоламины вызывают слабо выраженное сужение легочных сосудов.

3) Серотонин —легкие являются основным местом инактивации серотонина.(В легких источником его образования являются тучные клетки. Основное место синтеза —апудоциты ЖКТ).

Серотонин является мощным вазоконстриктором для артериальных сосудов легких. В больших концентрациях он вызывает спазм легочных вен. Вместе с тем, серотонин —сильный бронхоконстриктор.

4). Гистамин —источником образования являются также тучные клетки, расположенные около сосудов малого круга кровообращения. Он обладает более значительным вазоконстрикторным влиянием, чем адреналин и норадреналин.

5). Ангиотензин - превращающий фермент(АПФ), синоним кининаза П —находится в эндотелиальных клетках.

Этот фермент превращает до 50% ангитензина I в активную прес сорную форму ангиотензина П. Кроме того, АПФ инактивирует брадикинин, который является сильным вазодилятором.

Кининазная активность легких зависит от: 

а) уровня их перфузии: при увеличении линейной скорости кровотока и, следовательно, при уменьшении времени контакта ангиотензина‑I с эндотелиальными клетками снижается ангиотензинконвентирующая функция легких. Меньше инактивируется брадикинин , который вызывает бронходилятацию и этим поддерживается вентиляц. —перфуз. отношение.

б) парциального давления кислорода в альвеолах. При уменьшении кислорода в результате альвеолярной гиповентиляции наблюдается обратимое увеличение активности АПФ.(Больше ангиотензина

II). Это вызывает повышение системного и легочного артериального давления, что также поддерживает вентилляц.-перфуз. отношение. 6). Простагландины. Простагландины типа E и F инактивируются в основном, в легких.Активность их падает на 90% при однократном прохождении через легкие. Простагландины Е₂ и Е2L вызывают спазм мелких легочных артерий. Простагландин F1 вызывает расширение этих сосудов.

Кроме того, в легких образуются: простациклин J2 —один из основных метаболитов циклооксигеназного пути превращения арахидоновой кислоты —оказывает выраженное вазодилятаторное действие.

7). Тромбоксан А₂ —другой продукт арахидоновой кислоты —вызывает вазо- и бронхоконстрикцию.

Таким образом, метаболическая функция легких существенно влияет как на местную (легочную), так и на общую системную гемодинамику.

В настоящее время установлена связь между легочным метаболизмом брадикинина, ангиотензина- П, простагландинов и реактивностью сосудов к этим веществам при цереброишемической и вазоренальной (почечной) артериальных гипертензиях.

Влияние метаболической функции легких на систему гемостаза. 

Легочный эндотелий занимает обширную площадь, на которой происходит контакт движущейся крови с тканевой поверхностью, несущей на себе факторы свертывающей, противосвертывающей и фибринолитической систем крови. Эндотелиальные клетки легочных артериол содержат:

1) активатор плазминогена —предшественник активного фибринолитического фермента.

2) на их поверхности обнаружен, так называемый, С‑белок, обладающий антикоагуляционной активностью.

3) особое место принадлежит калликреин-кининовой системе. Наиболее типичной формой патологии легких, при которой активируется свертывающая система, является синдром «шоковое легкое»(см. лекцию №3).

4) простагландин J₂ является самым сильным активатором аденилатциклазы в тромбоцитах, что вызывает снижение цитоплазматического кальция, вследствие этого тромбоциты принимают дискоидную форму, а это снижает их адгезивную и агрегационную способность.

Простациклины легких а) расслабляют гладкие мышцы сосудов, в том числе коронарных артерий, б) защищают мозговые и коронарные сосуды от тромбоза, атеросклеротических поражений, т.к. стимулируют выведение холестерина из стенки сосудов. Таким образом, метаболическая функция легких является важным звеном сложной системы регуляции гемостаза.

II. Нарушения сурфактантной системы легких. 

Слой жидкости, выстилающий альвеолы, формирует силы поверхностного натяжения, которые направлены на сокращение дыхательной поверхности и способствуют спадению альвеол. Чем меньше объем альвеолы, тем больше при прочих равных условиях ее поверхностное натяжение.

Сурфактант (surface aktivity) — поверхностная активность. Применяют также термины: поверхностно-активное вещество (ПАВ), фактор поверхностного натяжения, антиателектатический фактор, поверхностная пленка. Это комплекс высокомолекулярных поверхностно-активных веществ (ПАВ) липопротеидной природы, состоящий из трех компонентов: фосфолипидов, определяющих высокую поверхностную активность сурфактанта, липидов, препятствующих окислению фосфолипидов и белков.

Сурфактантная выстилка состоит из двух слоев: наружного водонерастворимого, образованного липопротеидами и внутреннего водорастворимого, который является источником материала для восстановления поверхностно-активного наружного слоя при его деструкции.

Свойства сурфактанта таковы, что чем меньше поверхность альвеол, тем больше его активность, приводящая к уменьшению сил поверхностного натяжения. Наоборот, при увеличении объема альвеол активность сурфактанта снижается.

Действие сурфактанта: а) предупреждает спадение альвеол, обеспечивает их стабильность и уменьшает энергозатраты, связанные с преодолеванием при дыхании сил поверхностного натяжения.

б) известно, что растворимость кислорода в фосфолипидах намного выше, чем в воде. Поэтому ПАВ выполняет роль как бы концентратора кислорода (на границе раздела фаз) в альвеолах, облегчающего его транспорт через аэрогематический барьер. в) наличие высокой концентрации легочного сурфактанта на альвеолярной поверхности создает границу поверхностной активности двух соседних зон: альвеол и прилегающих к ним бронхиол, содержащих меньшую концентрацию ПАВ. Это ведет к возникновению градиента поверхностного давления между указанными зонами. Благодаря этому, создается движущая сила для перемещения инородных частиц (например, микробных клеток, некротических масс, пылевых частиц, слизи, мокроты и др.) в системе мукоцилиарного транспорта. Из этого следует, что активность сурфактанта определяет также эффективность санации дыхательной поверхности легких. г) кроме того, сурфактант способствует тому, что поверхность альвеол остается практически сухой и, тем самым поддерживает нормальную проницаемость аэрогематического барьера. Дело в том. что силы поверхностного натяжения вызывают не только спадение альвеол, но и «засасывание»в них жидкости из капилляров. Сурфактант ослабляет эти силы и, тем самым, препятствует образованию транссудата в альвеолярном пространстве.

Синтез ПАВ осуществляется в больших альвеолярных клетках (пневмоциты П типа). Скорость метаболизма ПАВ в сурфактантной системе легких очень высока. Возможные пути и механизмы удаления с альвеолярной поверхности «отработанного»сурфактанта: перемещение в терминальные бронхиолы и далее в дыхательные пути, разрушение ферментами альвеолярного эпителия, фагоцитоз альвеолярными макрофагами и пиноцитоз малыми альвеолярными клетками.

Факторы, вызывающие нарушение сурфактантной системы легких. 

1). Прямое повреждающее действие на сурфактантную систему ингаляций хлора, табачного дыма, паров этилового спирта, органических растворителей, а также повышенных концентраций озона, кислорода, углекислого газа, что приводит к развитию дыхательной недостаточности. Повреждение сурфактантной системы возможно при длительной искусственной вентиляции легких, особенно большими объемами. Однако эти повреждения обратимы.

2). Пневмонии, отек легких, ателектаз, эмфизема, пневмосклероз, тромбоэмболии, а также любые воздействия, нарушающие перфузию легких, а следовательно и метаболическую их функцию, тормозят продукцию и способствуют разрушению сурфактанта. А это ведет к ателектазам (ателектазированию), что, в свою очередь, может вызвать дальнейшее поражение сурфактантной системы. Создаются порочные круги.

3). Ионизирующая радиация вызывает дегрануляцию альвеолярных эпителиальных клеток, нарушение метаболизма лецитина, снижение уровня фосфолипидов и, в конечном итоге, исчезновение поверхностно-активной выстилки альвеол. При этом кроме возникновения ателектазов, возможно развитие бактериальной инфекции в легочной ткани, т.к. ПАВ инактивируют и удаляют вредные вещества, попадающие на поверхность альвеол. В этом процессе принимают участие гидролитические ферменты, которые освобождаются вместе с компонентами сурфактанта из больших альвеолярных клеток и выходят на поверхность альвеол.

Вместе с тем, сурфактант может служить питательной средой для некоторых микроорганизмов, которые, поглощая основные компоненты сурфактанта, разрушают его (т.е. бактерии, которые способны синтезировать или усваивать фосфолипиды типа лецитина). К ним относятся многие сапрофиты, а также условно патогенные микроорганизмы, такие как кишечная палочка и стрептококк. Опять создаются порочные круги. Кстати, по последним данным, низкий уровень синтеза фосфолипидов, главным образом, дипалмитоллецитина и разрушение пневмоцитов П типа, являются причиной т.н.»коллапса»легких после перенесенной пневмонии, вызванной вирусом гриппа.

Асфиксия новорожденных, особенно недоношенных, довольно часто связана с развитием синдрома гиалиновых мембран, в основе которого лежит нарушение синтеза сурфактанта. Педиатры называют это респираторный дисстресс-синдром. 

Пневмоциты П типа: их дифференцировка заканчивается к 32 —36 неделе беременности и с этого срока они начинают продуцировать сурфактант.У ребенка, родившегося до 36‑ой недели, имеющиеся запасы сурфактанта обеспечивают начало дыхания, но из-за отстаивания синтеза сурфактанта от темпов его распада постепенно развивается дисстресс —синдром. Скорость обновления сурфактанта у взрослых 14 часов, а у новорожденных она в 10 —12 раз выше. [Для педиатров применяется заместительная терапия экзогенным синтетическим сурфактантом (экзосурфнеонатал пр-ва Великобритании) как для лечения по жизненным показаниям, так и с профилактической целью у недоношенных детей с высоким риском развития респираторного дисстресс —синдрома. Экзосурфактант вводится через эндотрахеальную трубку аппарата ИВЛ. С профилактической целью его вводят в первые 2 часа жизни, а с лечебной- в возрасте от 2 —24 часов. Доза 5 мл/кг. Применение препарата приводит к снижению летальности на 60%.

Таким образом, в легких имеется сложная система, ответственная за стабильность альвеолярной структуры и проницаемость аэрогематического барьера. С нарушением этой системы тесно связаны вопросы патогенеза многих заболеваний различной этиологии, а поиск препаратов, способных нормализовать сурфактантную систему легких, следовательно, приведет и к эффективности их лечения.

ОДЫШКИ

О дышка(dyspnoe)- неприятное, порой мучительное ощущение недостатка воздуха, т.е. одышка —это ощущение «сбоя», дыхательный дискомфорт. Она обычно сопровождается изменениями глубины, частоты, иногда ритма дыхательных движений.

Ощущение недостатка воздуха возникает в результате чрезмерного возбуждения из дыхательного центра на вышележащие лимбические структуры головного мозга, в которых формируется это ощущение. Обычно это сигнал о неблагополучии, нарушении функции внешнего дыхания. Видимо, и подбугорная область принимает участие в формировании ощущения дых. дискомфорта. В ней локализуются центры эмоций, в частности, страха. Одышка, как ни одно другое ощущение, сопровождается чувством страха, а страх сам по себе может привести к ощущению одышки.

Одышка —сигнал о том, что «автоматические»механизмы уже не в состоянии компенсировать нарушения в системе внешнего дыхания. Этот сигнал побуждает к экстренному включению сознательной, произвольной сферы регуляции. Таково, видимо, биологическое значение одышки.

Факторы, вызывающие возбуждение дыхательного центра: 

1. Рефлексы с дыхательных мышц.

Импульсация в дых. центр особенно усиливается при возбуждении рецепторов растяжения межреберных мышц и диафрагмы.

Это возникает как при уменьшении эластичности легких и сужении дыхательных путей, так и при выполнении тяжелой физической работы, требующей значительного напряжения инспираторных мышц (для обеспечения возросшей вентиляции легких).

Это главный фактор, вызывающий одышку ( в эксперименте такая одышка возникает при дыхании через маску или в плотно облегающей одежде, стесняющей движения грудной клетки).

2. Юкстакапиллярные или Y —рецепторы в интерстикции легких обладают постоянной тонической активностью, которая поступает в ДЦ по тонким С‑волокнам блуждающих нервов (рефлекс Брейера). Импульсация с этих рецепторов резко увеличивается при застое крови в малом круге, при воздействии на них серотонина, ацетилхолина, гистамина и других БАВ. При раздражении этих рецепторов возникает частое и поверхностное дыхание (рефлекс Брейера). В отличие от него, рефлекс Геринга- Брейера, участвующий в механизме переключения фаз дых. цикла, осуществляется с помощью толстых миелинизированных афферентных волокон блуждающих нервов и рецепторов растяжения мелких бронхов.

3. Ирритантные рецепторы (синоним быстроадаптирующиеся рецепторы) расположены в эпителии и субэпителиальном слое всех воздухоносных путей. Эти нервные окончания обладают свойствами одновременно механо- и хеморецепторов. Они раздражаются при достаточно сильных изменениях объема легких, причем как при увеличении, так и уменьшении. Кроме того, раздражителями ирритантных рецепторов являются пылевые частицы, пары едких веществ во вдыхаемом воздухе, избыточное накопление слизи в воздухоносных путях (а также некоторые БАВ, в частности, гистамин). Резкое возбуждение ирритантных рецепторов происходит при бронхитах, трахеитах (при этом возникает кашель), а также при пневмониях, ателектазах, застое крови в малом кругу кровообращения.

4. Измененный газовый состав крови (т.е. регуляция «по отклонению»). Гипоксемия, гиперкапния, ацидоз возбуждают дыхательный центр. Гипокапния изменяет возбудимость дыхательного центра к др.стимулам и может способствовать его истощению. Возбуждаются как центральные, так и периферические хеморецепторы.

5. В слизистой носа есть рецепторы, раздражение которых воздушной струей, ее давлением, низкой температурой возбуждает дыхательный, сосудодвигательный центры и некоторые др. отделы ЦНС.

Но в области гортани и трахеи имеются рецепторы, раздражение которых через центр вагуса тормозит функцию дыхательных, сосудодвигательных центров, т.е. рефлекторные влияния с верхних дыхательных путей,трахеи, гортани делают работу дых. центра устойчивой.

Одышка —один из самых тягостных симптомов клинической патологии. Изучение механизмов одышки требует исследования на человеке —только он может дать отчет о своих субъективных ощущениях. Поэтому у человека в бессознательном состояни одышки не бывает. Но субъективные ощущения нехватки воздуха далеко не всегда совпадают с объективными признаками нарушения дыхания. Например, гипоксемия —один из основных признаков дыхательной недостаточности, между тем, вместо мучительного ощущения одышки, она может вызвать необычно радостные эмоции или даже состояние эйфории. В условиях гипоксии в мозге могут вырабатываться вещества типа эндорфинов, действующих на опиатные рецепторы. Напротив, ощущение удушья сохраняется в условиях гипервентиляции и даже при даче кислорода, если имеется затруднение дыхания. Ощущение недостатка воздуха может быть настолько тяжелым, что иногда следует искусственно его подавлять блокадой проприорецепторов дыхательных мышц.

.

з-

я

.

Ярославская государственная медицинская академия.

Кафедра патофизиологии.

Лечебный и педиатрический факультеты.

Лектор: доц. Фафурина М.Л.

ПАТОФИЗИОЛОГИЯ СИСТЕМЫ ВНЕШНЕГО ДЫХАНИЯ.

Лекция № 3.

Патогенез изменений внешнего дыхания
при некоторых поражениях дыхательного аппарата и сердца.

.

I. Нарушение проходимости верхних отделов дыхательных путей может быть:

1.  В результате частичной или полной их обтурации, например,а) западение языка во сне, в условиях наркоза, в коматозном состоянии; б) попадание пищи или инородных тел (пуговицы, монеты). Причем аспирация инородных тел в верхние отделы дых. путей является, преимущественно, патологией детского возраста. Это объясняется узостью просвета дых. путей и плохой координацией мышц, закрывающих гортань. На возраст до 3‑х лет приходится от 50 до 80% аспирации инородных тел. {Всего 4% инородных тел локализуются в области гортани. Обычно они застревают во внутригрудных участках трахеи и главных бронхов}. [Инородными телами у пожилых людей могут быть зубные протезы, особенно при приеме алкоголя, который значительно ослабляет защитные рефлексы с гортани].

2.  При воспалении, отеке гортани ( дифтерическое воспаление —истинный круп, другой этиологии, чаще вирусной —ложный круп).

3.  При спазме или параличе мышц гортани психогенного ( например, при истерии) или рефлекторного (например, при вдыхании газообразных веществ) происхождения. При этом может возникнуть, так называемый «клапанный эффект», в том случае, если инородное тело расположено над или чаще под (ниже) голосовых связок и оно не фиксировано или, если имеются рыхлые податливые ткани в связи с их воспалением.

Возникает редкое и глубокое дыхание с преимущественным затруднением вдоха. Его называют стенотическое дыхание, стридор, инспираторная одышка (inspiratio —вдох).

В норме ноздри и голосовая щель на вдохе расширяются и воздух проходит свободно. При наличии препятствия в верхних отделах дых. путей на вдохе, (т.к. давление ниже сужения будет отрицательным), инородное тело прижимается к голосовой щели, а отечные, воспаленные ткани спадаются. На выдохе давление становится положительным, происходит расширение суженного места: инородное тело приподнимается, а отечные ткани раздвигаются.

Усиленно работающая по преодолению препятствия дых. мускулатура возбуждает дых. центр, вызывая одышку. Вдох и выдох прерываются позднее, запаздывает включение рефлекса Геринга-Брейера, этот рефлекс позднее обрывает вдох и выдох, т.к. воздух с трудом попадает в легкие. Способствует возникновению одышки и импульсация с гортани и трахеи в связи с перепадами давления.

Чем форсированнее будет вдох, тем он больше будет затруднен. Надо постараться успокоить больного, рекомендовать ему вдыхать медленно, тем более что возбуждение увеличивает потребность в кислороде, но не медлить с интубацией или трахеотомией, если это необходимо по жизненным показаниям, т.к. больной может погибнуть из-за: а) нарастания стеноза, б) истощения дых. центра, в) истощения дых. мускулатуры, которая в условиях утомления подвергается дистрофическим изменениям. Особенно это относится к детям раннего возраста, у которых грудная клетка мягкая, податливая, западает при затруднении вдоха и не может обеспечить высокое отрицательное давление, благодаря которому растягиваются легкие.

Если при вдохе клапанного эффекта нет, то вдох и выдох затрудняются примерно одинаково и возникает глубокое редкое дыхание (брадипноз).

II. Нарушение проходимости отделов нижних дыхательных путей. Рассмотрим приступ бронхиальной астмы, при котором сужены мелкие бронхи и, особенно, бронхиолы в результате спазма их гладкой мускулатуры, отека и образования вязкой слизи.

Сужение воздухоносных путей приводит к повышению их аэродинамического сопротивления, так называемого неэластического сопротивления, которое зависит от поперечного сечения и длины трубки (а также вязкости газа). При этом величина сопротивления дых. путей обратно пропорциональна 4‑ой степени их радиуса. [ Если радиус уменьшается в 2 раза, то сопротивление увеличивается в 16 раз]. У больных затрудняется и вдох, и выдох, но особенно выдох (экспирацио). Поэтому одышку при таком нарушении дыхания называют экспираторной.

В норме вдох осуществляется активно, а выдох пассивно за счет эластической тяги легких, брюшного пресса, опускания ребер. На вдохе давление в альвеолах становится отрицательным, находящиеся между ними мелкие бронхи, бронхиолы несколько расширяются. На выдохе давление становится положительным и бронхиолы сдавливаются (вдох несколько легче, больше затруднен выдох).

В начале приступа дыхание может быть достаточно глубоким, не частым. В связи с нарастанием затрудненного выдоха пассивный выдох оказывается несостоятельным. Некоторое время компенсация идет при пассивном же выдохе за счет дыхания на более высоком уровне, т.е. за счет усиления тяги легких, брюшного пресса, грудной клетки. При дальнейшем увеличении бронхиальной обструкции этот механизм исчерпывается. Включается выдыхательная мускулатура, выдох становится активным. Это важный неблагоприятный фактор в развитии приступа, т.к. при наличии бронхиальной обструкции прибавляется еще одна сила, суживающая бронхиолы. Дело в том, что теперь легкие при выдохе сдавливаются извне, давление на выдохе в альвеолах растет и находящиеся между ними мелкие бронхи и, особенно, бронхиолы (0,2мм в диаметре) дополнительно сдавливаются. Причем, чем они уже, тем легче сдавливаются, а узких бронхиол (относительно) больше у детей. В стенках бронхиол нет опорных хрящевых элементов, поэтому они ведут себя как податливые трубки, спадающиеся, когда внешнее давление превышает давление в их просвете. Кроме того, через суженные бронхиолы газ (воздух) идет с большей скоростью, а по закону Бернулли, чем с большей скоростью по трубке стремится газ, тем меньше его давление на стенку этой трубки, (принцип водоструйного насоса, создается разряжение). Давление внутри бронхиолы уменьшается, что

способствует еще большему сдавливанию ее на выдохе.

Выдох все более затрудняется, удлиняется. Некоторые бронхиолы на выдохе совсем перекрываются и образуют воздушные ловушки, куда воздух входит, а выйти не может —«феномен экспираторного закрытия»(«экспираторный коллапс»). Воздух во время активного выдоха из таких альвеол с высоким давлением может переходить в соседние альвеолы через соединительные поры Кона. Это еще более затрудняет газообмен.

По мере затруднения выдоха остаточный объем все более увеличивается, альвеолярная вентиляция становится все более неравномерной, имея тенденцию к уменьшению. Нарастает гипоксемия, которая раздражает дых. центр. Но дых. центр возбуждается, главным образом, вследствие затруднения дыхания (импульсация с мышц).

В условиях вздутых легких (все время как бы на вдохе) уже небольшая порция воздуха включает рефлекс Геринга-Брейера. Дыхательный объем резко уменьшается, т.к. резервный объем вдоха уже исчерпан. Дыхание у многих больных (с этого момента) становится поверхностным и частым. В других случаях дыхание не учащается в связи с растянутостью фаз дыхательного цикла, особенно выдоха, который более затруднен. Вентиляция становится все менее эффективной, а сам дыхательный акт поглощает все больше энергии —больше половины (до 3/4 О₂).

Образно так характеризуют возникшую ситуацию: «Нормальный человек дышит, чтобы жить, а больной в состоянии приступа живет, чтобы дышать», т.е. вся энергия, все силы уходят на дыхание. Присоединяется гиперкапния, т.е. присоединяется вентиляционная форма дыхательной недостаточности. Возникает острая угроза жизни.

Высокое внутриальвеолярное давление на выдохе затрудняет легочное кровообращение. Возникает легочная гипертензия. Подобные изменения могут наблюдаться и при бронхитах, особенно бронхиолитах, другой этиологии (не аллергической). Повторяющиеся приступы бронхиальной астмы, бронхитов в конце концов, приводят к эмфиземе легких.

III. Патогенез изменений дыхания при эмфиземе легких. 

Основная суть патологии при эмфиземе состоит в гибели эластических волокон, истончаются и гибнут межальвеолярные перегородки вместе с их густой капиллярной сетью. Альвеолярные пузырьки становятся крупными, видимыми невооруженным глазом.

Существует так называемая первичная эмфизема, особая форма, которая развивается вне связи с обструктивным бронхитом. В настоящее время основное значение придают генетическому дефекту —дефицит .₁ антитрипсина —сывороточного фактора, подавляющего активность трипсина, химотрипсина, а также лейкоцитарных и бактериальных протеолитических ферментов. При дефиците этого фактора протеазы, выделяемые макрофагами (альвеолярными), лейкоцитами, микроорганизмами начинают разрушать не только бактериальные клетки, но и строму легкого (вплоть до образования эмфиземы). Появление в этих условиях аутоантигенов и соответствующих к ним антител способствует дальнейшему повреждению легочной ткани.

Основное проявление первичной эмфиземы —одышка, возникающая в молодом возрасте без существенного кашля. Больные во время выдоха, инстинктивно стремясь повысить давление в воздухоносных путях, прикрывают на выдохе рот с раздуванием щек, что несколько уменьшает «экспираторный коллапс»мелких бронхов. Это создает своеобразие одышки, которая напоминает пыхтение. Таких больных называют «розовые пыхтельщики». Гипоксемия у них долго не развивается, в отличие от больных бронхитической (вторичной) эмфиземой, которую называют кашляющим или синюшным типом эмфиземы.

Основной фактор, вызывающий гипоксемию у больных первичной эмфиземой —нарушение диффузионной способности легких. Дыхательная гипоксемия при вторичной эмфиземе легких развивается вследствие неравномерной вентиляции, ускорения и увеличения кровотока через оставшиеся капилляры, т.е. нарушение вентиляционно-перфузионных отношений.

Вследствие гибели микрососудов как при первичной, так и при вторичной эмфиземе давление в системе легочной артерии увеличивается и развивается так называемый синдром «легочного сердца».

IV. Патогенез изменений дыхания при пневмониях. 

У больных возникает поверхностное и частое дыхание —тахипноэ. Оно возникает так как:

1) усиливается тоническая импульсация по блуждающим нервам вследствие раздражения Y —рецепторов, т.е. юкстакапиллярных рецепторов (рефлекс Брейера),

2) значительная часть легких воспалительным экссудатом выключается из дыхания, что особенно характерно для крупозной пневмонии. Оставшиеся функционирующие альвеолы сильнее растягиваются, что быстрее включает рефлекс Геринга —Брейера,

3) при пневмониях возникает так называемый альвеолярный шунт (часть крови протекает по капиллярам невентилируемых альвеол). Это возникает в результате:

а)»опеченения»легочной ткани ( характерно для обширных паренхиматозных пневмоний),

б) бронхиальной обструкции (типично для бронхопневмоний),

в) затопления альвеол воспалительным экссудатом (типично для вирусных, а также бактериальных пневмоний). Альвеолярный шунт частично или полностью нарушает вентиляцию альвеол, в то время как их перфузия сохраняется или даже увеличивается. Нарушается вентиляционно —перфузионное отношение, а это вызывает, прежде всего, гипоксемию, которая возбуждает дыхательный центр.

4) возбуждаются ирритантные рецепторы, особенно при бронхопневмониях и крупозной пневмонии.

5) возбуждение дыхательного центра может быть и горячей кровью, т.к. у больного возникает лихорадка.

6) снижается антиателектатическая функция сурфактанта, что приводит к нарушению газообменной функции легких с последующим изменением газового состава крови.

Длительное форсированное (вплоть до гипервентиляции) дыхание может привести к истощению дыхательного центра -> периодич. дыхание -> остановка дыхания. Могут наступить истощение и дистрофические изменения и в дыхательной мускулатуре. Перевод тяжелых больных, особенно детей, с обширным воспалением легких на аппаратное дыхание значительно снижает летальность, т.к. отключена дыхательная мускулатура, что сохраняет энергию, уменьшает нагрузку на дыхательный центр.

V. Патогенез изменений дыхания при отеке легких. 

На стадии интерстициального отека, благодаря раздражению юкстакапиллярных рецепторов, увеличивается вентиляция, что усиливает лимфоотток. Накапливающаяся в интерстиции жидкость образует муфты вокруг бронхов и сосудов, в том числе бронхиол и артериол, что может вызывать довольно раннее затруднение дыхания. Затем жидкость преодолевает альвеолярный барьер и попадает в альвеолы, начинается неравномерное затопление альвеол, причем отечная жидкость смывает и инактивирует сурфактант и местами образуются ателектазы, что также нарушает газообменную функцию легких. В бронхах образуется пена, т.к. транссудат легких богат белком. Она существенно затрудняет дыхание. В результате затопления альвеол и часто встречающегося при этом увеличения кровенаполнения легких нарастает их ригидность. Растяжимость легких снижается в 5 раз и более.

Таким образом, дых. центр возбуждается в результате:

1) вагусной тонической импульсации,

2) раздражения ирритантных рецепторов,

3) изменения газового состава крови вследствие неравномерной вентиляции, нарушения диффузии, перфузии, что приводит к выраженной гипоксемии.

В претерминальной стадии в связи с общей альвеолярной гиповентиляцией к гипоксемии с цианозом присоединяется гиперкапния с ацидозом, что крайне опасно. Возникает угроза жизни.

VI. Патогенез изменений дыхания при плевритах. 

При любом плеврите (и сухом, и выпотном) дыхание становится более поверхностным и частым: 1) из-за усиления тонической Y —рецепторной импульсации по вагусу из приплевральных отделов легких —рефлекс Брейера; 2) при сухих плевритах больной дышит поверхностно, ограничивая глубину дыхания, и из-за боли. При выпотных плевритах экссудат сдавливает легкое или легкие, вызывает неравномерную или даже общую альвеолярную гиповентиляцию. Возникает гипоксемия, гиперкапния, ацидоз, которые возбуждают дых. центр; 3) экссудат или спайки в плевральной полости вызывают и механическое затруднение дыхания ( рефлексы с дыхательных мышц). Причем накопление экссудата или другой природы жидкости в плевральной полости идет в течение нескольких дней, месяцев. Формируется подострая форма дых. недостаточности, которая может быть обратимой.

VII. Патогенез изменений дыхания при пневмотораксе. 

Он сходен с тем, который имеет место при плевритах. Воздух может попасть в плевральную полость при травме грудной клетки, повреждении легких (туберкулез, абсцесс, эмфизема и др.), при искусственном введении ( искусственный пневмоторакс), что очень редко используется с диагностической целью. Пневмоторакс может быть частичным или полным (воздух или газ занимает всю емкость плевральной полости). Может быть одно- или двусторонний. Полный двусторонний пневмоторакс приводит к смерти. Кроме того, различают закрытый пневмоторакс (нет сообщения с атмосферным воздухом), открытый (есть сообщение). Он может быть и клапанный (на выдохе сообщение закрывается).

Открытый, в особенности клапанный (напряженный) пневмоторакс, приводит к общей альвеолярной гиповентиляции (тяжелая вентиляционная форма дыхательной недостаточности).

VIII. Патогенез изменения дыхания при недостаточности
левого отдела сердца.

При недостаточности левых отделов сердца возникают застойные явления в малом круге кровообращения. Левое предсердие, легочные вены и капилляры переполняются кровью, давление крови в системе легочной артерии значительно повышается. Капилляры выбухают в просвет альвеол, уменьшается их объем. Легкие ригидны. Возможно возникновение интерстициального и альвеолярного отека легких.

Общий кровоток замедлен. Дыхание становится частым. Главным фактором, возбуждающим дыхательный центр и вызывающим тяжелую одышку, является затруднение дыхания из-за ригидности легких вследствие переполнения их кровью, т.е. возбуждаются ирритантные и Y —рецепторы. Возбуждает дыхательный центр и гипоксемия, возникающая в связи с выраженным сосудистым шунтированием крови, неравномерной вентиляцией из-за неравномерной ригидности легких. У больных часто возникает гипервентиляция, которая приводит к гипокапнии.

В горизонтальном положении усиливается приток крови к правому сердцу и больше перекачивается ее в малый круг кровообращения. Если больной из положения сидя с опущенными ногами переходит в лежачее положение, то происходит мобилизация в сосуды тканевой жидкости (скрытых или явных отеков). Это еще больше увеличивает массу циркулирующей крови, что увеличивает нагрузку на малый круг кровообращения. Поэтому больные стремятся сидеть, что облегчает дыхание —orthopnoe.

Одышка, появляющаяся или усиливающаяся приступами, называется астмой. В случае недостаточности левого отдела сердца дело может дойти до кардиальной астмы. Приступы чаще всего появляются ночью, во время сна, когда больной расслабляется, съезжает с подушек. Мучительное удушье при этом объясняется (в дополнение к разобранным механизмам) тем, что начинает развиваться интерстициальный отек легких, результатом которого будет образование муфт и транссудата вокруг бронхиол и раздражение юкстакапиллярных рецепторов. Муфты способствуют сдавлению бронхиол, что может привести к преимущественному затруднению выдоха.

IХ. Патогенез изменений дыхания при недостаточности
правого отдела сердца.

Давление крови в венах большого круга кровообращения, в том числе полых, а также в правом предсердии у таких больных значительно повышено. Общий кровоток замедлен. В малом круге кровообращения застоя крови нет, но может быть застойный отек слизистой бронхов. Возбуждаются ирритантные рецепторы, расположенные в эпителии и субэпителиальном слое бронхов. Кроме того, учащение дыхания вызывается раздражением центральных хеморецепторов продолговатого мозга кислыми продуктами обмена веществ. Таким образом, одышка у таких больных выражена гораздо меньше, чем при недостаточности левого отдела сердца.

Х. Патогенез изменений дыхания при синдроме «шоковое легкое». 

Синонимы: «влажное легкое», «синдром острой дыхательной недостаточности взрослых», респираторный дистресс —синдром.

Он возникает как осложнение при различных шоковых состояниях, сепсисе, интоксикациях различного происхождения, в том числе и медикаментозных, а также после тяжелых вирусных пневмоний, аспирационной бронхолегочной патологии, ингаляции различных сильнораздражающих веществ и др. Возникает комплекс взаимосвязанных расстройств микроперфузии, диффузии, проницаемости аэрогематического барьера и альвеолярной вентиляции.

1). Нарушения перфузии /микроциркуляции/, возникающие в начале этого синдрома, приводят к повышению проницаемости альвеолярно —капиллярного барьера вследствие его гипоксической альтерации.Это вызывает интерстициональный отек легочной ткани, а затем и альвеолярную его форму.

2). Повреждение сосудистого эндотелия приводит к активации калликреин —кининовой системы, а следовательно, к образованию микротромбов. Расстройству микроциркуляции способствует и тот факт, что легкие, «фильтруя»кровь, задерживают агрегаты тромбоцитов,образующиеся, например, при шоковых состояниях в системном кровотоке.

3). Повреждение сосудов легких приводит к активации тромбоцитов, т.е. к их дегрануляции и лизису («реакции освобождения»). Высвобождающиеся при этом биологически активные вещества (АДФ, серотонин, катехоламины, простагландины и др.) вызывают спазм легочных сосудов и повышение давления в малом круге кровообращения, а также вторичное повышение проницаемости альвеолярно- капиллярной мембраны. Вазоконстрикции в «шоковом легком»способствуют и тромбоксаны —тромбоцитарные простагландины. Тромбоксаны (и их предшественники) стимулируют адгезию и агрегацию тромбоцитов и, следовательно, процесс тромбообразования, что вторично нарушает микроциркуляцию. Возникают порочные круги. 4). При синдроме «шоковое легкое»возникает диссеминированная внутрисосудистая коагуляция крови, что приводит к закупорке сосудов малого круга. Происходит накопление фибрина в сосудах легкого и выход его в просвет альвеол, а это вызывает образование гиалиновых мембран, появление которых является одним из главных признаков «синдрома шокового легкого».

5). Определенную роль в развитии этого синдрома играют лейкоциты. Освобождающиеся при их распаде лизосомальные ферменты активируют процесс свертывания крови, а также участвуют в повреждении эндотелия легочных сосудов и повышают проницаемость аэрогематического барьера. Последний повреждается и лейкотриенами, а их источником образования в «шоковом легком»являются нейрофилы, эозинофилы и альвеолярные макрофаги.

Итак, нарушения микроциркуляции в легких вследствие изменения эндотелия, тромбообразования, микроэмболии легочных сосудов, феномена слайджа и увеличения вязкости крови приводят к увеличению сосудистого сопротивления и развитию легочной гипертензии.

Диффузионные расстройства при дистресс —синдроме обусловлены развитием интерстициального отека легких и «синдрома гиалиновых мембран». Снижение выработки сурфактанта приводит к уменьшению растяжимости и ателектазу легочной ткани. Возникает рестриктивная форма гиповентиляции, т.к. нарушаются эластические свойства легочной ткани. Выход жидкости в альвеолярное пространство и закупорка ею воздухоносных путей дополняют нарушения вентиляции, т.е. возникает обструктивная форма гиповентиляции.

Таким образом, большинство больных при развитии синдрома «шоковое легкое»погибает от неустранимой гипоксии вследствие тяжелых нарушений как газообменной, так и метаболической функции легких и деятельности сердечно —сосудистой системы.

Гипоксия —hypo —под, ниже (греческ.), oxygenium —кислород. Типовой патологический процесс, который встречается очень часто и служит патогенетической основой или важным компонентом множества заболеваний. Часто гипоксия возникает вторично, в процессе развития экстремальных состояний, приобретая роль самостоятельного, а нередко и решающего патогенетического фактора.

Асфиксия (беспульсие) —остро протекающее удушье вследствие общей альвеолярной гиповентиции с гипоксемией и гиперкапнией. Асфиксию можно рассматривать как особый вид острой дыхательной недостаточности. Причины: сдавление дыхательных путей (удушение), закупорка их просвета (опухоли, инородные тела), наличие жидкости в дых. путях и альвеолах (утопление, отек легких, попадание рвотных масс, околоплодных вод), двусторонний пневмоторакс и др. При полном прекращении поступления воздуха в дых. пути асфиксия в обычных условиях длится 3 —4 минуты, проходя три стадии развития:

1. Стадия компенсации. Благодаря возбуждению дых. центра учащаются и усиливаются дых. движения. Глубина и частота дыхания увеличиваются до максимально возможных величин. Возбуждение симпатического отдела вегетативной нервной системы приводит к усилению и учащению сердцебиений, сужению сосудов, кроме сердца и мозга. Артериальное давление повышается, зрачки расширяются. Возможны судороги.

2. Стадия срыва компенсации или декомпенсация. Вследствие резкой гипоксемии и гиперкапнии происходит истощение и падение возбудимости дых. центра. Дыхание урежается при максимальной амплитуде дых. движений. При увеличении концентрации СО₂ в крови начинает проявляться его наркотическое действие (РН крови снижается до 6,8 —6,5 ). Усиливается гипоксемия и , соответственно, гипоксия мозга. Преобладает тонус парасимпатического отдела вегетативной нервной системы: возникает вагусная брадикардия, снижается артериальное давление, зрачки суживаются.

3. Агональная стадия. В этот период наблюдается уменьшение амплитуды дыхания, его частоты и, наконец, происходит остановка дыхания. Артериальное давление значительно снижается. После кратковременной остановки дыхания обычно появляется несколько редких судорожных дых. движений («гаспинг»—дыхание) с небольшим усилением сердцебиений и подъемом артериального давления, после которых наступает паралич дыхания и остановка сердца (клиническая смерть).