Путь кислорода. Легочная альвеола

O2

Лёгочная альвеола

Вдохом через нос и рот, кислород устремляется в гортань, трахею, проходит в одно из двух главных бронха — левое или правое легкое. Затем бронхи до 22 раз разветвляются на все более и более мелкие дыхательные трубочки — бронхиолы.

По ним кислород попадает в альвеолу — полый тонкостенный мешок, которым заканчивается каждая бронхиола. Здесь в альвеоле и происходит газообмен между атмосферным воздухом и организмом.

Альвеолы — пузырьковидные образования, расположенные на стенках дыхательных бронхиол. Они очень малы — их диаметр 0,18 – 0,25 мм. В легких человека их около 300 миллионов, общая площадь которых около 30 м2 [ 1 ]. Из-за них легкие похожи на губку.

В воздухе альвеолы самый высокий уровень кислорода в организме. Но поскольку в альвеолы поступает из крови подлежащий удалению избыток углекислого газа, то здесь эти газы смешиваются. Если в атмосферном воздухе содержание кислорода 21 %, то в альвеолах его уже на треть меньше — 14,2 – 14,4 %. Это первая и неизбежная потеря кислорода по пути к клеткам в здоровом организме.

Но не последняя: не все альвеолы содержат кислород в достаточных количествах; часть альвеол не в состоянии передать кислород в кровь за-за проблем с сурфактантом или мембраной.

Сурфактант

Ткань лёгочных альвеол состоит из клеток альвеолоцитов. На границе воздух-жидкость эти клетки выделяют сурфактант.

Клетки слезных желез выделяют слезу, которая защищает глазное яблоко от высыхания, клетки слюнных желез выделяют слюну. Так и клетки легких, альвеолоциты, вырабатывают и выделяют специальное вещество, — сурфактант, которое покрывает альвеолы изнутри.

Эта жировая пленка (сурфактант), почти в 10 раз уменьшает поверхностное натяжение жидкости покрывающей альвеолы. Это облегчает вдох и предотвращает перерастяжение легких, а также не дает альвеолам спадаться при выдохе. Но у сурфактанта есть еще одна, не менее важная функция.

Благодаря хорошей растворимости кислорода в нем, сурфактант ускоряет перенос кислорода из альвеол в кровь в 50 – 100 раз. Его недостаток может стать серьезным препятствием на пути кислорода к клеткам.

Представим, мы дышим, вентиляция альвеол осуществляется, но часть их может не переносить кислород из-за проблем с этой жировой прослойкой...

В этом коротком видео (8 минут), Константин Заболотный, биохимик, врач-педиатр в третьем поколении, объясняет роль сурфактанта в организме.

Почему сурфактант может терять свою силу в переносе кислорода?

Недостаток жиров

Все жиры, которые мы получаем с пищей, в первую очередь идут в лёгкие для синтеза вещества, без которого невозможно поступление в кровь кислорода — сурфактанта. Недостаточное потребление жирной пищи приводит к тому, что нарушается выработка сурфактанта. Один год на обезжиренной диете и вы в постоянной гипоксии из-за того, что кислород плохо всасывается в кровь.

Жиры никакого отношения к ожирению не имеют, зато имеют отношение к обеспечению организма кислородом. Главная цель поступления жиров в организм — дыхательная функция (синтез сурфактанта). А главным органом жирового обмена является лёгкое. Именно лёгкие решают, сколько жиров они возьмут, а сколько отдадут другим органам.

Бактерии

В результате воспалительного процесса в альвеоле, наш сурфактант могут «съесть» бактерии. На 90 % сурфактант состоит из жира, а жир — отличная питательная среда для бактерий.

В альвеоле созданы инкубаторные условия для размножения микроорганизмов — ровное тепло, нет механически очищающего реснитчатого эпителия, нет слизи и не работает кашлевой эффект. Но главное здесь есть в большом количестве кислород и пища — сурфактант. Поэтому вся залетевшая в нос и рот инфекция стремится пройти дистанцию до конца, и получить ценный приз — долгую и сытую жизнь в альвеоле.

Пока инфекция двигается по бронхам — это бронхиты. Воспаление альвеолы называется пневмонией. Если мы 20 лет лечим хронический бронхит, а он не поддается, значит — бактериальное воспаление сидит в альвеолах. При вялотекущей пневмонии бактерии потихоньку «подъедают» сурфактант и появляется гипоксия. Единственное средство защиты альвеолы от бактерий — это сам сурфактант, но его состояние может быть неудовлетворительным.

У курильщиков, чаще чем у некурящих, встречаются заболевания легких и других органов, поскольку защитные свойства сурфактанта ослабевают, уменьшается активность альвеолярных макрофагов, снижаются защитные функции легких в целом.

Активные вещества

Поскольку сурфактант это жир, его уничтожает любое жирорастворяющее вещество.

• Алкоголь

Попадая в кровь, часть его покидает тело с выдохом. Он проходит через мембрану в альвеолы, и мы получаем пары спирта, которые в контакте с сурфактантом разжижают и смывают его. Поэтому часто употребляющий алкоголь человек находится в состоянии сурфактантной недостаточности и гипоксии.

• Ацетон

Ацетон и подобные растворители уничтожают сурфактант. Каждая женщина регулярно вдыхает пары омывателей и растворителей лака.

• Выхлопные газы и курение

Вдыхание выхлопных газов автомобилей и курение нарушает работу сурфактанта. Смолы забивают его поверхность, что затрудняет перенос кислорода и блокирует синтез сурфактанта. Помимо нарушения сурфактантного переноса кислорода, курение сигарет, кальянов и др. приводит к развитию хронической обструктивной болезни лёгких (ХОБЛ). Кроме того, дым содержит угарный газ — он блокирует вход кислорода в гемоглобин (см. ниже дисгемоглобин).

Теперь вы знаете, почему все активные и пассивные курильщики живут в состоянии постоянной гипоксии. Более подробно о вреде курения на сурфактант и перенос кислорода рассказывает врач-онколог, врач паллиативной помощи Нигмарова Г. Х.

Альвеолярно-капиллярная мембрана. Диффузия

Благодаря сурфактанту, в котором может растворяться кислород, у здорового человека в нормальных условиях 1/5 часть кислорода воздуха, попавшего в легкие проходит в кровь — мы вдыхаем 20 % кислорода, а выдыхаем только 16 %. Но даже при хорошем сурфактанте в кровь может поступать мало кислорода, из-за проблем с альвеолярно-капиллярной мембраной.

Кислород должен проникнуть в сеть кровеносных капилляров. Для этого он должен пройти через альвеолярно-капиллярную мембрану — в одном направлении через неё проходит кислород, а в обратную организм покидает излишек углекислого газа.

Проницаемость клеточных мембран для СО₂ в 20 – 25 раз выше чем для кислорода, поэтому обмен СО₂ происходит, несмотря на его небольшое напряжение — всего 6 мм рт. ст. (для кислорода — до 60 мм рт. ст.).

В здоровом организме толщина мембраны 0,8 – 1,0 микрометра (0,004 мм). Любое её утолщение, также как и уменьшение её площади поверхности — уменьшает диффузию кислорода в кровь. Так бывает при отеке легких и фиброзе.

Дыхательную поверхность альвеол ограничивает вдыхание грязного с пылью воздуха. Накопление пыли в альвеолах вызывает пылевой бронхит и разрастание легочной соединительной ткани — фиброз. При фиброзе стенки альвеол утолщаются, и процесс переноса живительного кислорода в кровь затрудняется. При ухудшении ситуации может получить развитие склероз и эмфизема. Это всё процессы лёгочной недостаточности.

Сначала человек чувствует, что у него появляется одышка даже при легкой физической нагрузке. Затем легочную недостаточность сменяет сердечно-легочная — начинает страдать правый желудочек сердца, качающий венозную кровь от органов в легкие. Из-за повышенной нагрузки его стенки быстро изнашиваются, заменяясь соединительной тканью. В результате сердце не справляется с оттоком венозной крови от тканей и органов и в них появляются застойные явления, вены расширяются. Такое поражение лёгких носит общее название пневмокониоз.

Возникающее при хронических заболеваниях легких расстройство переноса кислорода через альвеолярную мембрану (диффузия) — это самая частая причина развития гипоксемии и респираторной гипоксии. И наоборот — у каждого второго пациента с гипоксией обязательно присутствует вялотекущая хроническая пневмония.

Перфузия легочных капилляров

Если альвеола содержит кислород в больших количествах (рО2 до 100 мм рт. ст.), т. е. нормально вентилируется легкими, то капилляр окружающий эту альвеолу, будет открыт; если же альвеола не вентилируется, то капилляр закрыт.

Это позволяет рационально использовать кровоток через малый круг кровообращения: направлять кровь лишь к тем альвеолам, которые функционируют.

Каждая альвеола оплетена частой капиллярной сетью, в которой циркулирует венозная кровь. Каждый капилляр контактирует с 5 – 7 альвеолами [ 2 ]. В условиях достатка кислорода прекапиллярный сфинктер расслаблен и капилляр открыт для приема кислорода. Когда давление кислорода в ткани падает — сфинктер закрывается. Аналогично влияет на состояние сфинктера уровень напряжения углекислого газа.

В условиях покоя только 1/6 – 1/7 часть капилляров открыта, так как не все альвеолы вентилируются. При гипервентиляции, когда открывается дополнительное количество альвеол, число функционирующих капилляров существенно возрастает.

Интенсивность вентиляции и кровообращения разных отделов легких зависит и от положения тела. В вертикальном положении лучше вентилируются нижние отделы, в горизонтальном – отделы легких находящиеся внизу. Так, в положении человека сидя верхушки легких снабжаются кровью на 15 % меньше, в положении стоя на 25 % меньше чем средние отделы легких.

Это объясняется тем, что отделы легких, находящиеся снизу, сжаты под действием собственного веса легких, так как они не имеют жесткого каркаса, а отделы легких, находящиеся сверху, растянуты. Поэтому при вдохе нижние отделы легких имеют большую возможность расправляться. Примерно так же изменяется и кровообращение в легких. Однако изменения кровотока выражены в большей степени, в результате чего в верхних отделах легких в положении стоя отношение объема вентиляции легких к объему кровотока в них (V/Q) несколько выше, а в нижних — ниже. [ 3 ]

###

GO

У одних людей нерабочих альвеол больше, у других меньше. У одних это связано с болезнями лёгких и курением, у других диета с низким потребление жиров, грязный воздух, прием алкоголя и т.д., а у кого-то и то, и другое, и третье.

Уверены что у вас работают все 100 % альвеол? Ощущение проблемы с дыханием в состоянии покоя возникает, когда не работают 70 % альвеол, поэтому долгое время человек может не знать о проблеме (при спокойном дыхании человек использует всего 10 % жизненной емкости легких [ 4 ]). Сумма потерянных альвеол для дыхания в процессе жизни может составлять 10 – 30 % от всех альвеол.

Кислородные бикарбонатные ванны не чистят альвеолы от пыли, не влияют на сурфактант и не восстанавливают способность мембраны к переносу кислорода. Но эти ванны расслабляют гладкие мышцы легочных сосудов, и расслабляют прекапиллярный сфинктер у закрытых для кровеносных капилляров. Увеличение поступления кислорода происходит за счет роста секреции оксида азота в сосуде. Поверьте, это очень безопасно и крайне полезно для сосудов детей и взрослых.

Кислородные ванны расширят бронхи, расправят альвеолы (искусственная вентиляция легких делает это лучше, но у ИВЛ есть свои минусы). Но главное — ванны помогут использовать тот кислород, который уже прошел из альвеол в гемоглобин, и благодаря эффекту Вериго-Бора сделают это крайне эффективно.

Как улучшить состояние альвеол?

Во-первых, обратить внимание на сурфактант. Есть два пути восстановления сурфактанта. 1. Путем интрахеального введения натурального экстракта сурфактанта лёгких китов, быков, или их синтетических аналогов (инфасурф, куросурф, неосурф и др.). 2. Путем употребления в пищу качественного натурального жира — домашних сливок, домашнего масла, жирной рыбы и т.д.

Во-вторых, альвеолы можно чистить с помощью наиболее эффективного средства их очистки — галотерапии. Курс дыхания воздухом содержащего высокий процент натрий-хлора обычно проходят в курортных условиях, однако, во многих городах уже есть качественные соляные комнаты. Появились в продаже и устройства для сухой ингаляции. Курс состоит из 10 – 16 процедур, длительностью 40-50 минут каждая. Обращаем ваше внимание, что в соляной комнате недостаточно напыление соли на стенах — в воздухе должен стоять плотный туман из мелкодисперсной соли. Эти ингаляции очень полезны даже для маленьких детей, не говоря уже о взрослых, которые за всю свою историю вдохнули немало пыли. Но нашему мнению, в 2018 году самая лучшая соляная комната в г. Днепр здесь.

В следующей статье мы узнаем что происходит с кислородом, когда он переносится по ту сторону альвеолы, в кровь.