Pertukaran gas di paru-paru dan jaringan

Pertukaran gas di paru-paru. Udara yang dihirup oleh seseorang dan yang dihembuskan bervariasi dalam komposisi. Di udara atmosfer, kandungan oksigen mencapai 21%, karbon dioksida - 0,03-0,04%. Di udara yang dihembuskan, jumlah oksigen menurun hingga 16%, tetapi karbon dioksida menjadi lebih - 4-4,5%. Apa yang terjadi pada udara di paru-paru??

Anda ingat bahwa alveoli paru-paru membentuk permukaan yang sangat besar. Semua alveoli terselubung kapiler darah, di mana darah vena dari jantung memasuki lingkaran kecil sirkulasi darah. Dinding alveoli dan kapiler sangat tipis. Darah yang masuk ke paru-paru miskin oksigen dan jenuh dengan karbon dioksida. Udara di alveoli paru, sebaliknya, kaya akan oksigen, dan karbon dioksida jauh lebih sedikit. Oleh karena itu, sesuai dengan hukum osmosis dan difusi, oksigen dari alveoli paru mengalir ke aliran darah, di mana ia bergabung dengan hemoglobin sel darah merah. Darah berubah menjadi merah. Karbon dioksida dari darah, di mana ia ditemukan berlebihan, menembus alveoli paru. Air juga dilepaskan dari darah vena ke dalam alveoli paru, yang dikeluarkan dari paru-paru saat menghembuskan napas..

Pertukaran gas dalam jaringan. Di organ tubuh kita, proses oksidatif terus-menerus terjadi, di mana oksigen dikonsumsi. Oleh karena itu, konsentrasi oksigen dalam darah arteri, yang memasuki jaringan melalui pembuluh-pembuluh lingkaran besar sirkulasi darah, lebih besar daripada dalam cairan jaringan. Akibatnya, oksigen bebas mengalir dari darah ke cairan jaringan dan masuk ke jaringan. Karbon dioksida, yang terbentuk selama banyak transformasi kimia, sebaliknya, berpindah dari jaringan ke cairan jaringan, dan dari itu ke darah. Dengan demikian, darah jenuh dengan karbon dioksida.

Gerakan pernapasan. Pertukaran gas dalam tubuh hanya dimungkinkan dengan perubahan udara yang konstan di paru-paru. Karena itu, pernapasan terjadi terus-menerus. Menghirup untuk pertama kalinya selama kelahiran, seseorang bernafas seumur hidupnya. Siklus pernapasan terdiri dari inhalasi dan exhalasi, yang secara ritmis mengikuti satu demi satu. Tidak ada otot di paru-paru yang bisa memampatkan dan mengembangkannya secara bergantian. Paru-paru diregangkan secara pasif, mengikuti gerakan dinding rongga dada. Gerakan pernapasan dilakukan menggunakan otot-otot pernapasan. Dua kelompok otot terlibat dalam pernafasan dan inhalasi. Otot pernapasan utama adalah otot interkostal dan diafragma.

Dengan kontraksi otot interkostal eksternal, tulang rusuk naik, dan diafragma, berkontraksi, menjadi datar. Karena itu, volume rongga dada meningkat. Paru-paru, mengikuti dinding rongga dada, mengembang, tekanan di dalamnya berkurang dan menjadi lebih rendah dari atmosfer. Karena itu, udara mengalir melalui saluran udara ke paru-paru - ada napas.

Saat Anda mengeluarkan napas, otot interkostal internal menurunkan tulang rusuk, diafragma menjadi rileks dan menjadi cembung. Tulang rusuk di bawah pengaruh beratnya sendiri dan kontraksi otot-otot interkostal internal, serta otot-otot perut, yang melekat pada tulang rusuk, lebih rendah. Rongga dada kembali ke keadaan semula, volume paru-paru berkurang, tekanan di dalamnya meningkat, menjadi sedikit lebih tinggi dari atmosfer. Karena itu, udara berlebih meninggalkan paru-paru - menghembuskan napas.

Dengan demikian, nafas yang tenang dihembuskan. Otot-otot leher, dinding rongga dada dan perut mengambil bagian dalam napas yang dalam.

Gerakan pernapasan terjadi dengan frekuensi tertentu: pada remaja - 12-18 per menit, pada orang dewasa - 16-20.

Kapasitas vital paru-paru. Indikator penting dari perkembangan pernapasan adalah kapasitas vital paru-paru. Ini adalah jumlah udara terbesar yang bisa dihembuskan seseorang setelah menarik napas panjang. Itu diukur menggunakan perangkat khusus - spirometer. Pada orang dewasa, kapasitas hidup rata-rata adalah 3500 ml.

Pada atlet, indikator ini biasanya 1000-1500 ml lebih banyak, dan pada perenang dapat mencapai 6200 ml. Dengan kapasitas vital yang besar, paru-paru berventilasi lebih baik, tubuh menerima lebih banyak oksigen.

Pada orang gemuk, kapasitas vital paru-paru adalah 10-11% lebih sedikit, oleh karena itu, pertukaran gas di paru-paru berkurang..

Regulasi pernapasan. Sistem pernapasan dikendalikan oleh pusat pernapasan. Terletak di medula oblongata. Impuls yang datang dari sini mengoordinasikan kontraksi otot selama inspirasi dan kedaluwarsa. Dari pusat ini, serabut saraf melalui sumsum tulang belakang menerima impuls yang menyebabkan, dalam urutan tertentu, kontraksi otot yang bertanggung jawab untuk menghirup dan mengembuskan napas..

Eksitasi pusat itu sendiri tergantung pada rangsangan yang berasal dari berbagai reseptor, dan pada komposisi kimiawi darah. Jadi, lompatan ke air dingin atau disiram dengan air dingin menyebabkan nafas dalam dan menahan nafas. Tiba-tiba zat berbau juga bisa menahan nafas. Ini disebabkan oleh fakta bahwa aroma tersebut mengiritasi reseptor penciuman di dinding rongga hidung. Eksitasi ditransmisikan ke pusat pernapasan, dan aktivitasnya terhambat. Semua proses ini dilakukan secara refleksif..

Iritasi yang lemah pada selaput lendir rongga hidung menyebabkan bersin, dan laring, trakea, batuk bronkus. Ini adalah reaksi pelindung tubuh. Saat bersin, batuk, partikel asing yang memasuki saluran pernapasan dikeluarkan dari tubuh.

Di pusat pernapasan adalah sel-sel yang sensitif terhadap sedikit perubahan dalam kandungan karbon dioksida dalam zat antar sel. Kelebihan karbon dioksida merangsang pusat pernapasan, yang, pada gilirannya, menyebabkan pernapasan cepat. Kelebihan karbon dioksida dengan cepat dihilangkan, dan ketika konsentrasinya kembali normal, laju pernafasan menurun.

Seperti yang Anda lihat, pengaturan respirasi terjadi secara refleksif, tetapi di bawah kendali korteks serebral. Ini mudah dibuktikan; karena kita masing-masing dapat secara sukarela mengubah frekuensi gerakan pernapasan.

Sejarah singkat merokok

Salah satu cacat manusia yang paling umum - merokok tembakau - memiliki sejarah 500 tahun. Ke Eropa, dedaunan dan biji tembakau dibawa dari Amerika oleh para pelaut ekspedisi Christopher Columbus. Pada awalnya, tembakau dinyatakan sebagai ramuan semua penyembuhan. Berikut adalah bagaimana sifat-sifat ajaibnya dijelaskan dalam satu buku berbahasa Spanyol: “Tembakau menyebabkan tidur, mengurangi kelelahan, menenangkan rasa sakit, dan menyembuhkan sakit kepala. "

Oleh karena itu, tidak ada yang mengejutkan dalam kenyataan yang sudah ada di abad XVI. tembakau dengan kuat merebut salon-salon aristokrat. Merokok sangat populer di abad ke-17 dan ke-18. Pria, wanita, dan orang muda mulai merokok, menghirup, dan mengunyah tembakau..

Direkomendasikan awalnya sebagai obat, tembakau, bagaimanapun, segera mendapatkan reputasi buruk. Pertarungan melawan merokok dimulai ratu Spanyol Isabella. Teladannya diikuti oleh raja Prancis Louis XIV, dan Tsar Rusia Mikhail Fedorovich Romanov memerintahkan untuk memotong hidung siapa pun yang merokok. Namun, tidak ada yang bisa menghentikan penyebaran "racun merokok" ini. Merokok tembakau telah menjadi sumber pendapatan baru bagi banyak pedagang. Sekitar pertengahan abad XVIII. di Brasil mulai membuat rokok, dan pada awal abad XIX. - Menghasilkan rokok.

Jadi dalam waktu yang relatif singkat, semua kondisi diciptakan untuk penyebaran tembakau yang cepat. Wakil ini secara bertahap menyebar ke semua segmen populasi. Saat ini, merokok adalah bentuk kecanduan yang paling umum di dunia..

Komposisi asap tembakau dan pengaruhnya terhadap tubuh

Untuk jaringan paru-paru, merokok sangat berbahaya. Bagaimanapun, resin yang terbentuk selama pembakaran tembakau dan kertas tidak dapat dikeluarkan dari paru-paru dan selama bertahun-tahun mengendap di dinding saluran udara, secara harfiah membunuh sel-sel membran mukosa mereka. Paru-paru perokok kehilangan warna merah muda alami mereka, menjadi hitam. Paru-paru semacam itu lebih sering rentan terhadap berbagai penyakit, termasuk kanker. Saat ini, ilmu pengetahuan memiliki ribuan bukti yang mendukung fakta bahwa tembakau mengandung zat-zat yang berbahaya bagi tubuh manusia. Ada sekitar 400 dari mereka! Zat berbahaya yang terkandung dalam asap tembakau dapat digabungkan menjadi empat kelompok: alkaloid beracun, zat iritasi, gas beracun, karsinogen.

Salah satu zat yang paling terkenal adalah nikotin, dinamai setelah utusan Perancis ke Lisbon, J. Nico, yang pada paruh kedua abad ke-16. mempersembahkan kepada Medici, gulma “all-healing” ini untuk pengobatan migrain. Nikotin ditemukan dalam daun berbagai tanaman: tembakau, rami India, paku ekor kuda Polandia, beberapa penjarah, dll. Satu tetes nikotin murni (0,05 g) sudah cukup untuk membunuh seseorang. Nikotin dari darah ibu dengan mudah menembus plasenta ke dalam sistem peredaran darah janin.

Selain nikotin, daun tembakau mengandung 11 alkaloid lebih banyak, yang paling penting adalah nornicotine, nikotirin, nikotin, nikotimin. Semuanya mirip dengan nikotin dalam struktur dan sifat dan karenanya memiliki nama yang mirip..

Statistik menyedihkan penyakit kanker pada perokok cukup fasih. Berbagai hidrokarbon aromatik yang terkandung dalam asap tembakau (misalnya, benzopyrene), beberapa fenol yang terkandung dalam asap, serta nitrosamin, hidrazin, vinil klorida, dll memiliki efek karsinogenik. Dari zat anorganik, ini terutama merupakan senyawa arsenik dan kadmium, senyawa radioaktif polonium, timah dan bismut-210.

Selusin zat yang mengiritasi selaput lendir telah diisolasi dari asap tembakau. Yang paling penting dari ini adalah propenal aldehida tak jenuh. Ini memiliki aktivitas kimia dan biologis yang tinggi, menyebabkan batuk pada perokok.

Fraksi gas asap tembakau mengandung sejumlah besar senyawa anorganik dengan aktivitas kimia dan biologi yang tinggi, seperti karbon monoksida, hidrogen sulfida, hidrogen sianida, dll..

• Jenis pernapasan pada wanita dan pria sedikit berbeda. Pada pria, jenis pernapasan perut, yaitu, mereka bernapas terutama karena kontraksi diafragma. Wanita memiliki jenis pernapasan dada: mereka bernapas karena kontraksi otot-otot interkostal. Rupanya, ini disebabkan oleh kenyataan bahwa sulit bernafas dengan menggerakkan diafragma uterus bersama dengan janin selama kehamilan..
• Bahkan setelah pernafasan yang paling intens, sekitar 1000 cm 3 udara tersisa di alveoli, diperlukan agar vesikel paru tidak saling menempel..
• Menguap adalah napas panjang dan napas bertahap panjang berikutnya mengikutinya. Alasan menguap adalah karena tubuh, bersiap untuk tidur, memberikan ventilasi yang baik pada paru-paru, menjenuhkan darah dengan oksigen.
• Lusinan spesies bakteri dan mikroorganisme lain hidup di udara di sekitar kita, dan tidak semuanya tidak berbahaya bagi manusia. Ada banyak patogen di tempat-tempat di mana banyak orang berkumpul: di alun-alun kota, di toko-toko, di transportasi. Dalam beberapa tahun terakhir, kejadian TBC telah meningkat secara nyata di dunia. Tampaknya antibiotik hampir menghancurkan penyakit mengerikan yang terbawa pada abad XIX ini. begitu banyak nyawa. Tetapi hari ini, sekitar dua miliar orang terinfeksi TBC di seluruh dunia. Hal ini disebabkan oleh kenyataan bahwa basil tuberkel telah mengembangkan resistensi terhadap banyak obat - antibiotik, dan di samping itu, di daerah kumuh kota-kota raksasa, kepadatan populasi melebihi semua batas yang wajar, yang sangat menyederhanakan penularan bakteri dan virus dari orang ke orang melalui tetesan udara..

• Ketika seorang pasien dengan flu atau penyakit lainnya bersin, tetesan mikroskopis lendir dan bakteri yang mengandung lendir dan virus terbang hingga jarak 10 m, dan untuk beberapa waktu tetesan ini mampu "menggantung" di udara, menginfeksi orang lain.

Uji pengetahuan Anda

1. Beri tahu kami proses apa yang terjadi pada alveoli paru..
2. Bagaimana mekanisme pertukaran gas dalam jaringan?
3. Bagaimana gerakan pernapasan dilakukan?

Berpikir

1. Apa perbedaan antara pertukaran gas paru dari jaringan?
2. Apa yang lebih bermanfaat bagi penyelam adalah mengambil napas dan menghembuskan napas sebelum menyelam, atau untuk menarik udara sebanyak-banyaknya ke paru-paru?

Pertukaran gas terjadi di alveoli paru-paru: darah jenuh dengan oksigen dan mengeluarkan karbon dioksida. Dalam jaringan, proses sebaliknya terjadi. Ventilasi paru-paru terjadi karena inhalasi dan exhalasi, yang dilakukan dengan kontraksi dan relaksasi otot diafragma dan interkostal. Sistem pernapasan dikendalikan oleh sistem saraf. Perubahan konsentrasi karbon dioksida dalam darah mempengaruhi frekuensi gerakan pernapasan.

Pertukaran gas di paru-paru dan jaringan.

Pertukaran gas di paru-paru terjadi karena difusi gas melalui dinding epitel tipis alveoli dan kapiler. Kandungan oksigen di udara alveolar jauh lebih tinggi daripada dalam darah vena kapiler, dan lebih sedikit karbon dioksida. Akibatnya, tekanan parsial oksigen di udara alveolar adalah 100-110 mm Hg. Seni., Dan di kapiler paru - 40 mm RT. Seni. Tekanan parsial karbon dioksida, sebaliknya, lebih tinggi dalam darah vena (46 mm Hg) daripada di udara alveolar (40 mm Hg). Karena perbedaan tekanan parsial gas, oksigen udara alveolar akan berdifusi ke dalam darah kapiler alveoli yang mengalir perlahan, dan karbon dioksida di arah yang berlawanan. Molekul oksigen yang memasuki darah berinteraksi dengan hemoglobin sel darah merah dan ditransfer ke jaringan dalam bentuk oksihemoglobin yang terbentuk..

Pertukaran gas dalam jaringan dilakukan sesuai dengan prinsip yang sama. Sebagai hasil dari proses oksidatif dalam sel-sel jaringan dan organ, konsentrasi oksigen lebih rendah, dan karbon dioksida lebih besar daripada dalam darah arteri. Oleh karena itu, oksigen dari darah arteri berdifusi ke dalam cairan jaringan, dan dari itu ke dalam sel. Pergerakan karbon dioksida terjadi dalam arah yang berlawanan. Akibatnya, darah dari arteri, kaya oksigen, berubah menjadi vena, diperkaya karbon dioksida.

Dengan demikian, kekuatan pendorong pertukaran gas adalah perbedaan dalam konten dan, sebagai akibatnya, tekanan parsial gas dalam sel-sel jaringan dan kapiler.

Regulasi respirasi saraf dan humoral.

Respirasi diatur oleh pusat pernapasan yang terletak di medula oblongata.. Itu diwakili oleh pusat inspirasi dan pusat pernafasan. Impuls saraf yang timbul di pusat-pusat ini secara bergantian, sepanjang jalur menurun mencapai motor diafragma dan saraf interkostal yang mengontrol pergerakan otot-otot pernapasan yang sesuai. Pusat saraf menerima informasi tentang keadaan sistem pernapasan dari berbagai mekanisme dan kemoreseptor yang terletak di paru-paru, saluran udara, dan otot pernapasan..

Perubahan pernapasan terjadi secara refleksif. Itu berubah dengan iritasi rasa sakit, dengan iritasi pada organ perut, reseptor pembuluh darah, kulit, reseptor saluran pernapasan. Ketika menghirup uap amoniak, misalnya, reseptor mukosa nasofaring teriritasi, yang mengarah pada refleks henti pernapasan. Ini adalah alat penting yang mencegah masuknya paru-paru zat beracun dan iritasi..

Yang paling penting dalam pengaturan respirasi adalah impuls yang berasal dari reseptor otot pernapasan dan dari reseptor paru-paru itu sendiri. Kedalaman inspirasi dan pernafasan sangat tergantung pada mereka. Ini terjadi sebagai berikut: ketika menghirup, ketika paru-paru diregangkan, reseptor di dindingnya teriritasi. Pulsa dari reseptor paru sepanjang serat sentripetal mencapai pusat pernapasan, menghambat pusat inspirasi dan menggairahkan pusat pernafasan. Akibatnya, otot-otot pernapasan menjadi rileks, tulang rusuk lebih rendah, diafragma berbentuk kubah, volume tulang rusuk berkurang dan terjadi pernafasan. Oleh karena itu, dikatakan bahwa menghirup secara refleks menyebabkan pernafasan. Pernafasan, pada gilirannya, secara refleks merangsang inspirasi.

Korteks serebral mengambil bagian dalam pengaturan respirasi, memberikan adaptasi respirasi terbaik untuk kebutuhan tubuh sehubungan dengan perubahan kondisi lingkungan dan fungsi vital tubuh..

Berikut adalah contoh efek korteks serebral pada respirasi. Seseorang dapat menahan napas untuk sementara waktu, pada saat akan mengubah ritme dan kedalaman gerakan pernapasan. Efek dari korteks serebral menjelaskan perubahan pra-start dalam pernapasan pada atlet - pendalaman yang signifikan dan pernapasan cepat sebelum dimulainya kompetisi. Pengembangan refleks pernapasan terkondisi dimungkinkan. Jika kita menambahkan sekitar 5-7% karbon dioksida ke udara yang dihirup, yang membuat bernafas lebih cepat pada konsentrasi seperti itu, dan menyertai inhalasi dengan ketukan metronom atau bel, maka dalam beberapa kombinasi bel atau ketukan metronom akan menyebabkan pernapasan cepat.

Refleks pernapasan pelindung - bersin dan batuk - membantu menghilangkan partikel asing, lendir berlebih yang jatuh ke saluran pernapasan.

Regulasi respirasi humoral terdiri dari kenyataan bahwa peningkatan karbon dioksida dalam darah meningkatkan rangsangan pusat inspirasi karena penerimaan impuls saraf dari chemoreceptors yang terletak di pembuluh arteri besar, batang otak.

Sekarang telah ditetapkan bahwa karbon dioksida tidak hanya memiliki efek stimulasi langsung pada pusat pernapasan. Akumulasi karbon dioksida dalam darah menyebabkan iritasi pada reseptor dalam pembuluh darah yang membawa darah ke kepala (arteri karotis) dan secara refleks menggairahkan pusat pernapasan. Produk asam lainnya yang masuk ke aliran darah bekerja dengan cara yang sama, misalnya, asam laktat, yang kandungannya dalam darah meningkat selama kerja otot. Asam meningkatkan konsentrasi ion hidrogen dalam darah, yang menyebabkan eksitasi pusat pernapasan.

Organ pernapasan adalah pintu gerbang untuk penetrasi patogen, debu dan zat lain ke dalam tubuh manusia. Sebagian besar partikel kecil dan bakteri mengendap di selaput lendir saluran pernapasan bagian atas dan dikeluarkan dari tubuh menggunakan epitel ciliary. Beberapa mikroorganisme masih memasuki saluran pernapasan dan paru-paru dan dapat menyebabkan berbagai penyakit (radang amandel, flu, TBC, dll.). Untuk mencegah penyakit pernapasan, perlu secara teratur mengudara tempat tinggal, menjaga kebersihan, berjalan-jalan di udara segar, dan menghindari mengunjungi tempat-tempat ramai, terutama selama epidemi penyakit pernapasan.

Rokok merokok menyebabkan kerusakan besar pada sistem pernapasan - baik untuk perokok dan orang lain (perokok pasif). Bahan beracun dari asap tembakau meracuni tubuh dan menyebabkan berbagai penyakit (bronkitis, tuberkulosis, asma, kanker paru-paru, dll.).

TBC adalah infeksi yang dikenal sejak zaman kuno dan disebut "konsumsi", karena orang sakit terhambat di depan mata kita, mereka pudar. Penyakit ini adalah infeksi kronis dari jenis bakteri tertentu (Mycobacterium tuberculosis), yang biasanya menyerang paru-paru. Infeksi tuberkulosis tidak ditularkan semudah penyakit infeksi lain pada saluran pernapasan, karena agar jumlah bakteri yang cukup untuk masuk ke paru-paru, paparan berulang dan berkepanjangan pada partikel yang dilepaskan oleh batuk atau bersin pasien diperlukan. Faktor risiko yang signifikan adalah berada di ruangan yang penuh sesak dengan kondisi sanitasi yang buruk dan sering kontak dengan pasien TB..

Mycobacteria tuberkulosis memiliki resistensi yang signifikan terhadap lingkungan eksternal. Di tempat gelap di dahak, mereka dapat tetap hidup selama berbulan-bulan. Di bawah pengaruh sinar matahari langsung, mikobakteri mati dalam beberapa jam. Mereka peka terhadap suhu tinggi, larutan aktif kloramin, pemutih. Cara mengobati obat tradisional untuk penyakit ini, lihat di sini.

Infeksi memiliki dua tahap. Pertama, bakteri memasuki paru-paru, di mana sebagian besar dihancurkan oleh sistem kekebalan tubuh. Bakteri yang tidak dihancurkan ditangkap oleh sistem kekebalan tubuh dalam kapsul keras yang disebut tuberkel, yang terdiri dari banyak sel berbeda. Bakteri TBC tidak dapat menyebabkan kerusakan atau gejala saat berada di TBC, dan pada banyak orang penyakit ini tidak pernah berkembang. Hanya pada sebagian kecil (sekitar 10 persen) orang yang terinfeksi penyakit ini masuk ke tahap aktif kedua.

Tahap aktif penyakit dimulai ketika bakteri keluar dari TBC dan menginfeksi bagian paru-paru lainnya. Bakteri juga dapat memasuki aliran darah dan sistem limfatik dan menyebar ke seluruh tubuh. Pada beberapa orang, tahap aktif terjadi beberapa minggu setelah infeksi awal, tetapi dalam kebanyakan kasus, tahap kedua dimulai hanya setelah beberapa tahun atau dekade. Faktor-faktor seperti penuaan, sistem kekebalan yang lemah dan nutrisi yang buruk, meningkatkan risiko bakteri melampaui tuberkulosis. Paling sering, dengan TBC aktif, bakteri menghancurkan jaringan paru-paru dan sangat menyulitkan pernapasan, tetapi penyakit ini juga dapat mempengaruhi bagian-bagian lain dari tubuh, termasuk otak, kelenjar getah bening, ginjal, dan saluran pencernaan. Jika tidak diobati, TBC bisa berakibat fatal.

Terkadang penyakit ini disebut wabah putih karena wajah pucat korbannya. Tuberkulosis adalah penyebab utama kematian di seluruh dunia, terlepas dari perkembangan pengobatan yang efektif

Sumber infeksi adalah orang yang sakit, hewan peliharaan yang sakit dan burung. Yang paling berbahaya adalah pasien dengan bentuk terbuka. tuberkulosis paru-paru, patogen dengan dahak, tetesan lendir selama batuk, berbicara, dll. Pasien dengan lesi tuberkulosis dari usus, genitourinari dan organ internal lainnya kurang berbahaya dalam arti epidemiologis.

Di antara hewan domestik, sumber infeksi paling penting adalah sapi, yang mengeluarkan patogen dengan susu, dan babi.

Rute transmisi berbeda. Lebih sering, infeksi terjadi dengan menetes melalui dahak dan air liur, diekskresikan oleh pasien dengan batuk, berbicara, bersin, serta debu di udara.

Peran penting dimainkan oleh cara kontak-rumah tangga untuk menyebarkan infeksi baik secara langsung dari pasien (tangan yang bernoda dahak) dan melalui berbagai barang rumah tangga yang terkontaminasi dengan dahak. Makanan dapat menginfeksi pasien tuberkulosis; selain itu, infeksi dapat ditularkan dari hewan dengan TBC melalui susu, produk susu dan daging mereka.

Kerentanan terhadap tuberkulosis adalah mutlak. Jalannya proses infeksi tergantung pada keadaan organisme dan ketahanannya, nutrisi, kondisi perumahan dan kehidupan, kondisi kerja, dll..

Mekanisme pertukaran gas di paru-paru dan jaringan

Pergerakan pernapasan: Menghirup dan menghembuskan napas secara bergantian saling menggantikan, memastikan keluarnya udara melalui paru-paru, ventilasi mereka. Perubahan inspirasi dan pernafasan diatur oleh pusat pernapasan yang terletak di medula oblongata. Di pusat pernapasan, denyut nadi muncul secara ritmis, yang ditransmisikan di sepanjang saraf oleh otot-otot interkostal dan diafragma, menyebabkan kontraksi. Tulang rusuk naik, diafragma menjadi hampir rata karena kontraksi otot-ototnya. Volume rongga dada meningkat. Paru-paru mengikuti gerakan dada. Ada nafas. Kemudian otot-otot interkostal dan otot-otot diafragma mengendur, volume rongga dada berkurang, paru-paru berkontraksi dan udara diangkat. Ada pernafasan.

Dengan istirahat relatif, seorang dewasa membuat sekitar 16 gerakan pernapasan dalam 1 menit. Di area dengan ventilasi buruk, frekuensi gerakan pernapasan meningkat 2 kali atau lebih. Ini karena sel-sel saraf pusat pernapasan sensitif terhadap karbon dioksida dalam darah. Begitu jumlah dalam darah meningkat, eksitasi meningkat di pusat pernapasan, dan impuls saraf merambat melalui saraf ke otot-otot pernapasan. Akibatnya, frekuensi dan kedalaman gerakan pernapasan meningkat.

Dengan demikian, gerakan pernapasan diatur oleh jalur saraf dan hormonal..

Kapasitas hidup paru-paru Dengan nafas yang tenang, sekitar 500 cm³ udara memasuki paru-paru manusia. Jumlah udara yang sama dikeluarkan dari sistem pernapasan selama pernafasan yang tenang..

Volume udara terbesar yang bisa dihembuskan seseorang setelah napas yang dalam adalah sekitar 3500 cm³. Volume ini disebut kapasitas paru-paru.

Orang yang berbeda memiliki kapasitas paru yang berbeda. Ini ditentukan selama pemeriksaan medis menggunakan alat khusus - spirometer.

Pertukaran gas di paru-paru Kandungan gas di udara yang dihirup dan dihembuskan tidak sama. Udara yang dihirup mengandung 21% oksigen, sekitar 79% nitrogen, sekitar 0,03% karbon dioksida, sejumlah kecil uap air dan gas inert.

Persentase udara yang dihembuskan berbeda. Oksigen di dalamnya tetap sekitar 16%, jumlah karbon dioksida meningkat hingga 4%. Kandungan uap air juga meningkat. Gas nitrogen dan lembam di udara yang dihembuskan tetap dalam jumlah yang sama seperti di udara yang dihirup. Perbedaan kandungan oksigen dan karbon dioksida di udara yang dihirup dan dihembuskan dijelaskan oleh pertukaran gas di paru-paru. Karbon dioksida dari darah vena memasuki vesikula paru dan dikeluarkan dari tubuh selama pernafasan. Oksigen dari vesikel paru memasuki aliran darah dan masuk ke dalam senyawa kimia dengan hemoglobin. Darah berubah dari vena ke arteri.

Melalui vena paru-paru, darah arteri memasuki atrium kiri, kemudian ke ventrikel kiri dan ke dalam sirkulasi paru-paru.

Respirasi jaringan terjadi di kapiler dari lingkaran besar sirkulasi darah, di mana darah mengeluarkan oksigen dan menerima karbon dioksida. Ada sedikit oksigen dalam jaringan, dan karena itu ada pemecahan oksihemoglobin menjadi hemoglobin dan oksigen. Oksigen masuk ke cairan jaringan dan digunakan di sana oleh sel untuk oksidasi biologis zat organik. Energi yang dilepaskan dalam proses ini digunakan untuk proses vital sel dan jaringan. Karbon dioksida dalam jaringan banyak menumpuk. Itu memasuki cairan jaringan, dan dari itu ke dalam darah. Di sini, karbon dioksida sebagian ditangkap oleh hemoglobin, dan sebagian dilarutkan atau diikat secara kimia oleh garam plasma darah. Darah vena membawanya ke atrium kanan, dari sana ia memasuki ventrikel kanan, yang mendorong darah vena ke paru-paru melalui arteri pulmonalis - lingkaran menutup. Di paru-paru, darah kembali menjadi arteri dan, kembali ke atrium kiri, memasuki ventrikel kiri, dan dari itu ke dalam lingkaran besar sirkulasi darah.

Pertukaran gas di paru-paru dan jaringan

Nafas manusia. Struktur dan fungsi paru-paru

Respirasi adalah salah satu fungsi vital tubuh, yang bertujuan mempertahankan tingkat optimal proses redoks dalam sel. Breathing adalah proses fisiologis kompleks yang menyediakan oksigen ke jaringan, penggunaannya oleh sel dalam proses metabolisme, dan penghilangan karbon dioksida..

Seluruh proses pernapasan dapat dibagi menjadi tiga tahap: respirasi eksternal, transportasi gas darah dan respirasi jaringan.

Respirasi eksternal adalah pertukaran gas antara tubuh dan udara di sekitarnya, yaitu suasana. Respirasi eksternal, pada gilirannya, dapat dibagi menjadi dua tahap: pertukaran gas antara udara atmosfer dan alveolar; pertukaran gas antara darah kapiler paru dan udara alveolar.

Transportasi gas. Oksigen dan karbon dioksida dalam keadaan terlarut bebas diangkut dalam jumlah yang relatif kecil, sebagian besar gas-gas ini diangkut dalam keadaan terikat. Pembawa utama oksigen adalah hemoglobin. Dengan hemoglobin, hingga 20% karbon dioksida juga diangkut. Sisa karbon dioksida dibawa dalam bentuk bikarbonat plasma.

Respirasi internal atau jaringan. Tahap respirasi ini dapat dibagi menjadi dua: pertukaran gas antara darah dan jaringan dan konsumsi oksigen oleh sel dan pelepasan karbon dioksida sebagai produk disimilasi.

Respirasi eksternal disediakan oleh struktur muskuloskeletal dada, paru-paru, dan saluran pernapasan (Gbr. 1) dan pusat saraf otak dan sumsum tulang belakang..

Ara. 1. Struktur morfologis sistem pernapasan manusia

Peran dan sifat fisiologis paru-paru

Fungsi paling penting dari paru-paru - menyediakan pertukaran gas antara udara alveolar dan darah - dicapai karena permukaan pertukaran gas yang besar dari paru-paru (rata-rata 90 m 2 pada orang dewasa) dan area kapiler darah yang besar dari sirkulasi paru-paru (70-90 m 2).

Fungsi ekskresi paru-paru adalah menghilangkan lebih dari 200 zat volatil yang terbentuk di dalam tubuh atau dari luar. Secara khusus, karbon dioksida, metana, aseton, zat eksogen (etil alkohol, etil eter) dan zat gas narkotika (fluorotane, nitro oksida) yang terbentuk dalam tubuh dihilangkan dengan berbagai tingkat dari darah melalui paru-paru. Air juga menguap dari permukaan alveoli.

Selain pendingin udara, paru-paru terlibat dalam melindungi tubuh terhadap infeksi. Mikroorganisme yang diendapkan di dinding alveoli ditangkap dan dihancurkan oleh makrofag alveolar. Makrofag teraktivasi menghasilkan faktor kemotaksis yang menarik granulosit neutrofilik dan eosinofilik, yang keluar dari kapiler dan berpartisipasi dalam fagositosis. Makrofag dengan mikroorganisme terserap mampu bermigrasi ke kapiler dan kelenjar limfatik, di mana reaksi inflamasi dapat berkembang. Dalam melindungi tubuh dari agen infeksius yang memasuki paru-paru dengan udara, lisozim, interferon, imunoglobulin (IgA, IgG, IgM), antibodi leukosit spesifik yang terbentuk di paru-paru adalah penting.

Filtrasi dan fungsi paru hemostatik - ketika darah melewati lingkaran kecil di paru-paru, bekuan darah kecil dan emboli tertunda dan dikeluarkan dari darah.

Gumpalan darah dihancurkan oleh sistem fibrinolitik paru-paru. Hingga 90% heparin disintesis oleh paru-paru, yang, masuk ke dalam darah, mencegah koagulasi dan meningkatkan sifat reologi..

Endapan darah di paru-paru bisa mencapai hingga 15% dari volume darah yang bersirkulasi. Dalam hal ini, darah yang mengalir ke paru-paru dari sirkulasi tidak mati. Ada peningkatan suplai darah ke pembuluh mikrovaskulatur dan vena paru-paru dan darah "yang disimpan" terus berpartisipasi dalam pertukaran gas dengan udara alveolar.

Fungsi metabolisme meliputi: pembentukan fosfolipid dan protein surfaktan, sintesis protein yang membentuk kolagen dan serat elastis, produksi mucopolysaccharides yang membentuk lendir bronkial, sintesis heparin, dan partisipasi dalam pembentukan dan penghancuran bahan aktif biologis dan zat lainnya..

Di paru-paru, angiotensin I berubah menjadi faktor vasokonstriktor yang sangat aktif - angiotensin II, bradikinin dinonaktifkan oleh 80%, serotonin ditangkap dan disimpan, serta 30-40% norepinefrin. Di dalamnya, histamin tidak aktif dan terakumulasi, hingga 25% insulin, 90-95% prostaglandin kelompok E dan F tidak aktif; prostaglandin (prostaniklin vasodilatasi) dan nitrit oksida (NO) terbentuk. Zat aktif yang tersimpan di bawah tekanan dapat dilepaskan dari paru-paru ke dalam darah dan berkontribusi pada pengembangan reaksi syok.

Meja. Fungsi paru-paru non-pernapasan

Fungsi

Ciri

Pemurnian udara (sel epitel bersilia. Sifat reologi), seluler (makrofag alveolar, neutrofil, limfosit), imunitas humoral (imunoglobulin, komplemen, laktoferin, antiprotease, interferon), lisozim (sel serosa, makrofag alveolar)

Sintesis zat aktif secara fisiologis

Bradykinin, serotonin, leukotrien, tromboksan A2, kinin, prostaglandin, TIDAK

Metabolisme berbagai zat

Dalam lingkaran kecil, hingga 80% bradikinin, hingga 98% serotonin, hingga 60% calicrein tidak aktif

Sintesis zat aktif permukaan (surfaktan), sintesis struktur sel sendiri

Sintesis kolagen dan elastin ("kerangka" paru-paru)

MRI hipoksia hingga 1/3 CI yang dikonsumsi untuk oksidasi glukosa

Sintesis prostasiklin, NO, ADP, fibrinolisis

Penghapusan produk metabolisme

Penguapan air permukaan, pertukaran transkapiler (keringat)

Perpindahan panas di saluran pernapasan bagian atas

Hingga 500 ml darah

Vasokonstriksi hipoksia

Penyempitan pembuluh paru-paru dengan penurunan O2 di alveoli

Pertukaran gas di paru-paru

Fungsi paling penting dari paru-paru adalah untuk menyediakan pertukaran gas antara udara alveoli paru dan darah kapiler kecil. Untuk memahami mekanisme pertukaran gas, perlu untuk mengetahui komposisi gas dari media yang dipertukarkan di antara mereka sendiri, sifat-sifat struktur alveolocapillary di mana gas dipertukarkan, dan mempertimbangkan fitur aliran darah paru dan ventilasi..

Komposisi alveolar dan udara yang dihembuskan

Komposisi atmosfer, alveolar (terkandung dalam alveoli paru) dan udara yang dihembuskan disajikan dalam tabel. 1.

Tabel 1. Isi dari gas-gas utama di udara atmosfer, alveolar dan kadaluarsa

Berdasarkan penentuan persentase gas di udara alveolar, tekanan parsialnya dihitung. Dalam perhitungan, tekanan uap air dalam gas alveolar diambil sama dengan 47 mm RT. Seni. Misalnya, jika kandungan oksigen dalam gas alveolar adalah 14,4%, dan tekanan atmosfer adalah 740 mm Hg. Art., Maka tekanan parsial oksigen (p0₂) akan menjadi: p0₂ = [(740-47) / 100] • 14,4 = 99,8 mmHg. Seni. Saat diam, tekanan parsial oksigen dalam gas alveolar berfluktuasi sekitar 100 mm Hg. Art., Dan tekanan parsial karbon dioksida sekitar 40 mm RT. st.

Meskipun pergantian inhalasi dan pernafasan dengan pernapasan tenang, komposisi gas alveolar hanya berubah 0,2-0,4%, konstanta relatif komposisi udara alveolar dipertahankan, dan pertukaran gas antara itu dan darah terus menerus. Keteguhan komposisi udara alveolar dipertahankan karena nilai kecil dari koefisien ventilasi paru-paru (CVL). Koefisien ini menunjukkan seberapa besar kapasitas residual fungsional ditukar dengan udara atmosfer dalam 1 siklus pernapasan. Biasanya, garis air adalah 0,13-0,17 (yaitu, dengan napas tenang, sekitar 1/7 dari FOE dipertukarkan). Komposisi gas alveolar dalam hal oksigen dan karbon dioksida adalah 5-6% berbeda dari atmosfer.

Meja. 2. Komposisi gas dari udara yang dihirup dan alveolar

Koefisien ventilasi dari berbagai daerah paru-paru mungkin berbeda, oleh karena itu, komposisi gas alveolar memiliki nilai yang berbeda tidak hanya di kejauhan, tetapi juga di daerah tetangga paru-paru. Itu tergantung pada diameter dan kepatenan bronkus, produksi surfaktan dan ekstensibilitas paru, posisi tubuh dan tingkat pengisian pembuluh darah paru dengan darah, kecepatan dan rasio inspirasi dan durasi kadaluarsa, dll. Gravitasi memiliki pengaruh yang sangat kuat pada indikator ini..

Ara. 2. Dinamika oksigen di paru-paru dan jaringan

Dengan bertambahnya usia, nilai tekanan parsial oksigen dalam alveoli praktis tidak berubah, meskipun perubahan signifikan terkait usia dalam banyak indikator respirasi eksternal (penurunan VC, OEL, patensi bronkial, peningkatan FOE, OOL, dll.). Menjaga stabilitas pO₂ di alveoli mendorong peningkatan laju pernapasan terkait usia.

Difusi gas antara alveoli dan darah

Difusi gas antara udara dan darah alveolar mematuhi hukum umum difusi, yang menurutnya gaya penggerak adalah perbedaan tekanan parsial (voltase) gas antara alveoli dan darah (Gbr. 3).

Gas-gas yang berada dalam keadaan terlarut dalam plasma darah yang mengalir ke paru-paru menciptakan tegangan dalam darah, yang dinyatakan dalam satuan yang sama (mmHg) seperti tekanan parsial di udara. Nilai rata-rata dari tegangan oksigen (pO₂) dalam darah kapiler dari lingkaran kecil adalah 40 mm RT. Art., Dan tekanan parsialnya di udara alveolar adalah 100 mm RT. Seni. Gradien tekanan oksigen antara udara alveolar dan darah adalah 60 mm Hg. Seni. Tegangan karbon dioksida dalam darah vena yang mengalir adalah 46 mm RT. Art., Di alveoli - 40 mm RT. Seni. dan gradien tekanan karbon dioksida adalah 6 mm RT. Seni. Gradien ini adalah kekuatan pendorong pertukaran gas antara udara alveolar dan darah. Perlu dicatat bahwa nilai-nilai yang diindikasikan dari gradien tersedia hanya pada awal kapiler, tetapi ketika darah bergerak sepanjang kapiler, perbedaan antara tekanan parsial dalam gas alveolar dan tegangan dalam darah berkurang.

Ara. 3. Kondisi fisikokimia dan morfologis pertukaran gas antara udara alveolar dan darah

Laju pertukaran oksigen antara udara alveolar dan darah dipengaruhi oleh sifat-sifat medium melalui mana difusi terjadi dan waktu (sekitar 0,2 detik) di mana bagian oksigen yang ditransfer terikat ke hemoglobin..

Untuk mentransfer dari udara alveolar ke sel darah merah dan berkomunikasi dengan hemoglobin, molekul oksigen harus berdifusi melalui:

• lapisan surfaktan yang melapisi alveoli;
• epitel alveolar;
• membran basement dan ruang interstitial antara epitel dan endotelium;
• endotel kapiler;
• lapisan plasma darah antara endotelium dan sel darah merah;
• membran eritrosit;
• lapisan sitoplasma eritrosit.

Jarak total ruang difusi ini adalah 0,5 hingga 2 mikron.

Faktor-faktor yang mempengaruhi difusi gas di paru-paru tercermin dalam rumus Fick:

di mana V adalah volume gas difusi; k adalah koefisien permeabilitas medium untuk gas, tergantung pada kelarutan gas dalam jaringan dan berat molekulnya; S adalah area permukaan difusi paru-paru; R₁ dan P.₂, - Ketegangan gas dalam darah dan alveoli; d adalah ketebalan ruang difusi.

Dalam prakteknya, untuk tujuan diagnostik, sebuah indikator yang disebut kapasitas difusi paru-paru untuk oksigen (DL_O2) Ini sama dengan volume oksigen yang disebarkan dari udara alveolar ke dalam darah melalui seluruh permukaan pertukaran gas dalam 1 menit dengan gradien tekanan oksigen 1 mm Hg. st.

dimana vo₂ - difusi oksigen ke dalam darah dalam 1 menit; R₁ - tekanan parsial oksigen di alveoli; R₂ - Ketegangan oksigen dalam darah.

Terkadang indikator ini disebut koefisien transfer. Biasanya, ketika orang dewasa sedang istirahat, nilai DL_O2 = 20-25 ml / menit mm RT. Seni. Dengan aktivitas fisik DL_O2meningkat dan dapat mencapai 70 ml / menit mm RT. st.

Pada orang tua, nilai DL_O2berkurang; pada usia 60 tahun, kira-kira 1/3 lebih kecil dari orang muda.

Untuk menentukan DL_O2sering menggunakan definisi layak DL yang layak secara teknis_Dengan. Mereka mengambil satu napas udara yang mengandung 0,3% karbon monoksida, menahan napas selama 10-12 detik, lalu menghembuskan napas dan, menentukan kandungan CO di bagian terakhir dari udara yang dihembuskan, menghitung transisi CO ke dalam darah:_O2= DL_Dengan • 1.23.

Koefisien permeabilitas lingkungan biologis untuk CO₂ 20-25 kali lebih tinggi daripada oksigen. Karena itu, difusi C0₂ dalam jaringan tubuh dan paru-paru pada gradien konsentrasi yang lebih rendah daripada oksigen, karbon dioksida juga dengan cepat terkandung dalam darah vena lebih tinggi (46 mm Hg) daripada di alveoli (40 mm Hg), tekanan parsial, sebagai suatu peraturan, berhasil melarikan diri ke udara alveolar bahkan dengan sedikit aliran darah atau ventilasi, sementara pertukaran oksigen dalam kondisi seperti itu berkurang.

Ara. 4. Pertukaran gas di kapiler dari lingkaran besar dan kecil dari sirkulasi darah

Kecepatan darah di kapiler paru sedemikian sehingga satu sel darah merah melewati kapiler dalam 0,75-1 detik. Waktu ini cukup untuk menyeimbangkan tekanan parsial oksigen di alveoli dan tegangannya dalam darah kapiler paru. Hanya dibutuhkan sekitar 0,2 detik untuk mengikat oksigen dengan hemoglobin dari eritrosit. Juga, keseimbangan antara tekanan karbon dioksida antara darah dan alveoli dengan cepat terjadi. Dalam darah arteri normal yang dirawat dari paru-paru melalui pembuluh darah lingkaran kecil orang sehat, dalam kondisi normal, tekanan oksigen 85-100 mm Hg. Seni., Dan tegangannya₂-35-45 mmHg st.

Untuk mengkarakterisasi kondisi dan efisiensi pertukaran gas di paru-paru bersama dengan DL₀ faktor pemanfaatan oksigen juga digunakan (KI_O2), yang mencerminkan jumlah oksigen (dalam ml) yang diserap dari 1 l yang memasuki paru-paru udara: KI₀₂ = V_O2ml * min -1 / MOD l * min -1 CI normal = 35-40 ml * l -1.

Pertukaran jaringan dalam jaringan

Pertukaran gas dalam jaringan mengikuti pola yang sama dengan pertukaran gas di paru-paru. Difusi gas berlangsung dalam arah gradien tegangan mereka, kecepatannya tergantung pada besarnya gradien ini, area kapiler darah yang berfungsi, ketebalan ruang difusi, dan sifat-sifat gas. Banyak dari faktor-faktor ini, dan karenanya nilai tukar gas, dapat bervariasi tergantung pada kecepatan aliran darah linier dan volumetrik, kandungan dan sifat hemoglobin, suhu, pH, aktivitas enzim sel dan sejumlah kondisi lainnya..

Selain faktor-faktor ini, pertukaran gas (terutama oksigen) antara darah dan jaringan difasilitasi oleh mobilitas molekul oksihemoglobin (difusi mereka ke permukaan membran eritrosit), konveksi sitoplasma dan cairan interstisial, serta penyaringan dan reabsorpsi cairan dalam microvasculature..

Pertukaran oksigen

Pertukaran gas antara darah arteri dan jaringan sudah dimulai pada tingkat arteriol dengan diameter 30-40 mikron dan dilakukan di seluruh mikrovaskulatur hingga ke tingkat venula. Namun, peran utama dalam pertukaran gas dimainkan oleh kapiler. Untuk mempelajari pertukaran gas dalam jaringan, konsep kait yang disebut "silinder jaringan (kerucut)" berguna, yang mencakup struktur jaringan kapiler dan berdekatan yang disediakan oleh oksigen (Gbr. 5). Diameter silinder semacam itu dapat dinilai dari jarak interkapiler. Itu adalah sekitar 25 mikron di otot jantung, 40 mikron di korteks serebral, dan 80 mikron di otot rangka.

Kekuatan pendorong pertukaran gas dalam silinder jaringan adalah gradien tekanan oksigen. Bedakan antara gradien longitudinal dan transversal. Gradien longitudinal diarahkan sepanjang kapiler. Tegangan oksigen di bagian awal kapiler bisa sekitar 100 mm Hg. Seni. Ketika sel darah merah bergerak ke bagian vena kapiler dan oksigen berdifusi ke dalam jaringan, pO2 turun menjadi rata-rata 35-40 mmHg. Art., Tetapi dalam beberapa kondisi mungkin turun hingga 10 mm RT. Seni. Gradien tegangan transversal O2 dalam silinder jaringan dapat mencapai 90 mmHg. Seni. (di situs jaringan terjauh dari kapiler, di apa yang disebut "sudut mati", p0₂ mungkin 0-1 mmHg. Seni.).

Ara. 5. Representasi skematis dari "silinder jaringan" dan distribusi tekanan oksigen di arteri dan vena kapiler saat istirahat dan selama kerja intensif

Dengan demikian, dalam struktur jaringan, pengiriman oksigen ke sel tergantung pada sejauh mana mereka dikeluarkan dari kapiler darah. Sel-sel yang berdekatan dengan daerah vena kapiler berada dalam kondisi pengiriman oksigen yang lebih buruk. Untuk proses oksidatif normal dalam sel, tegangan oksigen 0,1 mm Hg sudah cukup. st.

Kondisi pertukaran gas dalam jaringan dipengaruhi tidak hanya oleh jarak interkapiler, tetapi juga oleh arah aliran darah di kapiler tetangga. Jika arah aliran darah dalam jaringan kapiler yang mengelilingi sel jaringan yang diberikan bersifat multi arah, ini meningkatkan keandalan pasokan oksigen ke jaringan..

Efisiensi penangkapan oksigen oleh jaringan dicirikan oleh nilai koefisien pemanfaatan oksigen (CUC) - ini adalah rasio persentase jumlah oksigen yang diserap oleh jaringan dari darah arteri per unit waktu ke jumlah total oksigen yang dikirim oleh darah ke pembuluh darah jaringan pada saat yang sama. Adalah mungkin untuk menentukan CUC jaringan dengan perbedaan kandungan oksigen dalam darah pembuluh arteri dan dalam darah vena yang mengalir dari jaringan. Dalam keadaan istirahat fisik pada seseorang, rata-rata KUK adalah 25-35%. Bahkan dalam memotong, nilai CUC pada organ yang berbeda tidak sama. Saat istirahat, CUC miokard sekitar 70%.

Selama aktivitas fisik, tingkat pemanfaatan oksigen meningkat menjadi 50-60%, dan pada beberapa otot dan jantung yang paling aktif bekerja, tingkatnya bisa mencapai 90%. Peningkatan CUC pada otot terutama disebabkan oleh peningkatan aliran darah pada mereka. Dalam hal ini, kapiler yang tidak berfungsi saat istirahat dibuka, area permukaan difusi meningkat, dan jarak difusi untuk penurunan oksigen. Peningkatan aliran darah dapat disebabkan secara refleksif dan di bawah pengaruh faktor-faktor lokal yang memperluas pembuluh otot. Faktor-faktor tersebut adalah peningkatan suhu otot yang bekerja, peningkatan pC0₂ dan penurunan pH darah, yang tidak hanya berkontribusi pada peningkatan aliran darah, tetapi juga menyebabkan penurunan afinitas hemoglobin terhadap oksigen dan mempercepat difusi oksigen dari darah ke jaringan..

Mengurangi ketegangan oksigen dalam jaringan atau kesulitan penggunaannya untuk respirasi jaringan disebut hipoksia. Hipoksia dapat terjadi akibat gangguan ventilasi paru-paru atau kegagalan sirkulasi, gangguan difusi gas dalam jaringan, serta aktivitas enzim seluler yang tidak memadai..

Perkembangan hipoksia jaringan otot rangka dan jantung sampai batas tertentu dicegah oleh kromoprotein - mioglobin, yang berperan sebagai depot oksigen. Gugus prostetik mioglobin mirip dengan heme hemoglobin, dan bagian protein dari molekul diwakili oleh rantai polipeptida tunggal. Satu molekul mioglobin hanya mampu mengikat satu molekul oksigen, dan 1 g mioglobin - 1,34 ml oksigen. Terutama banyak mioglobin ditemukan di miokardium - rata-rata 4 mg / g jaringan. Dengan oksigenasi lengkap mioglobin, cadangan oksigen yang dibuat olehnya dalam 1 g jaringan akan menjadi 0,05 ml. Oksigen ini cukup untuk 3-4 kontraksi jantung. Afinitas mioglobin terhadap oksigen lebih tinggi daripada hemoglobin. Tekanan setengah saturasi P₅₀ untuk mioglobin adalah antara 3 dan 4 mm RT. Seni. Oleh karena itu, dalam kondisi perfusi otot yang cukup dengan darah, ia menyimpan oksigen dan melepaskannya hanya ketika kondisi yang dekat dengan hipoksia muncul. Myoglobin pada manusia mengikat hingga 14% dari jumlah total oksigen dalam tubuh.

Dalam beberapa tahun terakhir, protein lain yang mampu mengikat oksigen dalam jaringan dan sel telah ditemukan. Diantaranya, protein neuroglobin yang terkandung dalam jaringan otak, retina, dan cytoglobin yang terkandung dalam neuron dan jenis sel lainnya..

Hyperoxia adalah peningkatan ketegangan oksigen dalam darah dan jaringan dalam kaitannya dengan norma. Kondisi ini dapat berkembang ketika seseorang menghirup oksigen murni (untuk orang dewasa, pernapasan seperti itu tidak boleh lebih dari 4 jam) atau jika ia ditempatkan di kamar dengan tekanan udara tinggi. Dengan hiperoksia, gejala keracunan oksigen dapat secara bertahap berkembang. Oleh karena itu, dengan penggunaan respirasi yang lama dengan campuran gas dengan kandungan oksigen tinggi, kandungannya tidak boleh melebihi 50% di dalamnya. Terutama berbahaya adalah peningkatan kandungan oksigen di udara yang dihirup untuk bayi yang baru lahir. Menghirup oksigen murni dalam waktu lama menimbulkan risiko kerusakan retina, epitel paru, dan struktur otak tertentu..

Pertukaran gas karbon dioksida

Biasanya, tegangan karbon dioksida dalam darah arteri berkisar antara 35-45 mm RT. Seni. Gradien tegangan karbon dioksida antara darah arteri yang mengalir dan sel-sel yang mengelilingi kapiler jaringan dapat mencapai 40 mm Hg. Seni. (40 mm Hg. Seni. Dalam darah arteri dan hingga 60-80 mm di lapisan dalam sel). Di bawah pengaruh gradien ini, karbon dioksida berdifusi dari jaringan ke dalam darah kapiler, menyebabkan peningkatan tegangan hingga 46 mm Hg. Seni. dan meningkatkan kandungan karbon dioksida menjadi 56-58% vol. Sekitar seperempat dari total karbon dioksida yang dilepaskan dari jaringan ke dalam darah berikatan dengan hemoglobin, sisanya karena enzim karbonat anhidrase bergabung dengan air dan membentuk asam karbonat, yang dengan cepat dinetralkan dengan penambahan ion Na 'dan K' dan diangkut ke paru-paru dalam bentuk bikarbonat ini..

Jumlah karbon dioksida terlarut dalam tubuh manusia adalah 100-120 liter. Ini adalah sekitar 70 kali lebih banyak oksigen dalam darah dan jaringan. Ketika tegangan karbon dioksida dalam darah berubah antara itu dan jaringan, redistribusi intens terjadi. Oleh karena itu, dengan ventilasi paru-paru yang tidak memadai, tingkat karbon dioksida dalam darah berubah lebih lambat daripada tingkat oksigen. Karena adiposa dan jaringan tulang mengandung sejumlah besar karbon dioksida terlarut dan terikat, mereka dapat bertindak sebagai penyangga, menangkap karbon dioksida jika terjadi hiperkapnia dan memberi kembali selama hipokapnia.

Pertukaran gas di paru-paru dan jaringan

Komposisi udara yang dihirup, dihembuskan dan alveolar

Dengan menghirup dan menghembuskan napas secara bergantian, seseorang memberikan ventilasi pada paru-paru, mempertahankan komposisi gas yang relatif konstan dalam vesikel paru (alveoli). Seseorang menghirup udara atmosfer dengan kandungan oksigen tinggi (20,9%) dan kadar karbon dioksida rendah (0,03%), dan mengembuskan udara di mana oksigen 16,3% dan karbon dioksida 4% (Tabel 13).

Komposisi udara alveolar secara signifikan berbeda dari komposisi atmosfer, udara yang dihirup. Ini memiliki lebih sedikit oksigen (14,2%).

Nitrogen dan gas inert yang membentuk udara tidak ikut bernafas, dan isinya dalam udara yang dihirup, dihembuskan dan alveolar hampir sama.

Komposisi udara yang dihirup, dihembuskan dan alveolar