Диффузия газов через аэрогематический барьер

В организме газообмен кислорода и углекислого газа, а так же других газообразных продуктов происходит с помощью диффузии.

Диффузия газов через альвеолокапиллярную мембрану легких осуществляется в два этапа. На первом этапе диффузионный перенос газов происходит по концентрационному градиенту через тонкий аэрогематический барьер (его толщина равна около 1мкм). На втором этапе происходит связывание газов в крови легочных капилляров.

Диффузия газов осуществляется в соответствии с градиентом парциальных давлений газов и описывается законом Фика:

Q газа = S ´ DK ´ (P1-P2) /T

Где Q газа - объем газа, проходящий через ткань в единицу времени, S- площадь ткани, DK- диффузионный коэффициент газа, P1-P2 - градиент парциального давления газа, Т - толщина барьера ткани.

Рисунок 8. Строение аэрогематического барьера

1-сурфактант, 2-эпителий альвеол, 3-интерстициальное пространство, 4-эндотелий капилляров, 5-плазма крови, 6-эритроцит

Как видно из приведенной формулы. Диффузия газа зависит от градиента давлений этого газа по обе стороны барьера, следовательно, нас интересуют парциальные давления кислорода и углекислого газа в альвеолярном воздухе и напряжения этих газов в венозной крови. Все эти цифры представлены в таблице 2. Отметим лишь, что в альвеолярном воздухе часть общего давления (47 мм рт.ст.) приходится на пары воды, значит давление «сухого» воздуха = 760 – 47 = 713 мм рт.ст. Альвеолярный воздух обогащен углекислым газом, кислорода в нем не 21, а 14%, следовательно парциальное давление кислорода в нем составит 14 % от 713 = 100 мм рт.ст. В венозной крови легочных капилляров напряжение кислорода = 40 мм рт.ст. Градиент давлений, обеспечивающий диффузию кислорода равен 100 – 40 = 60 мм рт.ст.

Что касается диффузии СО₂ из венозной крови в альвеолы, то даже сравнительно небольшого градиента РСО₂ (6-10мм.рт.ст.) для этого оказывается вполне достаточно, поскольку растворимость углекислого газа в 20-25 раз больше, чем кислорода. Именно поэтому после прохождения венозной крови через легочные капилляры РСО₂ в ней оказывается почти равным альвеолярному (около 40 мм.рт. ст.).

Для кислорода Р1- Р2 = 60 мм рт.ст

Для углекислого газа Р1- Р2 = 6 мм рт.ст

Ещё раз необходимо подчеркнуть, что постоянная скорость диффузии, как кислорода, так и углекислого газа через аэрогематический барьер определяются достаточно стабильным составом альвеолярного газа во время вдоха и выдоха.