Основные механизмы регуляции дыхания

Интенсивность тканевого дыхания изменяется в широких пределах в соответствии с деятельностью органов и тканей, следовательно, изменяется и потребность в снабжении кислородом, и количество выделяемого углекислого газа. Адекватное снабжение клеток кислородом и удаление углекислого газа из организма осуществляется координированной деятельностью всех перечисленных систем, изменения происходят на всех этапах транспорта газов, приспосабливая темп окислительных процессов к меняющимся условиям внешней среды. Некоторые изменения происходят очень быстро, например способность гемоглобина присоединять или отдавать кислород в соответствии с его напряжением в крови, активность окислительных ферментов, быстро происходит рефлекторное изменение минутного объема дыхания, деятельности сердца, тонуса сосудов - эти изменения происходят в течение секунд. Больше времени требуется для изменения, например, количества эритроцитов в крови за счет выброса их из депо, объема циркулирующей крови. Еще более длительно протекают процессы структурной перестройки, требующие синтеза белка, такие как эритропоэз синтез гемоглобина, увеличение числа митохондрий в клетках. Таким образом, регуляция дыхания осуществляется на нескольких уровнях, которые включаются не одновременно, и вносят не одинаковый вклад в конечный результат, однако нарушение любого из этих процессов может лежать в основе патологических процессов дыхательной системы.

Учитывая то, что вклад отдельных компонентов системы в процесс доставки кислорода тканям неодинаков, попытаемся выделить главный механизм. Диффузия газов в ткани и из тканей осуществляется пассивно, в соответствии с градиентом напряжения газов между капиллярами и тканевой жидкостью, следовательно, зависит от интенсивности метаболизма в тканях, объемной и линейной скорости тока крови, концентрации гемоглобина, кислотно-щелочного равновесия. Однако, как бы ни были значимы эти параметры, если кровь не будет достаточно насыщена кислородом, или будет содержать избыток углекислоты, диффузия окажется невозможной. Следовательно, для нормального протекания тканевого обмена особенно важны содержание О₂ и СО₂ в артериальной крови. Известно, что при протекании крови через капилляры легких между плазмой и альвеолярным воздухом устанавливается почти полное газовое равновесие, поэтому состав альвеолярного воздуха определяет содержание О₂ и СО₂ в артериальной крови. Оптимальное содержание газов в альвеолярном воздухе поддерживается изменением объема легочной вентиляции в соответствии с ситуацией в организме в определенный момент. Таким образом, на внешнее дыхание ложится задача обеспечить оптимальные величины О₂ и СО₂ в крови при любом уровне тканевого метаболизма.