В физиологии термин «дыхание» включает все те факторы, которые принимают участие в газообмене организма.
При этом физиология различает внутреннее и внешнее дыхание, понимая под последним работу по доставке дыхательного газа проницаемой для него альвеолярной мембране, а под «внутренним дыханием» — непосредственное участие кислорода в самом клеточном обмене веществ (метаболизме), при котором происходит образование конечных продуктов — СО2 и Н2О. Такое двойное подразделение дыхания — отвлеченное и пространственное — делает понятным, что какая-то посредствующая система должна перекинуть мост между вентиляционной работой легких и метаболическими процессами в клетках. Эта транспортирующая функция лежит на кровообращении, которое находится, таким образом, в функциональной взаимосвязи с физиологией дыхания.
Этой же особенностью физиологии дыхания объясняется, что ряд так называемых «функциональных проб дыхания» в большей или меньшей степени отражает роль сердца и кровообращения, в то время как патологические результаты «функциональных проб сердца» могут быть объяснены нарушениями со стороны органов дыхания.
Каждое значительное нарушение дыхания, вызывая повышение парциального давления СО2, сказывается на дыхательном центре, который со своей стороны пытается компенсировать это нарушение углублением и учащением числа дыхательных движений. Только при хронической перегрузке крови углекислотой затухает реактивная чувствительность медуллярного центра, и тогда управление дыханием принимает на себя чувствительная к недостатку кислорода система в каротидном синусе (Glomus саrоticus).
Надо принимать во внимание этот факт. Хотя интенсивная «терапевтическая» ингаляция кислорода может устранить одышку и цианоз, однако в то же время может повести к параличу дыхания, поскольку в этих условиях прекращает свою деятельность и Glomus caroticum.
Нормальная физиология дыхания
Газообмен между воздухом и кровью в физиологии дыхания происходит в легких в альвеолах, общая поверхность их 90—130 м2 и является местом, где действительно осуществляется дыхание. При этом в покое за 24 часа во взаимный обмен с эритроцитами с площадью их поверхности, равной 116000 м2, вступает 10000 л воздуха.
В покое в физиологии дыхания используется лишь часть емкости легких. При каждом вдохе приходит в движение около 500 мл воздуха, из которых 2/3 достигает альвеол, а треть остается в «мертвом пространстве» дыхательных путей (в полости рта, носа, трахеи, разветвлении бронхов). Хотя этот участок дыхательных путей и пропадает для газообмена, однако с его помощью обогревается и увлажняется вдыхаемый воздух.
В альвеолах свежий воздух с содержанием в нем 20,95% кислорода и 0,03% углекислоты смешивается с остаточным альвеолярным воздухом, который складывается из экспираторного резервного воздуха и резидуального воздуха, и вступает в обмен с венозной кровью. Парциальное альвеолярное давление кислорода, равное 100 мм рт. ст., если считать атмосферное давление равным 700 мм рт. ст., делает возможным, как показывает кривая диссоциации кислорода, образование Н2О2 с содержанием кислорода, равным 98%.
Связывание кислорода с гемоглобином в физиологии дыхания зависит, помимо парциального альвеолярного давления кислорода, также и от pH крови (оно усиливается с повышением pH) и, наконец, от парциального давления углекислоты крови в смысле так называемого эффекта Bohr. Согласно последнему, адекватно содержанию в крови бикарбоната с повышением кислотности крови способность гемоглобина связываться с кислородом снижается.
Парциальное давление кислорода крови, притекающей для газообмена, в венозных коленах легочных капилляров равно 40 мм рт. ст., так что в нормальных условиях вентиляции имеется достаточно большая разница в давлении кислорода между альвеолярной и капиллярной кровью, которая и делает возможным окисление крови.
В физиологии дыхания имеются необходимые предпосылки также и для диффузии углекислоты из крови в альвеолы, так как альвеолярное парциальное давление углекислоты, равное 40 мм рт. ст., явно ниже, чем парциальное напряжение углекислого газа в капиллярах, равное 45 мм рт. ст.
Воспринятый венозной кровью конечный продукт тканевого метаболизма — углекислый газ — обеспечивает постоянство реакции крови с помощью СО2-бикарбонат-буферной системы.
При оценке работоспособности легких прежде всего обращают внимание на вентилирование дыхательного газа и распределение воздуха по отдельным участкам легких. Однако знание определенных статических и динамических дыхательных величин позволяет лишь ориентировочно судить о легочной функции. Полную картину можно представить только благодаря определению размеров резервной работоспособности легких, причем наряду с собственно легочной недостаточностью диссоциация кардио-пульмональной системы также может являться ограничением «Vita maxima».