La structure des poumons. Échanges gazeux dans les poumons et les tissus

Échanges gazeux dans les poumons et les tissus.

Dans les poumons, des échanges gazeux se produisent entre l’air entrant dans les alvéoles et le sang circulant dans les capillaires. Les échanges gazeux intenses entre l'air des alvéoles et le sang sont facilités par la faible épaisseur de la barrière dite aérohématique. Il est formé par les parois des alvéoles et des capillaires sanguins. L'épaisseur de la barrière est d'environ 2,5 microns. Les parois des alvéoles sont constituées d'épithélium pavimenteux monocouche, recouvert à l'intérieur d'une fine pellicule de phospholipide - un tensioactif qui empêche les alvéoles de coller ensemble pendant l'expiration et réduit la tension superficielle.

Les alvéoles sont entrelacées avec un réseau dense de capillaires sanguins, ce qui augmente considérablement la zone sur laquelle se produisent les échanges gazeux entre l'air et le sang.

Lors de l'inhalation, la concentration (pression partielle) d'oxygène dans les alvéoles est beaucoup plus élevée (100 mm Hg) que dans le sang veineux (40 mm Hg) circulant dans les capillaires pulmonaires. L’oxygène s’échappe donc facilement

des alvéoles dans le sang, où il se combine rapidement avec l'hémoglobine des érythrocytes. Parallèlement, le dioxyde de carbone, dont la concentration dans le sang veineux des capillaires est élevée (47 mm Hg), diffuse dans les alvéoles, où sa pression partielle est plus faible (40 mm Hg). Le dioxyde de carbone est éliminé des alvéoles du poumon avec l'air expiré.

Ainsi, la différence de pression (tension) de l'oxygène et du dioxyde de carbone dans l'air alvéolaire, dans le sang artériel et veineux, permet à l'oxygène de diffuser des alvéoles dans le sang, et au carbone

gaz acide du sang vers les alvéoles.

En raison de la propriété particulière de l'hémoglobine de se combiner avec l'oxygène et le dioxyde de carbone, le sang est capable d'absorber ces gaz en quantités importantes. 1 000 ml de sang artériel contiennent jusqu'à

20 ml d'oxygène et jusqu'à 52 ml de dioxyde de carbone. Une molécule d'hémoglobine est capable de s'attacher à elle-même 4 molécules d'oxygène, formant un composé instable - l'oxyhémoglobine.

Dans les tissus du corps, en raison d'un métabolisme continu et de processus oxydatifs intenses, de l'oxygène est consommé et du dioxyde de carbone se forme. Lorsque le sang pénètre dans les tissus du corps, l’hémoglobine donne de l’oxygène aux cellules et aux tissus. Le dioxyde de carbone formé au cours du métabolisme passe des tissus dans le sang et rejoint l'hémoglobine. Dans ce cas, un composé fragile se forme - la carbohémoglobine. La combinaison rapide de l'hémoglobine avec le dioxyde de carbone est facilitée par l'enzyme anhydrase carbonique présente dans les globules rouges.

L'hémoglobine présente dans les globules rouges peut également se combiner avec d'autres gaz, par exemple le monoxyde de carbone, pour former un composé assez puissant, la carboxyhémoglobine.

Un apport insuffisant d’oxygène aux tissus (hypoxie) peut survenir en cas de manque d’oxygène dans l’air inhalé. L'anémie – une diminution de la quantité d'hémoglobine dans le sang – survient lorsque le sang ne peut pas transporter l'oxygène.

Lorsque la respiration s'arrête ou s'arrête, une suffocation (asphyxie) se développe. Cette condition peut survenir en raison d’une noyade ou d’autres circonstances inattendues. Quand la respiration s'arrête, quand le cœur bat encore

doit fonctionner, la respiration artificielle est réalisée à l'aide d'appareils spéciaux, et en leur absence, par la méthode du « bouche à bouche », du « bouche à nez », ou en pressant et en dilatant la poitrine.

23. CONCEPT D'HYPOXIE. FORMES AIGUËS ET CHRONIQUES. TYPES D'HYPOXIE.

L'une des conditions obligatoires pour la vie du corps est la formation continue et la consommation d'énergie. Il est dépensé pour assurer le métabolisme, pour préserver et renouveler les éléments structurels des organes et des tissus, ainsi que pour remplir leurs fonctions. Le manque d'énergie dans l'organisme entraîne des troubles métaboliques importants, des changements et des dysfonctionnements morphologiques, et souvent la mort de l'organe et même de l'organisme. La base du déficit énergétique est l’hypoxie.

Hypoxie- un processus pathologique typique, généralement caractérisé par une diminution de la teneur en oxygène des cellules et des tissus. Il se développe à la suite d'une oxydation biologique insuffisante et constitue la base de perturbations dans l'approvisionnement énergétique des fonctions et des processus de synthèse du corps.

types d'hypoxie

Selon les causes et les caractéristiques des mécanismes de développement, on distingue les types suivants :

1. Exogène :

hypobare;

normobare.

Respiratoire (respiration).

Circulatoire (cardiovasculaire).

Hémique (sang).

Tissu (tissu primaire).

Surcharge (hypoxie de stress).

Substrat.

Mixte.

Selon la prévalence dans l'organisme, l'hypoxie peut être générale ou locale (avec ischémie, stase ou hyperémie veineuse d'organes et de tissus individuels).

Selon la gravité de l'évolution, on distingue une hypoxie légère, modérée, sévère et critique, qui entraîne la mort du corps.

Selon la rapidité d'apparition et la durée de l'évolution, l'hypoxie peut être :

éclair - se produit en quelques dizaines de secondes et se termine souvent par la mort ;

aigu - survient en quelques minutes et peut durer plusieurs jours :

chronique - se produit lentement, dure plusieurs semaines, mois, années.

Caractéristiques des types individuels d'hypoxie

Type exogène

Cause : une diminution de la pression partielle de l'oxygène P 0 2 dans l'air inhalé, qui s'observe lors de hautes ascensions en montagne (« mal des montagnes ») ou lorsque les avions sont dépressurisés (« mal de haute altitude »), ainsi que lorsque des personnes sont dans des espaces confinés de petit volume, lors de travaux dans des mines, des puits, des sous-marins.

Principaux facteurs pathogènes :

hypoxémie (diminution de la teneur en oxygène dans le sang) ;

hypocapnie (diminution de la teneur en CO2), qui se développe à la suite d'une augmentation de la fréquence et de la profondeur de la respiration et entraîne une diminution de l'excitabilité des centres respiratoires et cardiovasculaires du cerveau, ce qui aggrave l'hypoxie.

Type respiratoire (respiration)

Cause: insuffisance des échanges gazeux dans les poumons lors de la respiration, pouvant être due à une diminution de la ventilation alvéolaire

tion ou difficulté de diffusion de l'oxygène dans les poumons et peut être observée avec un emphysème, une pneumonie. Principaux facteurs pathogènes :

hypoxémie artérielle. par exemple, en cas de pneumonie, d'hypertension de la circulation pulmonaire, etc. ;

hypercapnie, c'est-à-dire augmentation de la teneur en CO 2 ;

l'hypoxémie et l'hypercapnie sont également caractéristiques de l'asphyxie - suffocation (arrêt de la respiration).

Type circulatoire (cardiovasculaire)

Raison : troubles circulatoires, entraînant un apport sanguin insuffisant aux organes et tissus, qui s'observent avec une perte de sang massive, une déshydratation, un dysfonctionnement du cœur et des vaisseaux sanguins, des réactions allergiques, un déséquilibre électrolytique, etc.

Le principal facteur pathogénétique est l'hypoxémie du sang veineux, car en raison de son écoulement lent dans les capillaires, une absorption intense d'oxygène se produit, combinée à une augmentation de la différence artério-veineuse d'oxygène. .

Type hémique (sang)

Raison : diminution de la capacité effective en oxygène du sang. On l'observe avec l'anémie, une violation de la capacité de l'hémoglobine à lier, transporter et libérer l'oxygène dans les tissus (par exemple, en cas d'intoxication au monoxyde de carbone ou d'oxygénation hyperbare).

Le principal facteur pathogénétique est une diminution de la teneur volumétrique en oxygène du sang artériel, ainsi qu'une baisse de la tension et de la teneur en oxygène du sang veineux. .

Type de tissu

Capacité altérée des cellules à absorber l'oxygène ;

Efficacité réduite de l'oxydation biologique en raison du découplage de l'oxydation et de la phosphorylation. Il se développe lorsque les enzymes biologiques d'oxydation sont inhibées, par exemple en raison d'un empoisonnement au cyanure, d'une exposition aux rayonnements ionisants, etc.

Le principal lien pathogénétique est l’insuffisance de l’oxydation biologique et, par conséquent, le déficit énergétique des cellules. Dans ce cas, il existe une teneur et une tension normales en oxygène dans le sang artériel, une augmentation de celles-ci dans le sang veineux et une diminution de la différence artério-veineuse en oxygène.

Type de surcharge

Cause : hyperfonctionnement excessif ou prolongé de tout organe ou tissu. Ceci est le plus souvent observé lors de travaux physiques intenses. .

Principaux liens pathogénétiques : hypoxémie veineuse importante ; hypercapnie .

Type de substrat

Raison : carence primaire en substrats d’oxydation, généralement du glucose. Donc. l'arrêt de l'apport de glucose au cerveau dans les 5 à 8 minutes entraîne des changements dystrophiques et la mort neuronale.

Principal facteur pathogénétique - déficit énergétique sous forme d'ATP et apport énergétique insuffisant aux cellules.

Type mixte

Raison : l'action de facteurs qui déterminent l'inclusion de divers types d'hypoxie. Essentiellement, toute hypoxie sévère, en particulier l'hypoxie à long terme, est mixte.

Morphologie de l'hypoxie

L'hypoxie est le maillon le plus important dans de nombreux processus pathologiques et maladies, et se développant à la fin de toute maladie, elle laisse sa marque sur l'image de la maladie. Cependant, l'évolution de l'hypoxie peut être différente et, par conséquent, l'hypoxie aiguë et chronique ont leurs propres caractéristiques morphologiques.

Hypoxie aiguë, qui se caractérise par une perturbation rapide des processus redox dans les tissus, une augmentation de la glycolyse, une acidification du cytoplasme des cellules et de la matrice extracellulaire, entraînant une augmentation de la perméabilité des membranes des lysosomes et la libération d'hydrolases qui détruisent les structures intracellulaires. De plus, l’hypoxie active la peroxydation lipidique. des composés de peroxydes radicaux libres apparaissent qui détruisent les membranes cellulaires. Dans des conditions physiologiques, au cours du métabolisme, il apparaît constamment

léger degré d'hypoxie des cellules, du stroma, des parois capillaires et des artérioles. C'est un signal pour augmenter la perméabilité des parois vasculaires et l'entrée des produits métaboliques et de l'oxygène dans les cellules. Par conséquent, l'hypoxie aiguë qui survient dans des conditions pathologiques est toujours caractérisée par une augmentation de la perméabilité des parois des artérioles, des veinules et des capillaires, qui s'accompagne de plasmorragies et du développement d'un œdème périvasculaire. Une hypoxie sévère et relativement prolongée conduit au développement d'une nécrose fibrinoïde des parois vasculaires. Dans ces vaisseaux, le flux sanguin s'arrête, ce qui augmente l'ischémie de la paroi et une diapédèse érythrocytaire se produit avec le développement d'hémorragies périvasculaires. Par conséquent, par exemple, dans l'insuffisance cardiaque aiguë, caractérisée par le développement rapide de l'hypoxie, le plasma sanguin des capillaires pulmonaires pénètre dans les alvéoles et un œdème pulmonaire aigu se produit. L'hypoxie cérébrale aiguë entraîne un œdème périvasculaire et un gonflement du tissu cérébral avec hernie de sa partie tige dans le foramen magnum et développement d'un coma, entraînant la mort.

Hypoxie chronique s'accompagne d'une restructuration à long terme du métabolisme, de l'inclusion d'un complexe de réactions compensatoires et adaptatives, par exemple une hyperplasie de la moelle osseuse pour augmenter la formation de globules rouges. Une dégénérescence graisseuse et une atrophie se développent et progressent dans les organes parenchymateux. De plus, l'hypoxie stimule la réaction fibroblastique dans le corps, les fibroblastes sont activés, ce qui entraîne une augmentation des modifications sclérotiques des organes parallèlement à l'atrophie des tissus fonctionnels. À un certain stade du développement de la maladie, les modifications provoquées par l'hypoxie contribuent à une diminution de la fonction des organes et des tissus avec le développement de leur décompensation.

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Échanges gazeux dans les poumons et les tissus

Nous respirons de l'air atmosphérique. Il contient environ 21 % d'oxygène, 0,03 % de dioxyde de carbone, près de 79 % d'azote et de la vapeur d'eau. La composition de l’air que nous expirons diffère de celle de l’air atmosphérique. Il contient déjà 16 % d’oxygène, environ 4 % de dioxyde de carbone et plus de vapeur d’eau. La quantité d'azote ne change pas.

Échange gazeux dans les poumons- c'est l'échange de gaz entre l'air alvéolaire et le sang des capillaires pulmonaires par diffusion. Dans les poumons, le sang est débarrassé du dioxyde de carbone et saturé d’oxygène.

Par les artères de la circulation pulmonaire, les poumons reçoivent sang désoxygéné. L'air qu'une personne inhale contient beaucoup plus d'oxygène que le sang veineux. Par conséquent, il la diffusion passe librement à travers les parois des alvéoles et des capillaires dans le sang. Ici, l'oxygène se combine avec hémoglobine- pigment rouge des érythrocytes. Le sang se sature en oxygène et devient artériel. Dans le même temps, le dioxyde de carbone pénètre dans les alvéoles. Grâce à la respiration pulmonaire, le rapport oxygène/dioxyde de carbone dans l'air des alvéoles est maintenu à un niveau constant, et les échanges gazeux entre le sang et air alvéolaire se poursuit continuellement, que nous inhalions de l'air à ce moment-là ou que nous retenions notre souffle pendant un moment.

Les échanges gazeux dans les poumons se produisent en raison de l'existence d'une différence pression partielle gaz respiratoires. La pression partielle (c'est-à-dire partielle) est la partie de la pression totale qui représente la part de chaque gaz dans le mélange gazeux. Cette pression est mesurée en mmHg. Art. La pression partielle dépend du pourcentage de gaz dans le mélange gazeux : plus le pourcentage est élevé, plus la pression partielle est élevée.

La pression partielle peut être calculée à l'aide de la formule de Dalton : p = (P x a)/100, où p est la pression partielle d'un gaz donné, P est la pression totale du mélange gazeux en mm Hg. Art., a est le pourcentage de gaz dans le mélange gazeux. Par exemple, la pression partielle de l'oxygène dans l'air inspiré est : (760 x 20,94)/100 = 159 mmHg. Art. La pression partielle du dioxyde de carbone dans l'air inspiré est de 0,2 mmHg. Art. Dans les alvéoles pulmonaires, la pression partielle d'oxygène est de 106 mmHg. Art., et dioxyde de carbone - 40 mm Hg. Art. Par conséquent, l'oxygène et le dioxyde de carbone se déplacent d'une zone de pression plus élevée vers une zone de pression plus basse.

Échange gazeux dans les tissus- il s'agit de l'échange de gaz entre le sang artériel entrant, le liquide intercellulaire, les cellules et le sang veineux sortant. Le mécanisme de cet échange est le même que dans les poumons. Il s'agit de diffusion associée à la différence de pression partielle des gaz dans le sang, le liquide intercellulaire et les cellules du corps. Dans les tissus, le sang dégage de l'oxygène et est saturé de dioxyde de carbone.

Le sang artérielà travers les vaisseaux de la circulation systémique, il est dirigé vers les organes du corps. La teneur en oxygène du sang artériel est supérieure à celle des cellules tissulaires. Ainsi, l'oxygène grâce à la diffusion passe librement à travers les fines parois des capillaires jusque dans les cellules. L'oxygène est utilisé pour l'oxydation biologique et l'énergie libérée est dirigée vers les processus vitaux de la cellule. Cela produit du dioxyde de carbone, qui pénètre dans le sang à partir des cellules des tissus. Le sang artériel se transforme en veineux. Il retourne aux poumons et redevient là encore artériel.

On sait que les gaz se dissolvent mal dans l'eau chaude, et pire encore dans l'eau chaude et salée. Comment expliquer que l’oxygène pénètre dans le sang, alors que le sang est un liquide chaud et salé ? La réponse à cette question réside dans les propriétés hémoglobine les globules rouges, qui transportent l'oxygène des organes respiratoires vers les tissus, et d'eux - le dioxyde de carbone vers les organes respiratoires. Sa molécule interagit chimiquement avec l'oxygène : elle capte 8 atomes d'oxygène et les délivre aux tissus.

Capacité vitale des poumons

Capacité vitale des poumons- c'est la plus grande quantité d'air pouvant être expirée après une inspiration maximale. Cette capacité est égale à la somme du volume courant, du volume de réserve inspiratoire et du volume de réserve expiratoire. Ce chiffre varie de 3 500 à 4 700 ml. Pour déterminer les différents volumes et capacités des poumons, des appareils spéciaux sont utilisés : spiromètres , spirographes et etc.

Si vous demandez à une personne de prendre la respiration la plus profonde puis d'expirer tout l'air, le volume d'air expiré sera alors capacité vitale(VÉL). Il est clair que même après cette expiration, il restera encore un peu d'air dans les poumons - air résiduel- égal à environ 1000-1200 cm 3.

La capacité vitale des poumons dépend de l’âge, du sexe, de la taille et enfin du degré d’entraînement d’une personne. Afin de calculer quelle devrait être la capacité vitale de l’air, vous pouvez utiliser les formules suivantes :

VC (l) hommes = 2,5 x taille (m) ; VC (l) femmes = 1,9 x taille (m).

La capacité vitale est la capacité vitale des poumons (en litres), la taille doit être exprimée en mètres et 2,5 et 1,9 sont des coefficients trouvés expérimentalement. Si la capacité vitale réelle des poumons s’avère égale ou supérieure aux valeurs calculées, les résultats doivent être considérés comme bons ; si elle est inférieure, les résultats doivent être considérés comme mauvais. La capacité vitale des poumons est mesurée à l'aide d'un appareil spécial : un spiromètre.

Quels sont les avantages des personnes à capacité vitale élevée ? Lors d’un travail physique intense, comme la course, la ventilation des poumons se fait grâce à une respiration profonde. Une personne dont la capacité vitale pulmonaire est faible et dont les muscles respiratoires sont également faibles doit respirer fréquemment et superficiellement. Cela conduit au fait que l'air frais reste dans les voies respiratoires et que seule une petite partie atteint les poumons. En conséquence, les tissus reçoivent une quantité insignifiante d’oxygène et la personne ne peut pas continuer à travailler.

Le système de gymnastique améliorant la santé comprend nécessairement des exercices de respiration. Beaucoup d'entre eux visent à ventiler la partie supérieure des poumons, qui, en règle générale, est mal ventilée chez la plupart des gens. Si vous levez les bras, vous penchez en arrière et inspirez, les muscles tirent le haut de la poitrine vers le haut et le haut des poumons se ventile. Des muscles abdominaux bien développés aident à réaliser une respiration complète. Cela signifie qu’en développant les muscles respiratoires, on peut augmenter le volume de la cavité thoracique, et donc la capacité vitale.

La tension du dioxyde de carbone dans le sang veineux circulant vers les poumons est plus élevée et la tension de l'oxygène est inférieure à leur pression dans l'air alvéolaire. Par conséquent, lorsque le sang circule dans les capillaires des poumons, il dégage du dioxyde de carbone et absorbe de l’oxygène. L'échange gazeux entre le sang et l'air alvéolaire est facilité par le grand nombre d'alvéoles, atteignant 750 millions chez l'homme, et leur grande surface, s'élevant à 100 m2 à l'inspiration et 30 m2 à l'expiration. La membrane séparant le sang de l'air alvéolaire n'a que 0,004 mm d'épaisseur et est constituée de deux couches de cellules : des cellules endothéliales capillaires et des cellules épithéliales alvéolaires qui laissent passer librement les gaz.

Échange gazeux dans les poumons se produit à la suite de la diffusion du dioxyde de carbone du sang vers l’air alvéolaire et de l’oxygène de l’air alvéolaire dans le sang. La diffusion des gaz est due à la différence entre la pression partielle de ces gaz dans l'air alvéolaire et leur tension dans le sang. La preuve en a été obtenue en mesurant la pression partielle d'oxygène et de dioxyde de carbone dans l'air alvéolaire et la tension de ces gaz dans le sang veineux et artériel.

Il a été établi que la tension en oxygène dans le sang artériel est de 100 mmHg. Art., et dioxyde de carbone - 40 mm; dans le sang veineux, la tension en oxygène est de 40 mmHg et la tension en dioxyde de carbone est de 46 mmHg. Art.

De ces chiffres, il résulte que la différence entre la tension des gaz dans le sang veineux et leur pression dans l'air alvéolaire est d'environ 110-40 = 70 mm Hg pour l'oxygène, et 46-40 = 6 mm Hg pour le dioxyde de carbone. Art.

Pendant le peu de temps pendant lequel le sang reste dans les capillaires pulmonaires, la tension des gaz dans le sang est presque égale à leur pression partielle dans l'air alvéolaire. Cela ressort clairement du fait que la tension du dioxyde de carbone dans le sang artériel est presque la même que dans l'air alvéolaire et que la tension de l'oxygène est inférieure de 2 à 10 mm.

Il a été établi expérimentalement qu'avec une différence de tension de seulement 1 mm Hg. Art. chez un adulte en bonne santé au repos, 25 à 60 ml d'oxygène par minute peuvent pénétrer dans le sang. Étant donné que la consommation moyenne d'oxygène chez l'homme au repos est d'environ 250 à 300 ml par minute, une différence de pression de 70 mm est plus que suffisante pour garantir que la quantité d'oxygène requise pénètre dans le sang. Avec une telle différence de pression d'oxygène dans l'air alvéolaire et de tension de ce gaz dans le sang veineux, une augmentation significative du flux d'oxygène dans le sang peut être assurée, ce qui est nécessaire, par exemple, lors d'un travail physique ou d'exercices sportifs. , lorsque le volume infime de sang éjecté par le cœur augmente considérablement et que le courant accélère le sang dans les poumons.

Étant donné que le taux de diffusion du dioxyde de carbone du sang est 25 fois supérieur à celui de l'oxygène, le dioxyde de carbone a également le temps d'être libéré du sang dans les quantités requises en raison de la différence existante entre la tension du CO2 dans le sang veineux et sa pression dans l'air alvéolaire.

. Holden a remarqué que la ventilation des différentes parties des poumons n'est pas la même. On sait que la zone externe du tissu pulmonaire est la plus extensible, s'étendant de 25 à 30 mm de profondeur dans le poumon ; La zone intermédiaire est moins extensible - le tissu pulmonaire, recouvrant les branches des bronches et des vaisseaux sanguins. La moins extensible est la zone interne, située à la racine du poumon, parmi les grosses bronches, les vaisseaux et le tissu conjonctif. À l’état de repos d’une personne, la zone externe la plus extensible du tissu pulmonaire participe principalement à l’acte de respiration.

Les échanges gazeux dans les poumons se font par diffusion. L'oxygène passe de l'air dans le sang à travers les fines parois des alvéoles et des capillaires, et le dioxyde de carbone du sang passe dans l'air. La diffusion des gaz résulte de la différence de leurs concentrations dans le sang et dans l'air. L'oxygène pénètre dans les globules rouges et se combine à l'hémoglobine, le sang devient artériel et est envoyé vers les tissus. Dans les tissus, le processus inverse se produit : l'oxygène, par diffusion, passe du sang dans les tissus, et le dioxyde de carbone, au contraire, passe des tissus dans le sang. Cela arrive jusqu'à ce que... Leur capacité vitale (CV) comprend le volume courant, le volume de réserve inspiratoire et le volume de réserve expiratoire. Le volume courant est la quantité d’air entrant dans les poumons en une seule respiration. Au repos, elle est d'environ 500 cm 3 et correspond au volume d'air expiré lors de l'expiration. Si, après une inspiration calme, vous prenez une forte inspiration supplémentaire, alors 1 500 cm 3 d'air supplémentaires peuvent pénétrer dans les poumons - c'est la réserve de volume inspiratoire. Après une expiration calme, vous pouvez expirer encore 1 500 cm 3 d'air à tension maximale - c'est le volume de réserve. Ainsi, la capacité vitale des poumons correspond à la plus grande quantité d’air qu’une personne peut expirer après la respiration la plus profonde. Elle est approximativement égale à 3500 cm 3. La capacité vitale est plus grande chez les sportifs que chez les personnes non entraînées et dépend du degré de développement de la poitrine, du sexe et de l'âge. Sous l’influence du tabac, la capacité vitale diminue. Même après l'expiration maximale, il reste toujours un peu d'air dans les poumons, appelé volume résiduel (environ 1 000 cm 3).

Mouvements respiratoires. L'augmentation et la diminution alternées du volume thoracique sont provoquées par des contractions rythmiques des muscles respiratoires. Dans ce cas, la ventilation des poumons se produit. Une condition nécessaire à la mise en œuvre des mouvements respiratoires est l'étanchéité de la cavité pleurale (fissure pleurale), située entre la plèvre pulmonaire et la plèvre pariétale et remplie de liquide. Régulation de la respiration. Le centre respiratoire est situé dans la moelle oblongate. Toutes les 4 secondes, des excitations surgissent automatiquement dans le centre respiratoire, assurant une alternance d'inspiration et d'expiration. Le centre respiratoire régule également automatiquement la fréquence et la profondeur des mouvements respiratoires.

Poumons humains (lat. unité pulmo), les organes les plus importants du système respiratoire chez l'homme, les animaux terrestres et certains poissons. Chez les mammifères, ils sont situés dans la poitrine. Les poumons droit et gauche chez l'homme occupent les 4/5 de la poitrine, s'adaptant étroitement à ses parois, ne laissant de la place que pour le cœur, les gros vaisseaux sanguins, l'œsophage et la trachée. Les poumons ne sont pas les mêmes : le poumon droit est plus gros et est constitué de 3 lobes, le plus petit poumon gauche est constitué de 2 lobes. Le poids de chaque poumon varie de 0,5 à 0,6 kg.

Chaque poumon, droit et gauche, a la forme d'un cône avec un côté aplati et un sommet arrondi dépassant au-dessus de la première côte. La surface inférieure (diaphragmatique) des poumons adjacente au diaphragme est concave. La surface latérale des poumons (costale) est adjacente aux côtes, la surface médiale (médiastinale) de chaque poumon présente une dépression correspondant au cœur et aux gros vaisseaux. Sur la surface médiastinale de chaque poumon se trouve une porte du poumon, à travers laquelle passent les bronches principales, les artères et les nerfs, entourés de tissu conjonctif, formant la racine du poumon, les veines et les vaisseaux lymphatiques.

Chaque poumon a trois bords : antérieur, inférieur et postérieur. Le bord antérieur et pointu du poumon sépare les surfaces costale et médiale. Sur le poumon droit, ce bord est dirigé presque verticalement sur toute sa longueur. Dans la partie antérieure inférieure du poumon gauche se trouve une incision cardiaque où se trouve le cœur. Sous l'encoche se trouve ce qu'on appelle la langue. Un bord inférieur pointu sépare la face inférieure de la face costale, le bord postérieur est arrondi. Chaque poumon est divisé en lobes par des fissures profondes : le droit en trois, le gauche en deux. La fissure oblique s'étend presque de manière identique sur les deux poumons ; elle commence en arrière au niveau de la troisième vertèbre thoracique et pénètre profondément dans le tissu pulmonaire, le divisant en 2 lobes, reliés entre eux seulement près de la racine. Il existe également une fissure horizontale sur le poumon droit. Elle est moins profonde et plus courte, part de l'oblique sur la face costale, avance presque horizontalement au niveau de la 4ème côte jusqu'au bord antérieur du poumon. Puis il se déplace vers sa surface médiale. Se termine en avant de la racine. Cette fissure dans le poumon droit sépare le lobe moyen du lobe supérieur.

Chaque poumon est recouvert d'une membrane séreuse - la plèvre. La plèvre comporte deux couches. L'une est étroitement fusionnée avec le poumon - la plèvre viscérale ; l'autre est attachée à la poitrine - la plèvre pariétale ou pariétale. Entre les deux feuillets se trouve une petite cavité pleurale remplie de liquide pleural (environ 1 à 2 ml), qui facilite le glissement des feuillets pleuraux lors des mouvements respiratoires. Couvrant le poumon de tous côtés, la plèvre viscérale située à la racine du poumon se prolonge directement dans la plèvre pariétale.

La plèvre est constituée de deux sacs séreux symétriques situés dans les deux moitiés de la poitrine ; Entre eux, il reste un espace libre - le médiastin. Le cœur, la trachée, l'œsophage, les vaisseaux sanguins et les nerfs se trouvent ici.

Les lobes des poumons sont des zones distinctes et anatomiquement distinctes du poumon avec une bronche lobaire qui les ventile. La consistance du poumon est molle et élastique. La couleur des poumons des enfants est rose pâle. Chez l'adulte, le tissu pulmonaire s'assombrit progressivement, des taches sombres apparaissent plus près de la surface en raison des particules de charbon et de poussière déposées dans la base du tissu conjonctif du poumon.

Chaque bronche segmentaire du poumon correspond à un complexe neurovasculaire bronchopulmonaire. Un segment est une section de tissu pulmonaire qui possède ses propres vaisseaux et fibres nerveuses ; elle est ventilée par une bronche distincte. Chaque segment ressemble à un cône tronqué dont le sommet est dirigé vers la racine du poumon. Et la base large est recouverte de plèvre viscérale. Les segments pulmonaires sont séparés les uns des autres par des septa intersegmentaires, constitués de tissu conjonctif lâche dans lequel passent les veines intersegmentaires. Normalement, les segments n'ont pas de limites visibles clairement définies.

Les segments sont formés de lobules pulmonaires séparés par des septa de tissu conjonctif interlobulaire. Le nombre de lobules dans un segment est d'environ 80. La forme du lobule ressemble à une pyramide irrégulière avec un diamètre de base de 0,5 à 2 cm. L'apex du lobule comprend une bronche lobulaire qui se ramifie en 3 à 7 bronchioles terminales avec un diamètre de 0,5 mm. Leur membrane muqueuse est tapissée d'un épithélium cilié monocouche, entre les cellules duquel se trouvent des cellules sécrétoires individuelles (Clara), qui sont à l'origine de la restauration de l'épithélium des bronchioles terminales. La lamina propria de la membrane muqueuse est riche en fibres élastiques, qui passent dans les fibres élastiques du département respiratoire, grâce auxquelles les bronchioles ne s'effondrent pas.

L'unité fonctionnelle du poumon est l'acinus. Il s'agit d'un système de branches d'une bronchiole terminale, divisée en 14 à 16 bronchioles respiratoires (respiratoires), formant jusqu'à 1 500 canaux alvéolaires, transportant jusqu'à 20 000 sacs alvéolaires et alvéoles. Il y a 16 à 18 acini dans un lobule pulmonaire. Chez l'homme, il y a en moyenne 21 alvéoles par tractus alvéolaire. Extérieurement, les alvéoles ressemblent à des vésicules de forme irrégulière ; elles sont séparées par des septa interalvéolaires de 208 microns d'épaisseur. Chaque septum est la paroi de deux alvéoles, entre lesquelles se trouve un réseau dense de capillaires sanguins, de fibres élastiques, réticulaires et de collagène et de cellules du tissu conjonctif.

Le nombre d'alvéoles dans les deux poumons humains est de 600 à 700 millions, leur surface totale est de 40 à 120 m2. La grande surface des alvéoles favorise de meilleurs échanges gazeux. D'un côté de cette surface se trouve l'air alvéolaire, dont la composition est constamment renouvelée, de l'autre, le sang circulant continuellement dans les vaisseaux. La diffusion d'oxygène et de dioxyde de carbone se produit à travers la vaste surface de la membrane alvéolaire. Lors d'un travail physique, lorsque les alvéoles s'étirent considérablement lors de respirations profondes, la taille de la surface respiratoire augmente. Plus la surface totale des alvéoles est grande, plus la diffusion des gaz est intense.

La forme des alvéoles est polygonale, l'entrée des alvéoles est arrondie, du fait de la présence de fibres élastiques et réticulaires. Les septa interalvéolaires possèdent des pores par lesquels les alvéoles communiquent entre elles.

Les alvéoles sont tapissées de l'intérieur de deux types de cellules : les alvéolocytes respiratoires (la majorité d'entre eux) et les cellules granulaires (gros alvéolocytes). Les alvéolocytes respiratoires tapissent 97,5 % de la surface des alvéoles. Ce sont des cellules aplaties de 0,1 à 0,2 microns d'épaisseur, elles sont en contact les unes avec les autres et sont situées sur leur propre membrane basale, face au capillaire. Cette structure favorise un meilleur échange gazeux. Le réseau de vaisseaux sanguins enlaçant les alvéoles contient plusieurs dizaines de centimètres cubes de sang. Les globules rouges restent dans les vésicules pulmonaires pendant 0,75 seconde au repos, et pendant l'activité physique, ce temps est considérablement réduit. Cependant, un temps aussi court est suffisant pour les échanges gazeux.

La surface respiratoire totale des alvéoles chez un adulte est d'environ 120 mètres carrés. L'oxygène (1) pénètre dans le sang (4) par les parois des alvéoles (2) et des capillaires (3), et le dioxyde de carbone (5) se déplace dans la direction opposée.

Les gros alvéolocytes produisent du tensioactif lipoprotéique, ce film de lubrifiant tensioactif de leur tensioactif est recouvert de l'intérieur des alvéoles. Le surfactant empêche les alvéoles de s'effondrer pendant l'expiration, aide à éliminer les particules étrangères des voies respiratoires et a une activité bactéricide. Les gros alvéolocytes sont également situés sur la membrane basale et seraient à l'origine de la restauration de la muqueuse cellulaire des alvéoles. Les alvéoles sont entrelacées d'un réseau dense de fibres réticulaires et de collagène et de capillaires sanguins, adjacents à la membrane basale des alvéolocytes. Chaque capillaire borde plusieurs alvéoles, ce qui facilite les échanges gazeux.

En inspirant et en expirant alternativement, une personne ventile les poumons, maintenant une composition gazeuse relativement constante dans les alvéoles. Une personne respire de l'air atmosphérique avec une teneur élevée en oxygène (20,9 %) et une faible teneur en dioxyde de carbone (0,03 %) et expire de l'air contenant 16,3 % d'oxygène et 4 % de dioxyde de carbone.

La composition de l’air alvéolaire diffère considérablement de la composition de l’air atmosphérique inhalé. Il contient moins d'oxygène (14,2%). L'azote et les gaz inertes qui composent l'air ne participent pas à la respiration et leur teneur dans l'air inhalé, expiré et alvéolaire est presque la même. L'air expiré contient plus d'oxygène que l'air alvéolaire car l'air alvéolaire est mélangé à l'air présent dans les voies respiratoires. Lorsque nous respirons, nous ne remplissons ni ne vidons complètement nos poumons. Même après l’expiration la plus profonde, il reste toujours environ 1,5 litre d’air dans les poumons. Au repos, une personne inspire et expire généralement environ 0,5 litre d'air. Avec une inspiration profonde, une personne peut inhaler 3 litres d'air supplémentaires, et avec une expiration profonde, elle peut expirer 1 litre d'air supplémentaire. Une valeur telle que la capacité vitale des poumons (le volume maximum d'air expiré après l'inspiration la plus profonde) est un indicateur anthropométrique important. Chez les hommes, il est de 3,5 à 4,5 litres, chez les femmes, en moyenne 25 % de moins. Sous l'influence de l'entraînement, le volume pulmonaire augmente jusqu'à 6-7 litres.

L'inspiration et l'expiration s'effectuent en modifiant le volume de la poitrine en raison de la contraction et de la relaxation des muscles respiratoires - les muscles intercostaux et le diaphragme. Lorsque vous inspirez, le diaphragme s'aplatit, les parties inférieures des poumons le suivent passivement, la pression de l'air dans les poumons devient inférieure à la pression atmosphérique et l'air pénètre dans les bronches et les poumons par la trachée. Lorsque vous expirez, l'estomac se rétracte légèrement, la courbure du dôme du diaphragme augmente et les poumons expulsent l'air.

Les poumons grossissent principalement en raison d’une augmentation du volume des alvéoles. Chez un nouveau-né, le diamètre des alvéoles est de 0,07 mm, le diamètre des alvéoles chez un adulte est de 0,2 mm. Avec la vieillesse, le volume des alvéoles augmente, leur diamètre atteint 0,3-0,35 mm. La croissance accrue des poumons et la différenciation de leurs éléments individuels se produisent avant l'âge de 3 ans. À l'âge de huit ans, le nombre d'alvéoles atteint celui d'un adulte. Les alvéoles se développent particulièrement vigoureusement après l’âge de 12 ans. À l'âge de 12 ans, le volume des poumons augmente 10 fois par rapport au volume des poumons d'un nouveau-né et à la fin de la puberté - 20 fois (principalement en raison d'une augmentation du volume des alvéoles).

À propos du personnage échange gazeux dans les poumons peut être jugé en comparant la composition de l’air que nous inspirons et expirons. Nous inspirons de l'air atmosphérique contenant environ 21 % d'oxygène, 0,03 % de dioxyde de carbone, le reste étant constitué d'azote et d'une petite quantité de gaz inertes et de vapeur d'eau.

Échange de gaz

L'air expiré contient environ 16 % d'oxygène et environ 4 % de dioxyde de carbone. Ainsi, dans les poumons, l'air atmosphérique riche en oxygène, qui pénètre lors de l'inhalation, est remplacé par de l'air dans lequel la teneur en oxygène est 1,3 fois inférieure et la teneur en dioxyde de carbone est 133 fois supérieure. Le corps humain au repos reçoit 250 à 300 ml d'oxygène chaque minute et libère 250 à 300 ml de dioxyde de carbone. Quel est le mécanisme des échanges gazeux ?

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Échange gazeux dans les poumons

L'oxygène et le dioxyde de carbone diffusent librement à travers les membranes cellulaires des parois des alvéoles et des capillaires. L'essence de ce processus physique est que les molécules de toute substance, respectivement gazeuse, se déplacent d'une zone où leur concentration est plus élevée vers une zone où leur concentration est plus faible. Ce mouvement se poursuit jusqu'à ce que la concentration de la substance dans les deux zones devienne la même.

Rappelons-le : les capillaires des poumons reçoivent du sang veineux, enrichi en dioxyde de carbone qui y pénètre depuis le liquide intercellulaire, et pauvre en oxygène. La concentration en oxygène dans l'air alvéolaire est plus élevée que dans le sang veineux, de sorte que l'oxygène traverse les parois des alvéoles et des capillaires pour pénétrer dans le sang. Dans le sang, les molécules d’oxygène se combinent à l’hémoglobine des globules rouges pour former l’oxyhémoglobine.

Concentration de dioxyde de carbone dans les alvéoles inférieur à celui du sang veineux. Par conséquent, il se diffuse des capillaires vers les alvéoles, et de là, il est évacué vers l'extérieur lors de l'expiration.

Lors des échanges gazeux dans les poumons, le sang veineux se transforme en sang artériel : sa teneur en oxygène passe de 140-160 ml/l à 200 mg/l et la teneur en dioxyde de carbone - de 580 ml/l à 560-540 ml/ l.

Les poumons sont un organe excréteur - grâce à eux, les substances nocives volatiles sont éliminées. Les molécules de certaines substances nocives qui pénètrent dans le corps humain (alcool, éther) ou s'y forment (par exemple, l'acétone) pénètrent dans les alvéoles à partir du sang veineux. Depuis les alvéoles, ils pénètrent dans la personne expirée.

Échange gazeux dans les tissus

La teneur en oxygène du liquide tissulaire est inférieure à celle du sang artériel, de sorte que l'oxygène des capillaires pénètre dans le liquide tissulaire. De là, il se diffuse dans les cellules, où il entre immédiatement dans les réactions du métabolisme énergétique, de sorte qu'il n'y a presque pas d'oxygène libre dans les cellules.

Les réactions du métabolisme énergétique produisent du dioxyde de carbone. Sa concentration dans les cellules devient plus élevée que dans le liquide tissulaire, et le gaz se diffuse dans celui-ci puis vers les capillaires. En eux, une partie des molécules de dioxyde de carbone se dissout dans le plasma sanguin et l'autre pénètre dans les globules rouges.

Par les vaisseaux de la circulation systémique, le sang veineux, pauvre en oxygène et enrichi en dioxyde de carbone, pénètre dans le système de la veine cave jusqu'à l'oreillette droite et le ventricule droit. De là, il pénètre dans les poumons, où les échanges gazeux se reproduisent.