С транспортом двуокиси углерода кровью возникает намного меньше проблем, чем с транспортом кислорода, поскольку даже в самых нетипичных условиях двуокись углерода может транспортироваться в гораздо больших количествах, чем кислород. Но количество двуокиси углерода в крови во многом связано с кислотно-щелочным равновесием в жидкостях тела. В нормальных условиях в покое из тканей в легкие транспортируется в среднем 4 мл двуокиси углерода в 100 мл крови.
а) Химические формы транспорта двуокиси углерода. В начале процесса транспорта двуокись углерода диффундирует из клеток ткани в растворенном виде. При входе в тканевые капилляры двуокись углерода включается в ряд быстропротекающих физических и химических реакций (для облегчения понимания просим вас изучить рисунок ниже), необходимых для ее транспорта.
Транспорт двуокиси углерода кровью
б) Транспорт двуокиси углерода в растворенном виде. Небольшая часть двуокиси углерода транспортируется в легкие в растворенном виде. Вспомните, что PCO2 в венозной крови составляет 45 мм рт. ст., а в артериальной крови — 40 мм рт. ст. При PCO2, равном 45 мм рт. ст., объем двуокиси углерода, растворенный в жидкой части крови, равен примерно 2,7 мл/дл (2,7 об%), а при PCO2, равном 40 мм рт. ст., — 2,4 мл/дл. Разница в объеме растворенной двуокиси углерода между артериальной и венозной кровью составляет 0,3 мл/дл. Таким образом, для выделения в легких транспортируется в растворенном виде только 0,3 мл двуокиси углерода в 100 мл крови. Это составляет около 7% всего объема двуокиси углерода, транспортируемого кровью в нормальных условиях.
в) Транспорт двуокиси углерода в виде иона бикарбоната. Реакция двуокиси углерода с водой в эритроцитах. Влияние карбоангидразы. Растворенная в крови двуокись углерода реагирует с водой, образуя угольную кислоту. Из-за медленного протекания эта реакция не имела бы особого значения, если бы в этом не принимала бы участие находящаяся в эритроцитах карбоангидраза — фермент, который катализирует реакцию между двуокисью углерода и водой, ускоряя ее примерно в 5000 раз, поэтому данная реакция, которая в плазме крови происходит за несколько секунд или минут, в эритроцитах протекает с такой скоростью, что почти полное равновесие достигается за долю секунды. Это позволяет внушительному количеству двуокиси углерода реагировать с водой в эритроците еще до того, как кровь покидает тканевые капилляры.
г) Диссоциация угольной кислоты в ионы бикарбоната и водорода. За еще одну долю секунды образующаяся в эритроцитах угольная кислота (H2CO3) диссоциирует на ионы водорода и бикарбоната (Н+ и HCO3 — ). После этого большинство ионов Н+ присоединяются в эритроцитах к гемоглобину, который является мощным кислотно-щелочным буфером. В свою очередь, многие ионы бикарбоната диффундируют из эритроцитов в плазму, откуда в эритроцит возвращаются ионы хлора. Это обеспечивается наличием специального белка — переносчика ионов бикарбоната и хлора в мембране эритроцитов, который с большой скоростью транспортирует эти ионы в противоположные стороны. Содержание ионов Сl- в эритроцитах венозной крови оказывается больше, чем в эритроцитах артериальной крови. Это явление называют хлорным сдвигом.
Обратимая комбинация двуокиси углерода с водой в эритроцитах с участием карбоангидразы обеспечивает около 70% транспорта двуокиси углерода из тканей в легкие. Таким образом, этот путь транспорта двуокиси углерода является наиболее важным. Действительно, если подопытному животному ввести ингибитор карбоангидразы (ацетазоламид) и таким образом блокировать действие карбоангидразы в эритроцитах, то выведение двуокиси углерода из тканей снижается настолько, что PCO2 в тканях может подниматься до 80 мм рт. ст. вместо нормальных 45 мм рт. ст.
Читайте также: Ткани для пэчворка рисунки
д) Транспорт двуокиси углерода в связи с гемоглобином и протеинами плазмы. Карбогемоглобин. Кроме реакции с водой, двуокись углерода напрямую реагирует с аминными радикалами молекулы гемоглобина, образуя карбаминогемоглобин (CO2Нb). Эта реакция обратима, образующиеся связи слабы, и двуокись углерода легко высвобождается в альвеолах, где PCO2 ниже, чем в капиллярах легких.
Небольшое количество двуокиси углерода образует в капиллярах легких такие же соединения с белками плазмы. Для транспорта двуокиси углерода это не имеет большого значения, т.к. количество таких белков в плазме в 4 раза меньше, чем количество гемоглобина.
Количество двуокиси углерода, которое может переноситься из периферических тканей в легкие при помощи карбаминных связей с гемоглобином и белками плазмы, составляет примерно 30% общего количества двуокиси углерода, транспортируемого кровью, — в норме около 1,5 мл двуокиси углерода в 100 мл крови. Однако учитывая, что эта реакция протекает намного медленнее, чем реакция двуокиси углерода с водой в эритроцитах, сомнительно, чтобы в нормальных условиях при помощи карбаминного механизма переносилось более чем 20% общего количества транспортируемой двуокиси углерода.
Видео физиология газообмена в легких и транспорта газов кровью — профессор, д.м.н. П.Е. Умрюхин
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Василенко В.В. Осторожно, газы! / www.GastroScan.ru
Осторожно, газы!
Владимир Владимирович Василенко, к.м.н.
Жалобы пациентов на проблемы, так или иначе связанные с газообразованием, очень часты, однако вопрос редко подвергается серьезному анализу, врач часто просто принимает точку зрения пациента на проблему (пресловутый дисбактериоз!) и, соответственно, помощь далеко не всегда бывает удовлетворительной, тем более радикальной. Знание основ нормальной и патологической физиологии помогает более детально разобраться в состоянии и самочувствии пациента, наметить стратегию лечебного подхода. В предлагаемом материале освещены вопросы физиологии здорового организма, не включенные в учебные программы высшей медицинской школы.
Откуда в нас столько газов?
Есть два источника газа, который скапливается в просвете пищеварительного тракта.
1. При глотании мы сами проталкиваем воздух в желудок. Глотает человек в среднем около 600 раз в сутки (200 раз во время еды, 50 раз во время сна, 350 раз в остальное время), преимущественно бессознательно. Небольшое количество воздуха (2-3 мл) попадает в желудок при каждом акте глотания. Физиологическая его роль заключается в стимуляции моторики желудка. Часть воздуха переходит через привратник в кишечник. При избыточном скоплении воздуха в желудке и повышении внутриполостного давления возникает отрыжка.
Воздух состоит из азота (78 объемных %) и кислорода (21%), один процент приходится на благородные газы и углекислоту; растворимость воздуха в воде 29 см 3 /л.
2. Газы могут вырабатывать бактерии кишечника. Большинство поступающих в пищеварительный тракт с пищей углеводов перевариваются и всасываются в тонкой кишке при участии специфических ферментов. Содержащиеся же преимущественно в овощах, фруктах сахара-олигосахариды вербаскоза, раффиноза и стахиоза не усваиваются и захватываются толстокишечной флорой. С участием бактериальных ферментов происходит расщепление этих неперевариваемых углеводов до органических кислот и газов — водорода (Н2) и углекислоты (СО2), а у части лиц и до метана (СН4). Такие сложные полисахариды, как ксиланы, пектин, микрополисахариды, гликопротеин, также расщепляются преимущественно микрофлорой толстой кишки. Кроме того, часть микроорганизмов расщепляют неусвоенный пищевой белок до аминов, фенолов, индолов, аммиака (NН3) и других летучих продуктов.
Читайте также: Из тонких воздушных тканей шьют брюки алладины или афгани
Есть мнение, что состав кишечной флоры устанавливается в течение первых 8 лет жизни под влиянием семейных пищевых привычек.
Газообмен в пищеварительном тракте здорового человека схематически представлен на рисунке 1.
Рис. 1. Газообмен в пищеварительном тракте здорового человека.
Воздух заглатывается (1), избыток его отрыгивается явно или незаметно (2). Кислород из находящегося в желудке воздуха. всасывается в кровь (3). В результате реакции между ионами водорода и бикарбоната образуется углекислый газ (4), также быстро всасывающийся в кровь (5), одновременно азот из кровотока поступает в полость тонкой кишки (6). В толстой кишке бактерии продуцируют углекислый газ, водород и метан (7), которые переносятся в кровоток (8). Азот поступает из кровотока в кишечник (9). Бактерии потребляют кислород и азот (10).
Кто-кто в теремочке живет?
Общая площадь пищеварительного тракта составляет 200-300 кв. м. Численность и состав микробов в разных его отделах существенно различаются. Пищевод и желудок населены микроорганизмами, попадающими сюда с пищей и из полости рта. В желудке количество бактерий незначительное (менее 10 2 в 1 мл), что связывают с кислотностью его содержимого. Двенадцатиперстная, тощая и верхний отдел подвздошной кишки содержат больше микробов (до 10 3 в 1 мл), представленных преимущественно грамположительными бактериями. По мере приближения к слепой кишке численность микробов в подвздошной кишке увеличивается. При этом преимущественно грамположительная флора сменяется грамотрицательной.
Датский врач Грам (1853-1938) предложил дифференциально-диагностический метод окраски бактерий определенными красителями, который используется и поныне; бактерии, окрашивающиеся в фиолетовый цвет, относятся к грамположительным, в красный — к грамотрицательным.
Рис. 2. Микрофлора пищеварительного тракта. Сокращения: КОПК — конечный (дистальный) отдел подвздошной кишки; ДПК — двенадцатиперстная кишка; ТК — тощая кишка; НОПК — начальный (проксимальный) отдел подвздошной кишки.
Клизма здесь не поможет
Газовый состав содержимого кишечника
Водород. Присутствие Н2 в кишечнике и, следовательно, в выдыхаемом воздухе человека — результат только жизнедеятельности бактерий, потребляющих углеводы. Он легко попадает через стенку кишечника в кровь и затем выдыхается легкими.
Метан образуется облигатными анаэробами (то есть микроорганизмами, способными существовать и размножаться без кислорода и погибать при его наличии); важным источником образования СН4 в кишечнике является индол. Метанобактерии обнаруживаются в фекалиях у 90% людей, у 30-40% СН4 обнаруживается в выдыхаемом воздухе. Больше метана вырабатывается у лиц с запорами.
Углекислый газ образуется в результате микробной ферментации углеводов, в том числе входящих в состав растительных волокон.
Аммиак. Большая часть мочевины выводится с мочой, однако около 30% попадает в кишечник, где при участии бактерий превращается в аммиак. Аммиак хорошо растворим в воде.
Сероводород образуется преимущественно при преобразовании серосодержащих аминокислот бактериями.
Читайте также: Брезентовая ткань с рисунком
Таким образом, основными компонентами газа в пищеварительном тракте являются углекислота, водород, метан, азот и кислород. Азот и кислород имеют внешнее происхождение, а углекислый газ, водород и метан образуются в результате бактериальной ферментации. Эти газы не имеют запаха. Запах кишечного газа частично обусловлен сероводородом и аммиаком, но значительную роль играют так называемые следовые газы, содержащиеся в концентрации ниже 1 части на миллион. Это серосодержащие вещества, такие как метанэтиол, диметилсульфид.
«Портить воздух» — это нормально?
Механизмы, перемещающие газ по пищеварительной трубке, изучены недостаточно. В толстой кишке твердое содержимое транспортируется в 30-100 раз медленнее, чем жидкость или газ. Газ способен пройти от зубов до анального отверстия за 20-30 минут.
Нормальное число испусканий газа подсчитано. В исследовании здоровых лиц обоего пола в возрасте от 21 до 59 лет отмечено, что среднее число флатуленций в сутки при привычном питании составляет примерно 10 (в других исследованиях 14), а объем выходящего за один эпизод газа составляет 33-125 мл; половых различий не обнаружено.
Что-то мне нехорошо.
Мы ощущаем мир с помощью зрения, слуха, вкуса, запаха, аппарата равновесия и т. д. Однако внутри нас имеются также механорецепторы, расположенные в тканях мышечно-суставного аппарата, они воспринимают их растяжение или сокращение. Такие сигналы мы ощущаем как дискомфорт, но определенно сказать, что и где болит, не можем.
Растяжение (спазм) любого участка пищеварительного тракта может вызвать спектр ощущений от легкого дискомфорта до боли.
Где и как болит живот?
Рис. 3. Схема передачи болевых сигналов от органов пищеварения в головной мозг
Клинические наблюдения были сопоставлены со сведениями экспериментальной группы пациентов с болевыми ощущениями в разных отделах пищеварительного тракта (см. рисунок 4), и получены следующие сведения.
Область желудка и двенадцатиперстной кишки. Боли отсюда ощущаются по средней линии надчревья. Патология в луковице двенадцатиперстной кишки может давать дискомфорт отчасти и справа в эпигастрии. Стимуляция более удаленного участка кишки дает боль ниже, но также в надчревье. Часто боль отдает в спину.
Тонкая кишка. Боль локализуется в чревной области вокруг пупка. Боль может отдавать в середину спины, если стимул достаточно интенсивный или если низок индивидуальный порог чувствительности.
Подвздошная кишка. Болезнь или стимулы обычно дают боль возле пупка, но иногда и в подчревье или справа от срединной линии.
Толстая кишка. Боль неопределенно локализуется в нижней части чревной области, стимуляция прямой кишки создает дискомфорт в районе крестца.
Боль, исходящая из органов, изображенных на рисунках 1, 2 и 3, ощущается соответственно в надчревье, чревной области и подчревье.
Большей частью кишечные боли зависят либо от растяжения, либо от спазма (судорожного сокращения гладкой мускулатуры кишок). Нередко оба механизма болей сочетаются. Боли, возникающие вследствие растяжения кишечника газами и связанные с натяжением и раздражением брыжейки, отличаются от спастических болей двумя главными признаками:
1) отсутствием периодичности — они длительны и постепенно притупляются при продолжительном существовании вздутия;
2) довольно точной их локализацией. Боли, вызванные растяжением кишечника, первоначально воспринимаются как внутренние, но могут отдавать в спину по мере увеличения растяжения.
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом