Рефлексы, влияющие на дыхание

Рефлексы верхних дыхательных путей. В 1870 Кречмер описал рефлекс, формирующийся при раздражении (в том числе химическими веществами, например, аммиаком) верхних дыхательных путей. Проводниками сигнала являются обонятельный, тройничный и языкоглоточный нервы. Раздражение окончаний нервов приводят к немедленной реакции проявляющейся апное, брадикардией, падением, а затем подъёмом артенриального давления. Аллен, в 1928 году показал наличие этого рефлекса у человека.

Рефлексы глубоких дыхательных путей. Раздражение нервных окончаний глубоких дыхательных путей инициирует кашель. Наличие этого рефлекса при ингаляции токсикантов у человека описано Салем и Авиадо в 1974 году.

Бронхоальвеолярные рефлексы. В 1868 году Герингом и Брейером описан рефлекс, регулирующий глубину и частоту дыхания. Проводником рефлекса является блуждающий нерв. Нервные окончания, залегающие в легочной ткани, раздражаются при ее растяжении. Поток нервных импульсов в дыхательный центр служит сигналом для прерывания акта вдоха и инициации выдоха. Спадение легочной ткани приводит к прекращению импульсации и возобновлению вдоха. При раздражении нервных окончаний (отечной жидкостью при отеке легких) акт вдоха прерывается раньше, чем в норме. Это приводит к учащенному, поверхностному дыханию.

Краткая характеристика рефлексов, лежащих в основе реакций внешнего дыхания, на возможные токсические воздействия представлена в таблице 1.

Таблица 1. Рефлексы дыхательной системы

(D.M. Aviado, H. Salem, 1987)

Механизмы регуляции тонуса бронхов

Тонус гладкомышечных волокон бронхов определяет диаметр последних. Бронходилятация наблюдается при активации ₂-адренорецепторов (норадреналин, алупент и др.) и блокаде М-холинорецепторов (атропин) миоцитов. Физическая нагрузка, эмоциональный подъём и напряжение (страх), сопровождающиеся активацией симпатоадреналовой системы приводят к расширению бронхов. Это может явиться причиной массивного поступления токсикантов в легкие и более выраженных поражений дыхательной системы в экстремальных ситуациях (пожары).

Ингаляция пыли, а у сенсибилизированных людей, целого ряда других веществ (см. ниже) может приводить к выраженному бронхоспазму. Причина явления - высвобождение в легочной ткани бронхоспастических аутокоидов. Тучные клетки и лейкоциты высвобождают гистамин, серотонин, аденозин, факторы агрегации тромбоцитов (ФАТ) и другие биологически активные вещества, вызывающие спазм гладкой мускулатуры бронхов. Бронхоспазм вызывают также вещества, активирующие холинергическую иннервацию дыхательных путей (ФОС, карбаматы). Механизмы регуляции тонуса бронхов представлены в таблице 2.

Таблица 2. Механизмы регуляции тонуса бронхов

Газообмен

Газообмен осуществляется в ацинусах легких. Упрощенно суть процесса состоит в диффузии кислорода из альвеолярного воздуха в кровь и диоксида углерода из крови в альвеолярный воздух. Движущей силой процесса является разница парциальных давлений газов в крови и альвеолярном воздухе (рисунок 2).

Рисунок 2. Процесс газообмена между воздухом и кровью

Как уже указывалось, диффузия осуществляется через трёхслойную мембрану, образованную альвеолярным эпителием, интерстициальной тканью и эндотелием капилляров. Поступивший в кровь кислород растворяется в плазме, проникает через мембрану эритроцитов и образует обратимый комплекс с гемоглобином. Нарушение диффузии возможно при повреждении любого из биологических слоёв, образующих альвеолярно-капиллярный барьер. Классическими примерами состояний этого типа являются токсический отёк лёгких (хлор, оксиды азота, фосген и др.), фиброз лёгких (паракват), диффузное замещение плоского альвеолярного эпителия кубовидным вследствие хронической ингаляции ряда ксенобиотиков (курение).

Нарушение газообмена может стать результатом изменения необходимого соотношения между объёмом вентиляции лёгких и их кровоснабжения, что наблюдается в частности при эмфиземе.

Таким образом, изменения газообмена обусловлены заболеваниями легких, развивающимися как по рестриктивному, так и по обструктивному или смешанному типу.

Физиологическими следствиями нарушения газообмена являются:

- учащение дыхания и увеличение дыхательного объёма;

- гипоксия в покое или при нагрузке;

- ограничение возможности выполнения физических нагрузок.

При токсическом отеке легких нарушение газообмена является основной причиной развития состояний, угрожающих жизни пострадавшего, а иногда и гибели.

Для оценки диффузионной способности легких необходимо знать количество газа, проникающего через альвеолярно-капилярный барьер в единицу времени при определённом градиенте парциального давления газа в альвеолах и крови. Для оценки состояния легких часто используют метод однократного вдоха или пролонгированной ингаляции монооксида углерода. СО прочно связывается с гемоглобином и при определенном содержании в окружающем воздухе образует вполне определенное количество карбоксигемоглобина. Оценивая уровень карбоксигемоглобинемии при ингаляции СО в фиксированной концентрации можно судить о диффузионной способности легких.

Другим методом оценки диффузионной способности легких является изучение газового состава артериальной крови в покое и при физической нагрузке. В случае корректного выполнения исследований это наиболее чувствительный индикатор состояния дыхательной системы.