Нарушение общего и регионального вентиляционно-перфузионного соотношения в легких

Для нормального газообмена в легких очень важно правильное соотношение вентиляции и перфузии. В состоянии покоя у здорового человека эффективная альвеолярная вентиляция (AB) составляет 4,0-5,0, MOC — около 5 л, а соотношение AB/MOC — 0,8-1,0. Такое соотношение обеспечивает нормальный газовый состав крови, оттекающей от альвеол. В тех случаях, когда вентиляция преобладает над перфузией (AB/MOC > 1,0), из крови удаляется большее, чем обычно, количество углекислого газа и развивается гипокапния. Если вентиляция отстает от интенсивности кровотока (AB/MOC < 0,8), в альвеолярном воздухе повышается рСО2 и снижается рО2, что вызывает гипоксемию и гиперкапнию.

Для того чтобы газообмен в легких протекал нормально, оптимальное соотношение вентиляции альвеол и их кровоснабжения должно поддерживаться во всех альвеолах. Это означает, что вдыхаемый воздух и, соответственно, кровоток должны равномерно распределяться по всем легочным альвеолам. Однако полностью данное условие не выполняется даже в норме; у здорового человека наблюдаются отклонения в распределении как вентиляции, так и перфузии альвеол в различных участках легких: показатели вентиляции и перфузии в нижних отделах легких выше, чем в верхних; кроме того, в верхних отделах вентиляция превышает перфузию, а в нижних — перфузия преобладает над вентиляцией.

При болезнях легких к физиологической неравномерности вентиляции и перфузии может присоединиться и патологическая. Например, при пневмонии, эмфиземе, ателектазе или пневмосклерозе в результате вовлечения в патологический процесс кровеносных сосудов кровоток в альвеолярных капиллярах в одних участках легкого резко снижается, а в других — усиливается. Изменения эластичности легких или нарушения прохождения воздуха по дыхательным путям, наблюдаемые при этом, в разных участках легких могут быть выражены в различной степени, что служит причиной неравномерной альвеолярной вентиляции. Кроме того, значительные нарушения газообмена могут возникать и вследствие того, что в хорошо вентилируемых альвеолах кровоток может быть слабым, а альвеолы, интенсивно снабжаемые кровью, могут плохо вентилироваться. Общая альвеолярная вентиляция и общий кровоток в легких при этом существенным образом не изменяются. На рис. 63 показано, насколько существенно может изменяться вентиляционно-перфузионное соотношение в подобных случаях. Видно также, что высокое вентиляционно-перфузионное соотношение лишь немного увеличивает оксигенацию крови, тогда как низкое — обусловливает значительное ее уменьшение, что приводит к снижению концентрации кислорода в оттекающей от определенного участка легкого крови.

Следует отметить, что в легких существуют механизмы, способные поддерживать необходимое соотношение вентиляции и перфузии альвеол в случае его отклонения от нормальной величины. Так, при обструкции отдельных бронхов или бронхиол ухудшается вентиляция определенной части альвеол и содержание кислорода в альвеолярном воздухе уменьшается. Известно, что неисчерченные мышцы легочных артерий содержат О2-чувствительные K+-каналы. Уменьшение поступления в них кислорода приводит к закрытию К+-каналов и деполяризации мембраны мышечных клеток, что обусловливает поступление в клетки Ca2+ и их сокращение. Поэтому недостаток кислорода вызывает спазм неисчерченных мышц сосудов малого круга кровообращения (гипоксическая вазоконстрикция), вследствие чего приток крови к гипсвентилируемым участкам легкого уменьшается. Кроме того, накопление углекислого газа приводит к увеличению концентрации H+, что также обусловливает вазоконстрикцию в легких (в отличие от других органов, в которых этот процесс способствует вазодилатации). С другой стороны, ухудшение кровоснабжения отдельных участков легкого служит причиной снижения рСО2 в альвеолах, что вызывает спазм неисчерченных мышц бронхов и бронхиол и, как следствие, уменьшение вентиляции недостаточно перфузируемых альвеол. Все это способствует поддержанию нормального вентиляционно-перфузионного соотношения в отдельных участках легких.