Описание легочного кровообращения

Главная функция легочной циркуляции — транспортировать кровь через легочные капилляры, где происходит обмен газов между кровью и легочным (альвеолярным) воздухом. Эффективному газообмену способствует огромная поверхность капилляров, окружающих альвеолы. Эффективная площадь поверхности легочных капилляров в покое равна приблизительно 60 м², т. е. составляет только 20—25% площади поверхностных системных капилляров в этих условиях. Газообмен происходит через всю площадь капиллярной поверхности, так как 0₂ и С0₂ растворимы в липидах.

Легочные капилляры образуют очень плотную сеть вокруг альвеол. На эффективную площадь поверхности легочной стенки, равную примерно 60 м², приходится около 8 млрд, легочных капилляров (для сравнения в большом круге в покое открыто около 10 млрд, капилляров). Площадь поперечного сечения каждого легочного капилляра в среднем на 80% больше площади поперечного сечения системного капилляра.

Таким образом, в покое общая площадь поперечного сечения легочного капиллярного ложа больше, чем площадь системного капиллярного ложа, а средняя скорость тока крови в легочных капиллярах соответственно меньше. Однако легочный капилляр приблизительно вдвое короче системного капилляра, поэтому среднее время протекания крови в легочных капиллярах составляет около 1 с или 60% среднего времени протекания крови в капиллярах большого круга. Во время тяжелой мышечной работы кровоток в легких доходит до 25 л/мин, площадь поверхности перфузируемых капилляров увеличивается до 90 м² и среднее время протекания крови через легочные капилляры уменьшается до 0,3 с.

Легочная циркуляция является системой низкого давления: систолическое давление в легочной артерии около 25 мм рт. ст., диастолическое — около 10 мм рт. ст., среднее артериальное давление — 16 мм рт. ст. Давление в легочной вене около 4 мм рт. ст. Следовательно, градиент среднего давления (движущее давление) между легочной артерией и легочной веной составляет 16-4=12 мм рт. ст., т. е. примерно 1/8 от движущего системного давления (100 мм рт. ст.).

Напомним, что общее сопротивление кровотоку (R) равно отношению движущего давления (Р_А —Р_В) к кровотоку (Q). Поскольку кровоток одинаков в легочной и системной циркуляции, легочное сопротивление примерно в 8 раз меньше, чем системное. Таким образом, легочная циркуляция является системой с низким сопротивлением. В покое оно равно примерно 0,12 ЕПС.

Низкое сопротивление в легочной циркуляции в значительной мере объясняется структурно-функциональными свойствами легочных сосудов, обладающих большой растяжимостью. Благодаря этому свойству при увеличении количества крови, поступающего в легкие, легочные сосуды автоматически растягиваются, обеспечивая более быстрый кровоток. Иными словами, сопротивление кровотоку уменьшается, когда кровоток через легкие увеличивается. Усиление легочного кровотока поэтому происходит без пропорционального повышения давления, что предотвращает перегрузку правого сердца.

При тяжелой мышечной работе сердечный выброс, а следовательно, количество крови, протекающее через легкие, может возрастать в 5—6 раз и более по отношению к уровню покоя. Однако давление в легочной артерии усиливается при этом не более чем на 50% благодаря значительному растяжению легочных сосудов, а также открытию большого числа легочных капилляров.

Таким образом, легочные сосуды представляют собой резервуар крови переменной емкости. В сосудах легочной системы одномоментно содержится 10—12% общего объема циркулирующей крови (см. рис. 64). Емкость этой системы может увеличиваться за счет растяжения легочных сосудов, что происходит при мышечной работе, при переходе из вертикального положения тела в горизонтальное, при погружении в воду, при сужении системных сосудов и т. д., а также уменьшаться, например, при переходе из горизонтального положения тела в вертикальное, при снижении сердечного выброса, при расширении кожных сосудов в условиях повышенной температуры воздуха, при дыхании под повышенным давлением и т. д.

На легочную циркуляцию большое влияние оказывает гидростатическое давление крови, хотя разница в гидростатическом давлении столба крови между верхушкой и основанием легких невелика (в положении стоя верхушка легких примерно на 15 см выше, а основание — на 15 см ниже среднего уровня сердца). Благодаря большой растяжимости сосудов эта разница играет важную роль в легочном кровотоке и распределении объема крови между разными частями легких.

В основании легких (при вертикальном положении тела) гидростатическое, а следовательно, и трансмуральное давление максимально. При этом сосуды основания легких, растягиваемые этим давлением, оказывают наименьшее сопротивление кровотоку. Трансмуральное давление в верхушках легких минимально, а давление, создаваемое работой правого желудочка в условиях покоя, недостаточно для увеличения кровотока в верхних частях легких. Этим объясняется тот факт, что у человека в положении стоя наибольший кровоток — в нижних частях легких и он линейно снижается по мере приближения к верхушке легких.

Неравномерная перфузия легких может ограничивать насыщение кислородом крови, оттекающей от легких (см. 13.3.2). При мышечной работе среднее давление в легочной артерии увеличивается, в результате чего оно становится достаточным, чтобы перфузировать кровью более высокорасположенные части легких.

В состоянии покоя базальный тонус легочных сосудов незначителен. Изменения просвета этих сосудов при увеличении кровотока, вызванного мышечной работой, являются в основном пассивным эффектом — результатом действия повышенного трансмурального давления на растяжимые сосуды.

Ауторегуляция просвета легочных сосудов связана со своеобразной реакцией их гладких мышц на местные химические факторы. Самый важный из них — реакция на сниженное содержание 0₂ (гипоксию). Гипоксия вызывает сокращение гладких мышц прекапиллярных легочных сосудов, т. е. оказывает влияние, противоположное действию на системные сосуды. Причем гладкие мышцы прекапиллярного легочного сосуда в основном реагируют на снижение р0₂ во внесосудистом пространстве, т. е. в альвеолах, а не на р0₂ в протекающей через сосуд крови.

Если бы было не так, притекающая к легким венозная кровь с низким р0₂ при тяжелой мышечной работе вызывала бы сужение легочных артериол. Благодаря таким особенностям обеспечивается ток крови через те части легких, которые вентилируются нормально (с высоким р0₂), и прекращается кровоток через плохо или вообще невентилируемые части легких.