م9 التبادل الغازي في الرئتين والانسجة

التبادل الغازي في الرئتين وفي الانسجة :
يبلغ po2 حوالي 40 ملم زئبق و pco2 حوالي 46ملم زئبق في الدم الوارد الى الرئتين (الدم الوريدي) وبما ان po2 و pco2 في هواء الحويصلات يبلغان عادة 104ملم زئبق و 40 ملم زئبق على التوالي لذا فان هناك زيادة في po2 من الهواء الوارد الى الدم وزيادة في pco2بالاتجاه المعاكس
وبذلك ينتقل o2 من الحويصلات الى الدم co2 من الدم الى الحويصلات بعملية الانتشار البسيطة وعملية الانتشار هذه سريعة لان السطح الذي يحدث خلاله واسع جداً كما ان سمك الغشاء الفاصل بين هواء الحويصلات والدم لا يتجاوز خليتين وكنتيجة لهذين العاملين يتم توازن سريع من الهواء والدم بالرغم من ان الفترة الزمنية التي يستغرقها مرور الدم خلال الرئتين هي اقل من ثانية واحدة وعلى هذا فان po2 و pco2 في الدم الذي يترك الرئتين (الدم الشرياني ) هما 104 و 40ملم زئبق على التوالي
اما في الانسجة فيحدث العكس اي ان الاوكسجين ينتقل من الدم الى الانسجة لان po2 في الدم اعلى منه في الانسجة والحالة معكوسة بالنسبة لثاني اوكسيد الكاربون .
ان قيمة كل من po2 و pco2 في الانسجة غير معروفة لصعوبة قياسها من جهة ولأنها دائمة التغير من الجهة الاخرى وهي تعتمد على درجة فعالية الانسجة .
نقل الغازات بوساطة الدم
ان من اهم وظائف الدم هو نقل كل من o2 و co2 بين الاعضاء التنفسية والانسجة وقد تكيف الدم لأداء هذه الوظيفة باحتواءه على صبغات تنفسية لها اٍلفة شديدة في الاتحاد مع o2 .
لا يحوي الدم الا على كمية ضئيلة جدا من غاز النيتروجين على الرغم من ان هذا الغاز يؤلف نسبة عالية من الهواء والسبب يعود الى عدم حاجة الانسجة لهذا الغاز وبالتالي عدم تكيف الدم لنقله كما ان قابلية ذوبان النتروجين في الدم واطئة .


نقل الاوكسجين
باستطاعة الدم حمل كمية كبيرة من o2 على الرغم من قلة ذوبانه في الماء ويعود ذلك الى وجود الهيموكلوبين او غيره من الصبغات التنفسية ويتحد o2 من الهيموكلوبين حسب المعادلة التالية
Hb + o2 ? Hbo2
وهذا التفاعل يكون سريع وراجع لكي يستطيع الهيموكلوبين ان يتحد مع o2 في الرئتين بسهولة ويتحلل منه في الانسجة بسهولة .
ان كل غرام من Hb له قابلية الاتحاد ب 1.34سم3 من o2 اي لو فرضنا ان معدل الهيموكلوبن هو 15 ا/100 سم3 من الدم فانه سيتمكن من حمل 15× 1.34= 20.1سم3 من الاوكسجين على 100سم3من الدم ويطلق على 20.1سم3 بسعة الاوكسجين للدم وتعني كمية الاوكسجين التي يحملها الدم عندما يكون الضغط عالي جداً وعندما يكون الهيموكلوبين مشبعاً بالأوكسجين .
اذا عرض الدم لمدة كافية الى الهواء فانه يتشبع بالأوكسجين وفي هذه الحالة يكون 98%من الاوكسجين متحداً مع الهيموكلوبين والباقي 2% يكون بشكل ذائب في المصل .

تتأثر قابلية اتحاد الاوكسجين بالهيموكلوبين بعدة عوامل اهمها :-
كمية ثاني اوكسيد الكاربون (co2)
درجة الحرارة
** انخفاض co2 في الدم يزيد من اتحاد الاوكسجين بالهيموغلوبين وتدعى هذه الظاهرة بتأثر بوهر Bohr effect ولتأثير بوهر اهمية وظيفية فهو يساعد في الرئتين على اتحاد o2 مع Hb وفي الانسجة على تحللHbo2 الى Hb و o2 بسهولة .
** اما ارتفاع درجة الحرارة فأنها تقلل من قابلية اتحاد o2 مع Hb والعكس بالعكس , ولهذا التأثير اهمية وظيفية فعند قيام الانسجة بفعاليات عالية ترتفع درجة الحرارة قليلاً وهذا يساعد على تحلل Hbo2 وبالتالي تزويد الانسجة بكمية اضافية من الاوكسجين , اما عند برودة الانسجة فقد يكون تحرر الاوكسجين من الهيموكلوبين غير كاف لاحتياجات الخلايا وهذا يحدث عندما تصاب الاصابع بالانجماد Frost فتموت انسجة الاصابع اختناقاً .
** كما تتأثر قابلية ارتباط الهيموكلوبين بالأوكسجين بدرجة حامضية الدم فانخفاض الاس الهيدروجيني للدم يعني انخفاض درجة ألفة Hbللارتباط بـ o2
ويوجد الاوكسجين في الدم بالأشكال التالية :-
ذائباً في الدم ويمثل نسبة قليلة جداً (3-1%) ويعادل 3 سم3 / لتر من الدم تقريباً
متحد بهيمو كلوبين الدم ويمثل 99-97% ويعادل 197سم3 / لتر من الدم تقريباً
ويتكون الهيموكلوبين من اربع وحدات ثانوية كل وحدة منها تحوي جزيئة هيم Heme متصلة بسلسلة من الببتيدات المتعددة
ويتركب الهيم من البورفرين البدائي وذرة حديد بهيئة حديدوز وتأخذ ذرة الحديد هذه ذرتين من الاوكسجين دون ان تفقد تكافؤها ( اي تبقى بصورة حديدوز ) ولذلك تعد عملية اخذ الهيموكلوبين للأوكسجين عملية اكسجة وليست اكسدة
Hb + o2 ? Hbo2
نقل ثنائي اوكسيد الكاربون
ان كمية co2 في الدم اعلى من كمية o2فيه وتبلغ كمية co2 في الدم الوريدي 53سم3/100سم3 من الدم وفي الدم الشرياني 48سم3/ 100 سم3 وخلال مرور الدم في الانسجة يكتسب كل 100سم3 منه5 سم3 من co2 ويفقد المقدار ذاته عند مروره خلال الرئتين .
ويبلغ pco2 في الدم الشرياني 40ملم زئبقوفي الدم الوريدي 46ملم زئبق .



يوجد ثنائي اوكسيد الكاربون في الدم بأربعة اشكال هي :-
ذائب في الدم ذوباناً طبيعيا وتبلغ نسبته حوالي 4%من الكمية الكلية
متحد مع الماء مكونا حامض الكاربونيكH2co3ونسبته لا تتجاوز 1%.
مكونا بيكاربونات وهذه تنتج من تأين H2co3 الى Hco3-و H+ان البيكاربونات تشكل حوالي 65% من الموجود في الدم .
متحد مع الهيموكلوبين وبروتينات الدم الاخرى والنسبة هي 30% ويتم الاتحاد بين co2 ومجموعة NH2 الموجودة في البروتين ويدعى المركب الناتج بالكاربأمينات وتتميز باحتواءها على المجموعة الكيميائية الكاربامينNHCOOH.
ان معظم co2 ينتقل في الدم على شكل بيكاربونات ناتجة من اتحاد co2 مع H2o وتكوين H2co3 ومن ثم يتحلل الاخير الى Hco3 و H .

انواع التبادل الغازي
التبادل الرئوي :
هو عبارة عن تبادل غازات o2 , co2 بين الاسناخ والاوعية الدموية الشعيرية المتاخمة لها وتتم هذه العملية بسرعة فائقة ويعود ذلك الى
المساحة السطحية الكبيرة
رقة الغشاءين اللذان يفصلان بين هواء الاسناخ والدم
وجود الفرق الكبير بين ضغط غازي co2 , o2 على جانبي غشاء التبادل .
التبادل النسيجي: ويحدث بين الاوعية الدموية الشعيرية والخلايا
التبادل الخلوي: ويشمل عمليات التحلل السكري ودورة كربس وسلسلة الفسفرة الفوسفاتية.



تنظيم عملية التنفس Regulation of Respiration
عملية التنفس ( الشهيق , الزفير) عملية لا ارداية ذاتية بدليل انها تستمر بانتظام اثناء النوم وفقدان الوعي الا انه يمكن ان تتكيف من حيث المعدل العمق تبعاً لاحتياجات الجسم فالحجم الدقيقي Minute Volume قد يتضاعف 30 مرة في نهاية ركضة المائة متر بالمقارنة بحالة الراحة ويكون هذا التكيف في غاية الدقة بحيث تبقى الضغط الجزئي لغاز الاوكسجين po2 في الحويصلات الهوائية ثابت بحدود 100ملم زئبق .
يوجد نوعان من التنظيم في العملية التنفسية هما :
اولاً : التنظيم العصبي Nervous regulation :
ويسيطر على هذا التنظيم مركز تنفسي respiratory center يقع في الدماغ الخلفيhind brain في القنطرة pons والنخاع المستطيل medulla oblongata ويرسل هذا المركز الايعازات العصبية خلال العصب الحجابي Phrenic nerve الى الحجاب الحاجز وخلال الاعصاب ما بين الاضلاع intercostal nerves الى العضلات ما بين الاضلاع intercostal muscles .
يتألف المركز التنفسي من مركز تنفسي حركي pneumtaxic center يقع في الجزء الاعلى من القنطرة ومركز ايقاعي نخاعي medullary rhythmic center يقع في النخاع المستطيل ويتألف من نوعين من الخلايا العصبية هما :
الخلايا العصبية الزفيريةExpiratory neurons و الخلايا العصبية الشهيقيةInspiratory neuronsتتصالب الالياف العصبية الحركية الصادرة من المركز التنفسي في الجزء الاسفل من النخاع المستطيل وتمتد مباشرة الى الحبل الشوكي لكي تتواصل مع اجسام الخلايا العصبية للأعصاب الحجابية والاعصاب ما بين الاضلاع .
التنظيم الكيميائي
ويتم بواسطة مستلمات كيميائية محيطية واخرى مركزية . فعند تنفس هواء يحتوي من ثنائي اوكسيد الكاربون فيرتفع تركيز هذا الغاز في كل من هواء الحويصلات وفي الدم الشرياني وهذا الارتفاع يحفز المستلمات الكيميائية والمحيطية مما يؤدي إلى زيادة نشاط الحركات التنفسية فارتفاع معدل التهوية وبالتالي انخفاض تركيز ثنائي اوكسيد الكاربون في كل من الحويصلات الهوائية والدم الشرياني فتعود الحركات التنفسية إلى وضعها الاعتيادي .