Русскоязычный медицинский портал

 

ГАЗЫ КРОВИ


174   -

ГАЗЫ КРОВИ. Кровь, представляя собой внутреннюю среду организма, является также посредником между клеточными элементами тела и внешней средой в деле обмена газов, доставляя первым извне кислород и перенося во внешнюю среду углекислоту, образующуюся в тканях. Кроме того, протекая по сосудам легкого и кишечника, кровь в той или иной степени насыщается газами, имеющимися в этих полостных органах: азотом и аргоном—в легких, водородом и метаном—в кишечнике. Наконец, имеются указания, что в крови всегда содержится окись углерода (СО), правда, в ничтожных количествах. В крови, как и во всякой жидкости, содержащей в растворе различные вещества, газы могут находиться в состоянии 1) простого физ. растворения,

2) слабой химической связи и 3) прочного химического соединения.

Простое физическое растворение (поглощение, абсорпция) имеет место тогда, когда жидкость приходит в соприкосновение с газом, химически к ней индиферентцым. Если жидкость не взбалтывается с газом, то растворение Г. всегда происходит медленно и количество Г. в жидкости нарастает постепенно. В конце-концов наступает момент, когда дальнейшее растворение прекращается, и с этого момента количество Г. в жидкости остается постоянным. Произошло то» что называется насыщением жидкости газом.

Согласно кинетической теории газов, Г. состоит из отдельных, совершенно упругих частиц, обладающих быстрым прямолинейным движением, сталкивающихся между собой, отскакивающих друг от друга и, так. обр., постоянно меняющих направление своего движения. Однако, общая сумма движения, вследствие совершенной упругости частиц, остается неизменной, и частицы равномерно распределяются во всем объеме, занятом Г. Ударами частиц Г. о стенки сосуда, заключающего Г., определяется давление Г. на эти стенки, и ясно, что чем больше частиц Г. в данном его объеме, т. е., чем больше сдавлен газ, тем больше будет его давление на стенки. Это и выражено в известном законе Мариотта, согласно к-рому при неизменном количестве Г. его объем и давление находятся в отношении обратной пропорциональности, т. е. pv=const., где р—давление, v—объем Г. Если теперь одной из поверхностей, ограничивающих Г., будет поверхность индиферентной жидкости, то частицы газа, ударяясь в нее, будут раздвигать частицы жидкости и проникать вглубь ее. При неизменном давлении Г. над жидкостью количество частиц его, проникающих в жидкость за единицу времени, будет оставаться постоянным. Одновременно с этим возникает, однако, и процесс обратного порядка, так как частицы Г., проникшие в жидкость, продолжают там свое движение, часть их при этом подходит к поверхности жидкости и выходит из нее вновь в газовую среду. Этот процесс должен, очевидно, становиться все более и более интенсивным по мере увеличения количества частиц Г., вошедших в жидкость, и, наконец, наступает момент, когда в одну и ту же единицу времени количество частиц газа, входящих в жидкость и выходящих из нее, станет одинаковым. Это состояние динамического равновесия, при к-ром количество Г. в жидкости остается постоянным, и представляет собой состояние насыщения жидкости Г. при данном давлении и данной te. Согласно закону Генри-Дальтона, если с жидкостью соприкасается смесь Г., химически к ней индиферент-ных, то каждый из Г. смеси поглощается жидкостью соответственно его парциальному давлению (под последним разумеют ту часть общего давления смеси, к-рая приходится на долю каждого Г. в отдельности; напр., при общем давлении атмосферы в 760 мм и при содержании в ней 21 % кислорода и 79% азо-

^ 760x21

та—парциальное давление 1*го было бы—т-т-т— =

100

760 х 79

= 159,6 мм, а 2-го —^— = 600,4 мм). Рассматривая парциальное давление как силу, вгоняющую газ в жидкость, следует силу, заставляющую Г. выходить из жидкости, рассматривать как силу, эквивалентную парциальному давлению, но противоположного направления. Эту силу обозначают как «напряжение газа в жидкости». При установившемся равновесии напряжение Г. в жидкости равно парциальному давлению газа над жидкостью, что даст возможность количественного определения напряжения Г. в жидкости. Опыты показали, что одна и та же жидкость поглощает различные индиферентные к ней газы при одинаковых условиях t° и давления в различных количествах, а с другой стороны, один и тот же Г., также при одинаковых условиях и давления, растворяется в различных жидкостях в различных количествах. В виду этого Бунзеном (Bunsen) было введено понятие об абсорпционном коефи-циенте. Абсорпционным коефициентом какой-либо жидкости по отношению к какому-либо Г. называют тот объем газа, измеренный при 0е и 760 мм давления, к-рый растворяется в 1 куб. см жидкости при ее насыщении газом под давлением, равным 760 мм. Величина его зависит от природы жидкости и Г. и от t°, но не зависит от давления. При возрастании t° абсорпционный коефициент падает своеобразно в каждом отдельном случае (и потому определяется эмпирически для каждой t°), но при t° кипения жидкости он всегда равен нулю, т. к. при этом условии над поверхностью жидкости образуется слой пара, в к-ром парциальное давление Г. = 0. Далее, абсорпционный коефициент в общем падает, если в жидкости растворены твердые тела, при чем тела с меньшим молекулярным весом понижают его больше, и наоборот. Ниже приведены абсорпционные коефициенты кислорода, азота и углекислоты для воды и крови по Бору (см. таблицу на ст. 199).

Зная парциальное давление Г. при насыщении и абсорпционный коефициент, можно вычислить количество газа, растворившегося в жидкости, по формуле:

где    д—количество куб. см газа при

0°и 760 мм, а—абсорпционный коефициент этого газа,

v—объем жидкости, участвовавший в поглощении, и р—парциальное давление Г. Описанный случай простого физ. растворения есть случай наибольшей подвижности Г. в жидкости, когда содержание и напряжение газа в жидкости меняются в точном соответствии с колебаниями парциального давления Г. Растворенный газ можно, следовательно, извлечь из жидкости или помещая последнюю в пустоту, постоянно возобновляемую, или пропуская через жидкость ток иного индиферентного газа, или, наконец, доводя ее до кипения.

Прямой противоположностью является случай прочного хим. соединения, напр., при поглощении COs раствором NaOH, когда дело идет о чисто хим. процессе, при котором количественные соотношения являются постоянными и определяются хим. формулой процесса. Поглощенный при этом Г. связан столь прочно, что почти не выделяется ни в пустоту, ни при кипячении жидкости, а напряжение его в жидкости остается близким к нулю вплоть до насыщения хим. сродства. Полное выделение Г. из жидкости возможно практически лишь комбинированным действием физ. агентов (пустоты или кипячения) и соответственных хим. реагентов, разлагающих образовавшееся соединение.

Промежуточное место между физ. поглощением и прочным хим. соединением занимает случай слабой хим. связи, когда Г. также вступает в хим. соединение (в эквивалентных отношениях), легко, однако, подвергающееся диссоциации, т. е. разложению. При нагревании жидкости или понижении давления Г. тотчас же часть связанного Г. становится свободной, благодаря чему оказывается возможным чрезвычайно постепенный переход от полного насыщения до полной диссоциации. Весьма характерным свойством слабой хим. связи Г. в жидкости является резко выраженная зависимость поглощения Г. от давления в низких пределах последнего, при чем уже и тогда Г. поглощается больше, чем это могло бы быть, если бы имело место простое физ. растворение. При увеличении давления количество поглощаемого Г. возрастает вначале быстро, а затем все более и более медленно (см. ниже кривые поглощения кровью кислорода и угольной кислоты). Из сказанного вытекает, что Г., находящийся в жидкости в диссоциирующемся соединении, может быть извлечен из жидкости теми же способами, что и Г., просто растворенный в ней.

Доказательство наличия в крови газов было впервые дано Бойлем (Boyle) в 1636 г. с помощью выкачивания их из крови воздушным насосом. В 1674 г. Мейоу (John Mayow) нашел, что в состав Г. к. входит кислород, а Дэви (Humphry Davy) в 1799 г. доказал наличие в них углекислоты. Однако, исследование количественного состава Г. к. было неудовлетворительно даже в работах Магнуса (Magnus, 1845), и только в 1859 г. Сеченов, работая в лаборатории Людвига (Ludwig), впервые предложил и осуществил способ полного извлечения газов из крови с помощью возобновляемой Ториччел-лиевой пустоты. На принципе Сеченова основаны все дальнейшие многочисленные модификации ртутных насосов для извлечения Г. из крови. На рис. 1 дана схема модификации Пфлюгера (Pflttger). Стеклянный шар А, емкостью 250—300 куб. см, с кранами а и Ь, служит приемником для крови. Кран а имеет вдоль продольной оси ход, открывающийся наружу. Этот ход может вести или в приемник (положение 1) или вниз наружу (положение 2). Посредством ртутного насоса и F) выкачивают из А весь воздух. Взвесив А, соединяют ветвь крана а с артерией или веной животного и при положении 2 крана—наполняют кровью все соединительные ходы и крап а, дав вытечь из него небольшому количеству крови, а затем повертывают кран в положение 1 и пускают желательное количество крови в А. После этого повертывают кран в положение 2, тщательно его очищают и вновь взвешивают А. Разность веса даст взятое количество крови. Приемник А соединяется шлифом с приемником В для пены, образующейся при выделении Г. из крови, а этот последний с трубкой С, колена к-рой наполнены кусками пемзы,

смоченными серной кислотой (избыток кислоты собирается в нижний шар трубки); С служит для поглощения паров воды и через трубку D, несущую небольшой барометр у (для измерения степени разрежения), соединяется с отростком д крана Н баллона Е. 1< и F связаны между собой каучуковым рукавом и являются собственно ртутным насосом. Через F наполняют оба баллона ртутью несколько больше, чем до половины, и затем, поднимая F, вытесняют воздух из Е ртутью через кран (положение к) и выводную трубку hi, опущенную в ванну (г>) со ртутью. Когда вся эта система будет наполнена ртутью, повертывают кран в положение Н и, опуская F, насасывают воздух в В из всех остальных частей аппарата^, В, Си D), вытесняют его опять через г и повторяют эту процедуру до тех пор, пока барометр у не укажет нулевое давление в аппарате. Затем, отомкнув А от аппарата, взвешивают его, набирают в него кровь и вновь присоединяют к аппарату.

к-рый вновь эвакуируют при запертом кране Ь, а после этого отпирают b и повторной эвакуацией собирают все Г. к. через г в эвдиометр I для анализа.

Весьма важно, чтобы кровь из кровеносного сосуда сразу попала в безвоздушное пространство и была быстро освобождена от Г., т. к. иначе количество кислорода оказывается несколько преуменьшенным, а количество углекислоты—преувеличенным. Позднейшие конструкции насосов для Г. к. Теп-лер-Гагена или Бора (Toepler-Hagen, Bohr) обеспечивают большее удобство и ббльшую скорость действия. Сеченов, Пфлюгер, Цунц, Бор и др. показали, что с помощью возобновляемой пустоты из цельной крови получаются все газы без остатка, из плазмы же или из сыворотки часть угольной кислоты получается лишь по прибавлении более крепкой кислоты (фосфорной или винной). В следующей таблице приведены средние цифры процентного содержания кислорода и углекислоты в артериальной и венозной крови различных животных.

Кислород

Углекислота

Животные

Артер.

Вен.

Артер.

Вен.

кровь

кровь

кровь

кровь

Собака .......

20,7

13,2

39,4

47,2

Лошадь......

14,0

6,7

39,4

55,9

Баран.......

10,7

5,4

45,1

55, 5

Кролик ......

13,2

34,0

Курица......

10,7

4,1

48,1

57, 5

Утка........

14,9

7,1

45, 6

55, 7

Из табл. видно, что кровь травоядных и птиц содержит меньше кислорода и больше углекислоты, чем кровь всеядных (собаки). Следует отметить, однако, что даже у одного и того же вида, надр., собаки, наблюдаются чрезвычайно большие колебания. Пфлюгер,

напр., дает для кислорода артер. крови собаки 13,6 — 25,4%. Эти индивидуальные и видовые колебания могут зависеть от различного содержания НЬ в крови и от различной «кислородной емкости» гемоглобина. Что касается Г. к. человека, то впервые прямое определение их в артериальной крови с помощью насоса было произведено Сеченовым:    им было

найдено 21,6%Ог, 40,3%С02и1,6%К. Позднейшие авторы или определяли с помощью насоса количество кислорода, связанного кровью человека, после взбалтывания ее с атмосферным воздухом (Loewy), или вели определение Г. к. по методу Гол-дейн-Баркрофта (Haldane-Barcroft), описываемому ниже. В общем полученные числа близки к Сеченовским числам, и в качестве средних цифр в наст, время принимают для артериальной крови человека 20% 02, 43% С02 и ок. 1% N, а для венозной—12% 02, 50% СО 2 и ок. 1% N. Возможность полного извлечения Г. к. в пустоту показала, что газы находятся в крови или в состоянии простого растворения или в слабой химическ. связи. Если, однако, произвести расчет по абсорпционным коефициентам для воды как индифе-рептной жидкости, то этому расчету

б. или м. удовлетворяет лишь количество азота, получаемого из крови, количество же О 2 и СО г значительно превышает возможное растворение. Выкачивание порознь плазмы (resp. сыворотки) и сукровицы (кровяные тельца) показало, что кислород в плазме только растворен, главная же масса его связана химически с красными кровяными тельцами, а именно их гемоглобином (см.); угольная же кислота связана химически и в плазме (около 2/з) и с сукровицей (около 7з)-

Хим. связанность 02 и С02 в крови дала Голдейну (1900) основание для выработки хим. способа определения количества Г. к., связанных химически. Принцип Голдейна (вытеснение химически связанного кислорода раствором К3 Fe Сус, а СО.—20%-ным раствором винной кислоты) широко применяется в наст, время в модификации Бар-крофта, дающей возможность оперировать с малыми количествами крови: 1,0—0,1 куб.см (подробно—см. в ст. Ьаркрофта аппарат).

Для детального выяснения условий химической связи газов жидкостью недостаточно исследовать выхождение газов из нее, а необходимо изучить условия вхождении газа в жидкость, т. е. его поглощение, абсорп-цию, так как, наблюдая абсорпцию Г. при различном парциальном давлении его, легко, во-первых, вывести заключение— имеется ли налицо только простое растворение,

т. е. пропорциональное давлению, и, во-вторых, выяснить масштаб хим. поглощения в зависимости от парциального давления Г., t° и различных растворенных в жидкости веществ. Подобные «абсорпциометрические» исследования цельной крови и ее отдельных составных частей были произведены в

широком масштабе Сеченовым,Цунцом,Гюф-нером, Бором, Голдейном, Баркрофтом и др. Результаты этих исследований вкратце иллюстрируются рисунками 2—6. Рис. 2 дает кривую насыщения крови человека кислородом при различном его парциальном давлении и при одновременном взаимодействии крови с СО 2 под напряжением в 40 мм (по Баркрофту). Кривые относятся к двум различным субъектам и вычислены из отдельных определений, обозначенных точками. Рисунок 3 представляет кривые насыщения кислородом раствора НЬ при различной t° по Баркрофту, а именно I—при 38°, II—32°, III—26° и IV—14°. Рис. 4 представляет кривые насыщения кислородом крови собаки при различном напряжении 02 и С02 и при t° 38° по Бору. На абсциссе указано парциальное давление 02, на ординате—процент насыщения кислородом, на самих кривых указано напряжение СОг. На рис. 5, демонстрирующем влияние электролитов на поглощение кислорода, приведены кривые насыщения кислородом диализированного и недиализиров. раствора НЬ по Баркрофту. Кривые построены из отдельныхнаблюдений, указанных кружками, и притом кривая I относится к диализироваггаому раствору, а кривая II—к недиализированному. Наконец, рис. 6 иллюстрирует связывание кровью углекислоты при температуре тела, по Голдейну. (Относительно обмена газов между кровью и легочным воздухом, кровью и тканями—см. Дыхание.)

Лит.: Сеченов И., К вопросу о газах крова (Собрание сочинений, т. I, М., 1907); Setsche-now I., Beitrage zur Pneumatologie des Blutes, Zeitschr. f. rationelle Medicin, В. X, 1861; Straub B., Technik der Blutgasanalyse nach Barcrort (Hndb. der biolog. Arbeitsmethoden, hrsg. v. E. Abderhalden, Abt. 4, T. 10, B.—Wien, 1923); Loewy A., Gase des Blutes (Hndb. der Biochemi.e, hrsg. v. C. Oppen-heimer, В. VI, Jena, 1926); Liljestrand Physiologie der Blutgase (Hndb. der normalen und pathologischen Physiologie, hrsg. v. A. Bethe, G. Berg-mann u. а., В. VI, Halfte 1, B., 1928, лит.); Zuntz N., Blutgase u. respiratoriseher Gaswechsel (Hndb. d. Physiologie, hrsg. v. L. Hermann, В. IV, Т. 1, Leipzig, 1882; русское издание—СПБ, 1890, лит.); Barcroft J., The respiratory function of the blood, Cambridge, 1928 (немецкое издание— В. I, Berlin, 1927).    М. Шатвршшов.

    name:
    send
ТАКЖЕ НА dao-med
f72e2aa373650d944c38b1c8ca875576 0467ccb0286829346e4d1560ef2b3c04 21de8b841f2edeacafb65f278dfd5f07