Физиология дыхания

Все процессы жизнедеятельности протекают при обязательном участии кислорода, т. е. являются аэробными. Особенно чувствительной к кислородной недостаточности является ЦНС и, прежде всего, корковые нейроны, которые в бескислородных условиях погибают раньше других. Как известно, период клинической смерти не должен превышать пяти минут. В противном случае, в нейронах коры головного мозга развиваются необратимые процессы. 

Дыхание — физиологический процесс обмена газов в легких и тканях.

Весь процесс дыхания можно разделить на три основных этапа:

легочное (внешнее) дыхание: газообмен в капиллярах легочных пузырьков;

транспорт газов кровью;

клеточное (тканевое) дыхание: газообмен в клетках (ферментатвное окисление питательных веществ в митохондриях).

Рис. Легочное и тканевое дыхание

Эритроциты содержат гемоглобин, сложный железосодержащий белок.  Этот белок способен присоединять к себе кислород и углекислый газ.

Проходя по капиллярам легких, гемоглобин присоединяет к себе 4 атома кислорода, превращаясь в оксигемоглобин. Эритроциты транспортируют кислород из легких в ткани организма. В тканях происходит освобождение кислорода (оксигемоглобин превращается в гемоглобин) и присоединение углекислого газа (гемоглобин превращается в карбогемоглобин). Далее эритроциты транспортируют углекислый газ к легким для удаления из организма.

Рис. Транспортная функция гемоглобина

Молекула гемоглобина образует стойкое соединение с оксидом углерода II (угарным газом). Отравление угарным газом приводит к гибели организма в связи с кислородной недостаточностью.

Механизм вдоха и выдоха

Вдох — является активным актом, так как осуществляется при помощи специализированных дыхательных мышц.

К дыхательным мышцам относятся межреберные мышцы и диафрагма. При глубоком вдохе используются мышцы шеи, груди и пресса.

Сами легкие мышц не имеют. Они не способны самостоятельно растягиваться и сокращаться. Легкие лишь следуют за грудной клеткой, которая расширяется благодаря диафрагме и межреберным мышцам.

Диафрагма во время вдоха опускается на 3 — 4 см, вследствие чего объем грудной клетки увеличивается на 1000 — 1200 мл. Кроме того диафрагма отодвигает нижние ребра к периферии, что также ведет к увеличению емкости грудной клетки. Причем, чем сильнее сокращения диафрагма, тем больше увеличивается объем грудной полости.

Межреберные мышцы, сокращаясь, приподнимают ребра, что также вызывает увеличение объема грудной клетки.

Легкие, следуя за растягивающейся грудной клеткой, сами растягиваются, и давление в них падает. В результате создается разность между давлением атмосферного воздуха и давлением в легких, воздух устремляется в них — происходит вдох.

Выдох, в отличие от вдоха, является пассивным актом, так как в его осуществлении не принимают участие мышцы. При расслаблении межреберных мышц ребра под действием силы тяжести опускаются; диафрагма, расслабляясь поднимается, занимая свое привычное положение, — объем грудной полости уменьшается — легкие сокращаются. Происходит выдох.

Легкие находятся в герметически закрытой полости, образованной легочной и пристеночной плеврой. В плевральной полости давление ниже атмосферного ("отрицательное”). За счет отрицательного давления легочная плевра плотно прижимается к пристеночной. 

Уменьшение давления в плевральном пространстве является основной причиной увеличения объема легких во время вдоха, то есть является той силой, которая и растягивает легкие. Так, во время увеличения объема грудной клетки давление в межплевральном образовании уменьшается и, вследствие разности давлений, воздух активно поступает в легкие и увеличивает их объем.

Во время выдоха давление в плевральной полости возрастает, и, в силу разности давлений, воздух выходит, легкие спадаются. 

Грудное дыхание осуществляется преимущественно за счет наружных межреберных мышц.

Брюшное дыхание осуществляется за счет диафрагмы.

У мужчин отмечается брюшной тип дыхания, а у женщин — грудной. Однако независимо от этого и мужчины, и женщины дышат ритмично. С первого часа жизни ритм дыхания не нарушается, изменяется лишь его частота.

Новорожденный ребенок дышит 60 раз в минуту, у взрослого человека частота дыхательных движений в покое составляет около 16 — 18. Однако во время физической нагрузки, эмоционального возбуждения или при повышении температуры тела частота дыхания может значительно увеличиваться.