Дыхание

Дыхание есть процесс поглощения организмом кислорода и выделения углекислого газа. Он состоит из нескольких этапов: а) вентиляция легких путем обмена газами между альвеолами и внешней средой (внешнее дыхание); б) обмен газами между полостью альвеол и кровью; в) транспорт газов кровью между легкими и тканями; г) обмен газами между кровью и тканями; д) тканевое дыхание, заключающееся в биохимических процессах, происходящих в клетке (распад органических соединений до углекислого газа с восстановлением кислорода до воды).

Воздух из внешней среды попадает в носоглотку, затем проходит в гортань, состоящую из нескольких хрящей, в которой расположены голосовые связки. Затем воздух идет в трахею, в стенке которой лежат хрящевые полукольца, что обеспечивает зияние ее просвета. Трахея разделяется на два главных бронха, входящих в легкие. Они делятся на долевые бронхи. В правом легком три доли, а в левом - две. В дальнейшем деление бронхов на более мелкие продолжается. Наконец, отходят наиболее тонкие трубочки бронхиолы, открывающиеся в дыхательные мешочки альвеолы. Альвеолы оплетены капиллярами малого круга, в которых венозная кровь, поступающая из легочной артерии, окисляется. Из полости альвеолы кислород проходит через альвеолярный эпителий и эндотелий капилляра и поступает в кровь. Стенка альвеолы изнутри покрыта жидким веществом сурфактантом, обеспечивающим ее увлажнение и неспадение. Газообмен происходит только в альвеолах, а полости воздухоносных путей (носоглотка, гортань, трахея, бронхи) составляют «мертвое пространство». Однако у него очень важная функция, поскольку воздух, проходя через эти пути, согревается и увлажняется, а также очищается от загрязнений. Воздухоносные пути выстланы однослойным многорядным ресничным эпителием. Биение ресничек создают постоянный ток слизи по поверхности эпителия изнутри наружу, что обеспечивает выведение оседающих пылевых частиц и очищение воздуха.

Цель внешнего дыхания заключается в обмене между альвеолярным и внешним воздухом. Дыхательный акт состоит из вдоха и выдоха. Легкое окружено плеврой, состоящей из внешнего листка, прилегающего к грудной клетке, и внутреннего листка, прилегающего к легкому. Между ними расположено узкое пространство - плевральная щель. Давление в плевральной полости ниже атмосферного, т.е. отрицательное. Оно поддерживает легкие в расправленном состоянии. В плевральной полости имеется небольшое количество жидкости, которая снижает трение при дыхательных движениях легких.

Вентиляция легких происходит исключительно за счет работы определенных поперечнополосатых мышц, именуемых дыхательными. Главными являются диафрагма, наружные и внутренние межреберные мышцы. Вспомогательные - мышцы плечевого пояса и брюшного пресса. В фазе вдоха мышцы вдоха (диафрагма, наружные межреберные) сокращаются, объем грудной полости увеличивается, внешний листок плевры отходит от внутреннего, объем плевральной щели увеличивается, а давление в ней уменьшается еще больше, что вызывает уменьшение давления и в альвеолах. Это приводит к всасыванию воздуха из атмосферы в альвеолы. При выдохе происходит расслабление мышц вдоха. Благодаря эластическим свойствам легких они сжимаются, давление в альвеолах возрастает, воздух движется из них в атмосферу. Однако при форсированном выдохе подключаются мышцы выдоха (внутренние межреберные), объем грудной полости уменьшается, давление в плевральной щели возрастает, вследствие чего происходит значительное увеличение давления в альвеолах. Это способствует интенсивному выведению воздуха из них во внешнюю среду. Таким образом, необходимым условием нормального дыхания является герметичность плевры. При повреждении ее листков, происходит попадание воздуха в плевральную щель (пневмоторакс), что выключает легкое из дыхательного процесса.

Внешнее дыхание в клинике исследуют методом спирометрии, в ходе которой измеряют объемы выдыхаемого воздуха. Дыхательный объем - это объем воздуха при спокойном дыхании. Он составляет примерно 500 мл. После спокойного вдоха человек может вдохнуть еще примерно 1500 мл воздуха. Это дополнительный объем. После такого глубокого вдоха он может выдохнуть не только воздух дыхательного и дополнительного объемов, но еще 1500 мл, которые называются резервным объемом. Совокупность дыхательного, дополнительного и резервного объемов называется жизненной емкостью легких (ЖЕЛ). Однако даже после максимального выдоха в легких остается остаточный объем воздуха (1000 – 1500 мл).

Дыхание есть непроизвольный акт, регулируемый дыхательным центром, который находится в продолговатом мозге и состоит из центра вдоха и центра выдоха. Саморегуляция дыхания осуществляется следующим образом. При повышении концентрации углекислого газа в крови возбуждаются хеморецепторы каротидных телец. От них по центростремительным волокнам импульс идет к центру вдоха. По центробежным нервам он направляется к наружной межреберной мускулатуре и диафрагме, стимулируя их сокращение. В результате происходит вдох. При вдохе легкие растягиваются и в результате раздражаются рецепторы растяжения в стенке альвеол. По центростремительным нервам этот импульс передается в центр выдоха, возбуждая его. Центр выдоха отключает центр вдоха, происходит расслабление соответствующих мышц, что приводит к выдоху. Дыхательный центр обладает свойством автоматии, т.е. ритмически возникающих возбуждений нейронов. Автоматия сохраняется, даже если к дыхательному центру не поступают импульсы от рецепторов.

Обмен газами между кровью и альвеолярным воздухом происходит за счет диффузии. Кислород транспортируется кровью практически только в связи с гемом гемоглобина. Однако углекислый газ может переноситься в нескольких формах: раствор в плазме крови, в связи с глобином гемоглобина, в форме бикарбонатов.

Газообмен между кровью и тканями происходит через стенку капилляров.