Предисловие

Большинство биологических процессов, как на уровне клетки, так и целого организма происходят с использованием энергии. Для получения энергии необходимо поступление кислорода в таком количестве, которое адекватно энергетическим потребностям. Без пищи человек может прожить больше месяца, без воды – более 10 дней, без кислорода – лишь несколько минут. Этот факт обусловлен тем, что в организме отсутствует достаточный резерв кислорода: его объем приближается к двум литрам, достаточным для поддержания жизни лишь в течение нескольких минут. Из-за больших расстояний между внешней средой и клетками высокоразвитого организма доставку кислорода клеткам и удаление углекислого газа из клеток обеспечивают специальные системы транспорта. Этот процесс носит название «газообмен» и включает: 1) внешнее дыхание (обмен воздуха между внешней средой и альвеолами); 2) диффузию газов в легких (газообмен между альвеолярным воздухом и кровью); 3) транспорт газов кровью; 4) диффузию газов в ткани (газообмен между кровью и тканями); 5) тканевое дыхание (потребление кислорода и выделение углекислого газа клетками организма). Традиционно сложилось так, что процессы биологического окисления (тканевое дыхание) изучает биохимия, а остальные звенья – физиология.

1. Внешнее дыхание

Начальным этапом внешнего дыхания является обмен газов между внешней средой и альвеолами. Главная роль дыхания – обеспечение организма энергией. Суммарным показателем активности дыхательной системы является потребление кислорода за 1 минуту. Взрослый человек в состоянии покоя на 1 кг массы тела в 1 минуту потребляет 3,5 мл кислорода. Поглощение живым организмом O₂ и выделение СО₂ и составляют сущность дыхания.

1. Структурно-функциональная характеристика внешнего звена системы дыхания

Воздухоносные пути начинаются с полости носа и рта (при ротовом дыхании) и включают носоглотку, гортань, трахею, бронхи и бронхиолы до 16 генерации включительно (рис. 1).

Рис. 1. Схема ветвления воздухоносных путей (слева) и кривая суммарной площади поперечного сечения воздухоносных путей на уровне каждого ветвления (справа)

Бр — бронхи; Бл — бронхиолы; КБл — конечные бронхиолы; ДБл — дыхательные бронхиолы; AX — альвеолярные ходы; А — альвеолы; Z — генерация дыхательных путей.

Бронхи и бронхиолы последовательно дихотомически делятся. До 16 генерации включительно бронхиолы не имеют альвеол, поэтому непосредственного газообмена между ними и кровью не происходит (проводящая зона). Последующие три генерации (17-18-19) называют дыхательными бронхиолами (переходная зона). На дыхательных бронхиолах есть альвеолы, однако они составляют всего лишь 2 % от общего их числа в легких. Последующие генерации бронхов (20-23) представляют собой альвеолярные ходы и альвеолярные мешочки, они несут на себе основное количество альвеол (около 98 % от общего числа), где и происходит обмен между альвеолами и кровью (дыхательная зона).

Таблица 1

Строение воздухоносных путей дыхательной системы

(последовательность расположения)

Орган	Порядок ветвления бронхов	Количество	Средний диаметр, мм	Общая площадь сечения, смг
Трахея	0	1	18	2,5
Бронх	1	2	10-13	2,3-2,5
Долевые бронхи	2	5	8	2-2,5
Сегментарные бронхи	3-4	20	5-7	1-2
Мелкие бронхи (дольковые, внутридольковые)	5-10	1024	2-4	12-13,5
Терминальные бронхиолы	14-15	32768	0,8	113-115
Дыхательные бронхиолы	16-18	262 000	0,6	534
Альвеолярные мешочки	19—22	4,2 млн.	0,4	5880

Кроме газообменной бронхиальные пути выполняют и негазообменные функции:

1. Очищение вдыхаемого воздуха от пылевых частиц осуществляется в основном в преддверии полости носа и носовых ходах. Этому способствуют защитные рефлексы (чихание и кашель).

2. Увлажнение воздуха до 100 % - это обеспечивает хорошую работу мерцательного эпителия бронхов.

3. Согревание воздуха – уже на уровне 10-й генерации бронхов воздух нагревается до 37 С. Особое значение в согревании воздуха имеет слизистая оболочка полости носа, богато снабженная кровеносными сосудами. Если температура воздуха выше 37 С, то он охлаждается до этой температуры.

Структурно-функциональной единицей легкого является ацинус. В обоих легких насчитывается до 300 тысяч ацинусов. Ацинус включает дыхательные бронхиолы, отходящие от концевой бронхиолы и делящиеся дихотомически. Дыхательные бронхиолы переходят в альвеолярные ходы и альвеолярные мешочки, и те и другие несут на себе альвеолы легкого (рис. 2 и 3).

Рис. 2. Строение ацинуса легкого: 1 – терминальная бронхиола; 2, 3, 4- дыхательные бронхиолы; 5- альвеолярные ходы; 6- альвеолярные мешочки; 7- альвеолы

Рис. 3. Рисунок с препарата - лёгкое собаки. Окраска гематоксилин-эозином. Респираторные бронхиолы (I), альвеолярные ходы (II), альвеолярные мешочки (III), альвеолы (IV).

Между ацинусами и дольками легких имеются дополнительные сообщения, обеспечивающие коллатеральную вентиляцию альвеол в случае закупорки бронхиол. Совокупность альвеолярных ходов и мешочков, несущих на себе альвеолы, где происходит газообмен между газовой смесью и кровью организма, называют дыхательной зоной.

Легкие в процессе дыхания выполняют газообменные и негазообменные функции.

К негазообменным функциям легкого относятся:

1. участие в процессах выделения (удаление СО₂, воды, летучих веществ: ацетона, эфира, этанола, закиси азота)

2. выработка БАВ: гепарина, простогландинов, гистамина, серотонина, факторов свертывания VII иVIII

3. инактивация БАВ: более 80 % брадикинина, 90-95 % простагландинов группы Е, превращение ангиотензина I в ангиотензин II под влиянием ангиотензиназы

4. защитная функция: создают барьер между внутренней и внешней средой, фагоцитоз альвеолярными макрофагами, образование антител, выработка интерферона, лизоцима

5. участие в теплоотдачи