46. Дыхание, его основные этапы. Биомеханика вдоха и выдоха. Давление в плевральной полости, его происхождение, изменение в различные фазы дыхательного цикла.

Дыхание – совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода, использование его в биологическом окислении и удаление из него углекислого газа.

Различают дыхание клеточное (тканевое) и внешнее (трахейное, жаберное, легочное).

Дыхание человека и животных можно разделить на ряд процессов:

1. Обмен газами между окружающей средой и альвеолами легких (внешнее дыхание).

2. Обмен газами между альвеолярным воздухом и кровью.

3. Транспорт газов кровью.

4. Обмен газами между кровью и тканями.

5. Потребление кислорода клетками и выделение углекислоты (клеточное дыхание).

Обмен газов в легких млекопитающих поддерживается их вентиляцией за счет возвратно-поступательного перемещения воздуха в просвете дыхательных путей, которое происходит в процессе вдоха и выдоха.

С момента рождения каждого млекопитающего легкие всегда находятся в более или менее растянутом состоянии. Это объясняется отрицательным давлением в плевральной полости, окружающей легкие. Оно противостоит эластической тяге легких – упругим силам, которые вызываются эластическими свойствами легочной ткани в сочетании с тонусом бронхиальных мышц и направлены на спадение легкого.

Во время вдоха, вызванного сокращением мышц-инспираторов, вследствие увеличения объема грудной полости отрицательное давление в плевральной полости возрастает. Увеличение легочного объема, в свою очередь, ведет к падению внутрилегочного давления, что служит причиной поступления в них через дыхательные пути атмосферного воздуха.

Как только инспираторная мускулатура расслабляется, возросшая в ходе вдоха эластическая тяга легких возвращает их в исходное состояние. При этом из-за уменьшения объема легких давление в них становится положительным, воздух из альвеол устремляется через воздухоносные пути наружу.

Таким образом, выдох в отличие от вдоха происходит пассивно, за счет высвобождения потенциальной энергии растянутых во время инспираторной фазы легких.

47. Регуляция дыхания. Механизмы смены дыхательных фаз (рефлексы Геринга-Брейера).

Центральный дыхательный механизм. К дыхательным нейронам относят нервные клетки, импульсная активность которых меняется в соответствии с фазами дыхательного цикла. Различают инспираторные нейроны, которые раздражаются в фазу вдоха, экспираторные, активные во время выдоха, и целый ряд нейронных популяций, активность которых или занимает часть определенной фазы дыхательного цикла, или включается в моменты перехода инспираторной фазы в экспираторную и наоборот.

Центральный дыхательный механизм входит в состав ретикулярной формации ствола мозга. Подавляющая масса дыхательных нейронов сосредоточена в двух группах ядер: дорсальной и вентральной. Большая часть нейронов дорсальной группы – инспираторные, бульбоспинальные. Их аксоны направляются в шейные сегменты спинного мозга и образуют синапсы с мотонейронами ядра диафрагмального нерва. Эти нейроны непосредственно управляют сокращением диафрагмы.

Ядра вентральной дыхательной группы содержат инспираторные и экспираторные нейроны. Последние связаны преимущественно с мотонейронами межреберных и брюшных мышц, расположенными в грудных и поясничных сегментах спинного мозга, частично с мотонейронами диафрагмы, обеспечивая дыхательную активность указанных мышц.

Активность ЦДМ управляется стимулами, исходящими от хеморецепторов и механорецепторов дыхательной системы.

Хеморецепторы и хеморецепторные стимулы дыхания. Основной регулятор активности центрального дыхательного механизма – афферентная сигнализация о газовом составе внутренней среды организма. Эта сигнализация исходит от центральных (бульбарных) и периферических (артериальных) хеморецепторов. Стимулы: содержание углекислоты в организме.

Механорецепторы дыхательной системы. Механорецепторы дыхательной системы выполняют двоякую роль:

1. Они участвуют в регуляции параметров дыхательного цикла – глубины вдоха и его длительности.

2. Эти рецепторы служат источником ряда рефлексов защитного характера, например, кашля.

Рецепторы растяжения легких. Эти рецепторы локализованы в гладкомышечном слое стенок трахеобронхиального дерева и чувствительны к разности давлений внутри и снаружи просвета воздухоносных путей. Их афферентные волокна идут в составе блуждающего нерва.

Возбуждение рецепторов растяжения легких, нарастая в ходе вдоха, вызывает торможение активности инспираторных нейронов ЦДМ, способствуя прерыванию вдоха и смене его выдохом (рефлексы Геринга – Брейера).

Ирритарные рецепторы расположены в эпителиальном и субэпителиальном слоях стенок воздухоносных путей. Их афферентные волокна также идут в стволе блуждающего нерва. Эти рецепторы реагируют на резкие изменения объема легких, в частности на их спадение, которое вызывает рост инспираторной активности ЦДМ, прерывая выдох. Чувствительны они и к частицам пыли, скоплению слизи, некоторым химическим раздражителям.

Рецепторы верхних дыхательных путей служат источником рефлексов защитного характера, возникающих при скоплении в воздухоносных путях слизи, попадании инородных тел и химических раздражителей. Эти реакции опосредованы афферентными волокнами целого ряда черепных нервов: верхнего гортанного, языкоглоточного, тройничного и др. Кашель, чихание, глотание, принюхивание.