2 курс / Нормальная физиология / Анатомия_и_физиология_для_чайников

произвольным, именно поэтому вы никогда не забываете дышать - даже когда спите. Во многих случаях дыхание продолжается даже во время комы. Импульсы к диафрагме проходят через пару спинномозговых нервов, назы­ ваемых диафрагмальными нервами. Они инициируют регулярные, перемежа­ ющиеся сокращения и расслабления диафрагмы. Ритм этого импульса конт­ ролируется автономной нервной системой в стволе головного мозга.

Диафрагма

Илл. Кэтрин Борн, МА

Рис. 10. 1. Процесс инспирации (вдыхания) и экспирации (выдыхания)

Однако независимо от того, какие именно ощущения вы испытываете в условиях стресса, ваш метаболизм повышается. Это приводит к увеличению количества как потребляемого кислорода, так и вырабатываемого углекис­ лого газа. Повышение выработки углекислого газа приводит к снижению рН, что запускает в действие хеморецепторные клетки в сонных артериях и аорте. Как ни странно, количество кислорода в крови слабо влияет на ваш дыхательный центр.

Как только дыхательный центр переводится в состояние повышенной готовности, инспирация и экспирация становятся активными процессами. Дыхание становится более глубоким и учащается. Межреберные мышцы со­ кращаются с большей силой; этому процессу могут также способствовать

грудная мышца и груди1-10-ключич1-10-сосцевид1-1ая мышца. Это еще больше снижает давление, и воздух устремляется внутрь легких. Во время выдоха мышцы брюшной полости сокращаются, приподнимая диафрагму и вытал­ кивая наружу большее количество воздуха (чтобы при следующем вдохе в легкие поступило больше воздуха). Эти процессы восстанавливают гомеос­ таз и поддерживают повышенный метаболизм.

ГЛАВА 1 О Дыхательная система: дышите - не дышите

Контролируемое дыхание

Люди - единственные из животных, способные сознательно управлять своим дыханием. Кроме того, дыхание позволяет людям разговаривать друг с другом и петь, а также влиять на другие физиологические системы.

СТРОГО ОТМЕРЕННОЕ ДЫХАНИЕ

Чтобы определить, правильно ли в ы дышите и хорошо ли функционируют ваши легкие, врач может измерить объем вдыхаемого и выдыхаемого вами воздуха, а также сколько воздуха остается у вас в легких, после того как вы сделали выдох, и сколько воздуха вы можете удерживать в своих легких.

Дыхательный объем (ДО) - объем воздуха, вдыхаемого или выдыхаемого в ходе отдел ьно взятого цикла дыхания во время нормального, расслабленно­ го дыхания. Это примерно 0,5 литра.

Разумеется, если вы дышите глубоко, то вдыхаете и выдыхаете больше возду­ ха. Максимальный объем воздуха, который вы можете пропускать через свои легкие за один цикл дыхания, равен жизненной емкости (ЖЕ) ваших легких. Чтобы определ ить этот показатель, вы должны сделать самый глубокий вдох,

на какой только способны, после чего нужно измерить, какой объем воздуха вы способны принудительно выдохнуть. Если дышать действительно глубоко, ЖЕ может достигать 4,5 литра и больше.

Объем воздуха, который вы можете принудительно выдохнуть сверх ДО, равен вашему резервному объему выдоха (РО выдоха), т.е. объему воздуха, который вы можете принудительно выдохнуть после нормального выдоха. Средняя величина РО выдоха составляет примерно 1 литр.

Вычитая ДО и РОВ из вашей ЖЕ, можно определить резервный объем вдоха (РО вдоха). Величина РО вдоха отражает объем пространства в легких, остающий­ ся после совершения нормального вдоха. Средняя величина РО вдоха состав­ ляет примерно 3 литра, однако вы не сможете долго дышать таким образом.

Даже после того, как вы совершите такой глубокий выдох, на какой только спо­ собны, какая-то часть воздуха все равно останется в ваших легких. Поскольку легкие не выпускают весь воздух полностью, в них есть мертвое дыхательное

пространство - объем воздуха, который не может участвовать в газообмене. Это способствует образованию остаточного объема (00), т.е. объема воздуха, который все время остается в легких. Этот объем составляет в среднем 1 ,2 лит­ ра. Добавьте 00 к ЖЕ, и вы получите свою полную емкость легких (ПЕЛ).

ЧАСТЬ 4 Исследуем внутреннее устройство тела

Задержите дыхание

Вы можете остановить (задержать) свое дыхание - по крайней мере на какое-то время, когда в окружающем вас воздухе появляются неприятные запахи, вредные химические вещества или пыль, а также когда вы ныряете в воду или просто на спор с кем-либо из приятелей. Кора головного мозга посылает сигналы к мышцам ребер и диафрагме, которые "перебивают" - на какое-то время - сигналы дыхательного центра.

Невозможно задерживать дыхание так долго, чтобы это причинило вред вашему головному мозгу из-за нехватки кислорода. Поэтому когда малень­ кий ребенок говорит, что не будет дышать до тех пор, пока вы не дадите ему любимое пирожное, можете не беспокоиться. Пока вы задерживаете дыха­ ние, метаболизм и газообмен продолжаются как обычно. Концентрация уг­ лекислого газа в крови увеличивается. Несомненно, еще задолго до того, как появится хотя бы какая-то вероятность причинения вреда головному мозгу, хеморецепторы, взаимодействующие с дыхательным центром, стимулируют­ ся до такой степени, что их сигналы "перебивают" сигналы коры головного мозга. В крайнем случае, вы теряете сознание. (Более старый с эволюцион­ ной точки зрения ствол головного мозга переводит в режим ожидания го­ раздо более молодую кору головного мозга.) Вы делаете вдох - и система быстро возвращается к своему нормальному состоянию.

Способность говорить и петь

Чтобы говорить, нужно управлять дыханием. При выдохе воздух прохо­ дит между голосовыми связками, что приводит к возникновению звуковых волн, а губы и язык преобразуют эти звуковые волны в устную речь. Когда вы говорите, скорость совершения выдохов снижается; этот процесс проис­ ходит под управлением диафрагмы, межреберных мышц и брюшных мышц. Чтобы петь, нужно управлять дыханием еще более умело, чем в случае, ког­ да вы просто говорите.

Управление другими системами

Между автономной нервной системой и дыхательной системой сущест­ вует двусторонняя связь. Например, чувство тревоги и беспокойства вы­ зывает гипервентиляцию, а гипервентиляция порождает симптомы тревоги и беспокойства. Сознательное управление частотой и глубиной дыхания, главным образом за счет управления своей диафрагмой, позволяет осла­ бить чувство тревоги и беспокойства и снизить активацию симпатической нервной системы.

ГЛАВА 1 О Дыхательная система: дышите - не дышите

Управляемое дыхание является одним из элементов многих религиозных, духовных и физических дисциплин во всех традициях. Доказана клиничес­ кая польза медитации и управляемого дыхания при широком спектре состоя­ ний нервной, сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

Итак, мы набрали воздух в легкие. Как кислород попадает в кровь? В процессе газообмена, который происходит только в альвеолах.

Дыхательная мембрана

Каждая из приблизительно 300 миллионов альвеол опутана капиллярами, стенки которых, подобно стенкам альвеол, покрыты простым плоским эпи­ телием. Поскольку толщина каждой стенки равна одной клетке, эта ткань хорошо приспособлена для обмена материалами. Место соприкосновения простого плоского эпителия альвеолы и простого плоского эпителия легоч­ ного капилляра (наряду с поддерживающей его соединительной тканью) на­ зывается дыхательной мембраной. Именно здесь происходит фактический газообмен. На цветной вклейке "Структуры дыхательной мембраны" пред­ ставлено схематическое изображение этого физиологически важного места соприкосновения.

Компромисс

Дыхательная мембрана является тем местом, где осуществляется реокси­ генация крови в процессе легочного кровообращения (малый круг кровооб­ ращения, см. главу 9). Процесс газообмена на дыхательной мембране почти ничем не отличается от процесса капиллярного обмена (который также опи­ сан в главе 9). Правда, в данном случае он происходит в обратном порядке. В альвеолах кислорода больше, чем в крови, а поскольку между ними лишь два слоя клеток, кислород легко диффундирует через эти слои.

Хотя мы рассматриваем дыхательную систему как средство получе­ ния кислорода нашим организмом, важно помнить, что она служит также для выполнения функции избавления организма от продуктов

ЗАПОМНИ! жизнедеятельности. Углекислый газ, образующийся как побочный продукт в процессе клеточного дыхания, переносится в кровотоке. Поскольку в альвеолах углекислого газа меньше, он диффундирует в них, пока кислород заходит внутрь. Когда вы совершаете выдох, воздух выталкивается из легких, унося с собой углекислый газ.

Внимательно изучите рис. 1 0.2, чтобы усвоить, что происходит в процес­

се дыхательного газообмена.

Респираторная бронхиола Легочная артерия и вена

Капилляры Альвеолы (в разрезе)

Слой сурфактанта (вАльвеола

оздушное пространство)

Место соприкосновения альвеолы и капилляра Стенка капилляра (дыхательная мембрана)

Интерстициальная ткань

Илл. Кэтрин Борн, МА

Рис. 10.2. Обмен дыхательными газами осуществляется путем диффузии через альвеолярные и капиллярные стенки

Движущей силой диффузии является градиент концентрации; т.е. молекулы естественным путем движутся в области, где их меньше (если на их пути нет преград). В случае газов концентрация не явля­

СОВЕТ ется подходящим показателем. Правильный показатель в этом слу­ чае - парциальное давление. Когда вы встречаете в учебнике пока­ затель "pOz", то в данном контексте он обозначает концентрацию.

Патофизиология дыхател ьной систем ы_ _

Структуры дыхательных путей и дыхательной мембраны находятся в пос­ тоянном контакте с воздухом, а это означает, что существует постоянная уг­ роза значительных перепадов температуры, пересыхания, воздействия вред­ ных химических веществ и частиц пыли, а также болезнетворных бактерий.

ГЛАВА 1 О Дыхательная система: дышите - не дышите

Ги поксемия

ЧАСТЬ 4 Исследуем внутреннее устройство тела

Астма

А стма классифицируется как хроническое заболевание, для которого ха­ рактерны "гиперчувствительные дыхательные пути". Это означает, что ды­ хательные пути (бронхи и бронхиолы) воспаляются (опухают) или сужают­ ся, реагируя на определенные пусковые механизмы. Может наступать спазм бронхиол. Слизистая оболочка, выстилающая бронхиолы, может выделять слишком много слизи, или эта слизь может быть слишком вязкой. Все эти условия могут затруднять дыхание. Для лечения астмы применяются те или иные ингаляторы, которые доставляют в дыхательные пути какой-либо бро1-1-

ходилататор (бронхорасширитель), уменьшающий воспаление.

Астма чаще всего развивается и диагностируется в детстве. Признаками и симптомами легкой формы астмы являются периоды, когда человека донима­ ет кашель, приступы одышки или так называемое свистящее дыхание. Эти симптомы зачастую проявляются при повышенных физических нагрузках, но иногда и в отсутствие этих пусковых механизмов. Такое состояние мо­ жет прогрессировать, переходя в умеренную форму астмы, с более частыми и острыми приступами одышки, затрудненным дыханием даже в состоянии покоя и повышенной частотой дыхания. Иногда эти обострения астмы длятся по нескольку дней. При тяжелой форме астмы дыхательная недостаточность вызывает гипоксемию. Астма является хроническим заболеванием, которое может иметь фатальные последствия.

Клинически астма диагностируется как внутренняя (инициируемая факто­ рами в самом организме) или внеш1-1яя (инициируемая факторами, действую­ щими на организм извне) и лечится соответствующим образом. Внутренняя астма может развиться после серьезной инфекции дыхательных путей. Другими пусковыми механизмами внутренней астмы могут быть гормональ­ ные изменения, эмоциональный стресс или сильная усталость. Пусковыми механизмами внешней астмы могут быть широко распространенные хими­ ческие вещества, вызывающие раздражение дыхательных путей, или аллер­ гены.

Бронхит

Бронхит представляет собой воспаление бронхов. Острый бронхит мо­ жет развиться в результате инфекции дыхательных путей, а также в резуль­ тате воздействия низких температур или химических веществ, вызывающих раздражение дыхательных путей. Острый бронхит приводит к тому, что бронхи вырабатывают в изобилии слизь, которая вызывает сильный и про­ должительный кашель.

ГЛАВА 1 О Дыхательная система: дышите - не дышите

Болезни легких

пневмония

Туберкулез

Легочный туберкулез - это инфекционное заболевание легких, вызван­ ное бактерией Mycobacterium tuberculosis. Эта бактерия может инфицировать легкие, причем это инфицирование не сопровождается какими-либо симпто-

ЧАСТЬ 4 Исследуем внутреннее устройство тела

мами на протяжении достаточно длительного периода (от нескольких меся­ цев до нескольких лет). Эта инфекция может распространиться на кости и другие органы. Столь длительный асимптоматический период, на протяже­ нии которого инфицированный человек может инфицировать других людей лишь своим дыханием, делает туберкулез проблемой общественного здоро­ вья, которую можно решить только путем упорного применения широкого комплекса мер.

При заболевании туберкулезом большие участки бронхиальной и легоч­ ной ткани воспаляются и отмирают, после чего в ткани остается отверстие, через которое может просачиваться воздух. Это приводит к разрушению легких.

Благодаря своей структуре бактерия Mycobacterium tuberculosis способ­ на ускользать от иммунной системы, которая могла бы нейтрализовать эту бактерию. Иммунная система реагирует на присутствие этой бактерии так же, как она реагирует на присутствие любой инфекции: белые кровяные тельца и макрофаги устремляются к месту инфекции, причем макрофаги "заглатывают" бактериальные клетки и транспортируют их к лимфати­ ческим узлам (см. главу 13). Но затем макрофаги ведут себя странно: они собираются в группы, образуя туберкулезные бугорки. В тех местах, где эти туберкулезные бугорки оседают, окружающая ткань отмирает, а вокруг туберкулезного бугорка образуется рубцовая ткань. Постепенно лимфати­ ческие узлы воспаляются и могут даже разрываться, давая возможность бактерии распространиться на окружающую ткань. Поскольку лимфатичес­ кие узлы рассеяны по всему телу, туберкулез может легко перекинуться с легких на другие органы.

Эмфизема

Эмфизема - это хроническое обструктивное заболевание легких (ХОЗЛ).

Эмфизема, широко известная как болезнь курильщиков, может также пора­ жать людей, которые длительное время контактировали с веществами, раз­ дражающими органы дыхания, такими как вредные химические вещества, асбест или уголь. Со временем кумулятивное повреждение бронхиол приво­ дит к их разрушению и попаданию воздуха внутрь них. Давление "захвачен­ ного" воздуха может привести к разрыву крошечных альвеол и разрушению дыхательной мембраны в этой области. Поврежденная ткань может быть за­ менена неэластичной рубцовой тканью (фиброз). Эластичность легких сни­ жается, что затрудняет дыхание человека, больного эмфиземой (диспноэ, или одышка). По мере прогрессирования этой болезни возникают проблемы с доставкой кислорода в кровь, что приводит к гипоксемии.

ГЛАВА 1 О Дыхательная система: дышите - не дышите