Система дыхания

Система дыхания человека обеспечивает поступление в организм кислорода, использование его в биологическом окислении органических веществ и удаление из организма углекислого газа, образовавшегося в процессе окисления. В результате биологического окисления в клетках освобождается и запасается энергия, идущая на обеспечение жизнедеятельности организма.  Поэтому человек не может существовать без кислорода.

Дыхательная и сердечно-сосудистая системы работают слажено, и образуют эффективную систему транспортирования кислорода в ткани организма с параллельным выведением из них диоксида углерода.

Система органов дыхания совместно  выполняет четыре отдельных процесса:

• легочную вентиляцию (дыхание);
• диффузию — газообмен между легкими и кровью;
• транспорт кислорода и диоксид углерода с кровью;
• капиллярный газообмен капиллярной кровью и метаболически активными тканями.

Первые два процесса представляют собой внешнее дыхание: обмен газов между легкими и атмосферной средой. Когда кровь поступает в ткани и происходит газообмен между кровью и тканями организма называется внутренним или тканевым дыханием.

Таким образом, внешнее и внутреннее дыхание связаны между собой системой кровообращения. Остановимся подробнее на органах дыхания.

Органы дыхания

Легочная вентиляция, или просто дыхание, осуществляется путем перемещения воздуха в легкие. Легочная вентиляция состоит из фазы вдоха и фазы выдоха. Органы дыхания — носовая полость, глотка, гортань, трахея, бронхи и легкие — обеспечивают циркуляцию воздуха и газообмен. Воздух, как правило, поступает в легкие через нос; рот используется только в том случае, если потребность в воздухе превышает количество, которое может попасть в легкие через нос. Атмосферный воздух начинает по градиенту давления поступать в легкие по следующему пути: нос, носоглотка, гортань, трахея, бронхи, бронхи поменьше, еще поменьше, терминальные бронхиолы, альвеолы.

Для лучшего «кондиционирования» воздуха природа создала нос по принципу радиатора: в полости носа есть несколько узких и причудливо извитых носовых ходов и полостей (пазух). Околоносовые пазухи, они же — придаточные пазухи носа, представляют собой воздушные камеры, соединенные с полостью носа соустьями.

Многочисленные железы, расположенные в слизистой оболочке, выделяют слизь, которая увлажняет вдыхаемый воздух. Обильное кровоснабжение слизистой оболочки согревает воздух. На влажной поверхности слизистой оболочки задерживаются находящиеся во вдыхаемом воздухе пылинки и микробы, которые обезвреживаются слизью и лейкоцитами. Нос первым встречает поступающих из внешней среды болезнетворных микробов, поэтому именно в нем относительно часто развиваются воспалительные процессы локальные «сражения» иммунитета с болезнетворной флорой.

Во время вдыхания воздух проходит из полости носа в носовую и ротовую части глотки. Глотка — это лейкообразный канал, длиной 11-12 см. Из носоглотки воздух попадает в гортань. Гортань служит для проведения воздуха из глотки в трахею и совместно с ротовой полостью является органом звукообразования и членораздельной речи. Гортань — это полый орган, стенки которого образованы парными и непарными хрящами, соединяющимися связками, суставами и мышцами. Между передним и задним хрящами натянуты голосовые связки, образующие голосовую щель. Одни из мышц гортани при сокращении суживают щель, а другие — расширяют. Звук голоса возникает в результате колебания голосовых связок при выдыхании воздуха. Оттенки голоса, его тембр зависят от длины голосовых связок, а звуки речи — от системы резонаторов, которую составляют полости рта, глотки, носа и носоглотки, при изменении положения языка, губ и нижней челюсти.

Трахея, или дыхательное горло, является продолжением гортани и представляет собой трубку длиной 9-11 см и диаметром 15-18. мм. Стенки ее состоят из хрящевых полуколец, соединенных связками. Задняя стенка перепончатая, содержит гладкие мышечные волокна, прилегает к пищеводу. Слизистая оболочка дыхательных путей выстлана мерцательным эпителием, клетки которого имеют на внешней поверхности тончайшие выросты — реснички, способные сокращаться. Сокращение ресничек совершается ритмически и направлено в сторону выхода из носовой полости. При этом слизь и прилипшие к ней пылинки и микробы выносятся наружу из носовой полости.

Деление трахеи на два главных бронха происходит на уровне четвертого (у женщин — пятого) грудного позвонка. Правый бронх является более толстым и коротким, к тому же расположен более вертикально, чем левый. Бронхи обеспечивают проведение воздуха от трахеи к альвеолам и обратно, а к тому же способствуют очищению воздуха от посторонних примесей и выведению их из организма. Крупные инородные тела удаляются из бронхов при помощи кашля. А более мелкие (пылевые частицы) или микроорганизмы с помощью уже упомянутых колебаний ресничек.

В легких бронхи ветвятся, образуя «бронхиальное дерево», на конечных бронхиальных веточках которого находятся мельчайшие легочные пузырьки — альвеолы диаметром 0,15-0,25 мм и глубиной 0,06-0,3 мм, заполненные воздухом.

Проходя через нос с весьма большой скоростью, на последующих этапах воздух постепенно замедляется, и неторопливо наполняет альвеолы.

Легкие покрыты оболочкой — легочной плеврой, которая переходит в пристеночную плевру, выстилающую внутреннюю стенку грудной полости. Плевральная щель между ними заполнена плевральной жидкостью, облегчающей скольжение плевры при дыхательных движениях.

Процесс дыхания

Вдох — процесс, в котором участвует диафрагма и внешние межреберные мышцы, грудная клетка поднимается, и в легких понижается давление. Через нос, носоглотку, гортань, трахею, бронхи (от крупных к более мелким) на фоне возникшей разницы давления, воздух попадает в легкие. Легкие работают изолированно друг от друга. Со стороны, которая обращена к сердцу, в каждое легкое входит бронх, далее он делится на бронхиолы, образуя бронхиальное дерево. Брохиолы заканчиваются альвеолами, которые оплетены густой сетью капилляров. В них происходит газообмен между кровью, и атмосферным воздухом. В атмосферный воздух выделяется углекислый газ, а в кровь попадает кислород.

При глубоком вдохе, кроме наружных межреберных мышц и диафрагмы, одновременно сокращаются мышцы груди и плечевого пояса.

Выдох — пассивный процесс, который включает расслабление дыхательных мышц: межреберные мышцы и диафрагма расслабляются, Грудная клетка опускается ребра опускаются, выпуклость диафрагмы увеличивается. Под давлением грудной клетки легкие сжимаются, ее объем уменьшается, легкие сжимаются, давление в них становится выше атмосферного и воздух устремляется из легких — происходит спокойный выдох.

Глубокий выдох обусловлен сокращением внутренних межреберных и брюшных мышц.

Вдох рефлекторно вызывает выдох, а выдох — вдох. Это происходит потому, что во время вдоха, при растяжении легочной ткани, в нервных рецепторах, находящихся в ней, возникает возбуждение, которое передается продолговатому мозгу и вызывает активацию центра выдоха и торможение центра вдоха. Эти процессы происходят в организме сами собой и лишь в очень малой степени зависят от желания самого человека (речь идет, например, о задержке дыхания).

Газообмен в легких и тканях

Газообмен в легких происходит путем диффузии. Кислород через тонкие стенки альвеол и капилляров поступает из воздуха в кровь, а углекислота — из крови в воздух. В крови кислород проникает в эритроциты и соединяется с гемоглобином. Кровь, насыщенная кислородом, становится артериальной и по легочным венам поступает в левое предсердие.

Обмен газов в тканях осуществляется в капиллярах. Через их тонкие стенки кислород поступает из крови в тканевую жидкость и затем в клетки, а углекислота из тканей переходит в кровь. Концентрация кислорода в крови больше, чем в клетках, поэтому он легко диффундирует в них. Концентрация углекислого газа в тканях, где он образуется, выше, чем в крови. Поэтому он переходит в кровь, где связывается химическими соединениями плазмы и отчасти с гемоглобином, транспортируется кровью в легкие и выделяется в атмосферу.

Алкоголь, значительная часть которого выделяется из организма через легкие, повреждает альвеолы и бронхи, угнетает дыхательный центр, как и всю нервную систему, и способствует заболеванию воспалением легких в особенно тяжелой форме.  Систематическое курение отравляет организм никотином и другими ядовитыми веществами, и могут вызвать рак.