Система дыхания

Дыхание — это совокупность физиологических процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода и выведение из него диоксида углерода. Кислород необходим для окисления веществ, в результате которого образуется энергия и продукты расщепления, в том числе и диоксид углерода. Образовавшаяся энергия используется для синтеза АТФ и частично рассеивается в виде тепла, а избыток диоксида углерода удалятся из организма через органы дыхания. Дыхание обеспечивается системой органов дыхания, к которым относятся:

1. мышцы инспираторные (вдыхательные) — диафрагма, наружные косые межреберные мышцы и др.;

2. мышцы экспираторные (выдыхательные) — внутренние косые межреберные мышцы, мышцы брюшной стенки и др.;

3. грудная клетка;

4. плевра;

5. легкие;

6. воздухоносные пути — бронхи, трахея, гортань, носоглотка,носовая полость (рис. 38).

Воздухоносные пути

Воздухоносные пути начинаются с полости носа, которая образована костями лицевой части черепа и хрящами. Она разделена костно-хрящевой перегородкой на правую и левую половины. В каждой половине от боковой стенки выступают в полость носа три носовые раковины, между которыми находятся три носовых хода — верхний, средний и нижний. Стенки полости носа покрыты слизистой оболочкой. Она выстлана ресничным эпителием, имеет много желез, выделяющих слизь, обильно снабжена кровеносными сосудами, нервными волокнами и их окончаниями. Слизистая оболочка верхнего носового хода имеет чувствительные обонятельные клетки. Полость носа сообщается с внешней средой через ноздри, с носоглоткой — через хоаны, с придаточными воздухоносными пазухами костей — специальными отверстиями. В полость носа открывается слёзноносовой канал.

Гортань располагается на уровне IV—VI шейных позвонков. Вверху она сообщается с глоткой, внизу переходит в трахею. Остов гортани образован хрящами: щитовидным, перстневидным, парными черпаловидными и надгортанником. Надгортанник во время глотания прикрывает вход в гортань, благодаря чему пища не попадает в дыхательные пути. Все хрящи соединяются между собой при помощи связок и суставов. Изнутри гортань выстлана слизистой оболочкой, покрытой мерцательным эпителием.

Между щитовидным и черпаловидными хрящами гортани имеются две голосовые связки, образованные эластической соединительной тканью. Они ограничивают голосовую щель. При напряжении голосовых связок выдыхаемый воздух приводит их в колебание, в результате чего возникают звуки. Напряжение или расслабление голосовых связок и сужение или расширение голосовой щели зависят от сокращения мышц гортани. Все мышцы гортани поперечно-полосатые.

Трахея располагается в области шеи и грудной полости, длина ее составляет около 12 см (начинается на уровне верхнего края VII шейного позвонка и заканчивается на уровне IV—V грудного позвонка). Она имеет вид трубки и состоит из хрящевых полуколец, соединенных связками и гладкими мышцами. Задняя стенка трахеи прилегает к пищеводу. Внутренняя поверхность трахеи выстлана слизистой оболочкой, покрытой мерцательным эпителием, и содержит железы, выделяющие слизь.

Нижний конец трахеи разделяется на два главных бронха (бифуркация), которые входят в правое и левое легкое. В легких они делятся на бронхи меньшего диаметра. Разветвление бронхов в легком называется бронхиальным деревом. Стенки бронхов такого же строения, как и стенки трахеи.

Воздухоносные пути обеспечивают прохождение воздуха из окружающей среды в легкие, где вдыхаемый воздух увлажняется, согревается или охлаждается, очищается от пыли и микроорганизмов. Это обеспечивается тем, что стенки воздухоносных путей покрыты слизью, а полость носа, трахеи и бронхов имеет и мерцательный эпителий. Воздух контактирует со слизью (в ней содержится бактерицидное вещество — лизоцим), к которой прилипают инородные частицы и микробы, содержащиеся в воздухе; движением ресничек мерцательного эпителия слизь продвигается по направлению к носоглотке.

ЛЕГКИЕ

Легкие (правое и левое) находятся в грудной полости. Каждое легкое имеет форму конуса, верхушка которого выступает в область шеи, а основание обращено к диафрагме. На легком различают три поверхности: реберную, диафрагмальную и средостенную. На средостенной поверхности имеется углубление — ворота легкого, через которые проходят бронхи, нервы легкого, легочная артерия, две легочные вены и лимфатические сосуды. Все эти образования называются корнем легкого. Правое легкое состоит из трех, а левое из двух долей. В каждой доле различают несколько отделов, состоящих из множества легочных долек. В каждую дольку входит бронх, разветвляющийся на бронхиолы. Бронхиолы переходят в альвеолярные ходы, которые заканчиваются легочными пузырьками — альвеолами. Бронхиолы и альвеолы окружены соединительной тканью, содержащей коллагеновые и эластические волокна.

Функциональной единицей легких является альвеола. Она имеет полушаровидную форму (диаметром 0,2—0,3 мм) и малую толщину стенки. Внутренняя поверхность альвеолы выстлана плоским однослойным эпителием, находящимся на (шальной мембране альвеолы. Внутренняя поверхность альвеол покрыта плен кой сурфактанта, который препятствует слипанию их стенок в период выдоха. Снаружи альвеолы густо оплетены легочными капиллярами. В легких взрослого человека насчитывается около 300—400 млн альвеол; общая поверхность их составляет около 100 м². Альвеолы образуют губчатую массу легких. Легкие обеспечивают газообмен между воздухом и кровью (т. е. обмен кислорода и диоксида углерода).

Общий объем воздуха в легких человека составляет около 5 л и включает дыхательный объем (450мл), резервный объем вдоха (1,5л), резервный объем выдоха (1,5л) и остаточный воздух (1,5 л). Первые три объема составляют жизненную емкость легких, которая является показателем физического развития организма.

Легкие покрыты серозной оболочкой — плеврой. В плевре различают пристеночный и внутренностный листки. Первый покрывает с внутренней стороны стенки грудной полости, второй — сращен с паренхимой легких. У корня легкого один листок плевры переходит в другой. Между двумя листками плевры находится узкая щель — плевральная полость, содержащая небольшое количество серозной жидкости. Благодаря ей уменьшается трение листков плевры во время дыхания. В полости плевры воздуха нет, и давление в ней отрицательное. Правая и левая плевральные полости между собой не сообщаются.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ДЫХАНИЯ

Дыхание включает в себя несколько физиологических процессов:

1. обмен газами между внешней средой и смесью газов в альвеолах;

2. обмен газами между альвеолярным воздухом и кровью;

3. транспорт газов кровью;

4. обмен газами между кровью и тканями.

ОБМЕН ГАЗАМИ МЕЖДУ ВНЕШНЕЙ СРЕДОЙ И СМЕСЬЮ ГАЗОВ В АЛЬВЕОЛАХ

Процесс обмена газами между внешней средой и смесью газов в альвеолах называется легочной вентиляцией. Обмен газами обеспечивается за счет дыхательных движений — актов вдоха и выдоха. При вдохе происходит увеличение объема грудной клетки, расширение легких, понижение в них давления (на 2 мм рт. ст. ниже атмосферного) и как следствие поступление воздуха из внешней среды в легкие. При выдохе объем грудной клетки уменьшается, давление воздуха в легких повышается (на 3—4 мм рт. ст. выше атмосферного), и в результате альвеолярный воздух вытесняется из легких наружу.

Механизм вдоха и выдоха. Вдох и выдох происходят потому, что объем грудной полости изменяется, то увеличиваясь, то уменьшаясь. Легкие — губчатая масса, состоящая из альвеол, не содержит мышечной ткани, поэтому они не могут сокращаться. Дыхательные движения совершаются с помощью межреберных и других дыхательных мышц и диафрагмы.

При вдохе одновременно сокращаются наружные косые межреберные мышцы и другие мышцы груди и плечевого пояса, что обеспечивает поднятие ребер. Сокращается также и диафрагма. В результате объем грудной клетки увеличивается, давление в легких понижается, они растягиваются и как следствие воздух из внешней среды поступает в них. Содержание газов во вдыхаемом (атмосферном) воздухе составляет: кислорода — 20,97 %, диоксида углерода — 0,03 %, азота — 79%.

При выдохе происходит расслабление мышц инспираторов и одновременно сокращаются экспираторные мышцы. Это обеспечивает возвращение ребер в положение до вдоха; диафрагма расслабляется. При этом уменьшается объем грудной клетки, повышается давление в легких, они сжимаются за счет эластичности и часть альвеолярного воздуха (объем, равный объему воздуха, поступившего в легкие при вдохе) вытесняется. Содержание газов в

|выдыхаемом воздухе равно: кислорода— 16%, диоксида угле-

|да — 4,5 %, азота — 79,5 %.

ОБМЕН ГАЗАМИ МЕЖДУ АЛЬВЕОЛЯРНЫМ ВОЗДУХОМ И КРОВЬЮ

Альвеолы окружены сетью капилляров. Стенки альвеол и капилляров очень тонки и проницаемы для газов. Концентрация кислорода в альвеолярном воздухе значительно выше, чем в венозной крови, движущейся по капиллярам. Поэтому кислород, вследствие разности парциального давления (100мм рт.ст.— 40 мм рт. ст. = 60 мм рт. ст.) по закону диффузии легко переходит из альвеол в кровь, обогащая ее. Кровь становится артериальной. Концентрация диоксида углерода гораздо выше в венозной крови, чем в альвеолярном воздухе. Поэтому диоксид углерода вследствие разности парциального давления (46 мм рт.ст. - 40 мм рт. ст. = 6 мм рт. ст.), по закону диффузии переходит из крови в альвеолы.

(Парциа́льное давление (лат. partialis — частичный, от лат. pars — часть) — давление, которое имел бы газ, входящий в состав газовой смеси, если бы он один занимал объём, равный объёму смеси при той же температуре.)