Дыхательная система - ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА И ЕГО ЗДОРОВЬЕ

Дыхательная система

Дыхательная система человека состоит из дыхательных путей и легких (рис. 157). Дыхательные пути, в свою очередь, подразделяются на носовую полость, носоглотку, гортань, трахею и бронхи, разветвляющиеся в легких на многочисленные канальцы — бронхиолы.

Рис. 157. Дыхательная система человека:

1 — носовая полость; 2 — ротовая полость; 3 — носоглотка; 4 — гортань; 5 — трахея; 6 — бронхи; 7 — легкие; 8 — диафрагма

Носовая полость открывается наружу ноздрями с одной стороны, и сообщается с носоглоткой — с другой. Она выстлана реснитчатым эпителием с многочисленными железистыми клетками и обильно снабжается кровью. В ней воздух очищается от взвешенных частиц, в том числе возбудителей различных заболеваний, увлажняется и приводится к температуре тела (согревается или охлаждается). В верхней части носовой полости расположены обонятельные рецепторы, обеспечивающие восприятие запаха.

Носоглотка сообщается с носовой и ротовой полостями, через нее воздух попадает в гортань.

Гортань — воронкообразный соединительнотканный орган, прикрытый хрящевым надгортанником. При попадании пищи на корень языка, когда происходит рефлекторный акт глотания, надгортанник должен закрыться, чтобы пища не попала в дыхательные пути.

Передняя часть гортани сформирована щитовидным хрящом. В гортани расположены голосовые связки, обеспечивающие вместе с зубами, языком и губами членораздельную речь.

Трахея спереди защищена хрящевыми полукольцами, а сзади затянута эластичной соединительнотканной перегородкой, что обеспечивает беспрепятственное прохождение пищи по пищеводу, расположенному непосредственно за трахеей. В нижней части трахея разветвляется на два бронха — правый и левый.

Бронхи окружены хрящевыми кольцами. Входя в легкие, они начинают разветвляться на все более мелкие бронхи следующих порядков и бронхиолы, заканчивающиеся пузырьками — альвеолами, собранными в гроздевидные структуры.

Легкие — парные органы, лежащие в грудной полости, ограниченной грудной клеткой и диафрагмой. Легкие человека имеют альвеолярное строение. Стенки альвеол выстланы эпителием и густо оплетены капиллярами, они выделяют специальную жидкость, которая способствует газообмену и препятствует спаданию стенок альвеол. В альвеолах воздух отдает крови кислород и обогащается углекислым газом.

Легкие покрыты плеврой, имеющей два листка — наружный и внутренний, между которыми находится плевральная жидкость, уменьшающая силу трения при дыхательных движениях.

Механизм легочной вентиляции. В процессе дыхания вдох осуществляется в такой последовательности: сокращаются межреберные мышцы, ребра поднимаются, диафрагма опускается, объем грудной клетки увеличивается, давление в грудной полости падает, что приводит к растяжению легких и втягиванию воздуха в них. Выдох происходит в обратном порядке: межреберные мышцы и диафрагма расслабляются, ребра опускаются, диафрагма поднимается, объем грудной клетки уменьшается, объем легких сокращается и воздух выталкивается наружу.

Газообмен в тканях. Совершая вдох и выдох человек вентилирует легкие, поддерживая в альвеолах относительно постоянный состав газов. Во вдыхаемом воздухе концентрация кислорода повышена, а в выдыхаемом — снижена. Содержание же углекислого газа в выдыхаемом воздухе, наоборот, выше, чем во вдыхаемом.

В легких кислород из альвеолярного воздуха переходит в кровь, а углекислый газ из крови — в легкие путем диффузии через стенки альвеол и кровеносных капилляров. Направление и скорость диффузии определяются парциальным давлением газа в воздухе, или его напряжением в растворе.

Кровь транспортирует кислород от легких к тканям и углекислый газ от тканей к легким в связанном с гемоглобином эритроцитов состоянии.

Обогащенная кислородом кровь поступает во все органы и ткани организма, где происходит диффузия кислорода в ткани, которая обусловлена разницей напряжения в крови и тканях. В клетках кислород используется в биохимических процессах тканевого дыхания — окислении органических соединений до углекислого газа и воды с образованием АТФ.

Дыхательные и легочные объемы. Вентиляция легких определяются глубиной дыхания и частотой дыхательных движений. Глубина дыхания и его частота зависят от физической нагрузки, степени тренированности, эмоционального состояния, условий окружающей среды и других причин. В покое они невелики, тогда как на холоде газообмен усиливается, чем поддерживается постоянство температуры тела. В связи с этим выделяют ряд легочных объемов и емкостей:

1. Дыхательный объем — объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха в спокойном состоянии (в среднем около 500 мл).

2. Резервный объем вдоха — дополнительный объем воздуха, который человек может вдохнуть после нормального вдоха (около 1500 мл).

3. Резервный объем выдоха — объем воздуха, который человек может еще выдохнуть после нормального выдоха (около 1500 мл).

4. Остаточный объем легких — объем воздуха, который остается в легких после самого глубокого выдоха (около 1200 мл).

5. Жизненная емкость легких — это объем воздуха, который можно выдохнуть после самого глубокого вдоха, является суммой дыхательного объема, резервных объемов вдоха и выдоха (3,5—4,7 л).

6. Общая емкость легких — объем воздуха, содержащийся в легких после самого глубокого вдоха, является суммой жизненной емкости и остаточного объема легких (4,7—5 л).

7. Функциональная остаточная емкость — объем воздуха, остающийся в легких после спокойного выдоха, является суммой резервного объема выдоха и остаточного объема (2,7—2,9 л). Обеспечивает выравнивание колебаний концентраций газов во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе.

Легочная вентиляция — это количество воздуха, проходящее через легкие в единицу времени. Обычно измеряют минутный объем дыхания (МОД), равный произведению дыхательного объема на частоту дыхания. В покое минутный объем дыхания равен 6—8 л. При средней мышечной нагрузке он достигает 80 л/мин, а при тяжелой физической нагрузке — 120^150 л/мин.

Часть вдыхаемого воздуха (140—150 мл) задерживается в воздухоносных путях, и поэтому не принимает участия в вентиляции альвеол.

Регуляция дыхания. Процесс дыхания подлежит нервной и гуморальной регуляции. С одной стороны, «дыхательные» нейроны дыхательного центра, расположенного в продолговатом мозге, посылают ритмические импульсы к межреберным мышцам и диафрагме, а с другой, чутко реагируют на сигналы, приходящие от разнообразных рецепторов. Часть рецепторов расположена в легких и дыхательных путях, и реагирует на их растяжение. Другие рецепторы находятся в продолговатом мозге и стенках сосудов, и реагируют на изменение концентрации углекислого газа, кислорода, рН крови. Вдох вызывается увеличением концентрации углекислого газа в крови, а выдох стимулируется растяжением стенок дыхательных путей и легких. В целом дыхание является рефлекторным актом.

На интенсивность дыхания существенное влияние могут оказывать высшие дыхательные центры в коре больших полушарий переднего мозга, а также вегетативная нервная система. Так, ее симпатический отдел способствует учащению дыхания и увеличению глубины дыхания, а парасимпатический, наоборот, снижает его частоту и глубину.

В гуморальной регуляции дыхания задействован в основном гормон надпочечников — адреналин, возрастание концентрации которого способствует увеличению частоты и силы дыхательных движений.