Невозможно переоценить значение дыхания для жизнедеятельности организма всех живых существ. Понимание этого пришло к человеку сразу, как только он впервые задумался о процессах, протекающих в его теле. Древние целители, мудрецы и философы -все уделяли пристальное внимание изучению дыхательной системы. И это неудивительно, ведь без кислорода биологические клетки не могут функционировать и в скором времени погибают. Поступление в организм кислорода, воды и глюкозы являются фундаментальной потребностью для существования жизни! Именно поэтому крайне важно, дорогие читатели, обратить наше внимание на то, как же происходит весь этот сложный процесс, именуемый дыханием.

В предыдущей статье мы говорили об анатомии дыхательной системы. Вкратце пробежались по основным пунктам: строение, расположение, форма. Ибо необходимо иметь представление об этом для дальнейшего усвоения материала. Сегодня я хочу обратить ваше внимание на то, как осуществляется весь процесс дыхания, как регулируется, от чего зависит и т.д. То есть, речь пойдет о физиологии дыхания.

Как вы можете помнить из прошлой статьи, принято различать три основных этапа дыхания. Это внешнее дыхание, транспорт газов кровью и тканевое дыхание. Из этих трех этапов мы разберем внешнее дыхание и транспорт газов кровью. Третий этап мы опустим, так как это касается раздела биохимии и неподготовленному читателю могут быть неинтересны и сложны в восприятии нюансы биохимических процессов, которые протекают в клетках нашего организма.

Итак, внешнее дыхание обеспечивается специализированным аппаратом, в состав которого входят, во-первых, воздухоносные пути: гортань, бронхи и бронхиолы, заканчивающиеся альвеолами. Последние  обрамлены густой сетью капилляров. Во-вторых, костно-мышечный каркас(ребра и грудина, а также межреберные мышцы и диафрагма) Межреберные мышцы подразделяют на наружные косые (обеспечивают вдох) и внутренние косые (обеспечивают выдох). Третий элемент аппарата внешнего дыхания – малый круг кровообращения. Здесь происходит доставка крови к альвеолам для газообмена с альвеолярным воздухом. Ну и, наконец, четвертый компонент –нейрогуморальный аппарат регуляция, обеспечивающий посылку импульсов к мышцам, в результате чего они сокращаются для осуществления вдоха. Внешнее дыхание включает в себя три основных процесса. Первый процесс –вентиляция легких(периодическая смена части воздуха в альвеолах). Второй процесс–диффузия(перенос газов из одной среды в другую, из воздуха в кровь для кислорода и из крови в воздух для углекислого газа). И третий процесс –перфузия(кровоснабжение альвеол, тот объем крови, который протекает через альвеолярные капилляры).

При вдохе наружные межрёберные мышцы поднимают рёбра, тем самым отодвигая вперед грудину, а диафрагма уплощается, увеличивая объём грудной клетки в вертикальном направлении. Следовательно, при вдохе основной задачей работающих дыхательных мышц является увеличение объёма грудной клетки. При этом в грудной полости падает давление, в то время как сами легкие через трахею сообщаются с окружающей средой. Давление в окружающей среде выше, чем вокруг легких, а воздух всегда идёт из большего давления в меньшее. Таким образом, воздух поступает в легкие, растягивая их. Получается, вдох есть результат работы дыхательной мускулатуры, а выдох – пассивный  результат стремления легких и грудной клетки к спадению.

Эти знания доступны человечеству благодаря исследованиям голландского физиолога и офтальмолога Франса Дондерса. Это был уникальный учёный —то десять лет занимался глазными болезнями и сделал очень многое для понимания движения глаз, кровоснабжение оболочек глаза, диагностики заболеваний глаза, то он начинает интенсивно заниматься физиологией, занимая должности профессора кафедры, заведующего кафедрой физиологии Утрехтского университета. Описывает механизм восприятия цвета и цветовую слепоту. Параллельно занимается исследованием дыхательной системы и делает базовые открытия в этой области. В общем, мы многим обязаны Франсу Дондерсу!

Теперь я хочу обратить ваше внимание на понятие эластическая тяга легких и особенно на вопрос, почему спадение легких не приводит к тому, что альвеолы, (представляющие собой мельчайшие пузырьки), не спадаются полностью. Эластическая тяга легких обеспечивается элементами соединительной ткани, эластиновыми и коллагеновыми волокнами межуточной ткани, которые растягиваются наподобие резиновых жгутов во время вдоха, а затем стремятся вернуть легкое в состояние спадения. Чрезвычайно важным является вопрос относительно альвеолярных пузырьков, ведь любой пузырек, будь то воздушный пузырек альвеолы, будь то мыльный пузырь, который вы наверняка пускали, любой пузырек характеризуется силой поверхностного натяжения, силой, которая направлена вовнутрь этого пузырька и стремится уменьшить его размер. Поскольку альвеолы в легких сообщаются друг с другом, постольку важно вспомнить сущность закона Лапласа из школьного материала физики. Закон гласит, что чем меньше радиус пузырька, тем выше в нем давление. Следовательно, если пузырьки соединены друг с другом и они разного диаметра, (как альвеолы в легких), то должно происходить спадение меньших пузырьков за счёт того, что там сила больше и газы перемещаются в более крупные пузырьки, где давление меньше. Если бы в легких не было противодействия этому процессу, то чтобы мы получили? Все мельчайшие альвеолы бы спадались, там высочайшее поверхностное натяжение, а крупные, наоборот, растягиваясь, вмещали бы весь воздух. К чему бы это привело? Да к тому, что мелких альвеол бы не осталось, поверхность дыхательная,(поверхность альвеол, через которую идёт диффузия газов),резко уменьшилась бы. Этого нельзя допустить и природа придумала способ борьбы с этим явлением. Дело в том, что альвеолоциты, (клетки альвеол), синтезируют особое вещество – сурфактант. Это вещество, состоящее из фосфолипидов и белка, изнутри покрывает плёнкой поверхность альвеол, резко снижая поверхностное натяжение, причём тем больше, чем меньше радиус альвеол. Получается, в противовес закону Лапласа. Именно сурфактант предотвращает спадение мелких альвеол, сохраняется большое количество функционирующих альвеол, увеличивая тем самым площадь поверхности, через которую идет диффузия газов. Сурфактант совершенно уникальное вещество и синтезируется волнообразно, регулируя периодичность функционирования альвеол. Не все альвеолы находятся в активном состоянии. Есть закрытые альвеолы, не вентилируемые, а есть открытые, и каким быть альвеолам зависит от того, как секретируется сурфактант в конкретной альвеоле. Сурфактант не только очень важное, но и очень ранимое вещество. Оказывается, любые загрязнения вдыхаемого воздуха приводят к разрушению сурфактанта. Так, например, табачный дым от одной выкуренной сигареты способен разрушить половину синтезированного сурфактанта. Важность его ещё заключается в том, что он облегчает процесс диффузии газов.

Говоря о внешнем дыхании, мы должны разобрать основные характеристики, регистрируемые с помощью спирограммы. Различают восемь основных характеристик вентиляции. Из них четыре объёма и четыре ёмкости лёгких. При этом ёмкости есть суммы отдельных объёмов. Итак, лёгочные объёмы. Первый –дыхательный объём. Это тот объём воздуха, который проходит через легкие при спокойном дыхании. Он составляет при спокойном состоянии в среднем0,5 литра. Второй –резервный объём вдоха. Та величина воздуха, которая поступает в лёгкие при максимальном вдохе. В среднем 1,5 –2,5 литра дополнительно можно вдохнуть. Третий объём –резервный объём выдоха. После спокойного выдоха можно дополнительно выдохнуть около 1литра воздуха. И как бы мы не старались, как бы не натуживались, всё равно в лёгких остаётся около 1 –1,5литра воздуха. Это остаточный объём.

Если лёгкое бросить на поверхность воды, то оно плавает, поскольку наполнено воздухом. В судебной медицине существует такой тест. Если человек погиб от утопления, то есть в лёгкие при жизни во время вдоха попала вода, заполнив альвеолы, то такое лёгкое тонет. Если человек оказался в воде уже после смерти, то лёгкие, по-прежнему, содержат остаточный объём воздуха и поэтому плавают в воде.

Теперь будем суммировать эти четыре объёма, и первая сумма получила название жизненная емкость лёгких–сумма первых трёх объёмов, и она составляет в среднем 3,5 –5 литров, у мужчин больше, у женщин меньше. Если все четыре объёма сложить, то будет общая ёмкость лёгких. Её практически в функциональной диагностике не определяют. Третья ёмкость, очень важная, получила название функциональная остаточная  ёмкость–ФОЕ –это сумма третьего и четвёртого объёмов. Это то количество воздуха, которое в лёгких имеется при спокойном дыхании. Ведь резервный объём выдоха при спокойном дыхании не выдыхается, а остаточный объём вообще выдохнуть нельзя, то есть в лёгких всегда при спокойном дыхании находится 2–3 литра воздуха.

В обмене газов в лёгких принимает участие лишь поверхность альвеол, а всё что до альвеол, в газообмене не участвует. Отсюда необходимо знать о существовании так называемого анатомически мёртвого пространства. К нему относится гортань, трахея, бронхи, вплоть до респираторных бронхиол. Объём воздуха, находящегося здесь равен 140 миллилитрам. Представим себе вдох, 500миллилитров свежего воздуха устремляется в лёгкие. Кстати, что значит свежий воздух, что значит старый? Свежий воздух – богат O2 и мало содержит CO2, а старый воздух наоборот, содержит мало O2и многоCO2. Так вот, 500 миллилитров свежего воздуха во время вдоха устремляется в лёгкие. А в альвеолы сколько попадёт? Ведь при вдохе первым пойдёт воздух этого анатомически мёртвого пространства, воздух, который там остался после предыдущего выдоха, воздух, в котором очень много CO2 и мало O2. Значит, в альвеолы придёт не 500миллилитров, а (500-140=360), то есть 360 миллилитров свежего воздуха. А в альвеолах воздуха полным – полно, в альвеолах находится функционально остаточная ёмкость (ФОЕ). Получается, что эти 360 миллилитров разбавляются в тех 2,5 литрах старого воздуха. Иначе говоря, коэффициент вентиляции альвеол это показатель части заменяемого воздуха. Только 1\7 часть воздуха в альвеолах заменяется при каждом вдохе. Из воздуха в кровь кислород идёт всё время, независимо от вдоха и выдоха, а дыхание только периодически освежает находящийся в лёгких воздух на 1\7 часть. Вот почему состав воздуха в альвеолах будет отличаться от состава воздуха в окружающей среде, ведь в альвеолярный воздух из крови попадает CO2, которого в атмосферном воздухе очень мало. Но это уже тема следующих лекций....

Спасибо за внимание и будьте здоровы!

АВТОР - д-р РУСЛАН ЗАССЕЕВ