Воздухоносные пути
Воздухоносные пути - система полостей, по которым воздух перемещается из внешней среды в легкие.
В самих воздухоносных путях газообмена не происходит: он идет только в легких.
К воздухоносным путям относятся:
- носовая полость,
- глотка,
- гортань,
- трахея и бронхи.
1. Носовая полость
- Начало дыхательного тракта это, воздушный канал, в котором располагаются органы обоняния. Во время вдоха воздух поступает в носовую полость через ноздри - парные передние отверстия, пройдя через носовые ходы, выходит в полость глотки (носоглотку) через хоаны.
- Полость носа покрывает мерцательный эпителий с ресничками, которые способствуют очищению воздуха от пылевых частиц. Во вдыхаемом воздухе присутствует большое количество микробов, поэтому в носовой полости постоянно идет их обезвреживание за счет лейкоцитов, которые мигрируют из капилляров в полость носа, где фагоцитируют бактерии.
- В верхней части носовой полости расположен орган обоняния, с помощью которого человек различает запахи. Стенки полости носа оплетены густой сетью капилляров, благодаря которым поступающий воздух согревается. Выделяемая в носовой полости слизь способствует увлажнению воздуха. В результате увлажненный, согретый и очищенный воздух через хоаны движется в глотку и достигает гортани.
- В гортани находятся , состоящие из эластических волокон соединительной ткани. Голосовая щель находится между связками, при колебании которых во время выдоха и возникает звук.
- В формировании членораздельной речи участвует не только гортань, а также щеки, губы, язык, мягкое небо и околоносовые пазухи. В период полового созревания под влиянием гормонов у мужчин утолщаются голосовые связки, что приводит к понижению тембра голоса.
- А еще в период полового созревания у мальчиков появляется выступ на передней части шеи - кадык. Это происходит из-за утолщения щитовидного хряща, которое обусловлено действием половых гормонов.
- Надгортанник, закрывает вход в гортань во время глотания. Если бы этого не происходило, то частицы пищи попадали бы в дыхательную систему, вызывая сильный кашель. Каждый из нас, вероятно, во время разговора за приемом пищи ощущал оплошность такой беседы, начинал давится пищей, кашлять.
- Трахея
- Ниже гортани располагается трахея - трубка длиной 15-20 см, состоящая из хрящевых полуколец. Сзади к трахее прилегает пищевод. Слизистая оболочка трахеи выполняет защитную функцию за счет наличия лимфоидной ткани, а слизь, покрывающая стенки трахеи, увлажняет проходящий в ней воздух.
- Мерцательный эпителий покрывает стенку трахеи и выполняет ту же функцию, что и в носовой полости: очищает воздух от пылевых частиц. Биением ресничек эти инородные частицы направляются обратно, к выходу из дыхательных путей.
делится на два главных бронха: правый и левый, направляющиеся к одноименным легким.
- Бронхи
- Анатомически правый бронх короче и шире левого, поэтому инородные тела с большей вероятностью попадают в правый бронх. Стенка бронхов напоминает стенку трахеи: она содержит хрящевые полукольца, которые не дают бронхам спадаться.
- Главные бронхи делятся на долевые, которые делятся на сегментарные, сегментарные делятся на мелкие бронхиолы еще 10-15 раз. В результате образуется разветвленное бронхиальное дерево.
- Ветвятся бронхи много раз, но, в какой-то момент ветвление прекращается. Бронхи заканчиваются конечными респираторными бронхиолами, стенки которых лишены хрящей. С этих респираторных бронхиол и начинается структурно-функциональная единица легкого – ацинус.
- От респираторных бронхиол начинаются альвеолярные ходы с мешочками, на стенках которых и расположены альвеолы.
- Альвеола (от лат. alveolus - ячейка) - структура в виде пузырька, составляющая респираторные отделы в легком и участвующая в дыхании. Всего в легких насчитывается около 300 млн. альвеол, а их общая поверхность достигает 140 м2 - примерно в 70 раз больше площади тела человека.
- Почти всю поверхность альвеол занимают альвеолоциты I порядка - респираторные альвеолоциты. Именно через их мембрану происходит газообмен между альвеолярным воздухом и кровью.
- Альвеолоциты II порядка секретируют сурфактант - поверхностно-активное вещество, необходимое для нормальной функции альвеол. Сурфактант препятствует спадению альвеол и их пересыханию, кроме того, сурфактант участвует в образовании аэрогематического барьера.
Аэрогемотический барьер - структурно - функциональное образование легкого, отделяющее газовую фазу альвеолярного воздуха от жидкой фазы клеточных и неклеточных элементов органа.
Легкие
1. Строение легких
- Легкие это - парные органы, расположенные в грудной полости. Состоят из долей: правое легкое содержит три доли, левое - две. Легочная ткань состоит из пузырьков - альвеол, в которых происходит жизненно важный процесс - газообмен между кровью и атмосферным воздухом.
- Легкое покрыто оболочкой - плеврой, которая переходит с поверхности легких на внутренние стенки грудной клетки. Между двумя листками плевры образуется плевральная полость, давление в которой отрицательное, что имеет принципиальное значения для акта дыхания.
2. Газообмен в легких и тканях
- Воздух перемещается по воздухоносным путям и, наконец, достигает мельчайшей структуры легкого - альвеолы. Стенка альвеолы оплетена густой сетью капилляров - сосудов с тонкой стенкой, через которую происходит диффузия газов: из крови в альвеолу выходит углекислый газ, а в кровь из альвеолы поступает кислород.
Кислород, растворившийся в крови, по кровеносным сосудам достигает внутренних органов и тканей организма. Перемещаясь по крови, газы образуют соединения с гемоглобином эритроцитов:
- Кислород (O2) - оксигемоглобин
- Углекислый газ (CO2) - карбогемоглобин
- Угарный газ (CO) - карбоксигемоглобин
Соединение гемоглобина с угарным газом гораздо устойчивее, чем остальные. Этим объясняются тяжелые последствия отравлений угарным газом, который быстро скапливается при пожаре в замкнутом помещении.
По мере того, как кровь отдает углекислый газ и принимает кислород, из венозной крови (бедной кислородом) она превращается в кровь артериальную. В тканях происходит обратный процесс: клетки нуждаются в кислороде, необходимом для тканевого дыхания, а углекислый газ, побочный продукт обмена веществ, требует удаления из клетки в кровь
Что движет газом, что заставляет, кислород перемещаться сначала из альвеолы в кровь, а в тканях - из крови к клеткам? Запомните, этой движущей силой является разность парциальных давлений газов.
Парциальным давлением газа называют ту часть от общего объема газа, которая приходится на долю данного газа.
- Давление кислорода в альвеоле 100-110, а в венозной крови капилляра, оплетающего стенку альвеолы, давление кислорода 40. Таким образом, кислород устремляется из области большего давления в область меньшего - из альвеолы в кровь.
- В окружающем воздухе 21% кислорода и 0,03% углекислого газа - это важная информация.
- Важное значение в транспорте газов имеет жидкость, покрывающая стенки альвеол - сурфактант. Изначально кислород растворяется в сурфактанте и только после этого диффундирует через стенку капилляра, попадая в кровь. Сурфактант также препятствует слипанию стенок альвеол во время выдоха.
- Одним из физиологически важных показателей является жизненная емкость легких (ЖЕЛ). ЖЕЛ - максимальное количество воздуха, которое человек может выдохнуть после самого глубокого вдоха.
- Этот показатель весьма изменчивый, в среднем ЖЕЛ взрослого человека около 3500 см3. У спортсменов ЖЕЛ больше на 1000-1500 см3, а у пловцов может достигать 6500 см3. Чем больше ЖЕЛ, тем больше воздуха поступает в легкие и кислорода - в кровеносную систему, что очень важно для клеток тканей во время занятий споротом.
- ЖЕЛ легко измеряется с помощью специального прибора - спирометра (от лат. spirare - дышать).
3. Механизм легочного дыхания
- Между наружной поверхностью легкого и стенками грудной клетки имеется плевральная полость, которая играет важнейшую роль в процессе вдоха и выдоха, а также уменьшает трение легких при дыхательных движениях.
- Давление в плевральной полости всегда ниже на 5-7 мм. рт. ст. атмосферного давления, поэтому легкие постоянно находятся в расправленном состоянии, скреплены через плевру со стенками грудной полости.
- При вдохе межреберные мышцы сокращаются, при этом ребра поднимаются, и грудина отодвигается вперед - грудная клетка расширяется в передне-заднем и фронтальном направлениях. Диафрагма - дыхательная мышца, во время вдоха сокращается и опускается вниз: грудная клетка расширяется в вертикальном направлении.
- При выдохе все происходит наоборот: межреберные мышцы расслабляются, при этом ребра опускаются, и грудина отодвигается назад - грудная клетка сужается в передне-заднем и фронтальном (в стороны) направлениях. Диафрагма во время выдоха расслабляется и поднимается вверх: грудная клетка сужается в вертикальном направлении. Благодаря этим движением осуществляется вдох и выдох.
- Мы можем брать под контроль свое дыхание, но далеко не всегда можем его контролируем в течение дня, не говоря о ночи. Процессом дыхания управляет дыхательный центр, расположенный в продолговатом отделе головного мозга. Это центр обладает автоматией - периодически импульсы сами поступают к дыхательным мышцам, к примеру - во время снаю.
- Состав крови сильно влияет на интенсивность дыхания. В многочисленных опытах было выявлено, что увеличение концентрации CO2 возбуждает дыхательный центр. Этим можно объяснить учащение дыхания во время физической нагрузки, к примеру, бега, когда в клетках мышц ног идет активное образование CO2 и поступление его в кровь, дыхание учащается рефлекторно.
- Рефлекторную регуляцию дыхания наиболее ярко доказывает опыт с перекрестным кровообращением, при котором соединены кровеносные системы двух собак. При пережатии трахеи у первой собаки останавливается дыхание, и углекислый газ перестает удаляться из крови - его концентрация в крови возрастает, что приводит к возникновению одышки у второй собаки.
4. Горная и кессонная болезни
- Это состояние возникает из-за того, что при подъеме на высоту парциальное давление кислорода падает, и его концентрация в крови не соответствует потребностям организма - ниже, чем должна быть.
- Поначалу горная болезнь проявляется эйфорией (беспричинной радостью) и учащением пульса. Если покорение горных вершин продолжается, то к этим симптомам постепенно присоединяется апатия (состояние равнодушия), мышечная слабость, судороги и головная боль.
- А далее необходимо немедленно прекратить подъем, при усилении симптомов - начать спуск.
- Лучше всего предупредить горную болезнь, следуя правилу - не увеличивать высоты ночевки более чем на 300-600 метров.
5. Кессонная болезнь
- Кессонная болезнь возникает у водолазов, связана с увеличением парциального давления газа - азота, которое возникает при погружении под воду. Существует закономерность: чем глубже водолаз опускается, тем больше становится растворенного в крови азота.
- При резком быстром подъеме растворимость азота в крови понижается, и кровь буквально вскипает. В сосудах возникают настоящие пузыри газа. Они могут закупорить сосуды легких, сердца, других внутренних органов, в результате чего кровообращение остановится, и последствия могут быть самыми печальными, вплоть до летального исхода.
- Предупредить кессонную болезнь можно используя в дыхательной смеси вместо азота газ гелий, который не приводит к таким последствиям. Также необходимо придерживаться правила постепенного подъема, с остановками, избегать резкого всплытия.
