Система дыхания

Как же устроена система дыхания? Она состоит из дыхательных путей, зоны газообмена, легочного кровообращения, механизмов обеспечения акта дыхания, а также систем регуляции и защиты.

Внешнее дыхание у человека осуществляется легкими.

Дыхательные пути – это не просто система трубок, по которым перемещается вдыхаемый и выдыхаемый воздух. Это действительно сложная система, позволяющая придавать вдыхаемому воздуху соответствующие потребностям параметры (влажность, температура, мощность воздушного потока), т.е. готовить воздух к обмену газов и защищать всю дыхательную систему от поступления нежелательных компонентов вдыхаемого воздуха (пыли, микроорганизмов, аэрозолей).

Кроме того, соответствующее строение дыхательных путей обеспечивает нормальное функционирование важных систем слуха, пространственной и обонятельной ориентации организма.

Дыхательные пути начинаются от входных отверстий носа и рта и продолжаются через дыхательное горло (гортань) и трахею. Это верхние дыхательные пути, которые обеспечивают прохождение газов, их нагревание или охлаждение до 37 ⁰С и увлажнение до 100%, а также механическую защиту от попадания в зону газообмена частиц диаметром более 20 мкм.

Стабильная влажность и температура воздуха преимущественно обеспечиваются мощным кровообращением в верхних дыхательных путях.

Относительно крупные частицы, микроорганизмы и крупнодисперсные аэрозоли осаждаются в верхних дыхательных путях за счет создания зон турбулентности (завихрений) воздуха вследствие относительно неравномерной поверхности, а также за счет преградительной роли голосовой щели, механизмов чихания и за счет осаждения частиц на покрытой липкой слизью поверхности. При этом огромное число осевших микроорганизмов обезвреживается механизмами иммунной защиты, за счет обильно представленных в глоточных миндалинах, подчелюстных и других лимфоузлах, а также на всем протяжении дыхательного тракта иммунных клеток и специфических защитных белков иммуноглобулинов. Кроме того, уничтожению микроорганизмов способствует выделение со слюной и носовой слизью специфического бактерицидного белка лизоцима.

Трахея в основном обеспечивает восстановление ламинарного (послойного) движения воздуха, что значительно снижает сопротивление дыхательных путей воздушному потоку. Трахея делится на два главных бронха, каждый из которых, последовательно раздваиваясь, разделяется на более мелкие бронхи вплоть до 17 порядка, в совокупности, составляющие бронхиальное дерево (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Респираторный аппарат человека

Нижние дыхательные пути состоят из бронхов, бронхиол и альвеол.

Бронх состоит из эластического каркаса, гладкомышечного слоя с регулируемым тонусом и слизистой, в составе которой имеются бокаловидные клетки, выделяющие бронхиальную слизь, и клетки реснитчатого эпителия. У каждой такой клетки в просвет бронха направлено 10-20 жгутиков длиной от 2 до 7 мкм и диаметром от 0, 5 до 1, 0 мкм. Постоянное движение в слизи этих жгутиков, причем относительно медленное, внутрь и быстрое наружу, обеспечивает мукоцилиальный клиренс, т.е. очищение бронхиального дерева от попавших с воздухом частиц.

При избытке образования слизи и неполной состоятельности мукоцилиарного клиренса очищение бронхов осуществляется за счет кашля. Защите способствует также спазм мышечного слоя бронхов, сужающий их просвет, обилие в легких иммунных и специальных защитных клеток (тучных клеток, макрофагов и др.).

Терминальные, т.е. самые мелкие, бронхи делятся на бронхиолы, лишенные эластического каркаса и оканчивающиеся расширеньями — легочными эластичными пузырьками – альвеолами (рис. 2.2.).

Рис. 2.2. Легочные эластичные пузырьки - альвеолы

В легких человека находится около 700 млн. альвеол, диаметром 0, 2 мм каждая, и составляют общую площадь легких примерно 90 м². Через альвеолы кислород поступает в кровь, которая расходится по кровеносной системе, отдавая для питания тканям кислород и принимая углекислый газ.

Внутренняя поверхность альвеол покрыта поверхностно-активным веществом – дипальметоловым лецитином, препятствующим их схлопыванию за счет поверхностного натяжения на выдохе.

Через тонкие стенки альвеол и плотно прилегающих к ним легочных капилляров путем диффузии осуществляется газообмен. Эффективность газообмена в конкретной альвеоле зависит от:

- возможности ее адекватного наполнения вдыхаемым воздухом и ее высвобождения на выдохе, т.е. от уровня ее вентиляции и воздухообмена;

- уровня ее кровоснабжения;

- толщины стенок альвеол;

- толщины прилегающего капилляра.

Последние два компонента определяют скорость диффузии наряду с величиной разницы концентрации газов в крови и в воздухе.

Так как газообмен происходит только в альвеолах, то все дыхательное пространство, начиная от входных сечений носа и рта, названо " мертвым" или " вредным" пространством.