Подводящие к легким дыхательные пути от трахеи до альвеол раздваиваются 23 раза: так из одного дыхательного пути создается целое древо, способное без потерь доносить воздух до пункта назначения. Причем первые 16 ступеней ответвлений дыхательных путей – бронхи и бронхиолы – занимаются только проводкой воздуха; ступени 17–22 – респираторные бронхиолы и альвеолярные ходы – выполняют роль своеобразного отстойника, где воздух подогревается до необходимой температуры, а 23-я ступень является той дыхательной респираторной зоной, где происходит работа с полученным воздухом. Общая площадь поперечного сечения дыхательных путей по мере ветвления возрастает более чем в 4,5 тыс. раз!
Зачем нужна такая мощная дыхательная система? Что происходит с воздухом внутри легких? Общая площадь альвеол у взрослого человека достигает 80–90 м2, то есть примерно в 50 раз превышает поверхность тела человека. Такая огромная площадь всасывающей поверхности необходима для постоянного газообмена между внешней средой и насыщенной отработанными веществами кровью. Управляет этой мощной машиной система мышц грудной клетки, осуществляющая поднятие и опускание ребер и движения купола диафрагмы. Между прочим, в обычной жизни мы используем только движение диафрагмы. Для спокойных вдохов-выдохов нам вполне достаточно колебания купола диафрагмы амплитудой около 1 см. Когда же требуется усиленная вентиляция легких, например при тяжелой физической работе, горных восхождениях, чрезмерных нагрузках, подключается система поднятия и опускания ребер. В активный процесс тогда включаются обычно бездействующие мышцы: трапециевидные, передние лестничные и грудино-ключично-сосцевидные. Благодаря особому устройству крепления ребер они могут поворачиваться и расширяться, резко увеличивая объем легких.
К сожалению, у нетренированных людей легкие не работают даже вполсилы, эластичность и растяжимость легких понижена. Это происходит по разным причинам, приводящим к снижению поверхностного натяжения жидкости в альвеолах. Это может происходить, например, из-за курения, нарушения кровотока в легких, воспаления или отека, острой кислородной недостаточности (гипоксии) или избытка кислорода (гипероксии), а также в результате вдыхания различных токсических веществ. Для правильной работы легких необходима определенная разница между внутрилегочным и атмосферным давлением. Легкие для поддержания этой разницы «упакованы» в организме так, чтобы у них не было прямого сообщения с внешним воздухом. Порции свежего воздуха они получают только во время вдоха. Их пространство абсолютно герметично и отделено изнутри листками плевры и стенками легких. Любое нарушение этой герметичности вызывает тяжелые заболевания. Например, скопление жидкости приводит к отекам легких, раны в области легких могут вызвать травмы, несовместимые с жизнью. Природа не зря так старательно защищает от любого внешнего воздействия наши легкие: именно от их работы зависит, будет ли наше тело здоровым.
Как же в легких происходит газообмен? Вот вы сделали вдох: воздух из атмосферы достиг альвеол. Именно отсюда и начинается всасывание в кровь кислорода. В капиллярах легких основная масса поступающего в кровь кислорода вступает в химическую связь с гемоглобином, который, в свою очередь, способен избирательно связывать кислород, в результате чего образуется оксигемоглобин. Если гемоглобин не может связать необходимое количество кислорода, возникает болезнь.
Например, при анемии, токсическом отравлении резко снижается способность гемоглобина связывать кислород. Обычно насыщенность крови связанным кислородом достигает 95–97 %. Если дышать чистым кислородом, эта цифра повысится до 100 %, а при дыхании воздухом с низким содержанием кислорода насыщенность крови оксигемоглобином катастрофически падает и человек теряет сознание.
Одновременно с насыщением крови кислородом происходит и обратный процесс – вывод углекислого газа. Для начала его нужно выделить из химических соединений крови – гидрокарбонатов и карбаминовых соединений эритроцитов, в плазме крови растворена лишь незначительная часть углекислого газа. Так как большая часть углекислого газа находится в крови в связанном состоянии, то процесс его высвобождения требует времени. Кроме того, выведение углекислого газа может нарушиться при значительном уменьшении легочной вентиляции (гиповентиляции) при заболеваниях легких, дыхательных путей, интоксикации или нарушении регуляции дыхания.
Задержка вывода углекислого газа приводит к тяжелому поражению организма – дыхательному ацидозу, причем рН крови сдвигается в кислую сторону, что отражается на всей работе организма. Если вовремя не принять мер, то человек может погибнуть от удушья. Не менее опасно и избыточное выведение углекислого газа при гипервентиляции (во время интенсивной мышечной работы, при восхождении на большие высоты). Такое выведение углекислого газа приводит к другому тяжелому поражению организма: к дыхательному алкалозу, вызывающему сдвиг рН крови в щелочную сторону. Как алкалоз, так и ацидоз в крайних случаях вызывают летальный исход.
Газообмен в человеческом организме должен происходить постоянно, поэтому организм обязан держать этот процесс под контролем, запускать его в автоматическом режиме. Этим занимается так называемый дыхательный центр, расположенный в нескольких отделах мозга и управляемый разветвленной сетью нейронов. Именно от него зависит, как организм сможет приспособиться к изменчивым условиям внешней среды.
Изучая процессы дыхания, медики пришли к выводу, что своеобразие функции внешнего дыхания состоит в том, что она одновременно и автоматическая и произвольно управляемая. Иными словами, основные параметры дыхания контролирует сам организм, но в то же время мы можем управлять работой организма при изменении параметров дыхания. Запомните это. Это, пожалуй, самый важный факт, который помогает понять, почему, изменяя ритм или глубину дыхания, мы можем излечиться от какого-то недуга.
Легкие не только дают нам кислород, но и выводят углекислый газ. Они выполняют и другие, не газообменные функции. В воздухоносных путях происходит согревание, увлажнение, очищение воздуха, регуляция его объема. Именно в легких синтезируется гепарин, не дающий образовываться тромбам, и тромбопластин, отвечающий за свертываемость крови. Легкие осуществляют и водно-солевой обмен, выводя из организма до 500 мл воды за сутки. Благодаря легким в кровь поступают некоторые аэрозольные препараты, которые не могут усваиваться в виде таблеток; многие лекарственные препараты расщепляются в легких и выводятся из организма.
Легкие выполняют и защитную функцию. В альвеолах постоянно находятся макрофаги, которые уничтожают микробы и вирусы, «прорвавшиеся» внутрь, не давая им поселиться в организме. Легкие очищают кровь от разрушенных клеток и сгустков фибрина, благодаря ферментам улучшают метаболизм. Кроме того, легочная ткань синтезирует глицерин и фосфолипиды, а также, окисляя эмульгированные жиры и жирные кислоты, разлагает их до углекислого газа, который затем выводится из организма. Таким образом, легкие участвуют в белковом и пептидном обмене, поддерживают энергетический баланс.
Так что наши органы дыхания выполняют не одну функцию, а целый комплекс «мероприятий», направленных на поддержание организма в тонусе. Мы не просто дышим и насыщаем кровь кислородом, необходимым для всех жизненно важных процессов, – мы пользуемся легкими, чтобы высвободить огромную внутреннюю энергию. Мы получаем воздух, который превращаем в настоящее море энергии! Не в этом ли таится секрет отшельников, которые годами отказывались от полноценного питания и морили себя голодом? Они просто питались… воздухом!
К сожалению, вся эта замечательная, до мелочей продуманная система часто дает сбои, вызывая в организме человека различные недуги, причиной которых чаще всего оказывается неправильное дыхание.
На самом деле не воспаление легких или, например, сенная лихорадка вызывает нарушения дыхания, а именно неправильное дыхание способствует тому, чтобы развились эти болезни. Распространенное среди шахтеров заболевание силикоз возникает не потому, что у человека больны легкие, а потому, что он использует для дыхания непригодный воздух и именно этим провоцирует развитие болезни. Любое нарушение дыхания тут же дает толчок для того, чтобы появилось органическое или функциональное отклонение. Если при неправильном дыхании рецепторы начинают давать сбои, мозг перестраивает систему «вопросов и ответов» от органов, в результате чего трансформируется сама генетическая модель, штампуется дефективная ДНК, а результат этих изменений – развитие аллергических реакций.
