Из глотки воздух движется без задержки вниз, в гортань, до очередного сужения – голосовой щели. Перед этим препятствием воздушный поток приостанавливается. И этой мимолетной задержки вполне достаточно, чтобы воздух окончательно согрелся, а мельчайшие пылинки, остатки раздражающих веществ из воздуха, осели на слизистой оболочке гортани. Через гортань проходит только воздух. Проглатываемая пища не может в нее проникнуть, так как в момент глотания вход в гортань закрывается хрящевым надгортанником, и пища проходит в пищевод. Поперек гортани спереди назад натянуты две голосовые связки, между которыми находится голосовая щель. Слизистая оболочка над голосовыми связками очень чувствительна к самым незначительным раздражениям, и организм моментально реагирует на ее раздражение сильным кашлем. Благодаря этому почти все остатки вредных примесей вдыхаемого воздуха удаляются из дыхательных путей.
В нижние дыхательные пути – трахеи и бронхи – поступает почти идеальный по составу воздух. В нем остаются в небольшом количестве лишь мельчайшие пылинки и микробы. Однако организм продолжает свою работу по полной очистке воздуха. Трахея делится на два главных бронха – правый и левый, которые входят соответственно в правое и левое легкое. Стенки главных бронхов по своему строению напоминают стенку трахеи: их несущей основой являются хрящевые полукольца, а сзади бронхи имеют перепончатую стенку.
Образно трахею и бронхи можно сравнить с опрокинутым деревом, имеющим толстый ствол. От ствола (трахеи) отходят две раскидистые ветви (два главных бронха) и многочисленные побеги, вросшие в толщу легких. Такое сравнение и послужило поводом для названия нижних дыхательных путей трахеобронхиальным деревом. Конечными разветвлениями являются бронхиолы (мельчайшие бронхи). Бронхиолы, в свою очередь, переходят в альвеолы, из которых и состоит легочная ткань.
Зоны, вызывающие кашель, называются туссигенными. Они расположены в трахее, в том месте, где она разделяется на главные бронхи, а также в местах разделения главных бронхов на более мелкие, а тех – на еще более мелкие, то есть в местах наиболее тесного соприкосновения потока воздуха со слизистой оболочкой бронхов. На них, как правило, и оседают остатки воздушного «мусора», потому что слизистая оболочка трахеи и бронхов тоже выделяет слизь и жидкость. В результате раздражения «мусором» туссигенных зон возникает кашель.
Рис. 1. Схема строения органов дыхания:1 – гортань, 2 – трахея, 3 – главные бронхи, 4 – сегментарные бронхи, 5 – сегменты легких, 6 – доли легких, 7 – диафрагма
Кашель длится иногда десятые и даже сотые доли секунды, но за это время вся дыхательная система человека совершает большую и сложную работу. Сначала человек делает короткий вдох. Вслед за этим смыкается голосовая щель, и быстро и мощно сокращаются межреберные мышцы и диафрагма. В тот момент, когда сокращение этих мышц заканчивается, и вследствие этого резко повышается внутригрудное давление, голосовая щель открывается, и воздух из бронхов и трахеи выталкивается наружу. Исследователи измерили скорость воздушного потока при кашле и установили, что в глотке его сила превышает 12 баллов, потому что воздух несется со скоростью 50-120 м/с, то есть 100 км/ч. Это скорость тихоокеанских тайфунов, которые на своем пути вырывают с корнем вековые деревья, ломают столбы, срывают крыши, рушат постройки.
В трахее сила движения воздуха несколько уменьшается – до 7 баллов, но и здесь он продвигается со скоростью от 15 до 30 м/с, что сравнимо со скоростью сильного ветра. Почти с такой же силой (7-12 баллов) воздух движется по главным бронхам. Здесь его скорость достигает 13–32 м/с. Однако в мелких и мельчайших бронхах «жестокий шторм» превращается в средний, слабый и далее в «тихий ветерок», потому что его сила не превышает 1–4 балла, а скорость – не более 1–6 м/с.
Естественно, при таком «урагане» и «шторме» посторонние элементы, попавшие в дыхательные пути или находившиеся в них (мокрота, скопления слизи и микроорганизмов, пыль и другие инородные частицы) стремительно выбрасываются наружу.
Одним из важных защитных механизмов системы дыхания является реснитчатый эпителий, который выстилает слизистые оболочки на всем пути движения воздуха, вплоть до самых мелких бронхов. Если бы в дыхательных путях человека не было реснитчатого эпителия, то, находясь в запыленном помещении, он выдыхал бы 5-10 % общего количества пыли, и уже в первый год жизни его легкие напоминали бы сборную камеру пылесоса.
Если посмотреть на слизистые оболочки дыхательных путей под микроскопом, можно увидеть, что они в основном состоят из клеток двух типов: бокаловидных и реснитчатых. Бокаловидные клетки получили свое название потому, что их верхняя часть разбухает от слизи и сужается у основания, напоминая по форме бокал. На 1 бокаловидную клетку в слизистой оболочке приходится примерно 5 реснитчатых. Они по сравнению с бокаловидными клетками более узкие и покрыты волосками – ресничками, их на 1 клетке насчитывается до 200. Реснички придают поверхности слизистой оболочки вид бескрайнего поля пшеницы, над которым гуляет ветер. Они постоянно колышутся: резкий взмах в сторону более крупных бронхов и более медленное возвращение назад, снова резкий взмах и опять медленное возвращение в прежнее положение. Реснички движутся всегда только в одном направлении, беспрерывно, без отдыха, на протяжении всей жизни человека и даже в первые часы после его смерти. В их работе до сих пор много непонятного и необъяснимого. Однако исследователям давно известна их роль в очищении воздухоносных путей от инородных частиц и веществ.
Бокаловидные клетки выделяют на поверхность реснитчатого эпителия слизь, которая распределяется на нем в два слоя: верхний – густой, липкий и нижний, находящийся ближе к ресничкам, – жидкий. Своими движениями реснички заставляют течь эту слизь наружу, в сторону более крупных бронхов, трахеи, гортани, глотки. Слизь в бронхах обладает, как и слизь в полости носа, бактерицидным действием. Ее вязкость и скорость перемещения по бронхам быстро меняются под влиянием температуры и влажности выдыхаемого воздуха, различных лекарственных и ядовитых веществ, воспалительного процесса и других факторов.
В бронхах, благодаря высокой влажности (около 89 %), почти вся пыль из воздуха осаждается на слой слизи, прилипает к нему, обволакивается слизью и сразу же начинает двигаться в обратном направлении со скоростью около 1,5 см/мин. Следовательно, пылинка, попавшая глубоко в бронхи, будет выброшена из них через час, а может быть и раньше, потому что пылевые гранулы собираются в туссигенных зонах и выкашливаются. А некоторые из них попадают в пищевод и проглатываются. Из полости носа они выбрасываются во время чихания.
Трахеи принимают самое активное участие в акте дыхания и очищении слизистых оболочек от «мусора». Исследователи изучили активные и пассивные движения трахеи и бронхов, которые состоят из неполных хрящевых колец. На вдохе они расширяются и укорачиваются, а на выдохе суживаются и удлиняются. Одновременно они совершают движения, напоминающие движения кишок. На вдохе трахея поднимается вверх, угол между главными бронхами уменьшается (бронхи сближаются), а углы между другими бронхами в области разветвлений увеличиваются (бронхи расходятся). На выдохе происходит обратное явление. Быстро и резко суживаются бронхи и нижняя часть трахеи во время кашля. Все эти движения способствуют продвижению слизи и другого содержимого в просвете бронхов по дыхательным путям наружу.
Таким образом, к легочным альвеолам любого человека, находящегося даже в кратере вулкана, всегда поступает совершенно чистый воздух температуры не выше 37 °C, в котором нет опасных для организма микробов. Наша система дыхания снабжена универсальным и безотказным воздушным фильтром и кондиционером. Человек еще не создал ничего более эффективного.
