Р. Романова.

Будем правильно дышать!



скачать книгу бесплатно

По мере продвижения воздуха к альвеолам в лёгкие он проходит через глотку в гортань, обычно называемую голосовой камерой. В голосовой камере находятся несколько маленьких, расположенных строго по парам констрикторных (сжимающих) мышц, которые помогают менять длину, положение и напряжение голосовых связок, и имеют специфическую иннервацию [6]. Гортань выполняет две функции: предохраняет попадание пищи (в основном жидкостей) в трахею и участвует в образовании звуков.

Отмечается [2] замечательное свойство гортани в передаче речевых сообщений, причём она обладает анатомическими особенностями, которые можно обнаружить только у людей. Ни среди современных живых существ, ни среди тех, которые принадлежат к летописи окаменелостей, нет ни одного, кто обладал бы чем-либо напоминающим гортань (“голосовую камеру”), которая обнаруживается только у людей. Отметим, что птицы и животные производят звуки для общения, не используя гортань.

Речь осуществляется речевым аппаратом человека, который состоит из набора органов. Они представляют собой механизм по извлечению звука. Этот механизм управляется волей человека и сам по себе не издает никаких произвольных осмысливаемых звуков, а только по воле человека. По сути дела весь механизм речеобразования человека образно можно представить духовым инструментом наподобие волынки, где лёгкие – это мехи подающие воздух, а ротовые и носовые полости – резонаторы, язык и губы – клавиши переключения звуков, а голосовые связки – резонаторные усилители звуков. Всё очень наглядно и конкретно.

Лёгкие создают первичное давление воздуха, необходимое для создания речевого сигнала. Полость глотки, полость рта и полость носа придают форму окончательному исходящему звуку, который воспринимается как речь. Может ли эволюция объяснить существование гортани, и почему у других животных не развилась способность говорить? Наши знания не позволяют пока ответить на эти вопросы [2].


Дыхательный отдел лёгких


Ещё болеё сложно и совершенно устроены трахея и бронхи человека. Из гортани воздух поступает прямо в трахею или дыхательное горло. В работе [9] даётся такой комментарий: «Ниже глотки дыхательные пути состоят из трахеи – трубки, которая доходит почти до середины груди; бронхов (бронхиального дерева), образованных разделением трахеи, где затем каждая трахея делиться ещё раз; и бронхиол – тонких и коротких эластичных дыхательных путей, вновь многократно разделяющихся и образовывающих альвеолярные ходы, от которых отходят альвеолы».

Трахея разветвляется на два бронха, а затем продолжает разветвляться дальше и образует бронхиальное дерево [8]: «Глубже в лёгких бронх разделяется и образует вторичные бронхи и сегментарные (третичные) бронхи. Бронхиальное дерево продолжает разветвляться на меньшие трубочки, называемые бронхиолами. В бронхиолах есть маленький хрящ, который содержит плотные клетки гладкой мускулатуры, способные сжимать или расширять эти дыхательные пути».

Дыхательная система

После того, как воздух прошёл определённую «термопылевую» обработку и подготовку, он готов для прохождения в отдел, где осуществляется газообмен, то есть в лёгкие.

Говоря о лёгких, авторы [7]отмечают:

«Если лёгкое сравнить с близко расположенным, механически активным сердцем, то оно может показаться относительно неактивным. Лёгкое – это орган, который на протяжении всей жизни подвержен изменению внешнего и внутреннего давления из-за пульсирующего сердца и механического движения воздуха посредством ритмических сокращений дыхательных мышц. И хотя может показаться, что лёгкое – это бездеятельный орган, в действительности оно считается очень активным и действующим. В человеческом организме в течение дня через лёгкие проходит 12 тысяч литров воздуха и 6 тысяч литров крови».


Устройство бронхиол и альвеол


Ткань лёгких состоит из мельчайших наполненных воздухом пузырьков – альвеол, стенки которых густо оплетены кровеносными сосудами. В отличие от многих других органов лёгкие имеют двойное кровоснабжение: систему кровеносных сосудов, обеспечивающих специфическую функцию лёгких – газообмен, и специальные артерии, питающие саму лёгочную ткань, бронхи и стенку лёгочной артерии.

Капилляры лёгочных альвеол представляют собой весьма густую сеть с расстоянием между отдельными петлями в несколько микрометров. Это расстояние увеличивается при растяжении стенок альвеол во время вдоха.

Общая внутренняя поверхность всех капилляров, находящихся в лёгких, достигает примерно 70 м2.

Одномоментно в лёгочных капиллярах может находиться до 140 мл крови, при физической работе количество протекающей крови может достигать 30 л в 1 мин.

Кровоснабжение разных участков лёгкого зависит от их функционального состояния. В выключенных из вентиляции участках лёгких кровоток резко снижен. Такие участки лёгочной ткани становятся беззащитными при вторжении болезнетворных микробов.

В нормально функционирующих лёгочных альвеолах имеются специальные клетки, которые называются альвеолярными макрофагами. Они защищают лёгочную ткань от органической и минеральной пыли, содержащейся во вдыхаемом воздухе, обезвреживают микробы и вирусы и нейтрализуют выделяемые ими вредные вещества (токсины). Эти клетки переходят в лёгочные альвеолы из крови. Длительность их жизни определяется количеством вдыхаемой пыли и бактерий: чем больше загрязнён вдыхаемый воздух, тем быстрее гибнут макрофаги.

От способности этих клеток к поглощению и перевариванию болезнетворных бактерий в большой степени зависит уровень сопротивляемости организма к инфекции. Кроме того, макрофаги очищают лёгочную ткань от её собственных погибших клеток. Известно, что макрофаги быстро «узнают» повреждённые клетки и направляются к ним, чтобы их устранить. Организм человека лишь частично использует кислород атмосферного воздуха. Как известно, во вдыхаемом воздухе в среднем содержится 21 %, а в выдыхаемом —15?17 % кислорода. В состоянии покоя организм потребляет 200–300 см3 кислорода в минуту.

Переход кислорода в кровь и углекислоты из крови в лёгкие происходит вследствие разницы между парциальным давлением этих газов в воздухе, находящемся в лёгких, и их напряжением в крови. Поскольку парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе составляет в среднем 100 мм рт. ст., в крови же, притекающей к лёгким, давление кислорода равно 37–40 мм рт. ст., он переходит из альвеолярного воздуха в кровь.

Установлено, что в состоянии покоя средний взрослый человек за каждую минуту поглощает 250 мл кислорода, и выдыхает около 200 мл углекислого газа. Именно внутри альвеол лёгких происходит настоящий газообмен с помощью простой диффузии. Говоря о функциональной значимости альвеол, утверждается [7]: «В человеческом лёгком расположено приблизительно 300 миллионов альвеол со средним диаметром 250 µм, что даёт общую альвеолярную площадь поверхности в 143 м2».


Газообмен альвеолы с капилляром


Каждая альвеола – это всего лишь отдельная клетка, покрытая одним слоем, отсюда толщина воздушно-кровяного барьера составляет толщину стенок двух клеток – клеточная стенка одной альвеолы и клеточная стенка одного капилляра. Альвеолы по форме многогранны и обычно расположены группками, как медовые соты, которые называются альвеолярными «мешочками».

Огромная площадь поверхности альвеол и маленькое диффузионное расстояние между воздухом альвеолы и кровью капилляра быстро приводит кровь в газообразное равновесие с воздухом в альвеоле. Функция альвеол облегчается ещё и за счёт того, что альвеолы окружены такой сетью капилляров, что они почти постоянно покрыты кровью. та комплексная система снабжения клеток энергией также зависит и от гемоглобина, который поставляет кислород во все части организма.


Поглощение кислорода в в альвеоле


Без него все внутренние органы не могли бы получать кислород. Гемоглобин – это сложный белок, который имеет две цепи (альфа и бета) – он окрашивает кровяные тельца в красный цвет. Таким образом, дыхательная система полностью зависит от циркулирующей крови, которая поставляет кислород в  и выводит углекислый газ.

Упрощённая схема транспорта кислорода и углекислого газа в организме при нормальных условиях выглядит следующим образом: во время вдоха кислород проникает через альвеолярную лёгочную мембрану и связывается с гемоглобином красных клеток крови – эритроцитов. Эритроциты доставляют кислород к тканям.

Там гемоглобин, восстанавливаясь, отдаёт кислород и присоединяет углекислый газ. Возвращаясь в лёгкие, гемоглобин вновь окисляется и отдаёт углекислый газ, который удаляется из организма с выдохом.

При спокойном дыхании не все альвеолы участвуют в дыхании одновременно, часть их находится в спавшемся состоянии. Они раскрываются при усиленном дыхании во время мышечной работы и при действии на организм разреженного воздуха (в горах). Таким образом, в лёгких, как и в капиллярах кровеносной системы, при небольшом уровне активности происходит попеременное включение в деятельность то одних, то других «функциональных единиц» (т. е. альвеол).

Лёгкие в зависимости от глубины вдоха и выдоха заполняются воздухом различно. Содержащийся в них воздух после максимального выдоха называется остаточным. Объём вдоха и выдоха при спокойном дыхании составляет около 500 миллилитров и называется дыхательным воздухом. Разница между дыхательным воздухом и остаточным, который выдыхается только при максимальном выдохе, называется резервным воздухом. И, наконец, то количество воздуха, которое человек может вдохнуть сверх среднего вдоха при максимальном, называется дополнительным. Воздух, не участвующий в газообмене, но находящийся в воздухоносных путях, называется вредным пространством. Его объём примерно равен 150 миллилитрам. Сумма дыхательного, резервного и дополнительного воздуха называется жизненной ёмкостью лёгких.

Вдыхаемый воздух является смесью альвеолярного и атмосферного воздуха, имеющегося в воздухоносных путях. Если собирать выдыхаемый воздух последовательными порциями за один выдох, то получается следующее: вначале выходит воздух, состав которого такой же, как и атмосферного, далее процент углекислого газа растёт, а кислорода снижается. В самом конце выдоха в воздухе содержится 5,5 % углекислого газа, а кислорода только 14 %. Разница в составе объясняется тем, что выдыхаемый воздух содержит не только воздух, заполнивший альвеолы и участвующий в газообмене с кровью, но и воздух вредного пространства. В зависимости от степени вентиляции лёгких различают поверхностное и глубокое дыхание. При поверхностном используется только дыхательный объём воздуха, при глубоком, помимо дыхательного, используется еще дополнительный и резервный. В зависимости от этого меняется и частота дыхания. При поверхностном она составляет 16–18 раз в минуту, при глубоком и медленном (растянутом) – 4–8.

Очень важно, что глубокое и быстрое дыхание вымывает, а вернее сказать выветривает из организма углекислый газ, дефицит которого в организме вызывает сужение бронхов и сосудов, что приводит к кислородному голоданию клеток мозга, сердца, почек и других органов, поднимает артериальное давление, нарушает обмен веществ. Поэтому все лечебные дыхательные аппараты и тренажёры устроены так, чтобы уменьшить глубину и частоту дыхания (подробно об этом смотри в разделе 3.2. книги).

Дыхание человека в течение жизни меняется. Так, в раннем детском возрасте оно поверхностное. Пропорции тела и внутренних органов ограничивают полное развёртывание лёгких во время вдоха. Выдыхаемый воздух у детей раннего возраста содержит больше кислорода и меньше углекислого газа, чем у детей более старшего возраста. Поэтому частота дыхания тем выше, чем моложе ребёнок: у новорожденного – от 40 до 50–55 раз в минуту; у ребёнка 1–2 лет – 30–40 раз в минуту; 6 лет – 20 раз в минуту; 10 лет -18 – 20 раз в минуту.

Тип дыхания у новорождённого и грудного ребёнка – диафрагмальный (нижний), с 2 лет – смешанный рёберно-диафрагмальный, а с 8 – 10 лет у мальчиков вырабатывается по преимуществу дыхание диафрагменного типа, у девочек – ключичное (верхнее).

После достижения половой зрелости и до 40 лет дыхательная функция находится в наивысшем состоянии. Но после сорока лет в лёгких наблюдаются деструктивные процессы. Так, в бронхах начинается атрофия слизистой и подслизистой оболочек тканей с замещением их жировой и склерозированной соединительной тканью, обызвествление хрящей. Это ведёт к уменьшению эластичности бронхиальных путей и к потере тонуса. В самой лёгочной ткани начинается атрофия, которая выражается в истончении альвеолярных перегородок и уменьшении их упругости; следствием этого является расширение альвеол в результате уменьшения сопротивления их стенок атмосферному давлению. Так например, если у новорождённых диаметр альвеол составляет 0,05 миллиметра, то у взрослого человека уже 0,2–0,25 миллиметра, а в старости он увеличивается до 0,34 миллиметра. Естественно, всё это отражается на дыхании, – оно становится все более и более углублённым при той же частоте. И по мере приближения смерти человека оно все более и более углубляется.

Укажем, что лёгкие являются одновременно не только органом дыхания, но и выделения, регуляции температуры тела и даже принимают участие в выработке физиологически активных веществ, участвующих в регуляции свертывания крови, обмена белков, жиров и углеводов. Поэтому, чем чище организм, тем лучше лёгкие выполняют свои обязанности, в противном случае они заняты в основном выделительной функцией в ущерб остальным.

Завершая этот раздел, можно отметить, что дыхание является самым наглядным и убедительным проявлением жизни. «Не дышит!», «Перестал дышать!» – общепринятые во всём мире выражения, обозначающие прекращение жизни, смерть. Благодаря дыханию организм получает кислород и освобождается от излишков углекислого газа, образующегося в результате обмена веществ. Дыхание и кровообращение обеспечивают все органы и ткани нашего тела необходимой для жизни энергией. Освобождение энергии, необходимой для жизнедеятельности организма, происходит на уровне клеток и тканей в результате биологического окисления. При недостатке кислорода в крови в первую очередь страдают такие жизненно важные органы, как сердце и центральная нервная система. Кислородное голодание сердечной мышцы сопровождается угнетением синтеза аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ), являющейся основным источником энергии, необходимой для работы сердца. Мозг человека потребляет больше кислорода, чем непрерывно работающее сердце, поэтому даже незначительный недостаток кислорода в крови отражается на состоянии и работоспособности мозга.

Поддержание дыхательной функции на достаточно высоком уровне является необходимым условием сохранения здоровья и предупреждения развития преждевременного старения.

1.2. Роль газообмена в здоровье организма

Практически все живые существа на нашей планете, за исключением анаэробных бактерий, живут и развиваются в воздушной среде, представляющей собой смесь газов – в основном азота, кислорода, паров воды, оксидов и диоксидов углерода, азота и в незначительных количествах других газов.

Основными газами, обеспечивающими жизненно важные процессы окисления, являются кислород и двуокись углерода – СО2. Этими газами живые организмы буквально «напичканы», но их содержание не всегда является оптимальным. Между тем, – как недостаток кислорода, так и недостаток углекислого газа в крови организмов может повлечь тяжёлые последствия. Содержание углекислого газа в крови регулирует возбудимость нервной системы, влияет на активность ферментных, гормональных и пищеварительных процессов. Углекислый газ крови участвует в синтезе белка, регенерации повреждённых тканей и др. Кислород необходим для извлечения энергии из пищи, причём умеренное кислородное голодание вызывает заметный оздоровительный эффект и является действенным методом торможения процессов старения.

Потребность организмов в углекислом газе возникла «исторически» ещё много миллионов лет назад, когда углекислый газ в атмосфере составлял основную часть её объёма. Зарождавшийся на планете фотосинтез заключался в поглощении углекислого газа клетками растений, выбросе в атмосферу кислорода и накоплении углерода. Постепенное обогащение атмосферы кислородом послужило одной из основ для возникновения животной жизни. Но законы обмена веществ в клетке, нуждающейся для жизни не только в кислороде, но и в углекислом газе, сохранились.

Между тем следует помнить, что углекислый газ является вазодилятатором (вазодилятация – это расширение сосудов). Повышенное содержание СО2 расширяет кровеносные сосуды, что позволяет большему количеству растворённых газов проходить через кровеносную систему, достигая мозга. Таким образом, чрезмерное повышение уровня СО2 в крови увеличивает риск кислородного отравления, азотного наркоза, декомпрессионной болезни и гипотермии.

Сейчас в атмосферном воздухе присутствуют только сотые доли процента углекислого газа, а в крови его содержится несколько процентов. С таким газовым дисбалансом организм не всегда способен успешно справиться и ему надо помогать. Оптимальным балансом между кислородом и углекислым газом в артериальной крови можно управлять подбором дыхательных упражнений (об этом в разделе 4.3 книги). Это сделать непросто, так как механизмы насыщения крови О2 и СО2 противоречивы, и нужно искать компромиссное решение. При выполнении дыхательных упражнений главной заботой является накопление в крови именно углекислого газа.

Отмечается [10], что в реальном газообмене участвует только часть объёма вдыхаемого воздуха, достигающая альвеол лёгких. Она составляет около 70 % от минутного объёма и называется альвеолярной вентиляцией, или альвеолярным объёмом, и измеряется в литрах в минуту. В свою очередь газообмен кислорода и углекислого газа в артериальной крови определяется парциальными давлениями (напряжениями) в ней этих газов.

На рисунке 1 показаны зависимости этих давлений от альвеолярной вентиляции лёгких. В нормальных условиях давление кислорода в артериальной крови составляет около 95 мм рт. ст., а углекислого газа – 40 мм рт. ст. Отмечается [10], что парциальное давление углекислого газа мало меняется с возрастом, а парциальное давление кислорода снижается примерно на 25 %. Этот параметр можно рассматривать как один из объективных показателей старения организма. Увеличение парциального давления кислорода сопровождается уменьшением парциального давления углекислого газа. Избыток кислорода как бы вымывает из крови углекислый газ; уровень же углекислого газа, превышающий норму, приводит к кислородному голоданию. Такая сложная взаимная зависимость концентраций углекислого газа и кислорода для нормальной работы живого организма диктует ему тактику поведения.


Рис. 1. Зависимость парциальных давлений кислорода РО2 и углекислого газа РСО2 от альвеолярной вентиляции в артериальной крови [10].


По современным представлениям, газообмен в лёгких происходит меньше чем за 1 секунду. Углекислый газ в растворённом виде выходит из плазмы через стенки лёгочного капилляра в мельчайшее пространство между капилляром и стенкой альвеолы. Затем он проходит сквозь стенки альвеолы в тонкую влажную плёнку, выстилающую каждую альвеолу. Как углекислый газ, так и кислород, растворяются в этом влажном слое на своем пути в кровь и из неё. Газы переносятся путем диффузии – движения из области высокого в область низкого давления. Кислород проходит в противоположном направлении относительно углекислого газа – из альвеолы в кровь – и соединяется с гемоглобином эритроцитов, образуя оксигемоглобин. Лёгочные капилляры настолько узки, что эритроциты движутся по ним «гуськом» один за другим.

Насыщенная кислородом кровь возвращается в левое предсердие через лёгочные вены, которые проходят вдоль бронхиол и бронхов. Вдыхаемый воздух содержит около 20 % кислорода, ~0,03 % углекислого газа, остальную часть составляет азот и следовые концентрации других газов. Выдыхаемый воздух содержит около 16 % кислорода, а количество углекислого газа возрастает примерно в 100 раз и составляет ~4 %. Выдыхаемый воздух насыщен водными парами; эта невидимая потеря воды из организма составляет примерно 1 л в сутки.

Для реализации газообмена кровь должна доставлять к альвеолам кислород и уносить углекислый газ. Поэтому газообмен зависит также от объёма крови, проходящей через альвеолы за единицу времени. Отношение альвеолярного объёма воздуха к этому объёму крови характеризует состояние воздушно-кровяного обмена, которое в норме равно 0,9?1,0.

Статистическая «норма» для среднего человека составляет 12 дыханий в минуту. При этом лёгкие сильно вентилируются с избыточной потерей углекислого газа. Поверхностное и более медленное – хотя бы в полтора-два раза – дыхание приведёт, по мнению Ю.Гущо [10], к увеличению продолжительности жизни, так как позволит улучшить газообмен в крови и отодвинуть наступление болезней. Недостаток же углекислого газа, вызванный глубоким частым дыханием ртом, приводит к спазмам сосудов, сокращению стенок бронхов. Сужение сосудов уменьшает потребление кислорода почками, сердцем, мозгом, печенью и другими органами, повышает артериальное давление и уменьшает венозный кровоток. Застой крови в венах, в свою очередь, приводит к сосудистым нарушениям и, как следствие, ко многим болезням.



скачать книгу бесплатно

страницы: 1 2 3 4