Инна Ларионова - Дыхательные практики. Избранные методики

4. Обмен кислорода и углекислого газа между кровью капилляров и клетками тканей организма.

5. Внутреннее, или тканевое, дыхание – биологическое окисление в митохондриях клетки.

Мы границ между этими этапами не замечаем, воспринимая только первый этап – вдох и выдох. Но сам процесс гораздо сложнее и интереснее, в нем задействованы сразу три структуры: дыхательные пути, легочная ткань и грудная клетка.

Дыхательные пути устроены так, чтобы как можно более экономично и максимально выгодно обеспечить легочную вентиляцию и легочное дыхание, то есть осуществить связь человека с внешней воздушной средой. Внутрь воздух идет по воздухоносным путям – носу, полости носа, носоглотке, гортани, трахее, бронхам и бронхиолам. Задача этих путей – очистить входящий воздух и провести его в легкие, состоящие из бронхиол и альвеолярных мешочков, а также из артерий, капилляров и вен легочного круга кровообращения.

В носовой полости носа воздух нагревается, увлажняется и фильтруется. Полость носа покрыта множеством тончайших волосков, которые должны задерживать болезнетворные организмы. В верхней его части находятся обонятельные рецепторы, которые четко реагируют на состав воздуха и при малейшем подозрении выдают сигнал тревоги. Носовые ходы спускаются в носоглотку и ведут воздух в гортань. У нижнего конца гортани начинается трахея, которая спускается в грудную полость, образуя правый и левый бронхи.

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.