Дыхательная система: строение воздухоносных путей, легких и механизм газообмена

Дыхательная система обеспечивает доставку кислорода из атмосферы в кровь и удаление углекислого газа. Дыхательные пути подразделяются на:

• Носовая полость — выстлана мерцательным эпителием со слизистыми железами и густой сетью кровеносных капилляров; воздух согревается, увлажняется и очищается от взвешенных пылевых частиц и микробов ресничками эпителия;

• Носоглотка и ротоглотка — перекрест дыхательного и пищеварительного путей;

• Гортань — полый хрящевой орган (щитовидный, перстневидный хрящи и надгортанник, закрывающий вход в гортань при глотании). В полости гортани натянуты эластичные голосовые связки, колебания которых выдыхаемым воздухом рождают звук голоса;

• Трахея (длина 10-12 см) — трубка из 16-20 гиалиновых хрящевых полуколец (задняя стенка мягкая перепончатая, прилежит к пищеводу, не мешая прохождению пищевого комка);

• Главные бронхи — делятся на правый и левый, ветвятся внутри легких, образуя бронхиальное дерево (до мелких бронхиол).

Легкие — парные конусовидные органы, расположенные в плевральных полостях грудной клетки (правое легкое состоит из 3 долей, левое — из 2 долей, освобождая место для сердца):

• Структурно-функциональная единица легкого — ацинус: система альвеолярных ходов и легочных пузырьков — альвеол (диаметр 0.2-0.3 мм), отходящих от одной дыхательной бронхиолы;

• В обоих легких человека насчитывается около 600-700 млн альвеол, их суммарная площадь дыхательной поверхности достигает 100-120 м² (в 50-70 раз больше площади поверхности тела);

• Стенка альвеолы состоит из одного слоя плоских эпителиоцитов, оплетенных плотной сетью капилляров;

• Изнутри альвеолы выстланы пленкой фосфолипидного комплекса — сурфактанта, который снижает поверхностное натяжение и предотвращает спадение (коллапс) альвеол при выдохе, а также обладает бактерицидными свойствами.

Каждое легкое покрыто серозной плеврой (висцеральный листок прирастает к паренхиме легкого, париетальный выстилает грудную клетку). Между ними — герметичная плевральная полость с серозной смазкой и ОТРИЦАТЕЛЬНЫМ ДАВЛЕНИЕМ (на 4-8 мм рт. ст. ниже атмосферного), удерживающим легкие в расправленном состоянии:

• Вдох (активный процесс) — дыхательный центр продолговатого мозга посылает импульсы: наружные межреберные мышцы сокращаются (ребра поднимаются), диафрагма сокращается и уплощается, опускается на 1.5-3 см. Объем грудной полости увеличивается, давление в легких падает ниже атмосферного, и воздух засасывается внутрь;

• Выдох (пассивный в покое) — дыхательные мышцы расслабляются, ребра опускаются под собственной тяжестью, купол диафрагмы поднимается, объем грудной клетки уменьшается, эластическая тяга легких выталкивает воздух наружу.

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) — максимальный объем воздуха, выдыхаемый после предельно глубокого вдоха. Измеряется спирометром (у взрослого человека 3500-5000 мл).

Диффузия газов происходит пассивно по градиенту парциального давления:

• В альвеолярном воздухе парциальное давление p(O₂) = 100 мм рт. ст., а в притекающей венозной крови p(O₂) = 40 мм рт. ст. — кислород диффундирует через аэрогематический барьер в эритроциты, соединяясь с гемоглобином в нестойкий оксигемоглобин (HbO₂);

• p(CO₂) в венозной крови = 46 мм рт. ст., а в альвеолах = 40 мм рт. ст. — углекислый газ переходит в альвеолярный воздух и выдыхается;

• В тканях p(O₂) низкое (менее 40 мм рт. ст.), оксигемоглобин диссоциирует и отдает кислород клеткам для клеточного дыхания в митохондриях.

Регуляция дыхания:

• Нервная: дыхательный центр расположен в продолговатом мозге (автоматические циклы вдоха/выдоха), кора полушарий обеспечивает произвольную задержку или учащение дыхания;

• Гуморальная: главный химический регулятор дыхания — КОНЦЕНТРАЦИЯ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА (CO₂) в крови. При накоплении CO₂ хеморецепторы продолговатого мозга и сонных синусов возбуждаются, вызывая рефлекторное учащение и углубление дыхания.

Типичные вопросы ЕНТ по физиологии дыхания:

1. Угарный газ (CO) соединяется с гемоглобином в 250-300 раз прочнее, чем кислород, образуя стойкий карбоксигемоглобин (HbCO). Это блокирует транспорт кислорода и вызывает тяжелую гемическую гипоксию и удушье;

2. Карбогемоглобин (HbCO₂) — нормальное физиологическое соединение гемоглобина с углекислым газом, легко диссоциирующее в легких;

3. Пневмоторакс — попадание воздуха в плевральную полость при ранении грудной стенки: отрицательное давление исчезает, легкое немедленно спадается и выключается из дыхания.