Биология. В 3-х томах. Т. 2

Из гортани воздух попадает в трахею — трубку, которая лежит непосредственно перед пищеводом и заканчивается в грудной полости. Стенки трахеи укреплены С-образными хрящами; благодаря этим хрящам она всегда остается открытой. Своей незамкнутой стороной С-образные хрящи обращены к пищеводу; они не позволяют трахее спадаться при вдохе (рис. 11.30). Изнутри трахея выстлана псевдо-многослойным ресничным цилиндрическим эпителием. В этом эпителии находятся секретирующие слизь бокаловидные клетки. В слизи застревают попавшие в трахею пылинки и микробы, а ритмичные биения ресничек, направленные в сторону ротовой полости (ее задней части), удаляют их из трахеи.

Рис. 11.30. Трахея и легкие человека. (G. М. Hughes, 1973, The vertebrate lung, Oxford Biology Readers, Nq 59.)

На нижнем конце трахея разделяется на два бронха. Правый бронх в свою очередь разделяется на три меньших бронха, каждый из которых направляется в одну из трех долей правого легкого. Аналогичным образом левый бронх разделяется на два бронха, заканчивающиеся в двух долях левого легкого (рис. 11.31). В обоих легких каждый бронх многократно делится на еще более тонкие трубки, называемые бронхиолами. Имеющиеся в бронхах С-образные хрящи в более мелких трубках замещены хрящевыми пластинками неправильной формы, а в бронхиолах, внутренний диаметр которых меньше 1 мм, хряща нет вовсе. Стенка состоит здесь только из гладкой мускулатуры, соединительной ткани с эластическими волокнами, обеспечивающими возможность растяжения и упругого сужения бронхиол, и выстилающего бронхиолы ресничного эпителия с секретирующими слизь клетками. Самые мелкие трубочки, называемые дыхательными бронхиолами, имеют в диаметре около 0,5 мм. Они в свою очередь делятся на многочисленные альвеолярные ходы, выстланные кубическим эпителием и оканчивающиеся альвеолярными мешочками, которые называются альвеолами (рис. 11.30, 11.32 и 11.33). Все вместе альвеолы и создают ту поверхность, на которой у млекопитающего происходит газообмен.

Рис. 11.31. Легкое человека, в которое введен специальный краситель, чтобы можно было видеть воздухоносные пути и кровеносные сосуды

Рис. 11.32. Гистологическое строение легочных альвеол

Рис. 11.33. Электронная микрофотография, на которой виден альвеолярный капилляр легкого собаки в продольном разрезе. (G.M. Hughes, 1973, The vertebrate lung, Oxford Biology Readers, № 59.)

В легких млекопитающего могут быть сотни миллионов альвеол с общей площадью поверхности в десятки квадратных метров. Толщина альвеолярной стенки составляет всего лишь около 0,0001 мм. Наружная сторона альвеолярной стенки покрыта густой сетью кровеносных капилляров; все они берут начало от легочной артерии и в конце концов объединяются, образуя легочную вену. Каждая альвеола выстлана влажным плоским эпителием. В альвеолярной стенке присутствуют также коллаген и эластические волокна, придающие ей гибкость и позволяющие альвеолам изменять свой объем при вдохе и выдохе.

Кислород, растворившийся в слое влаги на поверхности эпителия альвеол, диффундирует через тонкий барьер, состоящий из этого эпителия и из эндотелия капилляров, и поступает сначала в плазму крови. Затем он соединяется в эритроцитах с гемоглобином, который в результате этого превращается в оксигемоглобин. Углекислый газ (диоксид углерода) диффундирует в обратном направлении — из крови в полость альвеол.

Диаметр альвеолярных капилляров меньше диаметра эритроцитов, и эритроциты протискиваются через эти капилляры под напором крови. При этом большая доля их поверхности приходит в контакт с поверхностью альвеол, на которой осуществляется газообмен, и в эритроциты, таким образом, поступает больше кислорода. Кроме того, эритроциты движутся по капилляру относительно медленно, так что газообмен может происходить дольше. Когда кровь покидает альвеолы, парциальные давления кислорода и диоксида углерода в ней те же, что и в воздухе альвеолы.

11.7.1. Строение грудной клетки

Легкие, находящиеся в грудной клетке, отделены от ее стенок плевральной полостью — щелевидным пространством, выстланным эластичной прозрачной оболочкой (плеврой). Внутренний, висцеральный листок плевры покрывает легкие, а наружный, париетальный (пристеночный) листок выстилает стенки грудной клетки и диафрагму. Плевральная полость содержит жидкость, выделяемую плеврой. Эта жидкость увлажняет плевру и тем самым уменьшает трение между ее двумя листками при дыхательных движениях. Плевральная полость непроницаема для воздуха и давление в ней на 3-4 мм рт. ст. ниже, чем в легких. Это существенно, так как благодаря этому легкие заполняют практически всю грудную клетку. Отрицательное давление в плевральной полости поддерживается на протяжении всего входа, что позволяет альвеолам расширяться и заполнять любое дополнительное пространство, возникающее при расширении грудной клетки.

11.7.2. Механизм вентиляции