Сборник статей и публикаций 2012-2013 гг. В двух частях. Часть II

По мере того, как бронхиолы и их разветвления становятся уже, стенки их делаются тоньше, хрящевой слой исчезает, а ресничные клетки замещаются плоским эпителием. Стенки альвеол состоят только из одного слоя плоских эпителиальных клеток. Предполагалось, что альвеолярный эпителий также однослойный, однако исследования при помощи электронного микроскопа показали, что он состоит из двух слоев – альвеолярного эпителия и эндотелия капилляров, отделяющего воздух, находящийся в альвеолах, от крови. Между альвеолами расположены поддерживающие их тяжи эластичной соединительной ткани. Это придает легким такую эластичность, что, если непосредственно после извлечения из тела животного надуть их через трахею, как воздушный шар, и после этого открыть отверстие трахеи, то они, благодаря своей упругости, сжимаются и выталкивают воздух наружу. Легкое снабжено как двигательными нервами, идущими к гладкой мускулатуре бронхов и бронхиол, так и чувствительными нервами, разветвляющимися повсюду (известно, что если этот нерв обмакнуть в кураре, остальное можно не рассматривать).

Каждое легкое, как и внутренняя поверхность грудной полости, в которой находятся легкие, покрыто тонким слоем гладкого эпителия, называемого плеврой. Оба листка плевры всегда влажны, что уменьшает трение, когда легкие при дыхании двигаются в грудной полости. Давление в плевральной полости (между двумя листками плевры) обычно бывает меньше атмосферного (в ряде случаев легкие можно поменять местами). Легкие в силу своей упругости стремятся отойти от грудной стенки, в результате чего в грудной полости создается частичный вакуум. При воспалении плевры ее эпителий выделяет жидкость, скапливающуюся в полости между легким и грудной клеткой; это состояние называется плевритом. В случае тяжелого туберкулеза иногда необходимо бывает вызвать спадение одного легкого, чтобы предоставить покой инфицированным тканям. Этого достигают, прокалывая грудную стенку и впуская в грудную полость стерильный воздух; в результате легкое спадает благодаря своей собственной эластичности.

Механика процесса дыхания

Необходимо ясно различать дыхание как одну из основных жизненных функций, то есть газообмен между клеткой и окружающей средой (который состоит у человека из трех фаз: внешнего дыхания, переносов газов кровью и внутреннего дыхания), и внешнее дыхание – механический процесс наполнения легких воздухом (вдох) и выпускание этого воздуха наружу (выдох). Так как кровь легочных капилляров непрерывно удаляет из альвеолярного воздуха кислород и отдает взамен углекислоту, необходимость смены воздуха в легких очевидна.

Рис. 3. Дыхание – одна из основных жизненных функций

У человека цикл дыхания, состоящий из вдоха и выдоха, повторяется 15–18 раз в минуту. У человека и других млекопитающих строение и взаиморасположение ребер, мышц грудной клетки и диафрагмы обеспечивают большую подвижность этих элементов, что позволяет произвольно увеличивать или уменьшать объем грудной полости. Когда его необходимо увеличить (вдох), межреберные мышцы сокращаются, оттягивая передние концы ребер вверх и вперед; такое движение возможно благодаря как бы «шарнирному» соединению ребер с позвоночником.

В то же время диафрагма, образующая дно грудной полости, сокращается и становится менее выпуклой в своей верхней части, что тоже увеличивает полость. Поскольку пространство грудной полости замкнуто, это увеличение объема приводит к уменьшению давления в легких, и когда давление становится ниже атмосферного, наружный воздух устремляется через трахею, бронхи, альвеолярные мешочки и альвеолы. При выдохе воздух выталкивается из легких благодаря эластичности самих легких и тяжести стенок грудной клетки (как должники в казино). Во время вдоха легкие по мере наполнения их воздухом растягиваются.

После расслабления межреберных мышц ребра получают возможность вернуться в первоначальное положение, а одновременное расслабление диафрагмы ведет к тому, что под давлением органов, расположенных в брюшной полости, она вновь принимает куполообразную форму. В результате объем грудной полости уменьшается, что позволяет растянутой упругой ткани легких сжаться и вытолкнуть воздух, вошедший в легкие при вдохе. Во время мышечной работы пассивное расслабление межреберных мышц и диафрагмы происходит недостаточно быстро для того, чтобы воздух успел выйти из легких до начала следующего вдоха, и это уменьшение объема грудной полости производится путем сокращения мышц. Кроме мышц, поднимающих ребра при вдохе, имеется вторая группа мышц, волокна которых идут под прямым углом к первым; эти мышцы опускают передние концы ребер, уменьшая тем самым объем грудной клетки.