Будем правильно дышать!
Шрифт:
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
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
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.