Книга: 100 великих тайн человека

УДИВИТЕЛЬНЫЕ ЛЕГКИЕ

УДИВИТЕЛЬНЫЕ ЛЕГКИЕ

Если внимательно присмотреться к рисунку дыхательной системы человека в учебнике анатомии, то можно заметить, что она напоминает дерево: действительно, трахея – это ствол, бронхи – ветки, бронхиолы – черешки, а альвеолы – листья.

Начинается же это уникальное «дерево» трахеей, которая находится сразу за голосовыми связками. Трахея, в свою очередь, разветвляется на два крупных и широких легочных бронха, которые по одному направляются в правое и левое легкие.

Бронхи также, но уже многократно – до 22-х раз, разделяются на мельчайшие узенькие дыхательные трубочки – бронхиолы. В результате этого многоразового дробления общая площадь поперечного сечения дыхательных путей увеличивается более чем в 4,5 тысячи раз!

Заканчиваются эти микроскопические трубочки мельчайшими воздушными пузырьками, называемыми альвеолами. Они, словно паутиной, покрыты очень густой и плотной сетью тончайших кровеносных сосудов – капилляров.

И именно в этих крошечных пузырьках, так же, как в листьях деревьев, осуществляется газообмен. Причем, как это ни странно, происходит он исключительно в альвеолах. Поэтому их совокупность и называется дыхательной зоной.

Такую структуру дыхательного аппарата можно сравнить с 23-этажным зданием, в котором только на последних 3–4 этажах живут люди. А от 1 до 20 – находятся лишь лифтовые шахты, в которых гуляет ветер.

Действительно, в легких также по большинству «воздухопроводов» – от первого до двадцатого уровней нашего бронхиального дерева – дыхательные движения лишь осуществляют перемещение воздуха, но при этом газообмена ни в трахее, ни в бронхах, ни в многочисленных бронхиолах не происходит.

Не случайно эту зону легких называют анатомическим мертвым пространством. Его объем у здорового человека около 2,22 миллилитра на килограмм веса.

И только там, где находятся сотни миллионов мельчайших воздушных пузырьков – альвеол, осуществляется газообмен между легкими и кровью. Эта часть легких (21–23 уровень) называется дыхательной зоной. И ее жизнь подчиняется особым законам, регулирующим движение газов, – законам диффузии.

Это значит, что перемещение и смешивание газов в дыхательной зоне осуществляется благодаря различным концентрациям кислорода и углекислого газа в легочных альвеолах и в бронхиальном дереве.

По этой причине не то, насколько часто человек дышит и сколько воздуха прогоняет через бронхи, определяет эффективность дыхания, а то, какие объемы кислорода и углекислого газа перемешались в альвеолах, то есть какова в них вентиляция.

Более того, глубокое и частое дыхание нередко оказывается для организма не только неэффективным, но и затратным. Ведь в этом случае мы расходуем энергию на бесполезное перемещение воздушной массы по дыхательным трубкам, то есть по мертвому пространству.

В обычных условиях объем мертвого пространства незначителен. Однако даже при минимальном изменении давления в дыхательных путях он может резко увеличиться. Так, повышение давления всего на 10 миллиметров ртутного столба приводит к увеличению объема трахеи, бронхов и бронхиол на 50 и более процентов.

Сами же альвеолы образованы легочной тканью, основу которой составляют альвеолоциты – особые эпителиальные клетки, которые вырабатывают специальное и очень нужное для легких вещество – сурфактант, тончайшей пленкой окутывающий альвеолы изнутри. Это вещество обеспечивает эластичность, «неслипаемость» и стабильность альвеол. Насколько же эффективно секретируют альвеолоциты сурфактант, зависит от многих причин, в том числе, и от состояния нервной системы…

Легочная ткань является самой большой поверхностью в теле человека, контактирующей с внешней средой, в которой нередко находится немало вредных для организма агентов. И, чтобы от них защититься, на всем протяжении бронхов и в дыхательной зоне постоянно и активно функционирует иммунная система, а также структуры, очищающие легкие от микробов и пыли.

Модель альвеол

Одним из таких пылеуловителей являются клетки слизистой оболочки бронхов, беспрерывно вырабатывающие слизь, которая и улавливает, словно мухоловка мух, пылинки. Кроме того, на поверхности бронхов находятся миллионы тонких ресничек, которые постоянно колеблются, перемещая при этом поток слизи в сторону трахеи.

А вот в альвеолах слизь и реснички отсутствуют: там функцию защиты легких и организма от различных вредных агентов взяли на себя иммунные клетки.

Следует также сказать, что в процессе дыхания обычно часть альвеол не участвует. Более того, нередко находящиеся в покое альвеолы даже не вентилируются, то есть они словно закрыты от связи с внешней средой. Случается и такое, что хотя альвеолы и вентилируются, но капиллярный кровоток вокруг них не происходит. Естественно, что во всех этих случаях альвеолы активного участия в газообмене не принимают.

В механизмах легочного дыхания есть еще один любопытный факт. Оказывается, те или иные отделы легких вентилируются неравномерно и в определенной степени их функционирование зависит от положения тела. Например, известно, что у сидящего человека вентиляция легких в верхушечной области происходит интенсивнее, чем в нижних отделах.

Если же человек ляжет на спину, то вентиляция верхушек и нижних отделов будет примерно одинакова, но при этом задние отделы вентилируются лучше передних.

Когда же человек переместится на бок, то вентиляция того легкого, которое внизу, будет эффективнее. Подобные различия характерны и для кровотока через легочные сосуды.

Выявлены определенные нюансы и в соотношении вентиляции и кровотока. Так, в области верхушек легких, где объем вентиляции превышает кровоток, это соотношение намного выше. При этом даже в нормальных условиях в области верхушек возможно превышение вентиляции над кровотоком более чем в 3 раза.

И в заключение не лишним будет отметить тот факт, что физиологи делят людей на брадипноиков – тех, у кого редкое и глубокое дыхание, и тахипноиков – людей с частым и поверхностным дыханием…

А теперь обратимся к другим феноменам легких. И начнем с одного любопытного эксперимента, который провели немецкие физиологи: они поместили живых кроликов в морозильную камеру с температурой минус 50 °C и стали наблюдать, как они отреагируют на столь низкую температуру. Оказалось, что все животные остались живы, хотя тяжело дышали и кашляли.

Чтобы разобраться с этим явлением, ученые измерили у животных температуру крови. Причем в двух местах: там, где кровь поступает в легочную ткань, и там, где она выходит. Полученные результаты исследователей ошеломили: выяснилось, что температура в обеих точках была одинаковой – +40 °C. То есть получалось, что за какие-то доли секунды воздух нагрелся на целых 90 °C. Такая же картина характерна и для человека.

Получается, что легкие – это не только орган дыхания, но и своеобразная, к тому же довольно эффективная печка внутри нашего организма, которая за доли секунды в состоянии поднять температуру нескольких литров воздуха на 50–100 °C.

А топливом для этого миниатюрного «котла» служит вовсе не глюкоза – стандартное топливо для человеческого тела, а жиры, при окислении которых выделяется энергии в 9 раз больше, чем при «горении» глюкозы.

Кстати, этот факт говорит еще и о том, что именно в легких происходит активное окисление жиров. Поэтому те, кто, желая похудеть, начинают активно накачивать мускулатуру, совершают ошибку. Дело в том, что в мускулах «горит» глюкоза, а никак не жиры. Потому ожидаемых результатов при таком способе похудения вряд ли можно добиться.

Сам же процесс окисления жиров в легочной ткани осуществляется на поверхности альвеол. В крови, которая поступает в легкие, находятся мельчайшие гранулы жира. Но, когда та же самая кровь выходит из легких, жира в ней уже нет: то есть она проходит через своеобразный фильтр из альвеол, на которых капельки жира задерживаются, а потом «сгорают».

Но, чтобы температура в этой печке в нужный момент быстро поднималась, необходимо присутствие в ней топлива, то есть – жира. Не зря народные целители советуют при легочных заболеваниях употреблять сало. В этой связи полезно, поднявшись утром с постели, положить в рот кусочек сала и держать до тех пор, пока оно растает. Всасываемый жир сразу же попадает в легкие. А для того, чтобы похудеть, необходим адреналин. Именно он способствует превращению белого жира в суспензию, которая окажется в крови. Поэтому наилучшими упражнениями для уменьшения веса являются спортивные игры на воздухе, туристические маршруты и тому подобное…

Чуть выше мы уже упоминали об иммунной функции легких. Но при этом не обратили внимания на тот факт, что представительство иммунной системы в легочной ткани довольно значительное, не уступающее по «боеспособности» таким известным органам эндокринной системы, как вил очковая железа, селезенка или лимфатические узлы.

К примеру, клетки органов дыхания синтезируют иммуноглобулин «А» – соединение, занятое нейтрализацией бактерий и вирусов. В недрах большинства тканей находятся особо прочные структуры, называемые базальными мембранами, которые и заняты производством веществ, близких по структуре и свойствам иммуноглобулину.

Помимо синтеза иммуноглобулина «А», легочная ткань также способствует сохранению очень точного соотношения простагландинов – особой группы клеточных гормонов, которые заняты в регулировании биохимических процессов в головном мозге, печени и других органах.

Если же появляется избыток этих чрезвычайно активных веществ, то они моментально выводятся в кровоток и переносятся в капиллярную систему легочной ткани, где немедленно в ходе соответствующих реакций переводятся в нейтральные соединения. Если же вдруг в организме появится нехватка простагландинов, легочная ткань немедленно приступает к их синтезу, устраняя возникший дефицит.

Но и это не все. Оказывается, в стенках капилляров легочной ткани осуществляется своеобразная биохимическая коррекция некоторых особо активных соединений, контролирующих работу почек, кровяное давление, обмен веществ. К этим соединениям относятся ренин, ангиотензин, альдостерон. В легочных капиллярах перед выходом в кровоток дозревают и молодые клетки крови – моноциты и эритроциты.