Строение, функции и возрастные особенности легких

 

Легкие правое и левое занимают 4/5 грудной клетки, располагаясь каждое в самостоятельной серозной плевральной полости. Внутри этих полостей легкие фиксируются бронхами и кровеносными сосудами, которые связаны соединительной тканью в корень легкого. На каждом легком различают три поверхности: нижнюю вогнутую - диафрагмальную; обширную и выпуклую наружную - реберную и обращенную к срединной плоскости - средостенную. Суженный и закругленный конец легкого, несколько выступающий из грудной клетки в область шеи, называется верхушкой. Глубокие борозды делят легкие на доли: правое на верхнюю, среднюю и нижнюю, а левое только на верхнюю и нижнюю. Правое легкое немного больше левого.

Концевые бронхиолы, составляющие 16-ю генерацию ветвления бронхиального дерева, разделяются на две или три терминальные бронхиолы, каждая из которых вновь разделяется на две или три респираторные бронхиолы и т. д.

Последние дыхательные бронхиолы расширяются, и каждая из них заканчивается удлиненными камерами - альвеолярными ходами - с диаметром около 0,4 мм, стенки которых имеют множество сотен выростов альвеолярных мешочков.

Каждая концевая бронхиола с ее разветвлениями - дыхательными бронхиолами, альвеолярными ходами и альвеолами - называется легочным ацинусом (гроздью). Ацинус является структурно-функцио-нальной единицей легкого, в нем происходит газообмен между протекающей по капиллярам кровью и воздухом альвеол. В обоих легких человека имеется около 600-700 млн альвеол, дыхательная поверхность которых составляет примерно 120 м². Диаметр альвеол одинаков у разных людей и составляет - 0,1-0,3 мм.

Вес каждого легкого, несмотря на значительный объем, колеблется в пределах 0,5-0,6 кг (отсюда и название органа). Они вмещают у мужчин до 6,3 л воздуха. В спокойном состоянии человек сменяет в них около 0,5 л воздуха при каждом дыхательном движении. При большом напряжении это количество вырастает до 3,5 л. Даже спавшиеся легкие содержат воздух, поэтому не тонут в воде.

Легкие покрыты серозной оболочкой - висцеральным листком плевры, с которым плотно сращены. По корню легкого он переходит в париетальный листок. Между обоими листками остается щелевидное пространство - плевральная полость - с небольшим количеством серозной жидкости (около 20 мл), которая облегчает скольжение листков плевры при дыхательных движениях.

Легкие у новорожденного неправильной конусовидной формы, верхние доли относительно небольших размеров, средняя доля правого легкого по размерам равна верхней доле, а нижняя сравнительно велика. Масса обоих легких новорожденного составляет в среднем 57 г (от 39 до 70 г), объем 67 см³. Бронхиальное дерево к моменту рождения в основном сформировано. На первом году жизни наблюдается его интенсивный рост (размеры долевых бронхов увеличиваются в два раза; а главных - в 1,5 раза). В период полового созревания рост бронхиального дерева снова усиливается. Размеры всех его частей к 20 годам увеличиваются в 3,5-4 раза по сравнению с бронхиальным деревом новорожденного. У людей 40-45 лет бронхиальное дерево имеет наибольшие размеры. Возрастная инволюция бронхов начинается после 50 лет. В пожилом и старческом возрасте длина и диаметр просвета сегментарных бронхов немного уменьшаются, иногда появляются четкообразные выпячивания их стенок.

Легочные ацинусы у новорожденного имеют небольшое количество мелких легочных альвеол. В течение второго года жизни ребенка и позже ацинус растет за счет появления новых альвеолярных ходов и образования новых легочных альвеол в стенках уже имеющихся альвеолярных ходов. Образование новых разветвлений альвеолярных ходов заканчивается к 7-9 годам, легочных альвеол - к 12-15 годам. К этому времени размеры альвеол увеличиваются вдвое. Формирование легочной паренхимы завершается к 15-25 годам. В период от 25 до 40 лет строение легочного ацинуса практически не меняется. После 40 лет постепенно начинается старение легочной ткани: легочные альвеолы становятся крупнее, часть межальвеолярных перегородок исчезает. В процессе роста и развития легких после рождения увеличивается их объем: в течение первого года в четыре раза, к восьми годам - в восемь раз, к 12 годам - в 10 раз, к 20 годам - в 20 раз по сравнению с объемом легких новорожденного.

 

Регуляция дыхания

 

Существует нервная и химическая регуляции дыхания. Нервная регуляция дыхания вызывается притоком к дыхательному центру, расположенного в продолговатом мозге, центростремительных импульсов от рецепторов плевры, легких и рецепторов дыхательных мышц. Во время вдоха механическое раздражение рецепторов, вызванное растягиванием легких и плевры и сокращением дыхательных мышц, рефлекторно вызывает по двигательным нервам торможение сокращений вдыхательных мышц из дыхательного центра, а при выдохе, наоборот, механическое раздражение рецепторов при растяжении расслабленных мышц и сжатии легких и плевры рефлекторно вызывает сокращение дыхательных мышц. Таким образом, при вдохе дыхательный центр вызывает выдох, а при выдохе - вдох.

В лобных долях больших полушарий находятся высшие нервные центры, регулирующие деятельность дыхательного центра посредством безусловных и условных рефлексов. Рефлекторное изменение дыхания происходит также при раздражении рецепторов кожи, обоняния, вкуса, слуха, зрения. Однако нервная саморегуляция дыхания имеет особое значение, так как она совершается в течение всей жизни при бодрствовании и во время сна. Она предупреждает чрезмерное растяжение легких при вдoxe. Защитное значение имеет также раздражение рецепторов слизистой оболочки органов дыхания пылью или слизью, вызывающее кашель - судорожные выдыхательные движения при закрытой голосовой щели. Раздражение рецепторов носоглотки некоторыми газообразными веществами, например парами аммиака, вызывает защитное рефлекторное сужение бронхов, а раздражение рецепторов носоглотки пылью вызывает чихание - глубокий вдох, а затем быстрый, очень сильный выдох при закрытом рте.

Раздражение рецепторов дуги аорты и каротидного синуса повышением кровяного давления вызывает рефлекторную задержку дыхания, а уменьшение кровяного давления усиливает дыхание. Дыхательный центр возбуждается также химическим раздражением этих рецепторов при увеличении содержания углекислоты в крови, что усиливает дыхание.

После выключения нервной регуляции дыхания перерезкой обоих блуждающих нервов, по которым поступают в дыхательный центр центростремительные импульсы, рефлекторно регулирующие дыхательные движения грудной клетки, дыхание не прекращается, так как сохраняется химическая регуляция дыхания. Она состоит в том, что дыхательный центр возбуждается изменением химического состава притекающей к нему крови. Главный возбудитель деятельности дыхательного центра - самое незначительное повышение концентрации водородных ионов в крови при поступлении в нее кислот, образующихся в процессе обмена веществ в тканях. В возбуждении дыхательного центра особенно велика роль углекислоты. В мясной пище содержится много кислот, поэтому ее потребление усиливает дыхание. Наоборот, в растительной пище содержится много щелочей, и ее потребление уменьшает дыхание. Незначительное увеличение содержания углекислого газа во вдыхаемом воздухе вызывает усиление дыхания. Поэтому в герметически замкнутом пространстве вследствие накопления в нем углекислого газа наступает одышка, учащение и углубление дыхания.

Произвольная длительная задержка дыхания невозможна, так как накопившиеся в крови углекислота и другие кислоты вызывают сильное раздражение дыхательного центра и усиленное дыхание. Наоборот, усиленное дыхание, понижая содержание углекислоты в крови, приводит к последующей задержке дыхания до накопления в крови определенного содержания углекислоты.

Недостаток кислорода в крови (гипоксемия), сопровождающийся накоплением в крови углекислоты и других кислот, возбуждает дыхательный центр. Недостаток кислорода в крови, не сопровождающийся накоплением в ней углекислоты и других кислот, не только не возбуждает дыхательный центр, а даже снижает его возбудимость. Поэтому недостаток кислорода во вдыхаемом воздухе (гипоксия), снижение содержания кислорода в крови в случаях нарушения кровообращения, недостаток количества крови, отравления, например, угар, угрожают жизни.

 

Механизм вдоха и выдоха

 

Благодаря ритмичному сокращению диафрагмы (16-18 раз в минуту) и других дыхательных мышц (наружных межреберных мышц, мышц плечевого пояса, шеи) объем грудной клетки то увеличивается (при вдохе), то уменьшается (при выдохе). При расширении грудной клетки легкие пассивно растягиваются, расширяются. При этом давление в легких понижается и становится ниже атмосферного (на 3-4 мм рт. столба). Поэтому воздух через дыхательные пути извне устремляется в легкие. Так происходит вдох. При глубоком вдохе, форсированном дыхании сокращаются не только дыхательные мышцы, но и вспомога-тельные. Выдох осуществляется при расслаблении мышц вдоха и сокращении мышц выдоха (внутренние межреберные мышцы, мышцы передней брюшной стенки). Приподнятая и расширенная при вдохе грудная клетка в силу своей тяжести и при действии ряда мышц опускается. Растянутые легкие благодаря своей эластичности уменьшаются в объеме. При этом давление в легких резко возрастает, и воздух покидает легкие. Так происходит выдох. При кашле, чихании, в быстром выдохе участвуют мышцы живота, брюшного пресса, ребра (грудная клетка) опускаются, диафрагма резко поднимается.

При спокойном дыхании человек вдыхает и выдыхает 500 мл воздуха, что называют дыхательным объемом. При глубоком (дополнительном) вдохе в легкие поступит еще 1500 мл воздуха. Это резервный объем вдоха. При равномерном дыхании после спокойного выдоха человек при напряжении дыхательных мышц может выдохнуть еще 1500 мл воздуха. Это резервный объем выдоха. Объем воздуха (3500 мл), складывающийся из дыхательного объема (500 мл), резервного объема вдоха (1500 мл), резервного объема выдоха (1500 мл), называют жизненной емкостью легких. У тренированных, физически развитых людей жизненная емкость легких может достигать 7000-7500 мл. У женщин в связи с меньшей массой тела жизненная емкость легких меньше, чем у мужчин.

После того как человек выдохнет 500 мл воздуха (дыхательный объем), а затем еще сделает глубокий выдох (1500 мл), в его легких все еще остается примерно 1200 мл остаточного объема воздуха, удалить который из легких практически невозможно. Дышавшее легкое всегда содержит воздух. Поэтому легочная ткань в воде не тонет. В течение 1 минуты человек вдыхает и выдыхает 5-8 л воздуха. Это минутный объем дыхания, который при интенсивной физической нагрузке может достигать 80-120 л в минуту. Из 500 мл вдыхаемого воздуха (дыхательный объем) только 360 мл проходит в альвеолы и отдает кислород в кровь. Остальные 140 мл остаются в воздухоносных путях и в газообмене не участвуют. Поэтому воздухоносные пути называют «мертвым пространством».

 

Типы дыхания

 

В зависимости от направления изменения объема грудной клетки при вдохе различают три типа дыхания: грудной, брюшной и смешанный, или грудобрюшной. У новорожденных наблюдается брюшной тип дыхания. Их грудная клетка почти постоянно находится в состоянии вдоха, что связано с положением лежа. Когда ребенок начинает ходить и его тело из горизонтального принимает вертикальное положение, тип дыхания становиться смешанным, грудобрюшным. У семилетних детей отчетливо заметен грудной тип дыхания. С 10-летнего возраста начинают проявляться половые особенности: у девочек как бы закрепляется грудной тип, у мальчиков - брюшной. Иногда грудной тип дыхания называют реберным, а брюшной - диафрагмальным, что неправильно отражает комплексное происхождение акта дыхания.

 

Вопросы для самоконтроля:

1. Значение дыхания. Механизм вдоха и выдоха.

2. Верхние дыхательные пути.

3. Строение, функции и возрастные особенности легких.

4. Ацинус – структурная функциональная единица легких.

5. Газообмен в легких и тканях.

6. Нервно-гуморальная регуляция дыхания.

7. Какова роль кислорода и двуокиси углерода в регуляции дыхания.