Морфофункщональні особливості дихальної системи

Дихання у людини і ви­щих тварин відбувається прак­тично повністю через легені Через шкіру і травний тракт поглинається не більше 15% кисню.

Повітря з киснем надхо­дить до легень переважно через носові отвори і ходи носовоі порожнини. Ротова порож­нина служить додатковим повітряним ходом, яким людина користується лише в екстрема­льних ситуаціях. З носової порожнини повітря надходить в носоглотку, звідсичерез гортань в трахею і бронхи правий бронх їде до правої легені, лівий — до лівоі. За діаметром розрізняють бронхи першого, другого і третього по­рядку. Бронхи третього поряд­ку галузяться на бронхіоли, які дають початок альвеолярним ходам і альвеолам Стінки альвеол дуже тонкі, вони представлені одношаровим епітелієм і пронизані густою сіткою капілярів, що мають один шар ендотеліальних клітин. Таким чином, альвеолярне повітря відділяється від капілярної крові лише двома тонкими (не більше тисячної частки міліметра) шарами клітин, через які легко здійснюється газо­обмін. Газообміну також сприяє велика дихальна поверхня легень. В легенях дорослої людини при­ близно 700 млн. альвеол з діаметром кожної біля 0,2 мм і площею поверхні — 0,125 мм кв (загальна площа поверхні усіх альвеол — біля 90 м кв). Внутрішня поверхня альвеол покрита нероз­чинною у воді тонкою плівкою поверхневоактивної речовини — сурфактантом. Ця ре­човина синтезується клітинами альвеолярного епі­телію, вона багата фосфоліпідамиі ліпопротеідами. Володіючи малим поверхневим натягом, сурфактант попереджує спадання альвеол у фазу видиху. Розрізнять праву і ліву легені. Вони розміщуються: на діафрагмі і заповнюють обидві половини грудної клітки. Діафрагма являє собою широкий пло­ский м'яз з дещо піднятою куполоподібною сере­ диною, вона відділяє грудну порожнину від черевної.

Кожна легеня .покрита тонкою оболонкою — плеврою, яка складається з двох листків — вісце­ального і парієтального. Вісцеральний листок плеври зрощений з легеневою тканиною, по краях легень він завертається назовні і переходить в паієтальний листок, вистилаючи внутрішню пойерхню грудної клітки. Між листками плеври є плевральна порожнина (щілина), заповнена серозною рідиною, яка попереджує тертя між листками плеври при дихальних рухах. Назва "плевральна порожнина" досить умовна. Механічно вісцеральний і парі- єтальний листки плеври з'єднані між собою, як дві змочені водою скляні пластини. Завдяки такому зв'язку легені повністю заповнюють грудну порож­нину і будь-які зміни обсягу грудної порожнини повторюються змінами обсягу легень. Проходячи через, дихальні шляхи, повітря очищується, зігрівається і зволожується. Стінки носової порожнини мають нерівний рельєф. Це сприяє збільшенню поверхні її оболонки: і площі контакту Повітря з поверхневим шаром клітин слизової оболонки, частина якої має волоски. Про­ходячи через носову порожнину і контактуючи з слизовою оболонкою, повітря зволожується і очищається від частинок пилу, мікробів і отруйних газоподібних домішок. Сторонні мікроби значною мірою знешкоджуються, вбиваються дією носового слизу і лізоциму, а також захоплюються і поглинаються лейкоцитами. Частинки, які пройшли цю перепону, осідають на стінках гортані, трахеї, бронхів, бронхіол, їх внутрішня поверхня вистелена миготливим епітелієм, а спеціальні клітини виробляють слиз, який покриває кінці війок цього епітелію. Війки постійно рухаються (подібно до греб­ців у човні): швидко в напрямку до глотки і повільно в зворотному напрямку. Такі узгоджені рухи забезпечують повільне (1 см за хвилину) пе­реміщення слизового шару з фіксованими на ньому механічними частинками до глотки. Звідси слиз потрапляє в стравохід або виділяється назовні. У випадку якщо чужородні частинки проникають в альвеоли легень, вони захоплюються і перетрав­люються альвеолярними макрофагами.

Швидке виділення механічних частинок з дихальних шляхів забезпечується рефлекторними актами чихания і кашлю. Чихання зумовлюється подразненням хемо- і механорецепторів слизової оболонки носових ходів, кашель є наслідком подразнення рецепторів поверхні глотки, гортані, тра­хеї та бронхів. Від цих рецепторів ідуть імпульси в довгастий мозок, а звідти до дихальних м'язів і гладеньких мязів стінки бронхів. Після глибокого вдиху і зближення голосових складок, внаслідок сильного скорочення м'язів видиху, створюється великий тиск у легенях і повітря разом з побічними частинками та слизом виштовхується назовні. Кашель і чихання часто є предвісниками або супутниками запалення органів дихання. Вдихання забрудненого міського повітря приз­водить до зниження як фізичної, так і розумової працездатності. 0сь чому тренування спортсменів, особливо юних, належить проводити в місцях з меншою бактеріальною зараженістю. Особливо шкідливе забруднене повітря для спортсменів, вентиляція легень яких при тренуванні ся­гає 100-200 л/хв.

Для захисту, дихальних, шляхів і легень від вугільного, цементного та іншого пилу, диму і газу люди використовують різні респіратори. Як фільтри у респіраторах різної кон­струкції використовують вату, марлю та інші матеріали.

Якщо концентрація шкідливих речовин в повітрі дуже велика, а вміст кисню недостаній вико­ристовують ізолюючі респіратори. За допомогою їх здійснюється очищення вдихуваного повітря від СО і збагачення його киснем з балона. В умовах забруднення повітря отруйними газами, і дрібнодисперсними, ае­розолями використовують протигази.

Подразнення різних рецепторів слизової оболонки повітроносних шляхів механічними, електриними, температурними і хімічними подразниками викликає багаточисельні рефлекси, які виявляються у зміні функції серця, нирок, печінки, кровоносних судин, залоз внутрішньої секреції, шлунково-кишкового тракту. Подразнення носових рецепторів істотно впливає на дихальні м'язи. При цьому змі-нюється ритм дихання, виникає затримка дихання (гіпоксемія, гіперкапнія).

Тривале припинення носового дихання (у аденоідних дітей) є однією з причин розумової відсталості дітей (В.Буков. Р.Фельбербаум, 1980), поганого фізичного розвитку, погіршення функці­онального стану організму в цілому (захворювання очей, середнього і внутрішнього вуха, порушення нюху і травлення, зниження імунної реативності тощо).

Таким: чином, носове дихання є обов'язко­вою умовою нормального функціонування ЦНС, легень, серця, інших систем організму.

З метою підвищення стійкості органів дихання до простудних захворювань та інфекцій необхідно проводити загартування організму, виконувати спе­ціальні дихальні вправи, боротись з уживан­ням алкоголю і курінням. Адже, крім загальної шкід­ливої дії на організм, алкоголь згубно діє на легеневу тканину і слизову оболонку дихальних шляхів, через які частина його виводиться з організму. Особливо шкідлива для системи дихання дія куріння. Гальмуючи продукцію сурфактанту курін­ня призводить до збільшення поверхневого натягу альвеол і викликає потребу людини-курця, супроти некурця, докладати більше зусиль на вдиху для наповнення легень однаковим обсягом повітря. У людей-курців збільшується секреція слизу в диха­льних шляхах, звужуються: бронхи. Переважна бі­льшість курців страждає хронічним бронхітом. На­явні в складі тютюнового диму смолисті речовини бензпирен, радіаційний полоній, сприяють утворен­ню ракових пухлин. В два-три рази: підвищуючи опір верхніх дихальних шляхів руху повітря, куріння значно знижує, ефективність легеневої вентиляції.

3. Недихальні функції дихальної системи .

В легенях не лише відбувається газообмін. З ними пов'язані і недихальні функції, зумовлені тісним зв'язком системи дихання з іншими функціональними системами організму.

Легені відіграють важливу роль у діяльності системи звертання крові, в синтезі білків та жирів, беруть участь у регуляції водносольового і теплового обміну, — в підтриманні кислотно-лужної рівноваги внутрішнього середовища.

Вивчаючи газообмін, фізіологи встановили, що в окислювально-відновних процесах використову­ються, не всї молекулиі кисню, а лише негативно заряжені. Додаткова, іонізація, молекул кисню забезпечується спеціалізованими К і Р клітинами, знайденими в миготливому епітелії дихальних шля­хів. Світлі К-клітини синтезують серотонін, Р-клітини виділяють гормональні речовини, які здатні змінювати функціональний стан нервових і м'язо­вих волокон. В легеневій тканині знайдено також серотанін, допамін і норадреналін.

Дія серотоніну і норадреналіну в легенях про­тилежно направлена. Так, зумовлюючи розширення бронхів, норадреналін сприяє надходженню повітря до альвеол, серотонін у високих концентраціях, навпаки, викликає спазм бронхів (тобто діє, як ацетилхолиїн). На думку вчених, еволюційний смисл існування дифузної ендокринної системи полягає в необхідності попередити можливе проникнення в організм мікробів через слизові оболонки диха­льних і травних шляхів.

Важлива роль дихальної системи у звуковираженні. З диханням пов'язана мова, спів, гра на духових інструментах. Видозміненими скорочен­нями дихальних м'язів забезпечується зітхання, зівання, крик, свист та інші види звуковираження. Так, сміх людини зумовлюється швидкослідую­чими один за одним короткими, поривчастими ви­дихами; плач, навпаки, є наслідком коротких уривчастих, переважно діафрагмальних вдихів.

За характерною зміною дихання-можна визначити переживання людини. З допомогою дихальних шляхів ми п'ємо. Над­ходження води або рідкої їжі в ротову порожнину забезпечується більш чи менш глибоким вдихом. В цей час тиск повітря в ротовій порожнині зни­жується і рідина під впливом вищого зовнішнього тиску надходить в рот. Важливою є також недихальна функція діафрагми як масажиста печінки, шлунка й інших органів черевної порожнини,

Довільно змінюючи обсяг і характер зовніш­нього дихання, можна направлено змінювати функ­ціональний стан організму, збільшувати його функ­ціональні резерви. Так, глибоке довільне дихання стимулює центральний кровообіг і лімфоток, акти­візує обмін жирів, попереджуючи їх відкладання в жирових депо, сприяє шлунковому травленню і виведейню жовчі, з печінки та жовчного міхура в 12-палукишку.

Біологічна роль вуглекислогогазу в організмілюдини.

Для підтримання основних процесів життєдіяльності людині необхідний не лише кисень, а й вуглекислий газ. Направлено змінюючи затримкою дихання вміст вуглекислого газу в крові, можна змінювати рівень функціонування окремих органів і систем організму (роботу серця, просвіт церебральних судин, обсяг кровообігу головного мозку).

Біологічна роль вуглекислого газу багатогранна. Беручи участь в розподіленні в організмі іонів натрію, вуглекислий газ регулює збудливість нервових клітин, змінює, проникність клітинних мембран, інтенсивність секреції гормонів залозами внут­рішньої секреції, активність окислювальних ферментів. Вуглекислий газ впливає на процеси зв'язування білками іонів кальцію і заліза, на процеси синтезу білків в організмі. Підтвердженням цього є факт значно швидшої регенерації пошкоджених тканин у вегетаріанців (при окисленні вуглеводів утворюється більше вуглекислого газу, ніж при окисленні жирів і білків) супроти людей, в раціоні яких переважають продукти тваринного походження.

Відома роль вуглекислого газу і як активатора функціональної активності залоз слизової оболонки шлунка, які синтезують соляну кислоту. Використання довільної затримки дихання, а отже, усунення дефіциту СО2 в організмі з метою зміцнення; здоров'я, профілактики і лікування ба­гатьох захворювань, нормалізації психічного стану людини має тисячолітню історію. Проте ще й сьо­годні серед вчених немає єдиної думки щодо доцільності направленої затримки дихання, а також довільного зниження рівня легеневої вентиляції в стані спокою і під час виконання фізичної роботи. Затримка дихання практикується в плаванні, зо­крема, при швидкісному проходженні дистанції під водою, гімнастиці, акробатиці, при стрільбі.

Управління диханням, спрямованим на усунення дефіциту вуглекислого газу в крові, широко практикується в тібетській медицині (система наянгун). Дихати рекомендується через ніс. Займаючись цією системою дихання, людина подумки промовляє про себе слова, тривалість яких відповідає три­валості дихального циклу. Розпочинають з трьох слів, наприклад: "Я вчусь диханню". Слово "я" про­ мовляють на вдиху, "вчуся" — під час паузи, "диханню" — на видиху. Згодом паузу поступово збільшують, добавляючи до слова "вчуся" все нові і нові слова. Підбір слів у речення проводиться таким чином, щоб вони сприяли позитивному само­навіюванню.

Згідно з йогівською системою дихання спочатку робиться вдих через ніс протягом 8 с, далі - затримка на вдиху 8-32 с і, нарешті, видих через рот протягом 16 с. В механізмі йогівського дихан­ня активну участь бере діафрагма. Стискуючи кровоносні і лімфатичні судини живота при глибокому вдиху, діафрагма сприяє руху крові по венозних судинах до серця. Сповільнене дихання (не частіше чотирьох дихальних циклів за одну хвилину) з затримкою на висоті вдиху, сприяючи нагромадженню в організмі СО2 призводить до розширення кровоносних судин серця, покращення його живлення.

На відміну від вправ йогів А.Стрельнікова ре­комендує сполучати м'язеві зусилля не з видихом, а з вдихом (довільну гіпервентиляцію з роботою різних груп м'язів).

Система дихальної гімнастики А.Стрельнікової спрямована на розвиток дихальних м'язів, повніше забезпечення клітин киснем, вдосконалення механізмів нервов гуморальної регуляції дихання. Дихальна гімнастика Стрельнікової успішно використовується при лікуванні захворювань, пов'язаних з дихальною недостатністю. Тренування дихальних м'язів за системою А.Стрельнікової здійснюється зворотною узгодже­ ністю рухів з диханням (парадоксальна гімнастика.). При вдиху руки зводяться, стискають грудну кліт­ку, при видиху— руки розводяться і грудна клітка. розширюється. Таким чином, рухи рук і грудної клітки, збільшуіочи навантаження, на дихальні м'я­зи, сприяють розвитку їх сили і витривалості.

Регуляцію дихання слід починати з вдиху. Він (вдих) має бути активним, коротким, різким, ритмічним і поможливості емоційним.

Для зменшення легеневої вентиляції, а, отже, збільшення концентра.ції СО2 в організмі В. Гневушев рекомендує збільшити величину вдиху приб­лизно в два рази і знизити частоту дихання (пере­важно за рахунок збільшення тривалості вдиху) в три-чотири, рази. Ефективність даної системи тре­нування дихання значно зростає при її поєднанні з легкими фізичними вправами.

Ефективним методом зниження дефіциту СО2 в організмі є метод довільної гіповентиляції, запро-понований К. Бутейко. Вчений вважає, що для зни­ження ХОД необхідно передусім зменшувати не частоту, а глибину дихання, практикувати часті затримки дихання (на 1-2 і більше хвилин). Поверхневе дихання за методом Бутейка є високо-енергоекономним, воно рекомендується автором для лікування бронхіальної астми, стенокардії, гіпертойічної хвороби тощо.

М.Агаджанян, А. Катков (1981) рекомендують "повентиляційне тренування з 20-хвилинним циклом довільної гіповентиляції в ритмі одне діафрагмальне, дихання через ніс за одну хвилину. Тривалість вдиху приблизно в два рази коротша видиху. Як вдих, так і видих здійснюється ступінчасто (очищаюче дихання йогів), з 4-5 короткочасними затримками дихання на різних етапах дихального руху. Створюючи ілюзію звичайного дихання, таке уривчасте дихання значно полегшує можливість тривалішого його продовження. Штучне (за допомогою довільної регуляції ди­хання) накопичення в організмі вуглекислого газу та інших біологічно активних речовин викликає, в організмі зміни, подібні до таких, що виникають при виконанні фізичних навантажень (М.Агаджанян, 1983).

За своїм позитивним наслідком рухова гіпоксемія відповідає результатам тренування в умовах високогір'я.

Рухову гіпоксемію можна створювати, змен­шуючи хвилинний обсяг дихання при одночасному виконанні легких фізичних вправ. Рекомендують, наприклад, здійснювати короткі і часті, нюхоподібш вдихи з використанням повітря "мертвого" простору, насиченого вуглекислим газом. Кожен такий переривчастий вдих поєднується з синхронним рухом окремих частин тіла (голови, рук тощо). В процесі виконання фізичного навантаження гіпоксемія (і гіпоксія) поєднується, з гіперкапнію. Гіперкапнія (збільшення парціальної напруги вуглекис­лого газу в артеріальній крові вище норми) прямим і рефлекторним шляхом активізує діяльність кар-діо-респіраторної системи, і прискорює відновлення енергосубстратів. Гіпоксемія, що виникає у від­сутності належної рухової активності, не супрово­джується гіперкапнією (А.Коробков, 1980). Отже дихальні вправи, спрямовані на зменшення дефі­циту вуглекислого газу в організмі, завжди бажано поєднувати з руховою активністю.