Легкі - як вони працюють
Кілька дивовижних фактів про легких
Чи знаєте Ви, що в легенях міститься 700 мільйонів альвеол (мішечкуваті закінчень в яких відбувається газообмін)?
Цікавим є той факт, що площа внутрішньої поверхні альвеол змінюється більш ніж в 3 рази - при вдиху більше 120 квадратних метрів, проти 40 метрів квадратних при видиху.
Площа альвеол більш ніж в 50 разів перевищує площу шкірних покривів.
анатомія легкого
1. воздухоносной відділ (бронхіальне дерево) - за яким повітря, як за системою каналів досягає альвеол.
2. Відділ, в якому відбувається газообмін - система альвеол.
3. На окрему увагу заслуговує кровоносна система легкого.
Для більш детального вивчення будови легкого розглянемо кожну з представлених систем окремо.
Бронхіальне дерево - як воздухоносной система
Представлено ветвлениями бронхів, візуально нагадують гофровані трубки. У міру розгалуження бронхіального дерева просвіт бронхів звужується, але вони стають все більш численними. Кінцеві гілочки бронхів, звані бронхіолами, мають просвіт розміром менше 1 міліметра, але їх чисельність становить кілька тисяч.
Будова стінки бронхів
Стінка бронхів складається з 3-х шарів:
1.Внутренній шар - слизовий. Вистелений циліндричним миготливим епітелієм. Особливістю даного слизового шару є наявність на поверхні миготливих щетинок, які створюють односпрямоване рух слизу на поверхні, сприяють механічному виведенню пилинок чи інших мікроскопічних часток в зовнішнє середовище. Поверхня слизової завжди зволожена, містить антитіла та імунні клітини.
2.Средняя оболонка - м'язово-хрящова. Дана оболонка виконує роль механічного каркаса. Хрящові кільця створюють вид гофрованого шланга. Хрящова тканина бронхів перешкоджає спадання просвіту бронхів при перепадах тиску повітря в легенях. Так само хрящові кільця, пов'язані гнучкою сполучною тканиною забезпечують мобільність і гнучкість бронхіального дерева. У міру зниження калібру бронхів в середній оболонці починає переважати м'язовий компонент. За допомогою гладкої м'язової тканини у легенях з'являється можливість регулювати потоки повітря, обмежувати поширення інфекції і чужорідних тіл.
3.Наружная оболонка - адвентиція. Ця оболонка забезпечує механічну зв'язок бронхіального дерева з оточуючими органами і тканинами. Складається з колагенової сполучної тканини.
Розгалуження бронхів вельми нагадують вид перекинутого дерева. Звідси і назва - бронхіальне дерево. Початком повітроносних шляхів бронхіального дерева, можна назвати просвіт трахеї. Трахея у своїй нижній частині роздвоюється на два головних бронхи, які направляють повітряні потоки кожен свого легке (праве і ліве). Усередині легкого розгалуження триває на часткові бронхи (3 в лівій легені і 2 в правому), сегментарні і т.д. Воздухоносной система бронхіального дерева закінчується термінальними бронхіолами, які дають початок дихальної частини легкого (в ній відбувається газообмін між кров'ю і повітрям легені).
Дихальна частина легкого
Розгалуження воздухоносной системи легкого досягає рівня бронхіол. Кожна бронхіола, діаметр якої не перевищує 1 мм, дає початок 13 - 16 дихальних бронхіолах, які в свою чергу дають початок дихальним ходам, що закінчуються альвеолами (гроздевідние мішечки), в яких відбувається основний газообмін.
Будова легеневої альвеоли
Внутрішня поверхня альвеол покрита спеціальним органічною речовиною - сурфактантом.
Дана речовина містить органічні складові, що перешкоджають спадання альвеол при видиху, в ньому знаходяться антитіла, імунні клітини, що забезпечують захисні функції. Так само сурфактант перешкоджає проникненню в просвіт альвеол крові.
Розташування легкого в грудній клітці
Як же тоді відбувається расправление легкого при диханні?
Справа в тому, що легке розташоване в спеціальній порожнині грудної клітини званої плевральної. Ця порожнина вистелена одношарової слизової тканиною - плеврою. Така ж тканина вистилає і саму зовнішню поверхню легкого. Дані листки слизових стикаються між собою, зберігаючи можливість ковзання. Завдяки секретируемой мастилі, можливо при вдиху і видиху ковзання зовнішньої поверхні легкого по внутрішній поверхні грудної клітки і діафрагми.
М'язи, що беруть участь в акті дихання
Насправді вдих і видих досить складний і багаторівневий процес. Для його розгляду необхідно ознайомитися з опорно-м'язовим апаратом, що бере участь в процесі зовнішнього дихання.
М'язи, що беруть участь в зовнішньому диханні
Діафрагма - це плоска м'яз, натягнута як батут по краю реберної дуги. Діафрагма відділяє грудну порожнину від черевної. Основна функція діафрагми - активне дихання.
Міжреберні м'язи - представлені кількома шарами м'язів, за допомогою яких верхні і нижні краї сусідніх ребер з'єднуються. Як правило, дані м'язи беруть участь в глибокому вдиху і затяжному видиху.
механіка дихання
При скороченні діафрагми вона ущільнюється. У плевральній порожнині створюється негативний тиск завдяки вакууму. Негативний тиск в плевральній порожнині передається тканинам легкого, яке слухняно розширюється, створюючи негативний тиск в дихальних і повітроносних відділах. В результаті атмосферне повітря спрямовується в область зниженого тиску - в легені. Пройшовши повітроносні шляхи, свіже повітря змішується із залишковою порцією повітря легкого (повітря, що залишилося в просвіті альвеол і дихальних шляхів після видиху). В результаті чого, концентрація кисню в повітрі альвеол підвищується, а концентрація вуглекислого газу знижується.
При глибокому вдиху відбувається розслаблення певної частини косих міжреберних м'язів і скорочення перпендикулярно розташованої порції м'язів, що збільшує міжреберні відстані, підвищуючи обсяг грудної клітини. Тому з'являється можливість на 20 - 30% збільшити обсяг вдихуваного повітря.
Видих - в основному це пасивний процес. Спокійний видих не вимагає напруги будь-яких м'язів - потрібно лише розслаблення діафрагми. Легке, завдяки своїй еластичності і пружності саме витісняє основну частину повітря. Лише при форсованому видиху можуть напружуватися м'язи живота, міжреберні м'язи. Наприклад - при чханні або при кашлі відбувається скорочення м'язів черевного преса, підвищується внутрішньочеревний тиск, який через діафрагму передається легеневої тканини. Певна частина міжреберних м'язів при скороченні призводить до зменшення міжреберних проміжків, що зменшує обсяг грудної клітини, приводячи до посиленого видиху.
Кровоносна система легкого
Судини легкого беруть свій початок від правого шлуночка серця, з якого кров надходить в легеневий стовбур. По ньому кров розподіляється в праву і ліву легеневі артерії відповідних легких. У тканинах легкого відбуваються розгалуження судин паралельно бронхах. Причому артерії та вени йдуть паралельно бронху в безпосередній близькості. На рівні дихальної частини легкого відбувається розгалуження артеріол на капіляри, які огортають альвеоли густий судинної мережею. У цій мережі і відбувається активний газообмін. В результаті проходження крові на рівні дихальної частини легкого відбувається збагачення еритроцитів киснем. Залишаючи альвеолярні структури, кров продовжує свій рух, але вже у напрямку до серця - до його лівим відділам.
Як відбувається газообмін у легенях?
Альвеоли оповиті досить густою мережею дрібних судин - капілярів, які, пропускаючи з повільною швидкістю через себе еритроцити, сприяють активному газообміну. Навантажені гемоглобіном еритроцити, проходячи через капілярну мережу альвеол, приєднують до гемоглобіну кисень.
За допомогою легких при диханні відбувається безперервний газообмін між атмосферним повітрям і кров'ю. Завдання легких забезпечити організм, необхідною кількістю кисню, попутно виводячи утворюється в тканинах організму і транспортується до легким кров'ю вуглекислий газ.
Як управляється процес дихання?
Дихання - це напівавтоматичний процес. Ми в змозі на певний час затримати наше дихання або зробити частішим дихання довільно. Однак протягом дня частота і глибина дихання визначається в основному автоматично центральною нервовою системою. На рівні довгастого мозку є спеціальні центри регулюють частоту і глибину дихання в залежності від концентрації в крові вуглекислого газу. Даний центр в головному мозку за допомогою нервових стовбурів пов'язаний з діафрагмою і забезпечує ритмічне її скорочення при акті дихання. При пошкодженні центру регуляції дихання або нервів пов'язують цей центр з діафрагмою підтримку зовнішнього дихання можливо, лише за допомогою штучної вентиляції легенів.
Насправді функцій у легких набагато більше: підтримання кислотно-лужного балансу крові (підтримання ph крові в межах 7,35- 7,47), імунний захист, очищення крові від микротромбов, регуляція коагуляції крові, виведення токсичних летючих речовин. Однак метою даної статті було висвітлення дихальної функції легкого, основних механізмів призводять до зовнішнього дихання.