Чтение онлайн

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 оно поверхностное. Пропорции тела и внутренних органов ограничивают полное развёртывание лёгких во время вдоха. Выдыхаемый воздух у детей раннего возраста содержит больше кислорода и меньше углекислого газа, чем у детей более старшего возраста. Поэтому частота дыхания тем выше, чем моложе ребёнок: у новорожденного – от 40 до 50–55 раз в минуту; у ребёнка 1–2 лет – 30–40 раз в минуту; 6 лет – 20 раз в минуту; 10 лет -18 – 20 раз в минуту.

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.

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.

Потребность организмов в углекислом газе возникла «исторически» ещё много миллионов лет назад, когда углекислый газ в атмосфере составлял основную часть её объёма. Зарождавшийся на планете фотосинтез заключался в поглощении углекислого газа клетками растений, выбросе в атмосферу кислорода и накоплении углерода. Постепенное обогащение атмосферы кислородом послужило одной из основ для возникновения животной жизни. Но законы обмена веществ в клетке, нуждающейся для жизни не только в кислороде, но и в углекислом газе, сохранились.

Между тем следует помнить, что углекислый газ является вазодилятатором (вазодилятация – это расширение сосудов). Повышенное содержание СО2 расширяет кровеносные сосуды, что позволяет большему количеству растворённых газов проходить через кровеносную систему, достигая мозга. Таким образом, чрезмерное повышение уровня СО2 в крови увеличивает риск кислородного отравления, азотного наркоза, декомпрессионной болезни и гипотермии.

Сейчас в атмосферном воздухе присутствуют только сотые доли процента углекислого газа, а в крови его содержится несколько процентов. С таким газовым дисбалансом организм не всегда способен успешно справиться и ему надо помогать. Оптимальным балансом между кислородом и углекислым газом в артериальной крови можно управлять подбором дыхательных упражнений (об этом в разделе 4.3 книги). Это сделать непросто, так как механизмы насыщения крови О2 и СО2 противоречивы, и нужно искать компромиссное решение. При выполнении дыхательных упражнений главной заботой является накопление в крови именно углекислого газа.

Отмечается [10], что в реальном газообмене участвует только часть объёма вдыхаемого воздуха, достигающая альвеол лёгких. Она составляет около 70 % от минутного объёма и называется альвеолярной вентиляцией, или альвеолярным объёмом, и измеряется в литрах в минуту. В свою очередь газообмен кислорода и углекислого газа в артериальной крови определяется парциальными давлениями (напряжениями) в ней этих газов.

На рисунке 1 показаны зависимости этих давлений от альвеолярной вентиляции лёгких. В нормальных условиях давление кислорода в артериальной крови составляет около 95 мм рт. ст., а углекислого газа – 40 мм рт. ст. Отмечается [10], что парциальное давление углекислого газа мало меняется с возрастом, а парциальное давление кислорода снижается примерно на 25 %. Этот параметр можно рассматривать как один из объективных показателей старения организма. Увеличение парциального давления кислорода сопровождается уменьшением парциального давления углекислого газа. Избыток кислорода как бы вымывает из крови углекислый газ; уровень же углекислого газа, превышающий норму, приводит к кислородному голоданию. Такая сложная взаимная зависимость концентраций углекислого газа и кислорода для нормальной работы живого организма диктует ему тактику поведения.

Рис. 1. Зависимость парциальных давлений кислорода РО2 и углекислого газа РСО2 от альвеолярной вентиляции в артериальной крови [10].

По современным представлениям, газообмен в лёгких происходит меньше чем за 1 секунду. Углекислый газ в растворённом виде выходит из плазмы через стенки лёгочного капилляра в мельчайшее пространство между капилляром и стенкой альвеолы. Затем он проходит сквозь стенки альвеолы в тонкую влажную плёнку, выстилающую каждую альвеолу. Как углекислый газ, так и кислород, растворяются в этом влажном слое на своем пути в кровь и из неё. Газы переносятся путем диффузии – движения из области высокого в область низкого давления. Кислород проходит в противоположном направлении относительно углекислого газа – из альвеолы в кровь – и соединяется с гемоглобином эритроцитов, образуя оксигемоглобин. Лёгочные капилляры настолько узки, что эритроциты движутся по ним "гуськом" один за другим.

Насыщенная кислородом кровь возвращается в левое предсердие через лёгочные вены, которые проходят вдоль бронхиол и бронхов. Вдыхаемый воздух содержит около 20 % кислорода, ~0,03 % углекислого газа, остальную часть составляет азот и следовые концентрации других газов. Выдыхаемый воздух содержит около 16 % кислорода, а количество углекислого газа возрастает примерно в 100 раз и составляет ~4 %. Выдыхаемый воздух насыщен водными парами; эта невидимая потеря воды из организма составляет примерно 1 л в сутки.