2. Морфофункциональная организация дыхательной системы

Основная функция дыхательной системы человека заключается в поддержании газового гомеостазиса внутренней среды организма в соответствии с уровнем метаболизма его тканей. Дыхательная система может выполнять и дополнительные функции:

- выделительная функция заключается в выведении через легкие паров воды и молекул летучих веществ;

- терморегуляторная функция — незначительная часть тепла может выводится через легкие;

- защитная функция — эпителий слизистой оболочки дыхательных путей содержит Т-лимфоциты, В-лимфоциты, макрофаги и тучные клетки;

- метаболическая функция — альвеолоциты и клетки эпителия альвеол активируют биологически активные вещества;

- позно-тоническая функция — дыхательные мышцы наряду с другими скелетными мышцами участвуют в поддержании положения тела в пространстве;

- речеобразовательная функция — нервный аппарат дыхательной системы, мышцы голосовой щели и верхних дыхательных путей, мышцы грудной клетки участвуют в речевой деятельности человека.

Дыхательная система человека представляет собой совокупность органов, обеспечивающих внешнее дыхание, обмен газов между кровью и внешней средой, и состоит из дыхательных путей и парных легких. Дыхательные пути подразделяют на верхние и нижние. К верхним дыхательным путям относятся полость носа, носовая часть глотки, ротовая часть глотки, к нижним дыхательным путям — гортань, трахея, бронхи, включая внутрилегочные разветвления.

В зависимости от выполняемых функций в дыхательной системе выделяют воздухопроводящую, промежуточную и респираторную зоны. Воздухопроводящая зона состоит из верхних дыхательных путей (носовые ходы, носоглотка, придаточные пазухи носа) и нижних дыхательных путей (гортань, трахея, первые 16 генераций бронхов и бронхиол). Воздухоносные пути представляют собой последовательно разветвляющиеся трубочки. По мере погружения в легочную ткань они сужаются, укорачиваются и увеличиваются в количестве. Основная функция воздухоносных путей — это проведение воздуха, вспомогательные функции заключаются в очистке, увлажнении и согревании вдыхаемого воздуха. Так как в воздухопроводящей зоне альвеол нет, то газообмен здесь не происходит, и эту зону называют анатомическим мертвым пространством. Его объем составляет около 150 мл. Функциональное мертвое пространство—это те участки дыхательной системы, в которых не происходит газообмен. Оно состоит из анатомического мертвого пространства и альвеол, которые вентилируются, но не перфузируются кровью (т. е. газообмен в них не происходит).

Следующие три генерации дыхательных бронхиол (17, 18, 19) относятся к переходной зоне. Здесь наряду с проведением воздуха осуществляется газообмен в малочисленных альвеолах.

Доля газообмена незначительна — 2 %.  

Дыхательная зона — последние четыре генерации (20, 21, 22, 23) — это альвеолярные ходы, которые непосредственно переходят в альвеолы. Здесь происходит основной газообмен.

Легкие заключены внутри грудной клетки, отделены от ее стенок плевральной полостью (щелью) и находятся в растянутом состоянии. За счет эластичности легких плевральное давление меньше альвеолярного на величину, обусловленную эластической тягой легких. Плевральное давление принято считать отрицательным, принимая уровень атмосферного давления за ноль.   

Воздухоносные пути, кровеносные сосуды, сосуды лимфатической системы входят в каждое легкое через его корень. Иннервация легких осуществляется автономной нервной системой. Функциональной единицей легких является ацинус — терминальная бронхиола, которая заканчивается альвеолярным мешком (альвеолярные ходы с альвеолами).

В альвеолах происходит газообмен между кровью легочных капилляров и воздухом, содержащимся в легких. Общее число альвеол около 300 млн, а суммарная площадь их поверхности — 80 кв. м. Каждая альвеола окружена плотной сетью капилляров. Кровь легочных капилляров отделена от альвеолярного пространства тонким слоем ткани — альвеолярно-капиллярной мембраной (альвеолярный эпителий, интерстициальное пространство, эндотелий капилляра), толщина которой не превышает 1 мкм. Внутренняя поверхность альвеол выстлана тонкой пленкой жидкости, содержащей сурфактанты. Последниеснижают поверхностное натяжение и препятствуют спадению альвеол.

В процессе внешнего дыхания существенная роль отводится дыхательным мышцам. Дыхательные мышцы — произвольная исчерченная мускулатура, осуществляющая периодические изменения объема грудной клетки. Различают основные и дополнительные дыхательные мышцы. К основным мышцам относятся диафрагмальная и межреберные мышцы, обеспечивающие вентиляцию легких в физиологических условиях. Вспомогательные мышцы — мышцы глотки, некоторые мышцы шеи, груди, спины и др. — принимают участие в форсированном вдохе и выдохе. Кроме того, дыхательные мышцы подразделяют на инспираторные и экспираторные. Инспираторные мышцы способствуют увеличению объема грудной клетки. Экспираторные мышцы принимают участие в уменьшении объема грудной клетки.  

Все дыхательные мышцы иннервируются аксонами α -мотонейронов. Мотонейроны диафрагмы локализованы в шейных сегментах спинного мозга, межреберных мышц — в грудных сегментах. Величина просвета бронхов регулируется автономной нервной системой. Расширение бронхов (бронходилатация) при вдохе обусловлено расслаблением гладких мышц стенок под действием симпатических нервов. Уменьшение просвета бронхов (бронхоконстрикция) связано с сокращением гладких мышц бронхов под действием парасимпатических нервов.