Анатомия, физиология и гигиена – как науки

Снаружи легкие покрыты плеврой, состоящей из 2-х листков: наружного - пристеночного, выстилающего грудную клетку изнутри и срастающегося с диафрагмой и межреберными мышцами, и внутреннего, покрывающего все легкое. Между листками находится плевральная полость, в которой имеется жидкость, увлажняющая листки плевры, благодаря чему уменьшается трение плевры во время дыхания. В полости плевры воздуха нет и давление там отрицательное. При сокращении и расслаблении дыхательных мышц (межреберных и диафрагмы) объем плевральной полости изменяется.

Основная функция легких: обеспечение газообмена между внешней средой и организмом. Физиологическая роль легких не ограничивается газообменом. Их сложному строению соответствует и многообразие функциональных проявлений: секреторно-выделительная функция, участие в обмене веществ (водном, липидном и солевом с регуляцией хлорного баланса). Считается, что легкие обладают развитой системой клеток, обеспечивающих фагоцитоз.

Газообмен в легких и тканях.

Газообмен в легких и тканях состоит из 3-х этапов: внешнее (легочное) дыхание; транспорт газов кровью; внутреннее (тканевое) дыхание.

Внешнее дыхание:

• при спокойном вдохе в организм человека поступает около 500 мл вдыхаемого воздуха, в котором содержится 79% N2, 20,9% O2 и 0,03% CO2;
• 360 мл вдыхаемого воздуха заполняет альвеолы легких, а 140 остается в дыхательных путях (воздух мертвого пространства);
• в смеси газов, каковой является воздух, давление каждого газа определяется его процентным содержанием и носит название парциального давления (от латинского слова pars - часть). Во вдыхаемом воздухе парциальное давление O2 составляет 104 мм. рт. ст., а парциальное давление CO2 - 40 мм. рт. ст.;
• в венозной крови, находящейся в капиллярах альвеол напряжение O2 - 40 мм. рт. ст., а напряжение CO2 - 47 мм. рт. ст.;
• между вдыхаемым воздухом и венозной кровью газообмен происходит путем диффузии (разность парциального давления газов обеспечивает переход их из области большего в область меньшего давления), поэтому O2 поступает в кровь, и она становится артериальной, а CO2 идет в альвеолы, где образуется альвеолярный воздух (80% N2, 14,4% O2 и 5,6% CO2);
• 360 мл альвеолярного воздуха соединяется со 140 мл воздуха мертвого пространства и образуется 500 мл выдыхаемого воздуха (79% N2, 16,3% O2 и 4% CO2).

Транспорт газов кровью: артериальная кровь содержащая оксигемоглобин, по легочным венам поступает в левое предсердие, затем в левый желудочек и в аорту. По артериям большого круга кровообращения она поступает к внутренним органам и тканям.

Тканевое дыхание:

• напряжение O2 в артериальной крови равно 70 мм. рт. ст., а напряжение CO2 - 40 мм. рт. ст. Находящаяся в капиллярах внутренних органов артериальная кровь контактирует с межклеточной жидкосмтью, в которой парциальное напряжение O2 - 0 мм. рт. ст., а парциальное напряжение CO2 - 60 мм. рт. ст.;
• между артериальной кровью и клетками газообмен происходит путем диффузии (разность парциального напряжения газов обеспечивает переход их из области большего в область меньшего давления), поэтому CO2 поступает в кровь, и она становится венозной, а O2 идет в межклеточную жидкость, а из нее в клетки и ткани.

Транспорт газов кровью: содержащая карбгемоглобин венозная кровь по венам большого круга кровообращения попадает в верхнюю и нижнюю полые вены, затем в правое предсердие, правый желудочек, в легочной ствол, в легочные артерии и в капилляры альвеол, где контактирует с вдыхаемым воздухом.

Механизм дыхательных движений.

Газообмен в легких происходит в результате ритмичных дыхательных движений - вдоха и выдоха, непрерывно следующих один за другим. У взрослого человека происходит 16 -18 дыхательных движений в минуту.

Легкие не содержат мышечной ткани, и дыхательные движения совершаются с помощью межреберных, грудных мышц и диафрагмы.

При вдохе происходит увеличение объема грудной полости за счет поднятия ребер (сокращение наружных межреберных мышц) и опускания диафрагмы. В плевральной полости возникает отрицательное давление, поэтому одновременно с увеличением объема грудной клетки расширяются и легкие. Давление в них становится ниже атмосферного, и воздух по дыхательным путям устремляется в легкие.

Глубокий вдох происходит за счет дополнительного сокращения мышц шеи, плечевого пояса и грудных мышц.

При выдохе объем грудной клетки и легких уменьшается вследствие расслабления наружных межреберных мышц, опускания ребер и подъема купола диафрагмы. Давление в альвеолах возрастает, и воздух выходит по дыхательным путям из легких.

Глубокий выдох происходит за счет сокращения внутренних межреберных, грудных мышц и мышц живота.

Для акта дыхания очень важно состояние легочной ткани, которая обладает эластичностью, т.е. легочная ткань оказывает определенное противодействие растяжению. При растяжении легочная ткань стремится вернуться в исходное состояние. Поэтому в противоположность давлению, которое оказывает воздух на стенки легких, растягивая их, легкие развивают противодействующую силу, которая тем больше, чем больше растяжение легкого.

Жизненная емкость легких.

Максимальное количество воздуха, которое можно выдохнуть после глубокого вдоха, называется жизненной емкостью легких. Она равна 3500 - 4800 мл у мужчин и 3000 - 3500 мл у женщин. У физически тренированных лиц она достигает 6000-7000 мл.

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) включает  3 компонента: дыхательный объем; резервный объем вдоха; резервный объем выдоха.

При обычном дыхании человек вдыхает и выдыхает около 500 мл воздуха, что составляет дыхательный объем.

После спокойного вдоха человек может еще вдохнуть примерно 1500 мл воздуха (резервный объем вдоха).

После спокойного выдоха человек может еще выдохнуть около 1500 мл  воздуха (резервный объем выдоха).

ЖЕЛ определяют с помощью прибора спирометра.

После максимального выдоха в легких (альвеолах) остается около 1200 мл воздуха (остаточный объем). Уменьшение объема альвеол при выдохе не приводит к их спадению (слипанию) благодаря сурфактантам – поверхностно активным веществам (смесь белков и фосфолипидов), смачивающим альвеолы изнутри, поэтому легкие полностью не спадаются и находятся в расправленном состоянии.

Нервная и гуморальная регуляции дыхания.

Нервная регуляция осуществляется дыхательным центром продолговатого мозга: координирует ритмическую деятельность мышц, принимающих участие в дыхании (сокращение и расслабление), вызывая поочередно вдох и выдох.

Центры регуляции дыхания находятся и в коре больших полушарий головного мозга (человек может сознательно изменять ритм и глубину дыхания при разговоре, пении, физических упражнениях).

Автоматия дыхательного центра (регуляция дыхания) обусловлена импульсами от нервных окончаний легких, сосудов, мышц.

Спадение легких во время выдоха сопровождается возбуждением рецепторов альвеол, и в них возникают нервные импульсы. Импульсы по центростремительным волокнам передаются в дыхательный центр. В дыхательном центре тормозится центр выдоха и активируется центр вдоха. От него импульсы по центробежным волокнам поступают к диафрагме и межреберным мышцам. Они сокращаются, ребра поднимаются, объем грудной клетки увеличивается и происходит вдох.

При вдохе за счет растяжения легких в других рецепторах стенок альвеол возникает возбуждение, которое трансформируется в нервные импульсы, и по центростремительным волокнам они передаются в дыхательный центр. В дыхательном центре тормозится центр вдоха и активируется центр выдоха. Межреберные мышцы и диафрагма перестают получать возбуждение от дыхательного центра и расслабляются, ребра опускаются, объем грудной клетки уменьшается и происходит выдох.

Вдох рефлекторно вызывает выдох, а выдох стимулирует вдох.

Гуморальная регуляция: причиной изменения деятельности дыхательного центра является концентрация диоксида углерода в крови. Увеличение его концентрации в крови, омывающей дыхательный центр, повышает возбудимость дыхательного центра - дыхание становится частым и глубоким. Глубокое и частое дыхание продолжается до тех пор, пока концентрация диоксида углерода в крови не снизится до нормального уровня. На уменьшение концентрации диоксида углерода в крови дыхательный центр отвечает понижением возбудимости вплоть до полного прекращения своей деятельности на некоторое время - до установления нормального уровня диоксида углерода.

Повышение возбудимости дыхательного центра и углубление дыхания также могут вызвать снижение содержания кислорода в крови и некоторые лекарственные препараты, поступающие в кровь.

Гигиена дыхания.

Гигиена дыхания - комплекс условий, направленных на нормальное функционирование дыхательной системы.

Этому способствуют: вентиляция рабочей зоны на производстве, влажная уборка помещений, прогулки на свежем воздухе, занятия физическими упражнениями на свежем воздухе, дыхательная гимнастика, использование марлевых повязок или респираторов при работах, связанных с повышенным загрязнением воздуха.

В случае нарушения гигиенических правил развиваются заболевания: бронхит, пневмония, тубекркулез и др. Основной путь передачи этих заболеваний - воздушно-капельный (при чихании, кашле, разговоре с больным человеком), иногда возбудители заболеваний попадают с пылью.

Никотин вызывает хронические воспалительные процессы в легких и бронхах. Табачный дым содержит канцерогенные вещества (бензопирен), у курящих людей часто развивается туберкулез легких.

Отрицательное действие на дыхательную систему оказывает отравление угарным и бытовым (пропан-бутановой смесью) газами – у пострадавших появляется головная боль, рвота, судорги, потеря сознания. При прекращении дыхания через 4-5 мин происходит гибель клеток головного мозга.

В случае потери сознания и остановки дыхания необходимо применить искусственное дыхание. При искусственном дыхании частота поступления воздуха в рот или нос пострадавшего должна составлять 16-18 раз в минуту. В выдыхаемом воздухе содержится 16% кислорода (достаточно для обеспечения газообмена) и 4% диоксида углерода (гуморальная стимуляция дыхательного центра).

Пищеварение. Значение пищеварения.

Для нормальной жизнедеятельности организм нуждается в «строительном» материале, энергии, витаминах, минеральных солях и воде, которые поступают с пищей. Пищевые продукты полезны организму только после их расщепления в пищеварительной системе и дальнейшего усвоения (всасывания мономеров).

Пищеварение - процесс механического и химического изменения питательных веществ, протекающий в пищеварительной системе.

Механическая обработка пищи - измельчение, перетирание, перемешивание пищи до состояния кашицы.

Химическая обработка пищи - переработка ее с помощью пищеварительных соков, содержащих пищеварительные ферменты.

Функции различных отделов пищеварительной системы

Отдел пищеварительной системы	Функции
Ротовая полость	Смачивание пищи слюной, перетирание, измельчение пищи, формирование пищевого комка, начальное расщепление углеводов, всасывание некоторых лекарств
Глотка	Проглатывание пищи
Пищевод	Передвижение пищи
Желудок	Пропитывание пищи желудочным соком, перетирание пищи, расщепление белков, эмульгированных жиров молока, всасывание воды, лекарств
12-типерстная  кишка	Обработка пищи желчью и соком поджелудочной железы, расщепление белков, жиров и углеводов
Тощая и подвздошная кишка	Окончательное расщепление белков, жиров и углеводов, всасывание воды, аминокислот, моносахаридов, жирных кислот и глицерина
Толстый кишечник	Формирование каловых масс, всасывание воды и минеральных солей
Прямая кишка	Выведение каловых масс

Питательные вещества (белки, жиры, углеводы) - органические соединения, являющиеся для организма «строительным» материалом и источником энергии (при окислении 1 г белка или 1 г углеводов выделяется 17,6 кДж; 1 г жира - 38,9 кДж энергии).

Важную роль в питании человека играют также органические кислоты, витамины, минеральные соли и вода.

Пищевые продукты – это то, чем питается человек (хлеб, мясо, молоко, яйца, фрукты, овощи и др.). Пищевые продукты бывают растительного и животного происхождения, содержат разное количество питательных веществ и имеют разную энергетическую ценность.

Продукты животного происхождения являются источниками, преимущественно, белков и жиров. Большое количество белков содержится в мясе (от 14 до 21%), рыбе, молоке и продуктах его переработки. Животные белки наиболее ценны (содержат незаменимые аминокислоты: тирозин, триптофан, фенилаланин и др.). Они усваиваются на 96%. Животные жиры поступают в организм в виде сливочного масла, сыра, сметаны, свиного сала.