Структура и функция легких

Как строение легких обеспечивает их деятельность?

Легкие - это органы газообмена. Их главное назначение состоит в том, чтобы обеспечить переход кислорода из воздуха в венозную кровь, а углекислого газа - в обратном направлении. Легкие выполняют и другие функции: здесь происходит метаболизм некоторых веществ, фильтрация и удаление вредных продуктов из кровотока и депонирование крови. В то же время главная их задача - газообмен, поэтому мы рассмотрим строение альвеолярно-капиллярного барьера, то есть поверхности раздела кровь/воздух, где этот газообмен происходит.

Альвеолярно-капиллярный барьер

Перенос кислорода и углекислого газа между воздухом и кровью происходит путем простой диффузии, то есть от области с высоким парциальным давлением газа к области с низким парциальным давлением (подобно тому, как вода течет сверху вниз). Согласно закону диффузии Фика, количество газа, перемещающееся через слой ткани прямо пропорционально площади этого слоя и обратно пропорционально его толщине. В легких барьер между кровью и воздухом (альвеолярно-капиллярный барьер) чрезвычайно тонок, а поверхность его составляет 50-100 м2. Значит, по своим характеристикам этот барьер вполне подходит для процессов газообмена.

Каким же образом в ограниченной грудной полости разместилась такая колоссальная диффузионная поверхность?

Оказывается, мельчайшие кровеносные сосуды (капилляры) оплетают громадное число маленьких воздушных мешочков - альвеол. В легких человека около 300 млн. альвеол, а диаметр каждой из них составляет около 1/3 мм. Если бы альвеолы имели строго сферическую форму, то общая площадь их поверхности составила бы 85 м2, а общий объем лишь 4 л. Таким образом, огромная диффузионная поверхность в легких обусловлена разделением этих органов на колоссальное число субъединиц. Газы доставляются к альвеолярно-капиллярному барьеру по дыхательным путям, а кровь (с другой его стороны) - по кровеносным сосудам.

Дыхательные пути и движение в них воздуха

Воздухоносные пути представляют собой последовательно разветвляющиеся трубочки. По мере погружения в легочную ткань они сужаются, укорачиваются и увеличиваются в числе. Трахея разделяется на правый и левый главные бронхи, те в свою очередь на долевые, затем на сегментарные бронхи и так далее до конечных бронхиол, еще не связанных непосредственно с альвеолами. Вся эта система образует проводящие (кондуктивные) воздухоносные пути.

Главное их назначение состоит в подведении вдыхаемого воздуха к газообменной поверхности легких. Поскольку в проводящих воздухоносных путях нет альвеол и, следовательно они не могут участвовать в газообмене, их называют анатомическим мертвым пространством. Объем его составляет около 150 мл.

Конечные бронхиолы разветвляются на дыхательные бронхиолы, в стенках которых в виде выпячиваний уже появляются одиночные альвеолы. Наконец, от дыхательных бронхиол отходят альвеолярные ходы со стенками, образованными исключительно альвеолами. Отделы легких, содержащие альвеолы и участвующие в газообмене, называются дыхательной зоной.

Структуры, расположенные дистальнее конечной бронхиолы, образуют элементарную анатомическую единицу легких - первичную дольку, или ацинус. Расстояние от конечной бронхиолы до самой дальней альвеолы составляет порядка 5 мм, однако на дыхательную зону приходится большая часть легких: ее объем равен примерно 3000 мл.

Во время вдоха объем грудной полости увеличивается и воздух засасывается в легкие. Это увеличение объема частично обусловлено сокращением диафрагмы, при котором купол ее опускается, частично сокращением межреберных мышц (при этом ребра поднимаются и поперечное сечение грудной полости увеличивается).

Вдыхаемый воздух продвигается примерно до конечных бронхиол по механизму объемного потока (как вода через шланг), однако за ними общая площадь поперечного сечения воздухоносных путей из-за многократных ветвлений настолько возрастает, что поступательное перемещение газов становиться очень незначительным. Следовательно, главным механизмом вентиляции в дыхательной зоне является диффузия газов.

Перейти на страницу: 1 2

Биологические препараты

Биологические препараты - группа медицинских продуктов биологического происхождения, в том числе вакцины, препараты крови, аллергены, соматические клетки, ткани, рекомбинантные белки.  Смотреть...

Антибиотики

Большинство ученых подразумевает под антибиотиками не только антибактериальные вещества, образуемые микроорганизмами, но и соединения, обладающие антибактериальной активностью, выделенные из животных тканей и высших растений.  Смотреть...