Дыхательные объёмы и регуляция дыхания (остаточный объём, дыхание, вдох)

Регуляция дыхания. Дыхательный центр — в продолговатом мозге (центры вдоха и выдоха), ритм корректируется мостом; главный гуморальный стимул — избыток CO₂ в крови (через хеморецепторы сосудов и мозга) → углубление и учащение дыхания; недостаток O₂ действует слабее. Рефлекторная регуляция: рецепторы растяжения лёгких тормозят вдох (рефлекс Геринга — Брейера), раздражение слизистых → кашель, чихание; кора больших полушарий позволяет произвольно задерживать дыхание, говорить, петь. При задержке дыхания растёт CO₂ — вдох становится непреодолимым.

Гигиена и болезни: курение (никотин, смолы, угарный газ → бронхит, эмфизема, рак лёгких), пыль (силикоз), инфекции (грипп, туберкулёз — палочка Коха, флюорография), аллергия и астма. Первая помощь при остановке дыхания — искусственное дыхание «рот в рот» (или «рот в нос»), а если остановилось и сердце — вместе с непрямым массажем сердца (30 нажатий : 2 вдоха); при отравлении угарным газом — свежий воздух (CO связывается с гемоглобином в 300 раз прочнее O₂).

Общая ёмкость лёгких = ЖЕЛ + остаточный объём ≈ 4,5–6 л. Не весь вдыхаемый воздух участвует в газообмене: около 150 мл заполняют воздухоносные пути (носовую полость, гортань, трахею, бронхи), где газообмена нет, — это мёртвое пространство; из 500 мл спокойного вдоха до альвеол доходит лишь около 350 мл. Минутный объём дыхания (МОД) — объём воздуха, проходящего через лёгкие за минуту, альвеолярная вентиляция (АВ) — та его часть, что доходит до альвеол:

где ДО — дыхательный объём, ЧД — частота дыхания в минуту. Поэтому редкое глубокое дыхание эффективнее частого поверхностного: при одинаковом МОД 8 л/мин дыхание по 1 л 8 раз в минуту даёт АВ ≈ 6,8 л/мин, а по 0,25 л 32 раза в минуту — лишь ≈ 3,2 л/мин.

Регуляция дыхания. Дыхательный центр продолговатого мозга обладает автоматией и задаёт ритм. Главный гуморальный раздражитель — повышение концентрации углекислого газа в крови: оно возбуждает хеморецепторы сосудов и сам центр, дыхание учащается и углубляется. Нервная регуляция идёт от рецепторов растяжения лёгких (рефлекс Геринга — Брейера) и от коры — поэтому дыхание можно на время задержать или изменить произвольно.

Как действует углекислый газ. Рост концентрации CO₂ подкисляет кровь и жидкость, омывающую мозг; это воспринимают хеморецепторы продолговатого мозга, а хеморецепторы сонных артерий и дуги аорты реагируют также на снижение O₂. Гуморальную регуляцию доказал Л. Фредерик (1890) опытом с перекрёстным кровообращением двух собак: голова каждой снабжалась кровью другой. Когда первой собаке пережимали трахею, её кровь, богатая CO₂, вызывала одышку у второй, а у первой дыхание приостанавливалось — к её мозгу шла обеднённая CO₂ кровь второй собаки. По той же причине делает первый вдох новорождённый: после перевязки пуповины кислород через плаценту больше не поступает, в крови накапливается CO₂, возбуждается дыхательный центр, сокращается диафрагма, и лёгкие расправляются.

Дыхание при нагрузке и в необычных условиях. При работе мышц потребление кислорода возрастает в несколько раз: увеличиваются частота и глубина дыхания, минутный объём дыхания растёт с 6–8 до 100 л. В горах низкое парциальное давление кислорода компенсируется учащением дыхания и увеличением числа эритроцитов. Гипервентиляция (частое глубокое дыхание) вымывает CO₂ и временно снижает позыв к вдоху — именно поэтому она опасна при нырянии.

Гигиена и первая помощь. Проветривание и влажная уборка, отказ от курения, закаливание, своевременное лечение инфекций. При остановке дыхания начинают искусственное дыхание, а при остановке сердца — вместе с непрямым массажем сердца (30 : 2), одновременно вызывая скорую помощь. При утоплении сначала освобождают дыхательные пути, при удушении дымом выносят пострадавшего на свежий воздух.

Как действует углекислый газ. Центры защитных рефлексов — кашля (его вызывает раздражение рецепторов гортани, трахеи и бронхов) и чихания (рецепторы носовой полости) — тоже лежат в продолговатом мозге.