путем формирования функциональной системы поддержания постоянства газового состава крови (рис. 9.7). Системообразующим фактором этой системы является определенное соотношение содержания С0 2 и 02 — газовая константа крови. Любые ее изменения являются стимулами для возбуждения рецепторов, расположенных в альвеолах легких, в сосудах, во внутренних органах. Информация от рецепторов поступает в ЦНС, где осуществляется ее анализ и синтез, на основе которых формируются аппараты реакций. Их совокупная деятельность приводит к восстановлению газовой константы крови. В процесс восстановления этой константы
385
включаются не только органы дыхания, особенно ответственные за изменение глубины и частоты дыхания, но и органы кровообращения, выделения и другие, представляющие в совокупности внутреннее звено саморегуляции. При необходимости включается и внешнее звено в виде определенных поведенческих реакций, направленных на достижение общего полезного результата — восстановление газовой константы крови.
9.5. Дыхание при пониженном атмосферном давлении
При подъеме на высоту человек оказывается в условиях пониженного атмосферного давления, следствием которого является гипоксия, которая развивается в результате низкого парциального давления 02 во вдыхаемом воздухе.
При подъеме на высоту 1,5—2 км над уровнем моря значительного изменения снабжения организма 02 и внешнего дыхания не происходит. На высоте 2,5—5 км увеличивается вентиляция легких, вызванная стимуляцией каротидных хеморецепторов. Одновременно повышается АД и увеличивается ЧСС. Все эти реакции направлены на усиление снабжения тканей кислородом.
Увеличение вентиляции легких на высоте может привести к снижению парциального давления С02 в альвеолярном воздухе — гипокапнии, при которой уменьшается стимуляция хеморецепторов, особенно центральных, что ограничивает увеличение вентиляции легких.
На высоте 4—5 км может развиться высотная (горная) болезнь, которая характеризуется слабостью, цианозом, снижением ЧСС, АД, головными болями, снижением глубины дыхания. На высоте свыше 7 км могут наступить опасные для жизни нарушения дыхания, кровообращения и потеря сознания. Особенно большую опасность представляет быстрое развитие гипоксии, при которой потеря сознания может наступить внезапно.
Дыхание чистым кислородом через загубник или маску позволяет сохранить нормальную работоспособность даже на высоте 11—12 км. На больших высотах даже при дыхании чистым кислородом его парциальное давление в альвеолярном воздухе оказывается ниже, чем в норме. Поэтому полеты на такие высоты возможны только в герметизированных кабинах или скафандрах, где поддерживается достаточно высокое атмосферное давление.
Длительное пребывание в условиях низкого атмосферного давления, например жизнь в горной местности, сопровождается акклиматизацией к кислородному голоданию, которая проявляется в:
386
•увеличении количества эритроцитов в крови в результате усиления эритропоэза;
•увеличении содержания гемоглобина в крови и, следовательно, повышении кислородной емкости крови;
•увеличении вентиляции легких;
•ускорении диссоциации оксигемоглобина в тканевых капиллярах, в результате сдвига кривой диссоциации вправо из-за увеличения содержания в эритроцитах 2,3-гли- церофосфата;
•повышении плотности кровеносных капилляров в тканях, увеличением их длины и извилистости;
•повышении устойчивости клеток, особенно нервных, к гипоксии.
9.6.Дыхание при повышенном атмосферном давлении
Под повышенным давлением воздуха человеку приходится находиться во время водолазных и кессонных работ. При погружении под воду через каждые 10 м давление воды на поверхность тела увеличивается на 1 атм, следовательно, на глубине 90 м на человека действует давление около 10 атм.
При погружении под воду в водолазных костюмах человек может дышать только воздухом под соответствующим погружению повышенным давлением. В этих условиях увеличивается количество растворенных в крови кислорода и особенно азота. Поэтому при погружении на большие глубины для дыхания применяются гелиево-кислородные смеси. Гелий почти нерастворим в крови, и при дыхании им снижается сопротивление дыханию. Кислород добавляют к гелию в такой концентрации, чтобы его парциальное давление на глубине (т.е. при повышенном давлении) было близким к тому, которое имеется в обычных условиях.
После работ на больших глубинах специального внимания требует переход человека от высокого давления к нормальному. При быстрой декомпрессии, например при быстром подъеме водолаза, физически растворенные в крови и тканях в значительно больших объемах газы не успевают выделиться из организма и образуют пузырьки. 02 и С02 представляют меньшую опасность, так как они быстро связываются кровью и тканями. Особую опасность представляет образование пузырьков азота, которые разносятся кровью и закупоривают мелкие сосуды (газовая эмболия). Состояние, возникающее при быстрой декомпрессии, называется кессонной болезнью. Она характеризуется болями в мышцах, головокружением, рвотой, одышкой, потерей сознания, в тяжелых случаях могут возникать параличи. При появлении признаков кессонной болезни необходимо немедленно вновь подвергнуть по-
387
страдавшего действию высокого давления (такого, с которого он начинал подъем), чтобы вызвать растворение пузырьков азота, а затем постепенно производить декомпрессию.
9.7. Роль полости рта в процессе дыхания
Поступление воздуха в легкие и выход выдыхаемого воздуха из легких в атмосферу, в окружающую среду происходят через рот и нос. Различают ротовое и носовое дыхание. Как в том, так и в другом случае большую роль играют функциональные особенности органов челюстно-лицевой области.
Носовое дыхание. При дыхании через нос воздух во время вдоха проходит через нижний, средний и верхний носовые ходы, а затем поступает в гортань, бронхи и легкие. Носовые ходы имеют довольно сложную конфигурацию, поэтому струя вдыхаемого воздуха имеет не только ламинарное течение, но и турбулентные потоки, создающие сопротивление движению воздуха, что обусловливает медленный и глубокий характер внешнего дыхания. При таком дыхании создаются благоприятные условия для смешивания газов внутри легких и оптимальные условия для газообмена в альвеолах, т.е. при носовом дыхании значительно повышается эффективность дыхания.
При носовом дыхании происходят:
•согревание вдыхаемого воздуха за счет теплообмена с кровью в сосудах слизистой оболочки;
•увлажнение вдыхаемого воздуха за счет насыщения его влагой, покрывающей слизистую оболочку носа, что необходимо для нормального функционирования мерцательного эпителия бронхов и выполнения им очистительной (защитной) функции;
•обеззараживание вдыхаемого воздуха носовой слизью, обладающей бактериостатическими и бактерицидными свойствами, что связано с наличием в ней муцина и лизоцима.
Вслизистой оболочке полости носа заложены тактильные, температурные, обонятельные, ноцицептивные рецепторы, дающие начало защитным дыхательным рефлексам. Носовое дыхание обеспечивает формирование обонятельных ощущений.
Носовое дыхание принимает участие в коммуникативной функции. Близко к носовым ходам прилежат заполненные воздухом придаточные, или околоносовые, пазухи — фронтальная, гайморова, решетчатая. Эти пазухи являются верхними резонаторами и обусловливают различный тембр голоса. Резонаторную функцию выполняет и сама носовая по-
388
лость. Резонанс регулируется положением мягкого неба. При свисании неба полость носа остается открытой и звуки приобретают «носовой оттенок». Это имеет значение при произношении носовых согласных и некоторых гласных, иногда при пении.
Ротовое дыхание. При ротовом дыхании воздух поступает в рот и быстро проходит в нижние дыхательные воздухоносные пути. Он не успевает согреваться, что при форсированном дыхании холодным воздухом часто приводит к простудным заболеваниям дыхательных путей. При быстром форсированном дыхании через рот происходит интенсивное испарение влаги со слизистой оболочки, что вызывает сухость во рту. При этом организм может потерять много воды. Поскольку при испарении происходит потеря тепла, этот механизм используется организмом для стабилизации температурной константы в условиях высокой температуры окружающей среды путем увеличения теплоотдачи.
Взаимодействие органов, участвующих в пищеварительной, речеобразовательной, дыхательной функциях челюст- но-лицевой области, возможно благодаря сложной координационной деятельности структур различных отделов ЦНС. Эти процессы имеют как врожденные, так и приобретенные механизмы. Так, к моменту рождения ребенок жевать не умеет, но обладает возможностью открывать рот, опускать нижнюю челюсть. При накоплении в крови С02 возбуждение из центра инспирации иррадиирует на центры, обеспечивающие опускание нижней челюсти, что приводит к широкому открыванию рта и формированию вдоха.
В дальнейшем по мере роста организма ротовое дыхание становится обязательным компонентом внешнего дыхания, который используется организмом, как только дыхание через нос становится недостаточным для поддержания газовой константы крови.
Четкая координация процесса внешнего дыхания и пищеварительной функции полости рта проявляется у детей с первых часов и дней при осуществлении акта сосания. У новорожденных начало сосания закономерно приводит к задержке дыхания, длящейся до нескольких секунд. Установлено, что пусковая афферентация, необходимая для включения дыхательного компонента в акте сосания, исходит из рефлексогенных зон, расположенных на поверхности языка и слизистой оболочки десневых валиков верхней и нижней челюстей. Стимуляция этих зон прикосновением вызывает остановку дыхания, типичную для сосания. Информация от тактильных рецепторов слизистой оболочки и языка является решающим фактором, свидетельствующим, что сосок захвачен, находится в полости рта и система готова к акту сосания. Эта информация не только тормозит инспираторный центр, но и при-
389