По ту сторону альвеолы

Если бы участники нашей экспедиции проделали дырочку в легочном пузырьке и пролезли бы в нее, они оказались бы в сплетении эластичных лент — в рыхлой соединительной ткани, где находятся миллиарды легочных альвеол. Однако если бы это произошло у края легкого, исследователи наткнулись бы на тонкую, но прочную оболочку — это так называемая плевра, висцеральная (легочная) или, соответственно, реберная. Когда маленькая субмарина натолкнется на плевру, человек может это почувствовать — столкновение вызовет короткую резкую боль. В отличие от самой легочной ткани, которая по большей части не восприимчива к боли (теоретически если в легком потушить сигарету, человек этого практически не почувствует), у реберной плевры очень высокая болевая чувствительность.

А затем перед нами открывается почти пустое пространство, оно лишь немного заполнено жидкостью. Вообще-то оно довольно узкое, поскольку напротив находится еще одна такая оболочка — теперь это облицовка грудной клетки, выстилающая ребра и мышцы, которые образуют внешнюю сторону грудной клетки. В так называемой плевральной полости между двумя листками плевры (висцеральной и реберной) содержится тонкая жидкостная пленка, и давление там несколько понижено. Так наш организм одним выстрелом убивает двух зайцев: жидкостная пленка, с одной стороны, служит тому, чтобы легкое при вдохе могло без проблем скользить по грудной клетке и, несмотря на болевую чувствительность, не вызывать при этом боли. С другой стороны, это позволяет довольно рыхлой и наполненной воздухом легочной ткани расправляться и сжиматься и при дыхании повторять движения грудной клетки и диафрагмы.

Что это означает, становится понятно, если представить себе реальные размеры человеческого легкого и то, насколько маленьким оно становится, когда уходит отрицательное давление. Если реберная плевра повреждена в результате несчастного случая, то легкое «сдувается» и становится размером не больше кулака. Оно сминается и теряет способность поддерживать искусно сложенную структуру легочных пузырьков — они склеиваются и больше не могут выполнять свою функцию транспортировки кислорода.

Если таким образом пострадали обе половины легкого, то человек может выжить только при условии искусственного дыхания под давлением, создаваемым извне, как это делают при операциях на открытой грудной клетке. При обширных операциях, например при операциях на сердце, все функции легких передаются сердечно-легочной машине; при этом сложная машина с компьютерным управлением принимает на себя все то, с чем организм или легкие обычно день за днем и минута за минутой мастерски справляются самостоятельно. Впрочем, такая подмена может действовать лишь ограниченное время.

Но вернемся к нашей экспедиции. Итак, через отверстие в легочном пузырьке мы видим плевральную полость и реберную плевру, а напротив нее и легочную плевру, выстилающую грудную клетку. Но чуть пониже открывается еще одна картина. Там матовым светом отливает мышечно-сухожильная пластина, также покрытая слоем плевры; она исполинским сводом отделяет грудную клетку от живота. То, что мы там видим, можно назвать кузнечными мехами легких.

Диафрагма отделяет грудную клетку от живота, практически не оставляя связок между ними, и если говорить о дыхании, то представляет собой самый важный для дыхания мускул. Снизу грудная клетка полностью защищена диафрагмой, в этой разделительной стенке есть только несколько небольших отверстий, пропускающих пищевод, который тянется сюда ото рта и отсюда сразу ведет в желудок; аорту, идущую от сердца и транспортирующую кровь в нижнюю часть туловища; большую полую вену, доставляющую обедненную кислородом кровь обратно к сердцу; еще несколько структур, например лимфатические сосуды, которым также «позволено» проходить через разделительную преграду. Такому жесткому разделению между грудной клеткой и брюшной полостью есть все основания.

Диафрагма выполняет одну особо важную функцию. Наши легкие вообще не могут дышать самостоятельно, у них нет необходимых мышц. Мы дышим благодаря тому, что грудная клетка раздвигается и давит на диафрагму, опуская ее вниз. Так мы с большой силой втягиваем воздух в легкие. Когда мы заканчиваем вдох и выдыхаем, происходит пассивный процесс. Легкие сдавливаются сужающейся грудной клеткой, затем диафрагма поднимается снова и, оказывая легкое давление на альвеолы, побуждает их проводить обратно вверх по бронхам воздух из нижних отделов легких. Этот процесс можно действительно хорошо себе представить как меха, которые своими ритмическими движениями засасывают и снова выпускают воздух. Когда эти меха не работают, жизнь человека под угрозой. Даже если отказала только часть мехов, скажем из-за выхода из строя какого-то участка диафрагмы, это уже создает существенные трудности. В то время как здоровая часть еще функционирует, в поврежденной части легкие могут двигаться лишь пассивно, половина всего механизма отказывает, и очень скоро, по крайней мере при физических нагрузках, начинаются серьезные проблемы. У нас быстро сбивается дыхание, и мы чувствуем слабость и вялость. Если воздуходув не работает и справа, и слева, то нарушения функции легких настолько значительны, что для их поддержки требуется искусственное дыхание. Односторонняя потеря двигательной способности диафрагмы случается у нас не так уж редко, тому могут быть разные причины — несчастные случаи, например, или опухоли, которые зачастую обнаруживаются случайно. Но и обычное вирусное поражение отвечающего за диафрагму двигательного нерва на практике не редкость. К сожалению, способов справиться с параличом диафрагмы очень мало, ну разве что можно попытаться дыхательными упражнениями активно поддержать те части легких, в которых нарушена воздушная вентиляция. Операции такие проблемы подлежат лишь в редких случаях.

Это еще одна причина поближе познакомиться со своими легкими и узнать о том, как благодаря диафрагме мы можем поддерживать их в рабочем состоянии. Ну а теперь пришло время покинуть нашу вымышленную подводную лодку; мы с вами вырастаем до своих обычных размеров и отправляемся в бассейн.

О водолазах, автопилотах и холодильниках

Представьте себе человека, который собирается нырнуть в бассейн и остаться под водой как можно дольше. Знакомая сцена? Человек становится на кромку бассейна и, сделав несколько быстрых и глубоких вдохов-выдохов, прыгает в воду. Что при этом происходит? В этой ситуации мы, с одной стороны, усиленно вбираем в себя кислород, запастись которым, к сожалению, можем в весьма ограниченных объемах. А с другой стороны, мы быстро выводим из организма двуокись углерода. Это позволяет на некоторое время подавить тягу снова вынырнуть, поскольку именно содержание двуокиси углерода в крови вынуждает нас в определенный момент сделать очередной глоток воздуха. Дыхательный центр бьет тревогу, и мы снова выныриваем.

Устав от долгого погружения, мы делаем паузу и беремся за бутылку с минералкой. Известно ли вам, что углекислота пузырится не только в минеральной воде, но и в нашей крови? Впрочем, пузырится — это некоторое преувеличение. Сжигая углеводы, жиры и белки, организм использует кислород, который он мобилизует через легкие. При этом образуется энергия для клеток. Но всякие продукты распада тоже образуются, прежде всего двуокись углерода и вода. Большая часть двуокиси углерода выводится из организма через легкие. Но часть ее растворяется в крови, и из воды вкупе с двуокисью углерода получается углекислота. Углекислота в связанном виде остается в крови, и именно поэтому кровь обладает некоторой степенью кислотности, за уровнем которой нужно очень внимательно следить. Это важно, потому что многие процессы в нашем организме зависят от очень точной регулировки значения pH в крови, то есть от кислотности крови.

Так что дыхание и содержание углекислоты в крови тесно взаимосвязаны; и тем и другим в значительной степени управляет дыхательный центр, который можно себе представить в виде некоего рода командного пункта для легких. Он находится в стволе головного мозга — там также происходит управление и другими жизненно важными процессами, такими как частота сердечных сокращений, кровяное давление или температура тела. На большую часть этих процессов мы влиять не в силах, а если и влияем, то только ограниченно. Мы не можем ни приостанавливать сердце, ни менять температуру тела по своему усмотрению. Но что мы можем, так это задерживать дыхание или форсировать его и дышать глубже. Мы дышим именно так, как это требуется в настоящий момент, и, как правило, не раздумываем об этом.

Взбегая вверх по лестнице, человек должен получать больше кислорода, а когда он сидит в кресле или спит, его дыхание регулируется в сторону уменьшения. Обычно это происходит безо всяких проблем — диафрагма, грудная клетка и легкие работают на автопилоте в соответствии с установками, заданными находящимся в центральной нервной системе командным пунктом.

...

Если бы мы дышали исключительно осознанно, то есть если бы самостоятельно, посредством больших полушарий головного мозга, управляли снабжением организма кислородом, то о сне пришлось бы забыть. Так что нет альтернативы автопилоту — без него мы бы не выжили. Однако с регулировкой дыхания порой случаются сбои.

В нашем дыхательном центре есть некий регулятор наподобие термостата в холодильнике, призванного поддерживать постоянную температуру. Когда этот регулятор сбивается, он начинает посылать неправильные импульсы. Скажем, человек находится в состоянии покоя, а регулятор вдруг подает сигнал о повышенной потребности в кислороде — дыхание убыстряется и углубляется. Этот феномен называют гипервентиляцией.