В преддверии Всемирного дня борьбы с пневмонией специалисты Пермского Политеха проинформировали о том, что процесс дыхания представляет собой нечто большее, чем просто забор воздуха.
1. Вдох совершается не из-за дефицита кислорода
Распространено мнение, что потребность в дыхании возникает из-за недостатка кислорода, однако это не соответствует действительности — главным стимулом к вдоху является повышение концентрации углекислого газа.
«Ощущение необходимости сделать вдох связано с работой дыхательного центра в головном мозге. Повышение уровня углекислого газа приводит к увеличению кислотности крови, и специализированные рецепторы передают сигнал в этот центр — после чего происходит вдох», — пояснил кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник кафедры «Химия и биотехнология» ПНИПУ Валерий Литвинов.
В течение одних суток человек совершает от двадцати до двадцати пяти тысяч циклов дыхания, при этом в состоянии покоя он использует приблизительно поллитра воздуха. Остальная часть объема легких представляет собой стратегический запас, который активируется исключительно во время физической активности.
Задержка дыхания является специфическим состоянием организма.
Умение воздерживаться от дыхания в течение некоторого времени — не только проявление силы духа. Это комплексный биохимический механизм, затрагивающий работу сердца, кровеносных сосудов и головного мозга.
«Непосредственно перед задержкой дыхания тело совершает серию глубоких вдохов для накопления кислорода и уменьшения концентрации углекислого газа, — объясняет Литвинов. — В этот период сердцебиение замедляется, кровеносные сосуды сужаются, а кровоток перенаправляется к головному мозгу и наиболее важным органам, что способствует увеличению продолжительности времени, в течение которого возможно удержание дыхания».
Однако эта адаптивная система имеет свои ограничения: по истечении 40–60 секунд, когда уровень углекислого газа достигает критического порога, дыхательный центр головного мозга берет управление на себя, вызывая неконтролируемый вдох.
3. Мы никогда не выдыхаем воздух полностью
Даже после максимально полного выдоха в легких сохраняется до полутора литров воздуха – так называемый «остаточный объем», который не дает альвеолам слипаться.
«Альвеолы представляют собой микроскопические полости, в которых осуществляется обмен газами. Чтобы предотвратить их спаивание, внутренняя поверхность покрыта сурфактантом — составом из жиров и белков, который значительно уменьшает поверхностное натяжение», – добавляет специалист.
Отсутствие поверхностно-активных веществ потребовало бы от организма значительных затрат энергии при каждом вдохе для восстановления объема легких.
4. Здоровье легких начинается в кишечнике
Действительно, состав микроорганизмов, населяющих кишечник, оказывают непосредственное воздействие на здоровье легких. Между этими системами существует взаимосвязь, известная как «ось кишечник–легкие».
«Благоприятная микрофлора синтезирует жирные кислоты, которые транспортируются через кровоток к органам дыхания. Это способствует укреплению иммунитета и снижению воспалительного процесса. Нарушение баланса бактерий увеличивает вероятность заболеть простудой, астмой или пневмонией», — рассказывает Олег Долгих, доктор медицинских наук, профессор кафедры «Охрана природы» Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени академика И.П. Павлова.
Залог здоровья дыхательной системы – это сбалансированное питание: овощи, продукты из цельного зерна, кисломолочные продукты и рыба, богатая омега-3 жирными кислотами, являются наиболее эффективной мерой профилактики.
5. Легкие очищаются сами
Конструкция легких предполагает наличие многоуровневой системы фильтрации, позволяющей задерживать даже самые мелкие частицы.
«Прежде всего, верхние дыхательные пути служат фильтром: в носоглотке задерживаются крупные частицы пыли. Затем начинают функционировать реснички бронхов, удаляющие загрязнения из организма. А наиболее нижние отделы легких защищены макрофагами – специализированными клетками, поглощающими микроорганизмы и пыль», — объясняет Долгих.
В случае сбоя в работе этой системы, например, вследствие курения, естественный процесс фильтрации нарушается, что многократно увеличивает вероятность возникновения воспалительных процессов.
6. При пневмонии легкое становится плотным и твердым, подобно печени.
Серьезное поражение легких может привести к изменению их структуры.
«Когда происходит так называемое «красное опеченение», альвеолы наполняются жидкостью, а также клетками иммунной системы и фибрином – белком, обеспечивающим плотность ткани. В результате легкие начинают напоминать печень», — объясняет Долгих.
На этом этапе доставка кислорода в кровь прекращается, равно как и выведение углекислого газа. Именно это вызывает у пациентов с пневмонией затрудненное дыхание и ощущение нехватки воздуха.
7. Легкие умеют растворять тромбы
Не многие осведомлены о том, что легкие выполняют важнейшую функцию в противостоянии микротромбам.
«Крошечные тромбы непрерывно формируются в кровеносных каналах, однако в органе дыхания они быстро рассасываются благодаря ферменту плазмину. Этот компонент разрушает фибрин – «каркас» сгустка, а макрофаги полностью удаляют отложения из сосудов», — рассказывает Литвинов.
Аналогичный принцип способствует восстановлению организма после воспалительных процессов, в том числе и при пневмонии.
8. При пневмонии мы дышим по-другому
При пневмонии наблюдается изменение характера дыхания.
«Неприятные ощущения и отек плевры ограничивают подвижность диафрагмы, что приводит к дыханию посредством межреберных мышц. В этой ситуации тело активирует дополнительные стратегии для увеличения объема легких», – поясняет Долгих.
Данная адаптация позволяет пережить заболевание, но требует последующего восстановления посредством дыхательной гимнастики и физиотерапевтических процедур.
9. Дыхательные тренировки полезны, но с осторожностью
Регулярные упражнения на дыхание оказывают благотворное влияние: они способствуют оптимизации метаболизма, укрепляют кровеносные сосуды и увеличивают способность организма противостоять стрессовым факторам. Тем не менее, затягивание дыхания на протяжении более пяти минут может повлечь за собой серьезные риски: начиная от недостатка кислорода в головном мозге и заканчивая сбоями в работе сердечно-сосудистой системы.
«В случае острого воспаления легких любые упражнения, связанные с удержанием дыхания, строго запрещены: это создает дополнительную нагрузку на уже ослабленные органы дыхания и может вызвать дефицит кислорода», — отмечает Долгих.
10. Индивидуальные особенности работы органов дыхания у каждого человека уникальны.
Человеческие бронхи разветвляются по модели бинарного разделения – каждый из них подразделяется на две части. Однако, углы наклона, протяженность и толщина этих ответвлений значительно различаются у разных людей.
«Бронхиальный рисунок уникален для каждого человека, подобно отпечатку пальца. С помощью компьютерной томографии по нему можно с уверенностью идентифицировать личность», — отмечает Литвинов.
Данная особенность уже находит применение в медицинской практике при подготовке к хирургическим вмешательствам и выявлении патологий легких.
Дыхание как чудо биомеханики
Легкие выполняют не только функцию доставки кислорода в организм, но и представляют собой сложную биосистему, объединяющую химические, механические и иммунологические процессы. Они осуществляют очищение, регенерацию, фильтрацию крови и даже обеспечивают межоргановную коммуникацию. Вероятно, понимание уязвимости этой способности побудит нас совершать последующие вдохи с большей внимательностью.