Частота дыхания служит признаком физической формы человека. Она зависит скорее от уровня углекислого газа в крови, чем от содержания в ней кислорода. Наш мозг, а точнее его отдельные области (продолговатый мозг и Варолиев мост в стволе головного мозга), содержат хеморецепторы, которые следят за изменением pH крови. Кислотность возникает при повышенном уровне ионов водорода из-за наличия углекислого газа. Продолговатый мозг регулирует непроизвольное дыхание, посылая сигналы нужным мышцам, а Варолиев мост контролирует частоту дыхания. Повреждение этих структур часто приводит к смерти.
Транспорт крови
Воздух, которым мы дышим, содержит только 21 % кислорода. Все остальное – это азот, аргон, углекислый газ, водород и неон. Несмотря на это, дыхательная система забирает из воздуха только кислород. Эта способность появилась у нее из-за сродства гемоглобина к кислороду.
Транспорт кислорода
Сама плазма переносит сравнительно малое количество кислорода. А перед тем как попасть в эритроциты (см. параграф «Эритроциты: трудная жизнь переносчика кислорода» на стр. 131–134), молекулы кислорода должны раствориться в плазме. Большая часть кислорода перемещается в форме оксигемоглобина в эритроцитах. Кислород «загружают» в легких. Это происходит при связывании молекул кислорода с гемоглобином. «Разгрузка кислорода» проводится в метаболизированных тканях и сводится к тому, что кислород диссоциирует из гемоглобина (в результате чего появляется дезоксигемоглобин) и диффундирует в плазму по направлению к клеткам. Отгрузке кислорода способствуют различные факторы: повышенная температура, концентрация углекислого газа и кислотность.
Транспорт углекислого газа
Есть три способа переноса углекислого газа, или диоксида углерода, в крови. Большая его часть транспортируется в форме бикарбоната: диоксид углерода, диффундирующий из тканей, попадает в эритроцит, где под действием фермента карбоангидразы он превращается в бикарбонат, который может диффундировать в плазму. Это помогает контролировать кислотность крови. Как только бикарбонат попадает в легкие, он вновь связывается с эритроцитом и восстанавливается, а затем уже диффундирует в виде молекулы свободного диоксида углерода.
Чуть меньшее количество углекислого газа связывается напрямую с гемоглобином и образует карбаминогемоглобин. Вероятность такого объединения зависит от насыщенности гемоглобина кислородом. И совсем крохотный объем углекислого газа растворяется в плазме.
3d-печать легких
«Однолегочная вентиляция», или «изоляция легких», – так в торакальной анестезии обозначают избирательную вентиляцию одного из легких пациента при операции с коллапсом другого легкого. Такую процедуру часто проводят с использованием эндобронхиальной трубки, которую вставляют в трахею и опускают в один из бронхов. Однако анестезиологам с небольшим профессиональным опытом во время операции довольно трудно провести изоляцию легких. Особенно если у пациента сложные дыхательные пути. Современные способы отработки этого метода включают манекены и симуляторы виртуальной реальности. А группа американских врачей из Кливленда, штат Огайо, во главе с доктором Серхио Бустаманте провела исследование по использованию технологии 3D-печати. Вооружившись компьютерной томограммой классических дыхательных путей и тех, которые создавали трудности при изоляции легких, врачи воссоздали 3D-модели каждого из таких случаев, которые затем использовались для обучения.
Шалости дыхания
Дыхательные рефлексы помогают защитить дыхательные пути от потенциально вредных раздражителей. Кроме того, они регулируют процесс дыхания при определенных обстоятельствах. Эмоциональные центры в мозге запускают различные действия (смех или плач), в которых участвуют дыхательные пути. Но мы до сих пор не знаем, почему и как человек зевает и икает.
Глава 8 Транзитный узел
Нервная система
Если бы у систем органов был лидер, им бы была нервная система. Она предоставляет ресурсы, с которыми физиологические системы сверяются перед тем, как начать действовать. Нервная система контролирует все, что мы делаем, управляет основными функциями в организме и помогает нам двигаться. Эта система позволяет думать, понимать, запоминать и учиться, а также различать то, что приятно – и что причиняет боль.
Нервная система человека – самая развитая во всем животном мире. Она защищена прочными костными доспехами, и ее омывают собственные тканевая и спинномозговая жидкости.
