Развитие дыхательной системы человека

Развитие органов дыхания и их функции в онтогенезе

Развитие легких у человеческого зародыша начинается на 3-й неделе эмбрионального существования. Между 5-й неделей и 4-м месяцем жизни зародыша формируются бронхи и бронхиолы, к моменту рождения количество легочных сегментов соответствует таковому у взрослого.

При внутриутробном развитии газообмен у плода происходит через плаценту и организм матери, легкие имеют плотную консистенцию и слабо развитую эластическую ткань. У плода регистрируются дыхательные движения в виде незначительного расширения грудной клетки, при этом легкие не расправляются, возникает только небольшое отрицательное давление в плевральной щели. Дыхательные движения плода способствуют лучшей циркуляции крови и улучшению кровоснабжения.

С первым вдохом новорожденного легкие расправляются и устанавливается ритмичное дыхание, частота которого колеблется от 40 до 60 в минуту. Механизм первого вдоха связан с действием на нервные клетки дыхательного центра углекислого газа, растворенного в крови. При рождении ребенка его концентрация повышается вследствие нарушения плацентарного кровообращения. Накапливающийся в крови углекислый газ действует на нервные клетки дыхательного центра непосредственно и рефлекторно через рецепторы кровеносных сосудов. В результате активизируется дыхательный центр и включается механизм дыхания – первый вдох, проявляющийся как первый крик новорожденного. В возникновении первого вдоха помимо главного фактора, возбуждающего дыхательный центр, – изменения газового состава крови – немаловажную роль играет изменение условий существования новорожденного: механическое раздражение кожи при прикосновении рук акушера, более низкая температура среды, потери воды через кожу и слизистые на воздухе и др.

Строение органов дыхания в первые годы жизни имеет свои специфические особенности. Нос меньше и короче, носовые ходы уже, особенно у детей грудного возраста, слизистая оболочка богата кровеносными сосудами – все это приводит к легкому возникновению отека и нарушению носового дыхания. Глотка у детей раннего возраста узкая, а слуховая евстахиева труба короткая и широкая. Ее отверстие расположено ниже и ближе к носовым ходам, чем у старших детей и взрослых, поэтому проникновение инфекции из носоглотки в слуховую трубу происходит очень легко. Придаточные пазухи носа у новорожденного практически отсутствуют, их развитие происходит в первые годы жизни. Гортань у детей первого года жизни имеет воронкообразную форму, она относительно длиннее, чем у более старших детей, ее слизистая оболочка и голосовые связки нежны, богаты кровеносными сосудами и лимфоидной тканью. Такое строение является причиной частого развития отека гортани (крупа) в этом возрасте. На втором году жизни форма гортани постепенно меняется, но остальные особенности сохраняются на всем протяжении периода раннего детства. Все особенности анатомического строения гортани присущи и трахее. Здесь также легко развиваются воспалительные процессы и велика опасность отека. Бронхи у детей узкие, хрящи мягкие и податливые. Слизистая оболочка сухая, но богата кровеносными сосудами, что способствует развитию воспалительных явлений и отека. Легкие в раннем возрасте богаты соединительной тканью, обильно снабжены кровеносными сосудами; капилляры и лимфатические сосуды широкие, эластическая ткань развита слабо; менее воздушны и эластичны. Плевра в грудном возрасте тонкая, плевральная полость легко растяжима. Диафрагма расположена относительно выше, чем у взрослого, сокращение ее более слабое.

Грудная клетка у грудного ребенка выпуклая, относительно короткая; ребра расположены горизонтально и под прямым углом к позвоночнику. На втором году жизни в связи с освоением ходьбы форма грудной клетки и положение ребер интенсивно изменяются, они переходят из горизонтального в косое положение. Эти изменения облегчают дыхательные движения и вентиляцию легких.

Дыхательная мускулатура у детей раннего и дошкольного возраста развита слабо. Упругость легочной ткани выше, а растяжимость ниже, чем у взрослых и детей школьного возраста; относительно малый диаметр бронхов создает в дыхательных путях дополнительное сопротивление. Таким образом, чем младше ребенок, тем большую работу должны выполнить его дыхательные мышцы для обеспечения вентиляции легких.

Повышенный обмен веществ у детей обусловливает высокую потребность в кислороде, между тем особенности легких и грудной клетки во многом ограничивают глубину дыхания. Интенсивность газового обмена обеспечивается увеличением частоты дыхания, частое и поверхностное дыхание младенца ухудшает использование кислорода и затрудняет выделение углекислоты.

Формирование механизмов регуляции дыхания к моменту рождения ребенка еще не завершено, поэтому он хуже обеспечивает ритмическую смену фаз вдоха и выдоха. Подтверждением этого является большая изменчивость частоты, глубины и ритма дыхания младенца. Ритм дыхания у детей раннего возраста легко нарушается под влиянием внешних факторов – практически на все стрессовые воздействия и заболевания ребенок младшего возраста реагирует одышкой (учащением дыхания). Возбудимость дыхательного центра у грудных детей также снижена.

Основной структурной единицей легкого у ребенка, как и у взрослого, является ацинус. У новорожденных ацинус слабо дифференцирован, его формирование происходит еще долгое время после рождения. Так, например, у новорожденного число альвеол 24 млн, а их диаметр – 0,05 мм, что в 12 раз и соответственно в 4 раза меньше, чем у взрослых.

Легкие ребенка бедны эластическими волокнами, особенно в окружности альвеол и в стенках легочных капилляров, между дольками легких и альвеолами обильно развита рыхлая соединительная ткань, богатая кровеносными сосудами. До 3 лет происходит усиленная дифференцировка отдельных элементов легких, от 3 до 7 лег ее темп замедляется, к 7–8 годам заканчиваются процессы формирования бронхов.

Усиленный рост и совершенствование органов дыхания наблюдается в пубертатном периоде. В течение этого возрастного периода носовые ходы, гортань, трахея и общая поверхность легких достигают максимального развития. Увеличивается просвет трахеи и бронхов, развиваются их мышечные и эластические волокна, увеличивается объем легких за счет увеличения размера альвеол (их количество достигает уровня взрослого к 8 годам, но объем легких и поверхность альвеол в начале пубертатного периода значительно меньше, чем у взрослых).

В подростковом и юношеском возрасте продолжается развитие легких, жизненная емкость приближается к уровню таковой у взрослых. Увеличиваются длина и диаметр трахеи и бронхов. Под действием мужского полового гормона – тестостерона – существенно изменяется строение гортани у мальчиков (развивается система гортанных хрящей и голосовых связок). Происходит мутация голоса – он становится низким. В 16–18 лет между системой дыхания и другими системами жизнеобеспечения устанавливается скоординированное взаимодействие.

С возрастом происходит формирование функциональной деятельности дыхательного центра, меняется его чувствительность к содержанию кислорода, достигая в школьном возрасте примерно уровня взрослого. Уже к 11 годам полноценной становится возможность непроизвольного приспособления дыхания к различным условиям жизнедеятельности. Однако в период полового созревания в организме подростков происходят временные нарушения регуляции дыхания, отмечается меньшая, чем у взрослого человека, устойчивость к гипоксии.

В процессе онтогенеза большую роль в функциональном совершенствовании регуляции дыхания играет развитие двигательного анализатора. По мере роста и развития ребенка и подростка развивается опорно-двигательный аппарат и двигательные реакции, совершенствуются проприорецептивные механизмы, становится более тонким анализ информации, поступающей в головной мозг от проприорецепторов мышц и сухожилий, совершенствуется взаимосвязь двигательного и дыхательного центров головного мозга, оптимизируется обеспечение кислородом двигательной активности организма. Скоординированное взаимодействие между системой дыхания и другими системами жизнеобеспечения устанавливается к 16–18 годам.

С возрастом дыхание все лучше поддается управлению, появляется возможность произвольно изменять дыхание (прекратить или усилить дыхательные движения, обеспечивающие вентиляцию легких). Такая регуляция осуществляется через кору больших полушарий головного мозга, связана с развитием второй сигнальной системы и проявляется с развитием речи.

У ребенка первого года жизни в связи со слабостью межреберных мышц дыхание осуществляется преимущественно за счет движения диафрагмы (брюшной тип дыхания). В период с 1 года до 3 лет по мере роста грудной клетки и развития межреберных мышц дыхание становится грудобрюшным, частота его уменьшается до 35–40 циклов в минуту. В возрасте 5–6 лет она составляет около 25 дыхательных движений в минуту, в 10 лет – 18–20, у взрослых – 15–16, а отношение частоты дыхания к частоте пульса у новорожденных – 1 : 2,5–3, у детей 6–7 лет – 1 : 3,5–4, у взрослых –1:4.

Читать еще:  Респираторный микоплазмоз у детей

В возрасте 6–7 лет происходит интенсивный рост ребер и изменяется их положение. Более длинные ребра меняют форму грудной клетки – ее передняя часть опускается вниз. Межреберные мышцы начинают играть ведущую роль в организации вдоха и выдоха. Резервный объем заметно увеличивается, что создает благоприятные условия для работы легких, особенно при физической нагрузке. В младшем школьном возрасте происходит дальнейшее увеличение дыхательных объемов, что расширяет возможности организма в условиях физической нагрузки и адаптации.

В 7–8 лет начинают проявляться, а к 14–17 годам окончательно формируются половые различия в типе дыхания: у мальчиков преобладает брюшной тип дыхания, а у девочек – грудной. В дальнейшем тип дыхания может меняться в зависимости от спортивной деятельности.

Возрастные изменения показателей дыхания имеют большое значение для оценки физиологического состояния организма, его адаптивных возможностей. Такими показателями являются объем дыхательного воздуха (количество воздуха, вдыхаемого и выдыхаемого за одно дыхательное движение), минутный объем дыхания (количество воздуха, которое вдыхает человек в 1 минуту), максимальная произвольная вентиляция легких (максимальный объем воздуха, который человек может вдохнуть и выдохнуть за 15 с). По мере роста и развития организма эти показатели претерпевают значительные изменения. Объем дыхательного воздуха (ДО) у ребенка в 1 месяц составляет 30 мл, в 1 год – 70, в 6 лет – 156, в 10 – 230, в 14 лет – 300 мл и лишь к 16–17 годам достигает величины взрослого человека. Минутный объем дыхания (МОД) у новорожденного составляет 650–700 мл, к концу первого жизни – 2700, к 6 годам – 3500, у взрослого человека – 5000–6000 мл. Значение максимальной произвольной вентиляции легких (МПВ) с возрастом увеличивается, достигая к 16–17 годам уровня взрослого человека. Примерно с 11 лет прирост МПВ у девочек начинает отставать от такового у мальчиков. МПВ у дошкольников в 10 раз больше, чем МОД; в пубертатном периоде в 13 раз; в среднем у взрослого – в 20–25 раз. Это показывает, что в процессе роста и развития организма резервы внешнего дыхания увеличиваются. Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) – максимальный объем воздуха, выдыхаемый после самого глубокого вдоха, – доступна измерению с 4–6 лет. В значительной степени она зависит от физического развития, возраста, пола и др. С возрастом ЖЕЛ увеличивается, причем наибольший прирост отмечается в 12–17 лет (период полового созревания), достигая к 17 годам величины для взрослого человека.

Изменение кислородных режимов с возрастом

Под кислородным режимом дыхания понимается скорость и эффективность поглощения организмом кислорода из вдыхаемого воздуха. Общая тенденция повышения эффективности кислородных режимов организма в процессе роста и развития обусловлена тем, что функции дыхания и кровообращения становятся с возрастом более экономными, а регуляция этих систем более совершенной. Например, ребенку дошкольного возраста для потребления одного литра кислорода необходимо прохождение через легкие 29–30 л воздуха, подростку – 32–34, взрослому – всего 24–25 л. Для доставки тканям 1 л кислорода у ребенка и подростка необходимо участие в газообмене 21–22 л крови, у взрослого – 15–16 л.

Одной из лучших моделей для выявления функциональных возможностей внешнего дыхания и всей системы газообмена является физическая нагрузка (выполнение определенных физических упражнений). У детей и подростков при мышечной работе потребление кислорода не может возрастать до таких значений, как у взрослых, у них также ниже ресурс увеличения легочной вентиляции и кровотока. Например, во время физической нагрузки легочная вентиляция у детей и подростков возрастает всего в 10–12 раз (8–9 лет – до 50–60 л/мин; 14–15 лет – до 60–70 л/мин), тогда как у нетренированных взрослых МОД достигает 100 л/мин.

Увеличение легочной вентиляции у детей при нагрузке осуществляется в основном за счет учащения дыхания, а не за счет увеличения дыхательного объема вдоха и выдоха. Возможности более интенсивного усвоения кислорода из воздуха при повышении нагрузки также невелики: при физической нагрузке коэффициент утилизации кислорода у детей 5–6 лет увеличивается примерно в 2 раза, а у взрослых в 3 раза.

В связи с небольшим размером сердца, меньшей мощностью сердечной мышцы систолический объем крови у детей и подростков при напряженной мышечной деятельности не может увеличиваться так, как у взрослых. Поэтому для усиления транспорта кислорода к тканям организма используется такой менее эргономичный способ активизации кровообращения, как учащение сердцебиения.

Использование тканями кислорода из артериальной крови у детей составляет примерно 50%, тогда как у взрослых – 70% (у спортсменов высокого класса достигает 85–90%). Относительно небольшая кислородная емкость крови, меньшая утилизация из нее кислорода приводит к тому, что у детей и подростков при физической нагрузке эффективность кровообращения не столь высока, как у взрослых. Более низкие эффективность и экономичность кислородных режимов свидетельствуют о менее совершенном регулировании их в организме ребенка во время мышечной работы.

Обобщая возрастные особенности дыхательной системы, следует еще раз подчеркнуть, что органы дыхания у детей и подростков еще не полностью адаптированы к изменяющимся внешним условиям и уязвимы для различных вредоносных факторов. В то же время потребность ребенка в интенсивном газообмене приводит к значительной нагрузке на них. Поэтому гигиена органов дыхания и предупреждение заболеваний дыхательных путей очень важны для благополучного роста и развития ребенка.

ЭМБРИОГЕНЕЗ ОРГАНОВ ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ

Органы дыхательной системы развиваются вместе с пищеварительной трубкой. Носовая полость образуется из небных выростов верхнечелюстных костей. Эти выросты разделяют первичную ротовую полость на два этажа: верхний — носовую полость, и нижний — ротовую полость. Глотка является производным передней кишки. Зачатки органов дыхания: гортань, трахея, бронхи и легкие появляются на 3-4- ой неделе эмбриогенеза из общего зачатка путем выпячивания вентральной стенки передней кишки (гортанно-трахеальный вырост).

На 4-5-ой неделе эмбрионального развития вокруг гортанно-трахеального выроста образуется кольцевидное утолщение мезенхимы. На 8-9 неделе внутриутробного развития эта закладка дифференцируется в хрящи и мышцы гортани. Хрящи гортани развиваются в следующей последовательности: перстневидный, черпаловидные, рожковидные, клиновидные. Щитовидный хрящ развивается позже других — вначале как парное образование. Надгортанник образуется в толще слизистой оболочки, расположенной кпереди от входа в гортань. После образования зачатка гортани происходит формирование ее стенок, голосовых складок, складок преддверия, желудочков гортани. Из общего мышечного сфинктера, окружающего глоточную кишку, снаружи от хрящей развиваются мышцы гортани. К середине 3-го месяца эмбриогенеза все хрящи и мышцы гортани приобретают форму, как у взрослого.

На 4-й неделе эмбрионального развития гортанно-трахеальный вырост отделяется от передней кишки двумя продольными трахеопищеводными бороздами, вдающимися в просвет передней кишки в виде гребней. Эти гребни, сближаясь, соединяются, формируя трахеопищеводную перегородку. В результате передняя кишка разделяется на дорсальную (пищевод) и вентральную (трахея и легочные почки) части. Гортанно-трахеальный вырост, удлиняясь в каудальном направлении, формирует по средней линии будущую трахею, которая заканчивается двумя ассиметричными мешковидными выпячиваниями – легочными почками из которых развивются зачатки правого и левого легких. Правая легочная почка делится на три, а левая на два главных бронха, из которых формируется бронхиальное дерево легких (рис.5.1). Первичные выросты делятся на вторичные, которые дают начало в каждом легком 10 сегментарным бронхам. На концах сегментарных бронхов появляются новые выпячивания, которые также делятся и в результате этого деления через 2-4 месяца внутриутробного развития образуется бронхиальное дерево. К концу 6-го месяца в нем насчитывается 17 ветвлений.

Рис 5.1. Развитие легких человека в эмбриогенезе:

А — зародыш длиной 4 мм; Б — зародыш длиной 5 мм; В — зародыш длиной 7 мм; Г — зародыш длиной 8,5 мм; Д — зародыш длиной 10 мм; Е — зародыш длиной 20 мм; / — трахея; 2 — почка бронха; 3 — бронхи первого порядка; 4 — правый и 5 — левый бронхиальные стволы; 6 — бифуркация трахеи; 7 — верхняя доля легкого; 8 — левый бронх; 9 — мезенхимная закладка стромы легкого; 10 — нижняя доля легкого; 11 — легочная вена; 12— закладка висцеральной плевры; 13 — средняя доля легкого; 14 — правый бронх.

Читать еще:  Раствор пищевой соды

С 4-го по 6-й месяц закладываются бронхиолы, а с 6-го по 9-й — альвеолярные ходы и альвеолярные мешочки. Образование терминальных бронхиол происходит на 5-ом — 6-ом месяцах внутриутробного развития. В течение последних 2-х месяцев пренатального развития и нескольких лет постнатальной жизни число терминальных мешочков постепенно увеличивается. Процесс ветвления бронхиол заканчивается после рождения.

У плода 4-х месяцев имеются в миниатюре все воздухоносные пути, что и у взрослого. В отличие от этого процесс развития альвеол относится, главным образом, к постнатальному развитию. Зрелые альвеолы до рождения отсутствуют.

Дифференцировка воздухоносных путей проходит последовательно три этапа.

1. Первый этап (5-15 недели) характеризуется дальнейшим их ветвлением, развитием хрящей трахеи и бронхов, появлением бронхиальных артерий.

2. Второй этап (16-25 недели) характеризуется появлением респираторных и терминальных бронхиол, а также канальцев (прообразов альвеолярных мешочков) и подрастанием к ним капилляров.

3. Третий этап (26-40 недели) характеризуется массовым преобразованием канальцев в мешочки (первичные альвеолы), увеличением числа альвеолярных мешочков, дифференцировкой альвеолоцитов и появлением сурфактанта (жидкости).

Синтез и секреция сурфактанта осуществляется пневмоцитами 2-го типа. Его функция – снижение сил поверхностного натяжения стенки альвеол и повышение эластичности легочной ткани, что предотвращает спадение и слипание альвеол. Его количество возрастает, особенно в течение последних двух недель перед рождением. При отсутствии или нехватке сурфактанта (например, у недоношенных детей) развивается синдром дыхательной недостаточности. К рождению легкие заполнены жидкостью, которая быстро исчезает сразу после рождения. Большая ее часть быстро резорбцируется кровеносными и лимфатическими капиллярами, небольшое количество удаляется через бронхи и трахею. Сурфактант остается в виде тонкой пленки на поверхности альвеолярного эпителия.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого.

Развитии дыхательной системы в фило-и онтогенезе

Функции дыхательной системы.

1. Воздухопроведение и регуляция поступление воздуха

2. Воздухоносные пути идеальный кондиционер вдыхаемого воздуха:

3. Внешнее дыхание, то есть насыщение крови кислородом, удаление углекислого газа.

4. Эндокринная функция — наличие клеток ДЭС, которые обеспечивают местную регуляцию функций дыхательной системы, приспособление кровотока к вентиляции легких.

5. Защитная функция. Осуществление неспецифических (фагоцитоз) и специфических (иммунитет) защитных механизмов. Специфический механизм — здесь проходят свою антиген-зависимую стадию (при встрече с антигеном) лимфоциты и развертываются иммунные реакции клеточного и гуморального иммунитета. Синтезирование IgA.

6. Метаболическая функция — эндотелий гемокапилляров легких синтезируют многочисленные ферменты, участвующие в превращении вазоактивных веществ (ангиотензин — конвертирующий фактор, способный превращать ангиотензин 1 в ангиотензин 2 — модный сосудосуживающий эффект и фермент, расщепляющий брадикинин, серотонин и др., обеспечение при необходимости гипотензивного эффекта.

7. Фильтрационная функция. В мелких сосудах легких задерживаются и рассасываются тромбы, эмболы, инородные частицы.

8. Депонирующая функция. Депо крови, лимфоцитов, гранулоцитов.

9. Водный обмен, обмен липидов.

Основные функции — дыхание, газообмен.

Кроме того, дыхательная система участвует в таких важных функциях, как терморегуляция, голосообразование, обоняние, увлажнение вдыхаемого воздуха. Лёгочная ткань также играет важную роль в таких процессах как: синтез гормонов, водно-солевой и липидный обмен. В обильно развитой сосудистой системе лёгких происходит депонирование крови. Дыхательная система также обеспечивает механическую и иммунную защиту от факторов внешней среды.

Развитии дыхательной системы в фило-и онтогенезе.

Развитие в филогенезе

Структура органов дыхания зависит от условий, в которых живет тот или иной организм. У животных, обитающих в воде, формируются жабры. У животных, живущих на суше, имеются воздухоносные пути и легкие. Легочный тип дыхания более прогрессивный и эффективный по сравнению с жаберным, так как кислород поглощается кровью непосредственно из воздуха, а не из воды. Уже у амфибий появляются гортань, снабженная мышцами, трахея и зачатки бронхов. У рептилий развиты гортань, трахея и два бронха, в стенках последних имеются хрящи (неполные или полные кольца). В губчатых легких появляются внутрилегочные бронхи двух- трех порядков. Дыхательные пути у птиц состоят из нижней гортани, трахеи и бронхов.

в процессе закладки и развития дыхательной системы у зародыша млекопитающегопроходят этапы жаберныхотверстий на глотке, затем образуются жабры, а затем органы наземного дыхания – легкие.

Наиболее ранними органами дыхания хордовых стали жабры. У наземных хордовых они функционируют только у личинок амфибий. Эволюция органов дыхания шла по пути увеличения дыхательной поверхности жабер.

· У ланцетника есть только жаберные щели.

· У круглоротых формируются жаберные мешки

· У рыб на стенка жаберных щелей появляются жаберные лепестки с большим количеством капилляров. Позади жаберных дуг у кистеперых рыб формируется парный плавательный пузырь, выполняющий гидростатическую функция и газообменную функцию между кровью и воздухом, так как плавательный пузырь сообщается с глоткой.

Из кистеперых рыб произошли первые амфибии, у которых из плавательного пузыря образовались крупноячеистые легкие, их дыхательная поверхность небольшая и газообмен осуществляется чрез кожный покров. В ходе филогенеза из жаберных дуг формируются дыхательные пути: гортань, трахея, бронхи, они постепенно удлиняются, и в них происходит согревание и увлажнение воздуха.

· У рептилий легкие становятся мелкоячеистыми, появляются межреберные мышцы, диафрагма приобретает мышечные мучки и постепенно становится дыхательной мышцей.

· У человека поверхность легких составляет 90 м2, диафрагма – главная дыхательная мышца.

Таким образом эволюция легких шла тоже по пути увлечения дыхательной поверхности, крупноячеистые легкие амфибий заменились мелкоячеистыми легкими с большим количеством внутренних перегородок у рептилий. У птиц и млекопитающих легкие губчатые (альвеолярные), дыхательные пути удлинились и дифференцировались, усовершенствовалась дыхательная мускулатура.

Среди амниот у человека эзофаготрахеальные и бронхолегочные свищи и кистозная гипоплазия легких (бронх связан с кистой имеющей малую дыхательную поверхность).

Онтогенез дыхательной системы

На 4-5 неделе развития, выпячивание (которое образуется на 3 неделе) глоточной части первичной кишки с вентральной стороны, приобретает форму трубки, расположенной спереди от туловищной части и делится на 2 асимметричных мешочка. Из проксимального отдела выроста формируется эпителий слизистой гортани, из дистального отдела формируется эпителий слизистой трахеи. Плевральные и перикардиальный серозные мешки, отделяются выросшей диафрагмой от брюшной полости. Висцеральный листок вентральной мезодермы (спланхноплевра), ограничивающей с медиальной стороны первичную полость тела, образует висцеральнуюплевру, париетальный листок вентральной мезодермы (соматоплевра), дает начало париетальной плевре.

На 6 неделеразвивается бронхиальное дерево, на каждом зачатке легкого появляются шаровидные выступы, соответствующие долям легкого (справа 3, слева 2), на концах выпячиваний образуются новые выпячивания, а в свою очередь на них еще, вплоть до полного формирования легкого. Формирование и развитие бронхиол происходит с 4 по 6 месяц, на концах разветвлений которого образуются ацинусы, с альвеолами, окончательное формирование происходит к моменту рождения. Мезенхима покрывающая зачаток легкого дает начало соединительнотканным образованиям, гладкой мускулатуре дыхательной системы, хрящевым пластинкам бронхов и сосудам. Развитие хрящей гортани происходит из 2-3 жаберных дуг.

1.5.2.1. Дыхательная система. Физиология дыхания

Процесс дыхания, поступление кислорода в организм при вдохе и удаление из него углекислого газа и паров воды при выдохе. Строение респираторной системы. Ритмичность и различные типы дыхательного процесса. Регуляция дыхания. Разные способы дыхания.

Для нормального протекания обменных процессов в организме человека и животных в равной мере необходим как постоянный приток кислорода, так и непрерывное удаление углекислого газа, накапливающегося в ходе обмена веществ. Такой процесс называется внешним дыханием.

Таким образом, дыхание – одна из важнейших функций регулирования жизнедеятельности человеческого организма. В организме человека функцию дыхания обеспечивает дыхательная (респираторная система).

Читать еще:  Противопоказания к лазеротерапии

В дыхательную систему входят легкие и респираторный тракт (дыхательные пути), который, в свою очередь, включает носовые ходы, гортань, трахею, бронхи, мелкие бронхи и альвеолы (смотри рисунок 1.5.3). Бронхи разветвляются, распространяясь по всему объему легких, и напоминают крону дерева. Поэтому часто трахею и бронхи со всеми ответвлениями называют бронхиальным деревом.

Кислород в составе воздуха через носовые ходы, гортань, трахею и бронхи попадает в легкие. Концы самых мелких бронхов заканчиваются множеством тонкостенных легочных пузырьков – альвеол (смотри рисунок 1.5.3).

Альвеолы – это 500 миллионов пузырьков диаметром 0,2 мм, где происходит переход кислородом в кровь, удаление углекислого газа из крови.

Здесь и происходит газообмен. Кислород из легочных пузырьков проникает в кровь, а углекислый газ из крови – в легочные пузырьки (рисунок 1.5.4).

Рисунок 1.5.4. Легочный пузырек. Газообмен в легких

Важнейший механизм газообмена – это диффузия, при которой молекулы перемещаются из области их высокого скопления в область низкого содержания без затраты энергии (пассивный транспорт). Перенос кислорода из окружающей среды к клеткам производится путем транспорта кислорода в альвеолы, далее в кровь. Таким образом, венозная кровь обогащается кислородом и превращается в артериальную. Поэтому состав выдыхаемого воздуха отличается от состава наружного воздуха: в нем содержится меньше кислорода и больше углекислого газа, чем в наружном, и много водяных паров (смотри рисунок 1.5.4). Кислород связывается с гемоглобином, который содержится в эритроцитах, насыщенная кислородом кровь поступает в сердце и выталкивается в большой круг кровообращения. По нему кровь разносит кислород по всем тканям организма. Поступление кислорода в ткани обеспечивает их оптимальное функционирование, при недостаточном же поступлении наблюдается процесс кислородного голодания (гипоксии).

Недостаточное поступление кислорода может быть обусловлено несколькими причинами как внешними (уменьшение содержания кислорода во вдыхаемом воздухе), так и внутренними (состояние организма в данный момент времени). Пониженное содержание кислорода во вдыхаемом воздухе, так же как и увеличение содержания углекислого газа и других вредных токсических веществ наблюдается в связи с ухудшением экологической обстановки и загрязнением атмосферного воздуха. По данным экологов только 15% горожан проживают на территории с допустимым уровнем загрязнения воздуха, в большинстве же районов содержание углекислого газа увеличено в несколько раз.

При очень многих физиологических состояниях организма (подъем в гору, интенсивная мышечная нагрузка), так же как и при различных патологических процессах (заболевания сердечно-сосудистой, дыхательной и других систем) в организме также может наблюдаться гипоксия.

Природа выработала множество способов, с помощью которых организм приспосабливается к различным условиям существования, в том числе к гипоксии. Так компенсаторной реакцией организма, направленной на дополнительное поступление кислорода и скорейшее выведение избыточного количества углекислого газа из организма является углубление и учащение дыхания. Чем глубже дыхание, тем лучше вентилируются легкие и тем больше кислорода поступает к клеткам тканей.

К примеру, во время мышечной работы усиление вентиляции легких обеспечивает возрастающие потребности организма в кислороде. Если в покое глубина дыхания (объем воздуха, вдыхаемого или выдыхаемого за один вдох или выдох) составляет 0,5 л, то во время напряженной мышечной работы она увеличивается до 2-4 л в 1 минуту. Расширяются кровеносные сосуды легких и дыхательных путей (а также дыхательных мышц), увеличивается скорость тока крови по сосудам внутренних органов. Активируется работа дыхательных нейронов. Кроме того, в мышечной ткани есть особый белок (миоглобин), способный обратимо связывать кислород. 1 г миоглобина может связать примерно до 1,34 мл кислорода. Запасы кислорода в сердце составляют около 0,005 мл кислорода на 1 г ткани и этого количества в условиях полного прекращения доставки кислорода к миокарду может хватить для того, чтобы поддерживать окислительные процессы лишь в течение примерно 3-4 с.

Миоглобин играет роль кратковременного депо кислорода. В миокарде кислород, связанный с миоглобином, обеспечивает окислительные процессы в тех участках, кровоснабжение которых на короткий срок нарушается.

В начальном периоде интенсивной мышечной нагрузки увеличенные потребности скелетных мышц в кислороде частично удовлетворяются за счет кислорода, высвобождающегося миоглобином. В дальнейшем возрастает мышечный кровоток, и поступление кислорода к мышцам вновь становится адекватным.

Все эти факторы, включая усиление вентиляции легких, компенсируют кислородный “долг”, который наблюдается при физической работе. Естественно, увеличению доставки кислорода к работающим мышцам и удалению углекислого газа способствует согласованное увеличение кровообращения в других системах организма.

Саморегуляция дыхания. Организм осуществляет тонкое регулирование содержания кислорода и углекислого газа в крови, которое остается относительно постоянным, несмотря на колебания количества поступающего кислорода и потребности в нем. Во всех случаях регуляция интенсивности дыхания направлена на конечный приспособительный результат – оптимизацию газового состава внутренней среды организма.

Частота и глубина дыхания регулируются нервной системой – ее центральными (дыхательный центр) и периферическими (вегетативными) звеньями. В дыхательном центре, расположенном в головном мозге, имеются центр вдоха и центр выдоха.

Дыхательный центр представляет совокупность нейронов, расположенных в продолговатом мозге центральной нервной системы.

При нормальном дыхании центр вдоха посылает ритмические сигналы к мышцам груди и диафрагме, стимулируя их сокращение. Ритмические сигналы образуются в результате спонтанного образования электрических импульсов нейронами дыхательного центра.

Сокращение дыхательных мышц приводит к увеличению объема грудной полости, в результате чего воздух входит в легкие. По мере увеличения объема легких возбуждаются рецепторы растяжения, расположенные в стенках легких; они посылают сигналы в мозг – в центр выдоха. Этот центр подавляет активность центра вдоха, и поток импульсных сигналов к дыхательным мышцам прекращается. Мышцы расслабляются, объем грудной полости уменьшается, и воздух из легких вытесняется наружу (смотри рисунок 1.5.5).

Рисунок 1.5.5. Регуляция дыхания

Процесс дыхания, как уже отмечалось, состоит из легочного (внешнего) дыхания, а также транспорта газа кровью и тканевого (внутреннего) дыхания. Если клетки организма начинают интенсивно использовать кислород и выделять много углекислого газа, то в крови повышается концентрация угольной кислоты. Кроме того, увеличивается содержание молочной кислоты в крови за счет усиленного образования ее в мышцах. Данные кислоты стимулируют дыхательный центр, и частота и глубина дыхания увеличиваются. Это еще один уровень регуляции. В стенках крупных сосудов, отходящих от сердца, имеются специальные рецепторы, реагирующие на понижение уровня кислорода в крови. Эти рецепторы также стимулируют дыхательный центр, повышая интенсивность дыхания. Данный принцип автоматической регуляции дыхания лежит в основе бессознательного управления дыханием, что позволяет сохранить правильную работу всех органов и систем независимо от условий, в которых находится организм человека.

Ритмичность дыхательного процесса, различные типы дыхания. В норме дыхание представлено равномерными дыхательными циклами “вдох – выдох” до 12-16 дыхательных движений в минуту. В среднем такой акт дыхания совершается за 4-6 с. Акт вдоха проходит несколько быстрее, чем акт выдоха (соотношение длительности вдоха и выдоха в норме составляет 1:1,1 или 1:1,4). Такой тип дыхания называется эйпноэ (дословно – хорошее дыхание). При разговоре, приеме пищи ритм дыхания временно меняется: периодически могут наступать задержки дыхания на вдохе или на выходе (апноэ). Во время сна также возможно изменение ритма дыхания: в период медленного сна дыхание становится поверхностным и редким, а в период быстрого – углубляется и учащается. При физической нагрузке за счет повышенной потребности в кислороде возрастает частота и глубина дыхания, и, в зависимости от интенсивности работы, частота дыхательных движений может достигать 40 в минуту.

При смехе, вздохе, кашле, разговоре, пении происходят определенные изменения ритма дыхания по сравнению с так называемым нормальным автоматическим дыханием. Из этого следует, что способ и ритм дыхания можно целенаправленно регулировать с помощью сознательного изменения ритма дыхания.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector