Строение и функции дыхательных путей

Дыхательные пути подразделяются на верхние (носовая полость, носоглотка, ротовая часть глотки) и нижние (гортань, трахея, два главных бронха) (рис. 3.1).

Рис. 3.1. Схема строения воздухоносных (дыхательных) путей человека.

Верхние дыхательные пути начинаются с носовой полости. В носовую полость атмосферный воздух поступает через ноздри. Ноздри снабжены волосками, которые задерживают крупные пылевые частицы. Носовая полость поделена перегородкой на две половины, а каждая половина с помощью носовых раковин поделена на верхний, средний и нижний носовые ходы. Структура носовой полости такова, что воздушный поток образует турбулентные завихрения, хорошо перемешиваясь и соприкасаясь со стенками всем своим объемом. Стенки носовой полости выстланы особой слизистой оболочкой, подогревающей, увлажняющей и очищающей воздух и подготавливающий его к дальнейшему продвижению. Этот процесс называется кондиционированием воздуха (механизмы кондиционирования будут рассмотрены ниже).

Из носовой полости воздух попадает в ротовые отделы глотки, где к нему добавляется поток, идущий из ротовой полости. В ротовой полости воздух также проходит предварительную обработку, но не такую тщательную, как в носовой полости. Поэтому дыхание носом считается более «физиологичным».

Нижние дыхательные пути начинаются с гортани, которая сложена из нескольких хрящей, самым крупным из которых является щитовидный. Другой хрящ, надгортанный, защищает дыхательные пути от попадания пищевых частиц, прикрывая вход в гортань во время глотания. Поперек гортани натянуты образованные эластичной соединительной тканыо голосовые связки. Между ними располагается голосовая щель, ширина которой может меняться при изменении напряжения связок, вызванного сокращением или расслаблением мышц глотки (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Положение голосовых связок при различных типах фонации.

Выдыхаемый воздух, проходя через голосовую щель, заставляет связки колебаться, порождая звуки. Характеристика звуков будет зависеть от степени напряжения голосовых связок, индивидуальных особенностей их строения, интенсивности воздушного потока и других анатомических и физиологических факторов. Во время дыхания голосовая щель становится шире, а при создании звука связки почти полностью смыкаются. Плохое смыкание связок сильно затрудняет образование звуков.

Пройдя гортань, воздух попадает в трахею. Трахея образована 16—20 хрящевыми полукольцами, которые связаны друг с другом соединительной тканью и гладкомышечными волокнами. Задняя стенка трахеи плотно примыкает к соединительнотканной оболочке пищевода. В результате образуется трубка с герметичными стенками. В грудной клетке на уровне пятого грудного позвонка трахея ветвится на два бронха. Они удаляются от пищевода и направляются в правое и левое легкое (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Схема строения внутрилегочных дыхательных путей

Кондиционирование воздуха происходит во всех отделах дыхательных путей. Ведущая роль в этом процессе принадлежит слизистой оболочке, которая содержит слизеобразующие железы и секреторные бокаловидные клетки, формирующие на ее поверхности слой слизи толщиной 5—7 мкм. Слизь адсорбирует из воздушного потока мелкие пылевые частицы. До 90% пылевых частиц оседает в верхних дыхательных путях и только 10% — в нижних. Слизь находится в постоянном движении, которое возникает за счет синхронного биения ресничек мерцательного эпителия, покрывающего все дыхательные пути (исключение составляют голосовые связки и надгортанный хрящ). Реснички клеток мерцательного эпителия имеют длину около 5 мкм и совершают синхронные движения с частотой 3—4 «гребка» в секунду. Скорость движения слизи составляет до 20 мм/мин, при этом могут транспортироваться пылевые частицы массой до 12 мг. Объем изгоняемой из дыхательных путей слизи у здорового взрослого человека составляет в сутки около 50 мл. Уменьшение скорости образования слизи, увеличение ее вязкости или снижение эффективности работы ресничек приводят к уменьшению объема выводимой слизи. Это затрудняет дыхание, повреждает и инфицирует бронхи. Очень сильное увеличение вязкости слизи происходит при тяжелом врожденном заболевании — муковисцидозе. Процесс биения ресничек нарушается также под влиянием курения («кашель курильщика»). Из носовых полостей слизь перемещается по направлению к ноздрям, из носоглотки — по направлению к глотке. Слизь из нижних дыхательных путей перемещается вверх, в сторону глотки, где затем проглатывается.

Помимо механической очистки поступающего воздуха, слизистая оболочка участвует и в его биологической очистке, благодаря выработке бактерицидных веществ и присутствию большого количества клеток-макрофагов, активно нейтрализующих болезнетворные микроорганизмы. Клетки слизистой оболочки бронхов, участвующие в кондиционировании воздуха, схематически изображены на рис. 3.4.

Рис. 3.4. Клеточное строение стенки бронха Процесс кондиционирования этим нс ограничивается: воздух в дыхательных путях подогревается и увлажняется. Эти процессы особенно активно идут в носовой полости благодаря кровеносным сосудам, густая сеть которых в слизистой оболочке располагается очень близко к поверхности. Такая особенность строения объясняет легкость появления носовых кровотечений. Воздух, поступающий в альвеолы, нагревается до температуры около 37 °C, независимо от температуры наружной среды. Выдыхаемый воздух отдает слизистым оболочкам верхних дыхательных путей до 30% своего тепла. Одновременно с подогревом идет насыщение поступающего воздуха водяными парами.

Кондиционирование воздуха не завершается в нижних дыхательных путях; оно продолжается, хотя и с меньшей интенсивностью, во внутрилегочных воздухоносных путях.