Морфология дыхательной системы

Дыхание - источник энергии, необходимый для жизнедеятельности организма. Дыханием следует именовать совокупность происходящих в организме процессов, обяза­тельно связанных с потреблением клетками кислорода (0₂), т. е. с биологическим окисле­нием, а также с удалением продукта биологического окисления - двуокиси углерода (СО2).

Дыхание появилось позднее, чем возникла жизнь на нашей планете. На заре раз­вития жизни атмосфера Земли носила не окислительный характер, а восстановительный: она практически не содержала кислорода и состояла преимущественно из метана, ам­миака, водорода и гелия. Для своего существования "первожители" получали энергию за счет анаэробных процессов. С появлением прокариотов, которые научились использовать энергию солнечных лучей для синтеза органических соединений, выделяя при этом ки­слород - начинается "эра" кислородного дыхания. Полагают, что пионерами фотосинтеза были сине-зеленые бактерии - цианобактерии.

Со временем они превратились в пласти­ды, в том числе хлоропласты - носители хлорофилла в растительной клетке, где и проис­ходит фотосинтез. Другие, так называемые пурпурные бактерии, первыми стали исполь­зовать кислород, появившийся в атмосфере главным образом благодаря фотосинтезу: они окисляли органические вещества, получая таким путем гораздо больше энергии, чем это могли делать анаэробы. Они внедрились в тела анаэробных прокариот - крупных амебо­видных клеток - и дали начало митохондриям. В этих органоидах клеток происходят окис­лительно-восстановительные процессы, дающие клетке энергию. Так сложилось гармо­ничное взаимодействие растительного и животного миров - необходимая предпосылка развития функции дыхания. Молекула кислорода, прежде чем попасть из атмосферы в митохондрии, проделывает сложный путь, причем у одноклеточных он измеряется мик­ронами, в то время как у крупных животных достигает метров, т.е. возрастает в миллион раз.

Если у одноклеточных обмен кислорода и двуокиси углерода осуществляется путем диффузии - прямое дыхание, то с увеличением размеров тела требуется непрямое дыха­ние - специальный механизм, который должен доставлять тканям кислород. Между клет­ками, потребляющими 0₂, и атмосферой формируются специализированные органы ды­хания, возникают транспортные системы, такие как гемолимфа и кровь. Вдыхание и вы­дыхание газов, их циркуляция в организме управляются функциональной дыхательной системой, имеющей многоуровневую и иерархическую организацию. В регуляции внеш­него дыхания, транспорта газов, внутриклеточном окислительном фосфорилировании за­няты ведущие интегративные системы организма: нервная, эндокринная и иммунная.

Дыхательная функция связана с газообменом в респираторном отделе легких, где вдыхаемый воздух после прохождения по воздухоносным путям нагревается, увлажняется и обезвреживается от микроорганизмов и инородных частиц, подходя к альвеолам практически стерильным. Его состав анализируется рецепторами органа обоняния в носовой полости, нейроэпителиальными тельцами и щеточными клетками легкого. При дыхательных экскурсиях грудной клетки в результате сокращении наружных, внутренних межреберных мышц и диафрагмы, создающих отрицательное давление в плевральной полости, выдыхаемый воздух участвует в голосообразовании при помощи голосовых свя­зок, которые имеют в нижней трети терморецепторы.

Помимо газообмена (внешнее дыхание) легкие выполняют ряд недыхательных функций: участвуют в регуляции белкового, водно-солевого и углеводного обменов. Так для легких характерен чрезвычайно высокий уровень метаболизма липидов, включающих биогенез сурфактанта, простагландинов, лейкотриенов. Органы дыхания участвуют:

- в тер­морегуляции,

- депонировании крови,

- регуляции ее свертывания,

- очищение крови от мик­ротромбов и продуктов метаболизма.

Дыхательная система - передовой барьер развер­тывания иммунологических реакций при развитии респираторных заболеваний аллерги­ческого генеза (бронхиальная астма, аллергический ринит и т.д.) с мощной системой ме­стной (с использованием секреторного иммуноглобулина А) и общей иммунологической защиты.

Дыхательную систему человека и млекопитающих нужно рассматривать как открытую систему организма, обеспечиваю­щую ему ряд сложных адаптивных реакций к воз­душной среде. Подобная функциональная устроенность дыхательной системы предопределяет разделение ее на несколько морфофункциональных отде­лов:

1. Воздухопроводящий (кондукторный) отдел — трахеобронхиальное дере­во, проводящее воздушный поток по многократно вет­вящейся системе бронхов, где окончательно завершается кондиционирование и регули­руется скорость потока воздуха, а также осуществляется защита организма от чужеродных агентов местными органами иммунитета.

Следует дополнить эту часть органов дыхания отделом верхних дыхательных пу­тей (носовая полость, параназальные пазухи, обонятельный анализатор), который наряду с кондиционирующей и обезвреживающей функциями обеспечивает тонкую настройку регуляции дыхательных экскурсии под действием дыхательного центра, обеспечивая полноценное функционирование аэро-гематического барьера.

2. Респираторный отдел — это часть дыхательной системы, где происходит собственно газообмен.