а) Кашлевый рефлекс. Бронхи и трахея настолько чувствительны к легкому прикосновению, что даже очень малые чужеродные тела или другие вызывающие их раздражение причины возбуждают кашлевый рефлекс. Гортань и бифуркация (место разделения трахеи на бронхи) обладают особо высокой чувствительностью, а конечные бронхиолы и даже альвеолы чувствительны к едким химическим раздражителям, например к газообразному диоксиду серы или хлору. Афферентные нервные импульсы из дыхательных путей передаются через блуждающие нервы в продолговатый мозг. В нервных центрах продолговатого мозга автоматически генерируется следующая последовательность реакций: (1) осуществляется быстрый вдох объемом до 2,5 л; (2) закрывается надгортанник и голосовые связки тесно прилегают друг к другу, чтобы задержать этот воздух в легких; (3) мощно сокращаются мышцы живота, поднимаясь к диафрагме, одновременно сокращаются и другие дыхательные мышцы (например, внутренние межреберные мышцы).
Вследствие этого давление в легких быстро поднимается до 100 мм рт. ст. или даже больше; (4) внезапно и широко открываются голосовые связки и надгортанник так, что воздух, находящийся в легких под высоким давлением, выходит из них подобно взрыву. Иногда воздух действительно выбрасывается со скоростью от 120 до 160 км/ч. Важно и то, что высокое давление в легких вызывает спадение бронхов и трахеи путем инвагинации их нехрящевых частей в их полость, поэтому воздух на самом деле проходит через щелеобразные полости бронхов и трахеи. Обычно быстро выходящий воздух уносит с собой любое находящееся в бронхах или трахее чужеродное вещество.
б) Чихательный рефлекс. Чихательный рефлекс во многом похож на кашлевый рефлекс, но он связан нес нижними дыхательными путями, а с носовыми ходами. Чихательный рефлекс вызывается раздражением носовых ходов; афферентные импульсы проходят по V паре черепных нервов в продолговатый мозг, где и запускается рефлекторный ответ. Появляется серия ответных реакций, похожих на кашлевый рефлекс; однако при этом язычок нёба направлен вниз так, что большое количество воздуха быстро проходит через нос, помогая таким образом вычистить носовые ходы от инородных веществ.
Дыхательные пути
Нормальные дыхательные функции носа
Во время прохождения воздуха через нос носовая полость выполняет три различные функции, присущие нормальному дыханию:
(1) воздух согревается на обширной площади носовых раковин и перегородки, общая площадь которых составляет около 160 см2 (для облегчения понимания просим вас изучить рисунок выше);
(2) воздух увлажняется почти полностью при прохождении через нос;
(3) воздух частично фильтруется.
Вместе эти функции называют кондиционной функцией верхних дыхательных путей. Обычно до вхождения в трахею температура вдыхаемого воздуха поднимается и отличается от температуры тела не более чем на 0,36°С, а насыщение водяными парами также увеличивается и отличается от полного насыщения только на 2-3%. Если человек дышит воздухом через трубку (как при трахеостомии), начинается охлаждение и высушивание нижних отделов легких, что может привести к серьезным повреждениям легких и развитию инфекций.
а) Фильтрационная функция носа. Волосы на входе в нос играют роль фильтра крупных частиц. Однако намного важнее процесс удаления частиц при помощи турбулентной преципитации. При прохождении через дыхательные пути носа воздух встречается с разными препятствиями: раковинами (которые называют также турбинатами, т.к. они являются причиной возникновения турбулентности в токе воздуха), перегородкой и стенкой глотки. Каждый раз при встрече с одним из препятствий воздух вынужден менять направление движения. Взвешенные в воздухе частицы, которые имеют массу и инерцию намного больше, чем воздух, не могут изменить траекторию движения с такой же скоростью, как это делает воздух, поэтому они продолжают движение вперед и ударяются о поверхности препятствий, где захватываются слизистой оболочкой, транспортируются при помощи ворсинок в глотку и проглатываются.
б) Размеры частиц, захваченных в дыхательных путях. Турбулентный механизм удаления частиц из воздуха, действующий в носу, очень эффективен, поэтому через нос в легкие почти не попадают частицы диаметром более 6 мкм. Величина таких частиц — меньше величины эритроцитов.
Из оставшихся частиц многие, имеющие диаметр 1-5 мкм, осаждаются в бронхиолах меньшего калибра в результате гравитационной преципитации. Например, среди шахтеров распространены болезни конечных бронхиол, вызванные оседанием там частиц пыли. Некоторые мельчайшие (диаметром менее 1 мкм) частицы диффундируют к стенкам альвеол и прилегают к альвеолярной жидкости. Но многие частицы диаметром менее 0,5 мкм остаются в суспензии в альвеолярном воздухе и удаляются при выдохе. Так, например, частицы сигаретного дыма имеют диаметр около 0,3 мкм. В дыхательных путях по пути к альвеолам эти частицы почти не осаждаются. К сожалению, до 1/3 этих частиц преципитируются в альвеолах диффузионным процессом, в то время как оставшиеся в суспензии частицы выводятся воздухом во время выдоха.
Многие оставшиеся в альвеолах частицы удаляются альвеолярными макрофагами, а другие уносятся по лимфатическим путям легких. Излишек частиц может вызывать рост фиброзной ткани в альвеолярных перегородках, что ведет к постоянному их повреждению.
