Дыхание

Диафрагмальное дыхание

Дыхание — основная форма катаболизма у животных, растений и многих микроорганизмов. Дыхание — это физиологический процесс, обеспечивающий нормальное течение метаболизма (обмена веществ и энергии) живых организмов и способствующий поддержанию гомеостаза (постоянства внутренней среды), получая из окружающей среды кислород (О₂) и отводя в окружающую среду в газообразном состоянии некоторую часть продуктов метаболизма организма (СО₂, H₂O и другие).

В зависимости от интенсивности обмена веществ человек выделяет через лёгкие в среднем около 5 — 18 литров углекислого газа (СО₂), и 50 граммов воды в час. А с ними — около 400 других примесей летучих соединений, в том числе и ацетон. В процессе дыхания богатые химической энергией вещества, принадлежащие организму, окисляются до бедных энергией конечных продуктов (диоксида углерода и воды), используя для этого молекулярный кислород.

Дыхание — совокупность процессов, обеспечивающих поступление из атмосферного воздуха в организм кислорода, использование его в биологическом окислении органических веществ и удаление из организма углекислого газа. В результате биологического окисления в клетках освобождается энергия, идущая на обеспечение жизнедеятельности организма. Нормальная жизнедеятельность клеток возможна лишь при условии удаления конечных продуктов метаболизма, к числу которых относится углекислый газ.

Дыхание у растений

Все растения в светлое время суток поглощают углекислый газ, а вырабатывают кислород — это фаза роста. Ночью начинается фаза сна, происходит обратный процесс: кислород поглощается в процессе дыхания, а выделяется углекислый газ (количество выделяемого СО₂ ничтожно и не обсуждается учёными).

Анаэробное дыхание растений было открыто Луи Пастёром. Обычно оно происходит в соответствии с суммарным уравнением спиртового брожения:

${\ce {C6H12O6=2C2H5OH + 2CO2}}$

Фотосинтез у растений

Анаэробное дыхание представляет собой процесс брожения. Количество энергии (стандартное изменение свободной энергии), которое должно было бы выделяться при брожении, составляет 234 кДж на моль израсходованной гексозы. Таким образом, для обеспечения себя необходимым количеством энергии растение при брожении должно израсходовать значительно большее количество гексоз, чем при аэробном дыхании. В атмосфере кислорода происходит более эффективное в энергетическом отношении аэробное дыхание, предохраняющее растение от излишних трат органического вещества.

В анаэробных условиях хлорофилл, растворённый в пиридине, под воздействием света восстанавливается аскорбиновой кислотой или другими донорами электронов. В темноте реакция идёт в обратном направлении:

хлорофилл +аскорбиновая кислота ↔ хлорофилл + дегидроаскорбиновая кислота

В свою очередь, «фотовосстановленный» хлорофилл может восстанавливаться такие акцепторы, как НАД+, хиноны, Fe3+.

донор электронов↔ хлорофилл ↔ акцептор электронов

Эти реакции названы в честь А. А. Красновского. Общие принципы организации процесса дыхания на молекулярном уровне у растений и животных схожи. Однако в связи с тем, что растения ведут прикреплённый образ жизни, их метаболизм постоянно должен подстраиваться к изменяющимся внешним условиям, поэтому и их клеточное дыхание имеет некоторые особенности (дополнительные пути окисления, альтернативные ферменты).

Газообмен с внешней средой осуществляется через устьица и чечевички, трещины в коре (у деревьев).

Дыхание у человека

Дыхание у человека можно разделить на стадии:

• внешнее дыхание — газообмен между внешней средой и альвеолами посредством дыхательных путей;
• газообмен в лёгких между воздухом и кровью;
• транспортировка газов кровью между лёгкими и тканями;
• газообмен между кровью и тканями;
• тканевое дыхание.

Внешнее дыхание

Под внешним дыханием понимают газообмен между организмом и окружающей средой, включающий поглощение кислорода и выделение углекислого газа, а также транспорт этих газов внутри организма по системе дыхательных трубочек (трахейнодышащие насекомые) или в системе кровообращения.

Клеточное дыхание включает биохимические процессы транспортировки белков через клеточные мембраны; а также собственно окисление в митохондриях, приводящее к преобразованию химической энергии пищи.

Дыхательная система

У организмов, имеющих большие площади поверхности, контактирующие с внешней средой, дыхание может происходить за счёт диффузии газов непосредственно к клеткам через поры (например, в листьях растений, у полостных животных). При небольшой относительной площади поверхности транспорт газов осуществляется за счёт циркуляции крови (у позвоночных и других) либо в трахеях (у насекомых). У человека в состоянии покоя газообмен через кожу с атмосферой составляет около 2—3 % от лёгочного газообмена.

Внешнее дыхание человека включает две стадии:

• вентиляция альвеол,
• диффузия газов из альвеол в кровь и обратно.

Вентиляция альвеол осуществляется чередованием вдоха (инспирация) и выдоха (экспирация). При вдохе в альвеолы поступает атмосферный воздух, а при выдохе из альвеол удаляется воздух, насыщенный углекислым газом. Вдох и выдох осуществляется путём изменения размеров грудной клетки с помощью дыхательных мышц.

Выделяют два типа дыхания по способу вдоха-выдоха:

• грудной тип дыхания (вдох-выдох производится преимущественно грудной клеткой и участия мышц грудной клетки),
• брюшной тип дыхания (вдох-выдох производится преимущественно путём уплощения диафрагмы со вспомогательным участием мышц брюшной стенки).

Функция внешнего дыхания обеспечивается как дыхательной системой, так и системой кровообращения. Атмосферный воздух попадает в лёгкие из носоглотки (где предварительно очищается от механических примесей, увлажняется и согревается) через гортань и трахеобронхиальное дерево (трахею, главные бронхи, долевые бронхи, сегментарные бронхи, дольковые бронхи, бронхиолы и альвеолярные ходы) попадает в лёгочные альвеолы. Дыхательные бронхиолы, альвеолярные ходы и альвеолярные мешочки с альвеолами составляют единое альвеолярное дерево, а вышеуказанные структуры, отходящие от одной конечной бронхиолы, образуют функционально-анатомическую единицу дыхательной паренхимы лёгкого — а́цинус (лат. ácinus — гроздь). Смена воздуха обеспечивается дыхательной мускулатурой, осуществляющей вдох (набор воздуха в лёгкие) и выдох (удаление воздуха из лёгких). Через мембрану альвеол осуществляется газообмен между атмосферным воздухом и циркулирующей кровью. Далее кровь, обогащённая кислородом, возвращается в сердце, откуда по артериям разносится ко всем органам и тканям организма. По мере удаления от сердца и деления, калибр артерий постепенно уменьшается до артериол и капилляров, через мембрану которых происходит газообмен с тканями и органами. Таким образом, граница между внешним и клеточным дыханием пролегает по клеточной мембране периферических клеток.

Структура аппарата внешнего дыхания

К аппарату внешнего дыхания относятся: грудная клетка, плевральная полость, воздухоносные пути, легкие с их иннервацией и кровоснабжением. Грудная клетка включает костно-суставной аппарат (грудину, грудную часть позвоночного столба, 12 пар ребер, эластичные хрящи, с помощью которых ребра прикрепляются к грудине или к вышележащему ребру) и дыхательные мышцы (главные мышцы: наружные косые межреберные, межхрящевые мышцы, диафрагма; а также вспомогательные: мышцы плечевого пояса; шеи; спины; мышцы, разгибающие позвоночник; внутренние косые межреберные мышцы; мышцы брюшного пресса; мышцы, сгибающие позвоночник). Грудная клетка является рабочей частью системы, обеспечивающей акт дыхания, а также выполняет защитную функцию по отношению к внутренним органам грудной полости (защищает их от механических, атмосферных воздействий, высыхания), обеспечивает возврат крови к сердцу по венам. Плевральная полость — это капиллярная щель микронных размеров между висцеральным и париетальным листками плевры. Висцеральный листок сращен с паренхимой легкого. Париетальный — выстилает изнутри стенку грудной клетки. У корня легких висцеральный листок переходит в париетальный. Внизу имеются пазухи — синусы.

Функции плевральной полости:

1. Смягчает трение при движениях легких за счет свободного скольжения её листков, покрытых серозной жидкостью.
2. Участвует в биомеханике дыхания — связывает легкие с грудной клеткой за счет «вакуумной» связки висцерального листка с париетальным (атмосферный воздух действует на плевральную полость только со стороны легких) и незначительно — за счет силы сцепления листков плевры.
3. Способствует возврату крови по венам к сердцу (за счет отрицательного давления).
4. Выполняет опорную, защитную, ограничительную функции, как и все оболочки.

Свойства плевральной полости:

1. Герметичность — плевральная полость не сообщается с другими полостями и внешней средой, то есть анатомически замкнута.
2. Содержит небольшое количество серозной жидкости в виде смазки за счет секреции серозных клеток плевральных листков. Фильтрующаяся в плевральную щель жидкость всасывается обратно висцеральным и париетальным листками плевры в лимфатическую систему.
3. В ней отсутствует воздух — благодаря всасывательной способности плевры.
4. Имеет отрицательное давление (давление ниже атмосферного). Например, если 760 мм рт. ст. (атмосферное давление) принять за 0, то давление, ниже атмосферного −754 мм рт. ст. составит −6 мм рт. ст., а выше (допустим 880 мм рт. ст.)+120 мм рт. ст. (как, например, систолическое артериальное давление).

Характеристика внешнего дыхания

1. Ритмичность — регулярность вдохов и выдохов через определённые промежутки времени.
2. Частота — число дыханий в минуту (16—20 в минуту у мужчин и 18—22 в минуту у женщин).
3. Глубина — объём воздуха при каждом дыхательном движении.

Взрослый человек, находясь в состоянии покоя, совершает в среднем 14 дыхательных движений в минуту. Вместе с тем частота дыхания может претерпевать значительные колебания (от 10 до 18 за минуту). У детей частота дыхания составляет 20—30 дыхательных движений в минуту; у грудных детей — 30—40; у новорождённых — 40—60.

Объёмы легких. Обозначены: TLC — общая ёмкость, VC — жизненная ёмкость, TV — дыхательный объём, IRV — резервный объём вдоха, ERV — резервный объём выдоха, RV — остаточный объём, IC — ёмкость максимального вдоха, FRC — функциональная остаточная ёмкость. Красной линией — спирограмма спокойного дыхания, максимальных выдоха и вдоха

В течение одного вдоха (в спокойном состоянии) в лёгкие поступает 400—500 мл воздуха. Этот объём воздуха называется дыхательным объёмом (ДО). Такое же количество воздуха поступает из лёгких в атмосферу в течение спокойного выдоха. Максимально глубокий вдох составляет около 2000 мл воздуха. Максимальный выдох также составляет около 2000 мл.

После максимального выдоха в лёгких остаётся воздух в количестве около 1500 мл, называемый остаточным объёмом лёгких. После спокойного выдоха в лёгких остаётся примерно 3000 мл. Этот объём воздуха называется функциональной остаточной ёмкостью (ФОЁ) лёгких. Благодаря ФОЁ в альвеолярном воздухе поддерживается относительно постоянное соотношение содержания кислорода и углекислого газа, так как ФОЁ в несколько раз больше ДО. Только 2/3 ДО достигает альвеол, который называется объёмом альвеолярной вентиляции. Взрослый человек (при дыхательном объёме 0,5 литра и частоте 14 дыхательных движений в минуту) пропускает через лёгкие 7 литров воздуха в минуту. В состоянии физической нагрузки минутный объём дыхания может достигать 120 литров в минуту. При спокойном дыхании соотношение вдоха и выдоха по времени составляет 1:1,3. Без дыхания человек обычно может прожить до 5—7 минут, после чего наступают потеря сознания, необратимые изменения в мозге и смерть.

Дыхание — одна из немногих способностей организма, которая может контролироваться сознательно и неосознанно. При частом и поверхностном дыхании возбудимость нервных центров повышается, а при глубоком — наоборот, снижается. Виды дыхания: глубокое и поверхностное, частое и редкое, верхнее, среднее (грудное) и нижнее (брюшное). Особые виды дыхательных движений наблюдаются при икоте и смехе.

Биомеханика внешнего дыхания

Дыхательный цикл включает фазы вдоха и выдоха. Вдох (инспирация) — это активный процесс, который начинается с сокращения дыхательных мышц и заканчивается поступлением воздуха в легкие. Различают: обычный и глубокий (форсированный) вдох. В обычном вдохе принимают участие главные дыхательные мышцы: диафрагма и наружные косые межреберные, межхрящевые мышцы. При сокращении диафрагмальных волокон купол диафрагмы уплощается (так как мышечные волокна идут радиально), объем грудной клетки увеличивается в вертикальном направлении. При сокращении наружных косых межреберных и межхрящевых мышц ребра поднимаются и немного поворачиваются. Это увеличивает объем грудной клетки в горизонтальном, фронтальном и сагитальном направлениях. Легкие следуют за грудной клеткой (благодаря «вакуумной» связке висцерального листка плевры с париетальным листком) и растягиваются. Воздух в легких разрежается, давление становится немного ниже атмосферного, в результате чего атмосферный воздух заходит в легкие по градиенту давлений.

Диафрагма обеспечивает вентиляцию легких на 2/3. Кроме того, она участвует в кашлевой реакции, при рвоте, натуживании, икоте и родовых схватках. В форсированном вдохе дополнительно принимают участие вспомогательные инспираторные мышцы. К ним относятся большая и малая грудные мышцы, зубчатые и лестничные мышцы, дельтовидная и трапецевидная мышцы; мышцы, поднимающие лопатку, грудино-ключично-сосцевидные мышцы; мышцы, раздувающие ноздри. Таким образом, в глубоком вдохе принимают участие мышцы плечевого пояса, шеи, мышцы спины, разгибающие позвоночник, и даже мимические мышцы лица. При этом ребра поднимаются еще выше, объем грудной клетки увеличивается еще больше, давление воздуха в легких становится снова ниже атмосферного, и резервный объем воздуха входит в легкие. Расширению грудной клетки при вдохе также способствует сила её упругости, которая возникает во время выдоха за счет сжатия грудной клетки.

Выдох (экспирация) — это выход воздуха из легких. Различают пассивный и активный (глубокий) выдох. Пассивный выдох можно сделать после обычного и глубокого вдоха (вздох). При пассивном выдохе не участвуют дыхательные мышцы, а тратится энергия, накопленная во время вдоха. В результате расслабления дыхательных инспираторных мышц объем грудной клетки уменьшается. В этом участвуют следующие пассивные силы:

1. Силы земного притяжения (опускает ребра).
2. Эластичность реберных хрящей и грудной клетки (опускают ребра).
3. Повышенное внутрибрюшное давление и упругость деформированных органов брюшной полости, а также и брюшной стенки (поднимают купол диафрагмы).
4. Эластическая тяга легких — ЭТЛ, сжимая легкие, тянет за собой грудную клетку благодаря «вакуумной» связке висцерального листка с париетальным (главная сила, способствующая уменьшению объема грудной клетки во всех направлениях). Легкие сжимаются, давление в них становится выше атмосферного, и воздух выходит из легких по градиенту давлений. Форсированный (активный) выдох имеет место при смехе, тяжелой физической работе, при кашле, чихании, рвоте, натуживании, пении, декламации, надувании чего-либо (у стеклодувов, музыкантов духовых инструментов), а также во время усиленного дыхания по команде. В активном выдохе участвуют вспомогательные экспираторные мышцы: внутренние косые межреберные (опускают и сближают ребра), мышцы брюшного пресса — это мышцы передней стенки живота и тазового дна (повышают внутрибрюшное давление и поднимают купол диафрагмы), мышцы спины, сгибающие позвоночник, также повышают внутрибрюшное давление, что оттесняет диафрагму кверху. В результате деятельности этих мышц объем грудной клетки резко уменьшается, легкие сжимаются, давление в них становится выше атмосферного и резервный воздух выходит из легких по градиенту давлений.

Биоэнергетика вдоха и выдоха

При спокойном дыхании на работу дыхательных мышц затрачивается всего лишь около 1 % потребляемого организмом кислорода. Энергия при этом расходуется в основном на преодоление ЭТЛ и эластической тяги брюшной стенки. Неэластическое сопротивление вдоху и выдоху сравнительно мало. Его составляют следующие компоненты:

• аэродинамическое сопротивление воздухоносных путей;
• вязкое сопротивление тканей;
• инерционное сопротивление.

Расход энергии на вентиляцию легких невелик еще и потому, что внешнее звено системы дыхания работает подобно качелям. Значительная часть энергии сокращения мышц, обеспечивающей расширение грудной клетки при вдохе, переходит в потенциальную энергию эластической тяги легких и брюшной стенки, обеспечивающей выдох: сжатие грудной клетки как пружины после расслабления мышц вдоха. А возросшие при этом силы упругости сжатой грудной клетки способствуют её расширению при очередном вдохе. Дыхание обычно происходит на подсознательном уровне, как и деятельность внутренних органов. И только при специальной фиксации внимания дыхательные движения осознаются. При тяжелой физической работе и форсированном дыхании расход энергии на вентиляцию легких возрастает до 20 %, поскольку сильно увеличивается неэластическое сопротивление и растет мышечная работа на преодоление возрастающей ЭТЛ при глубоком 20 21 вдохе. Как и в покое, во время физической работы режим дыхания устанавливается непроизвольно. Организм спонтанно контролирует частоту и глубину дыхания, согласно своим физическим возможностям и потребностям в данный момент. При этом у тренированных лиц увеличение вентиляции легких в условиях физической нагрузки осуществляется преимущественно за счет углубления дыхания, а у нетренированных — в основном за счет учащения дыхания. Глубокое дыхание более эффективно для газообмена в легких, так как при этом лучше вентилируются непосредственно альвеолы.

Патология внешнего дыхания

Основная форма патологии внешнего дыхания — дыхательная недостаточность. В зависимости от характера течения патологического процесса различают острую и хроническую дыхательную недостаточность. Кроме того, выделяют три типа дыхательной недостаточности:

• обструктивный тип;
• рестриктивный тип;
• смешанный тип.

Тахипно́э или «дыхание загнанного зверя» — учащённое поверхностное дыхание (ЧД свыше 20 дыхательных движений в минуту). Учащённое дыхание возникает обычно при раздражении дыхательного центра продуктами жизнедеятельности организма (углекислый газ). Наблюдается при анемии, лихорадке, заболеваниях крови. При желании может вызываться усилием воли (гипервентиляция), например, перед предполагаемой задержкой дыхания. При истерии частота дыхательных движений может достигать 60—80 в минуту.

Брадипно́э — патологическое урежение дыхания — развивается при понижении возбудимости дыхательного центра либо при угнетении его функции, которое может быть вызвано повышением внутричерепного давления (опухоль головного мозга, менингит, кровоизлияние в мозг, отёк мозга) или воздействием на дыхательный центр накопившихся в значительных количествах в крови токсических продуктов метаболизма (уремия, печёночная или диабетическая кома, некоторые острые инфекционные заболевания и отравления).

Апно́э (др.-греч. ἄπνοια, дословно «безветрие»; отсутствие дыхания) — отсутствие или остановка дыхательных движений. Патологический процесс, связанный с патологией дыхательной мускулатуры, например, отравление ядом, действующим подобно кураре либо параличом дыхательного центра, например, в результате отёка мозга или черепно-мозговой травмы. Отдельно выделяют синдром обструктивного апноэ сна, вызываемый провисанием верхних дыхательных путей. Этот вид апноэ обычно встречается у людей, которые храпят во сне и является плохим прогностическим признаком в плане риска развития острой сердечно-сосудистой недостаточности.

Так называемое рефлекторное или «ложное апноэ» иногда наступает при сильном раздражении кожи (например, при погружении тела в холодную воду). Апноэ (как патологическое состояние) также следует отличать от искусственно вызванной задержки дыхания (например, при погружении в жидкость) — в результате развившегося кислородного голодания (на фоне прекращения поступления кислорода из атмосферного воздуха в альвеолы) происходит отключение коры головного мозга (потеря сознания или прекращение процессов высшей нервной деятельности), после чего подкорковые и стволовые структуры (дыхательный центр) дают команду на вдох. Если при этом атмосферный воздух проникает в лёгкие, то по мере достижения кислородом тканей и органов (в том числе и ЦНС) происходит спонтанное восстановление сознания. Если тело находится в жидкой среде, то происходит проникновение жидкости в дыхательные пути и развивается утопление (обычное или «сухое», связанное с ларингоспазмом).

Одышка или диспно́э — нарушение частоты и глубины дыхания, сопровождающееся ощущением нехватки воздуха. В случае патологических изменений сердечной мышцы одышка поначалу появляется при физической нагрузке, а затем возникает и в покое, особенно в горизонтальном положении (в связи с увеличением венозного возврата крови к сердцу), заставляя пациента принимать вынужденное положение сидя, способствующее депонированию венозной крови системы нижней полой вены в ногах (ортопное). Приступы резкой одышки (чаще ночные) при заболеваниях сердца — проявление сердечной астмы: одышка в этих случаях инспираторная (затруднён вдох). Экспираторная одышка (затруднён выдох) возникает при сужении просвета мелких бронхов и бронхиол (например, при бронхиальной астме) или при потере эластичности лёгочной ткани (например, при развитии хронической эмфиземе лёгких). «Мозговая» одышка возникает при непосредственном раздражении дыхательного центра (опухоли, кровоизлияния и другие этиологические факторы).

Патологические типы внешнего дыхания:

• периодическое дыхание по типу Чейна — Стокса — дыхание, при котором поверхностные и редкие дыхательные движения постепенно учащаются и углубляются и, достигнув максимума на пятый — седьмой вдох, вновь ослабляются и урежаются, после чего наступает пауза. Затем цикл дыхания повторяется в той же последовательности и переходит в очередную дыхательную паузу. Название дано по именам медиков Джона Чейна и Уильяма Стокса, в чьих работах начала XIX века этот симптом был впервые описан. Механизм патологического дыхания Чейна — Стокса объясняется снижением чувствительности дыхательного центра к СО₂: во время фазы апноэ снижается парциальное напряжение кислорода в артериальной крови (РаО₂) и нарастает парциальное напряжение углекислого газа (гиперкапния), что приводит к возбуждению дыхательного центра, и вызывает фазу гипервентиляции и гипокапнии (снижение PaCO₂). Дыхание Чейна — Стокса встречается в норме у детей младшего возраста, иногда у взрослых во время сна; патологическое дыхание Чейна — Стокса может быть обусловлено черепно-мозговой травмой, гидроцефалией, интоксикацией, выраженным атеросклерозом сосудов головного мозга, при сердечной недостаточности (за счёт увеличения времени кровотока от лёгких к мозгу).
• большое и шумное дыха́ние Куссма́уля — глубокое, редкое, шумное дыхание, является одной из форм проявления гипервентиляции, часто ассоциируется с тяжёлым метаболическим ацидозом, в частности, диабетическим кетоацидозом, ацетонемическим синдромом (недиабетическим кетоацидозом) и терминальной стадии почечной недостаточности. Данный тип патологического дыхания носит имя Адольфа Куссмауля — немецкого врача, опубликовавшего своё исследование в 1874 году и описавшего появление этого типа дыхания как знак комы и неминуемой смерти лиц с сахарным диабетом. В настоящее время в научной литературе упоминается как симптом Куссмауля — глубокое шумное ритмичное дыхание пациента, находящегося в бессознательном состоянии, вызываемое раздражением дыхательного центра ацетоуксусной и бета-оксимасляной кислотами. Указывает на наличие метаболического ацидоза.
• менингитическое или дыхание Биота — чередованием равномерных ритмических дыхательных движений и длительных пауз при органических поражениях ЦНС.

Основные типы нарушений внешнего дыхания:

• альвеолярная гиповентиляция,
• альвеолярная гипервентиляция,
• нарушения лёгочной перфузии,
• нарушения вентиляционно-перфузионных отношений,
• нарушения диффузии.

Часто наблюдается сочетание типов нарушений.

Альвеолярная гиповентиляция характеризуется недостаточной альвеолярной вентиляцией, в результате чего в кровь поступает меньше кислорода и обычно происходит недостаточный вывод из крови углекислого газа. Гиповентиляция приводит к снижению количества кислорода в крови (гипоксемия) и к увеличению количества углекислого газа в крови (гиперкапния).

Причины альвеолярной гиповентиляции:

• нарушения проходимости дыхательных путей,
• уменьшение дыхательной поверхности лёгких,
• нарушение расправления и спадения альвеол,
• патологические изменения грудной клетки,
• механические препятствия экскурсиям грудной клетки,
• расстройства деятельности дыхательной мускулатуры,
• расстройства центральной регуляции дыхания.

Нарушения проходимости дыхательных путей:

• спазм мелких бронхов (обструктивный бронхит, бронхиальная астма),
• западение языка;
• попадание в трахею или бронхи пищи, рвотных масс, инородных тел;
• закупорка дыхательных путей новорождённых слизью, мокротой или меконием;
• воспаление или отёк гортани;
• обтурация или компрессия опухолью или абсцессом.

Тканевое дыхание

Тканево́е или кле́точное дыхание — совокупность биохимических реакций, протекающих в клетках живых организмов, в процессе которых происходит окисление углеводов, липидов и аминокислот до углекислого газа и воды. Высвобожденная энергия запасается в химических связях макроэргических соединений (молекул аденозинтрифосфорной кислоты и других макроэргов) и может быть использована организмом по мере необходимости. Входит в группу процессов катаболизма. На клеточном уровне рассматривают два основных вида дыхания: аэробное (с участием окислителя-кислорода) и анаэробное. При этом физиологические процессы транспортировки к клеткам многоклеточных организмов кислорода и удалению из них углекислого газа рассматриваются как функция внешнего дыхания.

Аэро́бное дыха́ние. В цикле Кребса основное количество молекул АТФ вырабатывается по способу окислительного фосфорилирования на последней стадии клеточного дыхания: в электронтранспортной цепи. Здесь происходит окисление НАД∙Н и ФАДН₂, восстановленных в процессах гликолиза, β-окисления, цикла Кребса и т. д. Энергия, выделяющаяся в ходе этих реакций, благодаря цепи переносчиков электронов, локализованной во внутренней мембране митохондрий (у прокариот — в цитоплазматической мембране), трансформируется в трансмембранный протонный потенциал. Фермент АТФ-синтаза использует этот градиент для синтеза АТФ, преобразуя его энергию в энергию химических связей. Подсчитано, что молекула НАД∙Н может дать в ходе этого процесса 2,5 молекулы АТФ, ФАДН₂ — 1,5 молекулы. Конечным акцептором электрона в дыхательной цепи аэробов является кислород.

Анаэро́бное дыха́ние — биохимический процесс окисления органических субстратов или молекулярного водорода с использованием в дыхательной ЭТЦ в качестве конечного акцептора электронов вместо O₂ других окислителей неорганической или органической природы. Как и в случае аэробного дыхания, выделяющаяся в ходе реакции свободная энергия запасается в виде трансмембранного протонного потенциала, использующегося АТФ-синтазой для синтеза АТФ.

Дыхание и физические нагрузки

Вдыхать во время тренировки желательно через нос. Во-первых, это нужно для защиты от пыли и бактерий. Во-вторых, так воздух увлажняется и согревается. В-третьих, вдох через рот приводит к «сжатию» лёгких диафрагмой и учащению дыхания — а это сокращает приток кислорода, который необходим для окисления и сжигания жиров. Выдыхать во время спорта можно любым удобным способом. Но в любом случае нельзя задерживать выдох, оставлять его на самый пик усилия. Такая манера дыхания перегружает сердечно-сосудистую систему.

Дышите «животом»

Файл:Osgood Schlatters Squat Technique.jpg

Дыхание и физические нагрузки

Правильно дышать не грудью, а с помощью диафрагмы — крупной мышцы в районе солнечного сплетения, которая отвечает за расширение лёгких. Именно она обеспечивает размеренное глубокое дыхание, которое необходимо во время большинства тренировок. Движения идут вниз-вверх, без явного участия грудной клетки. Помимо усиленных поставок кислорода диафрагма обеспечивает «прокачку» связанных с ней внутренних мышц пресса, улучшает кровоснабжение внутренних органов.

Дышите глубоко

Глубокое дыхание во время физической нагрузки насыщает организм достаточным количеством кислорода, обеспечивает вентиляцию лёгких, даёт «топливо» мышцам. Однако важно не перестараться с глубиной вдоха, это может привести к сильному головокружению. Иногда привычные неглубокие вдохи компенсируются их частотой. Но это не помогает очищать кровь от углекислого газа: недостаток кислорода приводит к полуобморочному состоянию, и вы теряете способность заниматься. Выработке правильного глубокого дыхания хорошо способствует древняя китайская практика Цигун, которая к тому же улучшает состояние опорно-двигательного аппарата и снимает нервное напряжение.

При интенсивной кардионагрузке (бег, занятие на эллипсоиде, ходьба) в несколько раз усиливается потребность в кислороде, который служит источником энергии для поддержания мышечной активности. Правильное дыхание при такой нагрузке должно быть равномерным. Поскольку вдох физиологически чуть короче, нужно приучить себя ровно дышать на «раз-два», «раз-два». Вдох при этом слегка растягивается. Беспорядочным дыханием вы нарушаете ритм движений, мешаете собственной координации. Каждому виду кардиотренировки соответствует свой темп, поэтому движения тела важно согласовывать с частотой дыхания: например, если бег медленный, на каждый глубокий вдох и выдох делайте 3-4 шага, если бежите быстрее — расчёт идёт на 2 шага. Соотносите степень нагрузки со своим уровнем тренированности. Во время интенсивных физических упражнений новичок не сможет удерживать правильный темп и глубину дыхания, поэтому тренировка окажется неэффективной.

Литература

1. Дыхание / Глебовский В. Д., Анохин М. И., Коркушко О. В., Лосев Н. И., Миронова Н. С., Немеровский Л. И., Тихонов М. А., Шмелев В. П. // Большая медицинская энциклопедия: в 30 т. / гл. ред. Б. В. Петровский. — 3-е изд. — М.: Советская энциклопедия, 1977. — Т. 7: Дегидразы — Дядьковский. — 548 с.: ил.
2. Лёгочная вентиляция / Исеев Л. P., Переслегин И. А. // Большая медицинская энциклопедия: в 30 т. / гл. ред. Б. В. Петровский. — 3-е изд. — М.: Советская энциклопедия, 1980. — Т. 12: Криохирургия — Ленегр. — 536 с.
3. Газообмен / Исеев Л. Р., Исаакян Л. А., Коркушко О. В., Жмуркин В. П., Лаптева H. Н., Шмелев В. П. // Большая медицинская энциклопедия: в 30 т. / гл. ред. Б. В. Петровский. — 3-е изд. — М.: Советская энциклопедия, 1977. — Т. 4: Валин — Гамбия. — 576 с.
4. Дыхательный коэффициент / Шик Л. Л., Дембо А. Г. // Большая медицинская энциклопедия: в 30 т. / гл. ред. Б. В. Петровский. — 3-е изд. — М.: Советская энциклопедия, 1977. — Т. 7: Дегидразы — Дядьковский. — 548 с.
5. Дыхание // Малая медицинская энциклопедия. — Т. 2. — С. 146.
6. Анатомия человека / Привес М. Г., Лысенков Н. К.. — 9-е изд., перераб. и доп. — М.: Медицина, 1985. — С. 300—314. — 672 с. — (Учебная литература для студентов медицинских институтов). — 110 000 экз.

Ссылки

• Регуляция дыхания. Учебный фильм
• Чудо строения дыхательной системы
• Физиология: внешнее дыхание
• Дыхательная система. Часть первая
• Дыхательная система. Часть вторая