Как происходит кожно легочный газообмен

Обновлено: 17.04.2024

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.

Дыхание – это совокупность процессов, обеспечивающих потребление организмом кислорода и выделение углекислого газа.

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

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.

Человек рождается уже с умением использовать лучший способ дыхания. Если проследить как дышит ребенок, становится заметным, что его передняя брюшная стенка постоянно поднимается и опускается, а грудная клетка остается практически неподвижной. Он “дышит” животом – это так называемый диафрагмальный тип дыхания.

Диафрагма – это мышца, разделяющая грудную и брюшную полости.Сокращения данной мышцы способствуют осуществлению дыхательных движений: вдоха и выдоха.

В повседневной жизни человек не задумывается о дыхании и вспоминает о нем, когда по каким-то причинам становится трудно дышать. Например, в течение жизни напряжение мышц спины, верхнего плечевого пояса, неправильная осанка приводят к тому, что человек начинает “дышать” преимущественно только верхними отделами грудной клетки, при этом объем легких задействуется всего лишь на 20%. Попробуйте положить руку на живот и сделать вдох. Заметили, что рука на животе практически не изменила своего положения, а грудная клетка поднялась. При таком типе дыхания человек задействует преимущественно мышцы грудной клетки (грудной тип дыхания) или области ключиц (ключичное дыхание). Однако как при грудном, так и при ключичном дыхании организм снабжается кислородом в недостаточной степени.

Недостаток поступления кислорода может возникнуть также при изменении ритмичности дыхательных движений, то есть изменении процессов смены вдоха и выдоха.

В состоянии покоя кислород относительно интенсивно поглощается миокардом, серым веществом головного мозга (в частности, корой головного мозга), клетками печени и корковым веществом почек; клетки скелетной мускулатуры, селезенка и белое вещество головного мозга потребляют в состоянии покоя меньший объем кислорода, то при физической нагрузке потребление кислорода миокардом увеличивается в 3-4 раза, а работающими скелетными мышцами – более чем в 20-50 раз по сравнению с покоем.

Интенсивное дыхание, состоящее в увеличении скорости дыхания или его глубины (процесс называется гипервентиляцией), приводит к увеличению поступления кислорода через воздухоносные пути. Однако частая гипервентиляция способна обеднить ткани организма кислородом. Частое и глубокое дыхание приводит к уменьшению количества углекислоты в крови (гипокапнии) и защелачиванию крови – респираторному алкалозу.

Подобный эффект прослеживается, если нетренированный человек осуществляет частые и глубокие дыхательные движения в течение короткого времени. Наблюдаются изменения со стороны как центральной нервной системы (возможно появление головокружения, зевоты, мелькания “мушек” перед глазами и даже потери сознания), так и сердечно-сосудистой системы (появляется одышка, боль в сердце и другие признаки). В основе данных клинических проявлений гипервентиляционного синдрома лежат гипокапнические нарушения, приводящие к уменьшению кровоснабжения головного мозга. В норме у спортсменов в покое после гипервентиляции наступает состояние сна.

Следует отметить, что эффекты, возникающие при гипервентиляции, остаются в то же время физиологичными для организма – ведь на любое физическое и психоэмоциональное напряжение организм человека в первую очередь реагирует изменением характера дыхания.

При глубоком, медленном дыхании (брадипноэ) наблюдается гиповентиляционный эффект. Гиповентиляция – поверхностное и замедленное дыхание, в результате которого в крови отмечается понижение содержание кислорода и резкое увеличение содержания углекислого газа (гиперкапния).

Количество кислорода, которое клетки используют для окислительных процессов, зависит от насыщенности крови кислородом и степени проникновения кислорода из капилляров в ткани.Снижение поступления кислорода приводит к кислородному голоданию и к замедлению окислительных процессов в тканях.

В 1931 году доктор Отто Варбург получил Нобелевскую премию в области медицины, открыв одну из возможных причин возникновения рака. Он установил, что возможной причиной этого заболевания является недостаточный доступ кислорода к клетке.

Используя простые рекомендации, а также различные физические упражнения, можно повысить доступ кислорода к тканям.

  • Правильное дыхание, при котором воздух, проходящий через воздухоносные пути, в достаточной степени согревается, увлажняется и очищается – это спокойное, ровное, ритмичное, достаточной глубины.
  • Во время ходьбы или выполнения физических упражнений следует не только сохранять ритмичность дыхания, но и правильно сочетать ее с ритмом движения (вдох на 2-3 шага, выдох на 3-4 шага).
  • Важно помнить, что потеря ритмичности дыхания приводит к нарушению газообмена в легких, утомлению и развитию других клинических признаков недостатка кислорода.
  • При нарушении акта дыхания уменьшается приток крови к тканям и понижается насыщение ее кислородом.

Необходимо помнить, что физические упражнения способствуют укреплению дыхательной мускулатуры и усиливают вентиляцию легких. Таким образом, от правильного дыхания в значительной мере зависит здоровье человека.

животные, которые дышат через кожу (кожное дыхание)все те животные, которые имеют возможность выполнять свои дыхательные процессы кожно.

В эту группу входят земноводные (лягушки, жабы, саламандры), кольчатые черви (дождевые черви) и некоторые иглокожие (морские ежи). Однако некоторые рыбы, змеи, черепахи и ящерицы используют свою кожу в качестве органа дыхания в большей или меньшей степени.


Кожа этих животных влажная, довольно тонкая и сильно васкуляризированная во внутренних слоях. Эти характеристики являются фундаментальными для этого типа животных, чтобы позволить дыхательный процесс через этот орган.

Кроме того, у большинства животных с таким типом дыхания есть легкие или жабры, которые обеспечивают им альтернативную поверхность для газообмена и дополняют дыхание кожи..

Фактически, только определенные типы саламандр, которые не имеют ни легких, ни жабр, выживают исключительно с дыханием кожи. Вам также может быть интересно узнать, как животным, живущим под водой, удается дышать?

14 примеров животных, которые дышат через кожу

аннелиды

1- Земляной червь


Дождевой червь - это животное, принадлежащее к семейству кольчатых червей. Они получают это имя из-за отличительной особенности их тела, разделенного на кольцеобразные сегменты.

Чтобы кормить, он делает туннели в земле. При этом этот органический материал проходит через пищеварительный тракт, а затем удаляет отходы в виде экскрементов. Эта постоянная активность дождевого червя позволяет размягчать, обогащать и аэрировать почву.

У этого животного отсутствуют специальные органы дыхания, поэтому его дыхание осуществляется посредством простой диффузии через кожу.

2- Сангуйуэла


Пиявка - это плоское животное с присосками на каждом конце тела. Большинство видов этого животного питаются кровью, которая сосет из других организмов.

Они дышат через кожу, хотя в некоторых семьях (Piscicolideaб) этих кольчатых червей наблюдается наличие мелких жабр, похожих на боковые разветвления в его теле.

В семьях Вы gnatobdelidas и Вы faringobdelidas также наблюдается присутствие красного пигмента, известного как внеклеточный гемоглобин, который несет 50% кислорода, поглощенного этими животными.

3- корейский дождевой червь или nereis

Корейский дождевой червь или nereis - это морской червь, принадлежащий к семейству кольчатых червей, а именно к классу полихет. Его тело вытянуто, полуцилиндрическое и с сегментами в форме колец. У него четыре глаза и мощные челюсти, похожие на когти, которые помогают поймать его добычу..

В nereis отсутствуют специализированные органы дыхания. Следовательно, он дышит через всю поверхность вашего тела, а точнее через плоские, тонкие придатки, которые ограничивают ваше тело в боковом направлении..

амфибия

4- Ajolote


Аджолот или аксолотль - это разновидность саламандры из группы земноводных, которая встречается почти исключительно в долине Мексики, особенно в системе каналов Сочимилько. Хотя некоторые виды также встречаются в Северной Америке.

Как и большинство саламандр, он имеет вид ящерицы. Ваша кожа гладкая, железистая и влажная. Они бывают разных цветов (коричневый, черный, зеленый, с пятнами, желтый).

Были обнаружены некоторые розовые и полностью белые экземпляры (аксолотли альбиносов). Выполняет процесс дыхания тремя способами: жабры, легкие и кожа.

5- Лягушки


Лягушки принадлежат к группе земноводных, известных как ануранские. Это животные, которые подвергаются процессу метаморфоз от рождения до зрелого возраста..

На своих первых стадиях развития они известны как головастики и живут исключительно в водной среде. На этой стадии ваше дыхание становится жаберным и кожным.

У взрослых животных представлено легочное и кожное дыхание. Два типа дыхания чередуются в зависимости от времени года. Например, зимой потребность в кислороде ниже, поэтому наибольшее поглощение происходит через кожу.

Напротив, летом потребность в кислороде выше, и поглощение осуществляется в основном через легкие. Однако две формы дыхания работают попеременно в большей или меньшей степени..

6- Сесилия

Сесилия - амфибия без конечностей (аподальная) в форме червя. У некоторых нет хвоста, а у других рудиментарный. У некоторых цецилий есть рудиментарные легкие, которые дополняют дыхание через кожу.

Тем не менее, недавно были обнаружены виды, которые полностью отсутствуют в легких и чье дыхание полностью кожное. Цецилийцы живут во влажных тропических зонах и в водных средах..

7- Халапа ложный тритон

Ложный тритон халапа - это разновидность саламандры, принадлежащая к группе саламандр без легких. Его тело удлиненное, с выпученными глазами и длинным хвостом. Не имея легких, его дыхание полностью кожное.


Жабы, как и лягушки, относятся к группе ануранов. Они отличаются от них с точки зрения их размера, длины ног, текстуры кожи (шероховатый на жабах, гладкий на лягушках) и на их пути перемещения (лягушки делают это с длинными прыжками, жабы делают это, давая небольшие прыжки или ходьба).

Жабы также представляют те же типы дыхания лягушек на протяжении всего их развития. Однако во взрослом состоянии и потому, что их кожа более сухая, они в большей степени зависят от легочного дыхания..

9- Тритон


Тритоны - это амфибии, принадлежащие к одной семье саламандр. Его тело тонкое и удлиненное, а ноги короткие. Хвост длинный и уплощенный.

Они имеют тенденцию быть меньше, чем саламандры и, в отличие от саламандр, проводят большую часть своей жизни в воде. Как и большинство амфибий, большая часть их дыхания проходит через кожу..

иглокожие

10- Морские ежи


Морские ежи - это класс, принадлежащий к семейству иглокожих. Они обычно имеют форму шара и лишены конечностей. Его внутренний скелет покрыт только эпидермисом.

Они имеют подвижные шипы вокруг всего тела, что позволяет им двигаться и обеспечивает способ защиты от хищников. Представлены два типа дыхания: жаберное и кожное.

11- Морской огурец


Морской огурец относится к семейству иглокожих. Его тело вытянуто и мягко, похоже на тело червя и не имеет конечностей. У этого есть рот в передней части и отверстие в заднем проходе в задней части.

Его размер варьируется от нескольких миллиметров до нескольких метров. Некоторые виды имеют ответвления возле заднего прохода, которые служат для дыхания, но также дышат через кожу.

12- Средиземноморская Коматула

Эти животные принадлежат к виду, известному как морские лилии, и являются частью семейства иглокожих. Его тело имеет форму чашечки, из которой выступают 5 плеч, которые в свою очередь имеют меньшие бифуркации.

Процесс дыхания происходит через контакт покровного слоя с водной средой, в основном за счет волнового движения канала скорой помощи..

13- Офиура

Это класс животных, принадлежащих к семейству иглокожих. Его тело образовано округлой и сплющенной центральной структурой, из которой выходят очень тонкие и длинные руки, которые имеют небольшие разветвления. Для движения он использует свои руки, перемещая их в волнистой форме, как змеи..

Как и другие иглокожие, они представляют зарождающиеся дыхательные системы, и большая часть газообразного обмена происходит через кожное дыхание..

14- табакерка

Это тип морского ежа. Его тело покрыто оболочкой из известковых слоев. Тонкие нити (известные как зубцы) выступают через поры панциря, позволяя им двигаться и защищаться. Бранкокальное и кожное дыхание.

Рептилии и млекопитающие с кожным дыханием


У некоторых рептилий может наблюдаться некоторая степень покровного газообразного обмена, хотя это не указывает на то, что это животные с кожным дыханием. Просто то, что при определенных обстоятельствах кожное дыхание является альтернативой газообмена для некоторых видов животных.

Некоторые из этих рептилий - морская змея (она выделяет около 40% углекислого газа через кожу), мускусная черепаха (захватывает около 35% кислорода и кожно выделяет 25% углекислого газа), зеленая ящерица (20% кислорода и 15% углекислого газа через кожу) и японская черепаха (15% кислорода и 10% углекислого газа через кожу), среди других.

Точно так же было обнаружено, что даже у некоторых млекопитающих кожный газообмен вносит значительный вклад в скорость газообмена, необходимую для выживания животного..

Примером этого является коричневая летучая мышь, которая получает примерно 13% от своего потребности в кислороде через кожу и удаляет примерно 5% углекислого газа тем же способом..

Некоторые факты о кожном дыхании

Кожный дыхательный процесс осуществляется через телесный покров, который является органом, который внешне покрывает многоклеточные организмы (образованные кожей и кожными придатками или кожными придатками)..

Чтобы этот процесс происходил, необходимо, чтобы кутикула эпидермиса (который является самым внешним слоем кожи) была влажной и была достаточно тонкой.

Влажность кожи достигается благодаря наличию железистых клеток, которые вкраплены между кубическими клетками эпителия. Эти клетки производят слизь, которая покрывает всю кожу и дает ей необходимую влагу для газообмена.

Другой важной особенностью, облегчающей этот тип дыхания, является наличие под эпидермисом обильных кровеносных капилляров, которые способствуют газообмену..

Процесс начинается с поглощения кислорода путем диффузии через кожу. Оттуда он проходит к кровеносным сосудам и через кровь достигает клеток, где происходит диффузия нового газообразного обмена..

Кровь собирает углекислый газ, который снова попадает в окружающую среду через кожу. Таким образом, дыхательный цикл завершен. По сути, этот процесс похож на процесс у других животных с более сложной дыхательной системой..

Животные с кожным дыханием живут в водной среде или на влажных почвах, что позволяет им сохранять свою кожу смазанной - состояние, необходимое для дыхательного процесса..

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.

Дыхание – это совокупность процессов, обеспечивающих потребление организмом кислорода и выделение углекислого газа.

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

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.

Человек рождается уже с умением использовать лучший способ дыхания. Если проследить как дышит ребенок, становится заметным, что его передняя брюшная стенка постоянно поднимается и опускается, а грудная клетка остается практически неподвижной. Он “дышит” животом – это так называемый диафрагмальный тип дыхания.

Диафрагма – это мышца, разделяющая грудную и брюшную полости.Сокращения данной мышцы способствуют осуществлению дыхательных движений: вдоха и выдоха.

В повседневной жизни человек не задумывается о дыхании и вспоминает о нем, когда по каким-то причинам становится трудно дышать. Например, в течение жизни напряжение мышц спины, верхнего плечевого пояса, неправильная осанка приводят к тому, что человек начинает “дышать” преимущественно только верхними отделами грудной клетки, при этом объем легких задействуется всего лишь на 20%. Попробуйте положить руку на живот и сделать вдох. Заметили, что рука на животе практически не изменила своего положения, а грудная клетка поднялась. При таком типе дыхания человек задействует преимущественно мышцы грудной клетки (грудной тип дыхания) или области ключиц (ключичное дыхание). Однако как при грудном, так и при ключичном дыхании организм снабжается кислородом в недостаточной степени.

Недостаток поступления кислорода может возникнуть также при изменении ритмичности дыхательных движений, то есть изменении процессов смены вдоха и выдоха.

В состоянии покоя кислород относительно интенсивно поглощается миокардом, серым веществом головного мозга (в частности, корой головного мозга), клетками печени и корковым веществом почек; клетки скелетной мускулатуры, селезенка и белое вещество головного мозга потребляют в состоянии покоя меньший объем кислорода, то при физической нагрузке потребление кислорода миокардом увеличивается в 3-4 раза, а работающими скелетными мышцами – более чем в 20-50 раз по сравнению с покоем.

Интенсивное дыхание, состоящее в увеличении скорости дыхания или его глубины (процесс называется гипервентиляцией), приводит к увеличению поступления кислорода через воздухоносные пути. Однако частая гипервентиляция способна обеднить ткани организма кислородом. Частое и глубокое дыхание приводит к уменьшению количества углекислоты в крови (гипокапнии) и защелачиванию крови – респираторному алкалозу.

Подобный эффект прослеживается, если нетренированный человек осуществляет частые и глубокие дыхательные движения в течение короткого времени. Наблюдаются изменения со стороны как центральной нервной системы (возможно появление головокружения, зевоты, мелькания “мушек” перед глазами и даже потери сознания), так и сердечно-сосудистой системы (появляется одышка, боль в сердце и другие признаки). В основе данных клинических проявлений гипервентиляционного синдрома лежат гипокапнические нарушения, приводящие к уменьшению кровоснабжения головного мозга. В норме у спортсменов в покое после гипервентиляции наступает состояние сна.

Следует отметить, что эффекты, возникающие при гипервентиляции, остаются в то же время физиологичными для организма – ведь на любое физическое и психоэмоциональное напряжение организм человека в первую очередь реагирует изменением характера дыхания.

При глубоком, медленном дыхании (брадипноэ) наблюдается гиповентиляционный эффект. Гиповентиляция – поверхностное и замедленное дыхание, в результате которого в крови отмечается понижение содержание кислорода и резкое увеличение содержания углекислого газа (гиперкапния).

Количество кислорода, которое клетки используют для окислительных процессов, зависит от насыщенности крови кислородом и степени проникновения кислорода из капилляров в ткани.Снижение поступления кислорода приводит к кислородному голоданию и к замедлению окислительных процессов в тканях.

В 1931 году доктор Отто Варбург получил Нобелевскую премию в области медицины, открыв одну из возможных причин возникновения рака. Он установил, что возможной причиной этого заболевания является недостаточный доступ кислорода к клетке.

Используя простые рекомендации, а также различные физические упражнения, можно повысить доступ кислорода к тканям.

  • Правильное дыхание, при котором воздух, проходящий через воздухоносные пути, в достаточной степени согревается, увлажняется и очищается – это спокойное, ровное, ритмичное, достаточной глубины.
  • Во время ходьбы или выполнения физических упражнений следует не только сохранять ритмичность дыхания, но и правильно сочетать ее с ритмом движения (вдох на 2-3 шага, выдох на 3-4 шага).
  • Важно помнить, что потеря ритмичности дыхания приводит к нарушению газообмена в легких, утомлению и развитию других клинических признаков недостатка кислорода.
  • При нарушении акта дыхания уменьшается приток крови к тканям и понижается насыщение ее кислородом.

Необходимо помнить, что физические упражнения способствуют укреплению дыхательной мускулатуры и усиливают вентиляцию легких. Таким образом, от правильного дыхания в значительной мере зависит здоровье человека.

Свежий воздух дает нам цветущий вид и превосходный цвет лица. Но мегаполис – не самое подходящее место для воздушных ванн. Чем же дышать нашей коже?

Как дышит кожа

Кожу называют органом дыхания, нашими вторыми легкими. Как же она дышит? «Кожа действительно осуществляет 1–2% всего газообмена в организме (остальной газообмен происходит через легкие), – рассказывает дерматолог Екатерина Турубара, эксперт Лабораторий Vichy. – Путем диффузии кислород воздуха через кожу поступает в кровеносные сосуды, а углекислый газ, наоборот, выделяется с поверхности кожи. Кожное дыхание тесно связано с деятельностью потовых желез, богатых кровеносными сосудами». Поэтому так важно давать возможность коже дышать – для этого и существуют одежда из воздухопроницаемой ткани, воздухопроницаемая (некомедогенная) косметика.

Нужен ли ей дополнительный кислород?

Этот вопрос остается дискуссионным. С одной стороны, «кислородное голодание» приводит к ухудшению всех клеточных функций. С другой – кислород обладает мощными окисляющими свойствами, а именно: на оксиданты возложена ответственность за преждевременное старение. «На самом деле окисление – это естественный процесс, который постоянно происходит во всех клетках нашего организма, – объясняет Екатерина Турубара. – Кислород окисляет ряд веществ (углеводов, жиров), и в ходе этого процесса выделяется большое количество энергии, которая запасается в клетке (точнее, в ее энергостанциях – митохондриях) до возникновения необходимости в ней. Деление клеток эпидермиса, синтез фибробластами коллагена и эластина – все это требует энергии».

В английском языке оксигенация (насыщение тканей кислородом) и окисление обозначаются одним словом – oxygenate, это порождает такую путаницу в голове потребителя, что некоторые косметические марки отказались от использования понятия «кислород» в своей маркетинговой и рекламной стратегии. «Насыщение кожи кислородом и окисление – это две стороны одной медали, – констатирует дерматолог Елена Фуфлыгина.– Недостаток кислорода – плохо, но и избыток его тоже ни к чему. Любая кислородная терапия должна использоваться, что называется, по показаниям. В дерматологии это может быть, например, тусклый цвет кожи, недостаток тонуса – процедуры, усиливающие насыщение кожи кислородом, дают в таких случаях мощный экспресс-эффект».

Есть средство

Косметические средства, улучшающие дыхание кожи, могут работать на разных принципах. Одни из них действительно содержат кислород. В состав других входят вещества, улучшающие транспортировку кислорода в клетки. Третьи включают активные компоненты, улучшающие все метаболические процессы в клетках. «Важно не столько увеличить количество кислорода, поступающего в ткани, а именно оптимизировать способность клеток использовать поступающий кислород, – объясняет Екатерина Турубара.– Поэтому для кожи очень важны все вещества, которые активизируют процесс поглощения кислорода из крови (например, убихинон или коэнзим Q10, витамин В6 и другие). Можно сказать, они влияют на процессы ее омоложения и самообновления». «В принципе, чтобы улучшить дыхание кожи и стимулировать все метаболические процессы, годятся самые простые косметические приемы, – продолжает Елена Фуфлыгина. – Вовремя освободить кожу от омертвевших клеток, активизировать кровообращение при помощи массажа – не забывать про элементарный ежедневный уход».

Глотнуть кислорода

Существует несколько эффективных способов снабжать организм кислородом непосредственно – такие процедуры получили название «оксигенотерапия».

В буквальном смысле напитаться кислородом помогают «кислородные коктейли»: воздушная пенка из белка или фруктового сока, к которой добавляют витамины группы В и С, настой шиповника, лакрицы и других лекарственных растений. Этот метод под названием «энтеральная оксигенотерапия» изобрел полвека назад советский патофизиолог академик Николай Сиротинин: попадая в ЖКТ, кислород быстро всасывается в кровь, улучшая обменные процессы, повышая иммунитет.

Теперь такие коктейли готовят и в клиниках красоты, и во многих фитнес-клубах. Комплекты для приготовления кислородных коктейлей дома (например, «Экотель») можно купить в аптеке.

Вдыхание кислородной смеси – еще один способ повысить уровень кислорода в крови. Коктейли для вдыхания приготавливаются из смеси кислорода и разных эфирных масел – этой смесью дышат через специальные трубочки или при помощи маски. Такие коктейли дают мгновенный мощный тонизирующий эффект, поэтому устройства для их приготовления стали устанавливать не только в эстетических клиниках, но даже в некоторых танцевальных клубах.

Вдыхание озоновой смеси – одна из составляющих терапии в спа-капсулах, будь то антицеллюлитная, антистрессовая или детокс-процедура (кислород активизирует все метаболические процессы).

Инъекции кислорода – один из вариантов мезотерапии, когда смесь вводится под кожу для борьбы с целлюлитом. В процессе этой процедуры не только ускоряется расщепление жиров и выведение токсинов, но и подтягиваются ткани. Другие показания для кислородных инъекций – растяжки, следы от акне, пигментация и прочие проблемы с кожей. Несмотря на то что разные способы оксигенотерапии широко применяются в медицине, следует знать, что для нее существует много противопоказаний: это нарушения свертываемости и другие заболевания крови, перенесенные инсульты, проблемы с щитовидной железой, склонность к аллергическим реакциям.

Свежий воздух дает нам цветущий вид и превосходный цвет лица. Но мегаполис – не самое подходящее место для воздушных ванн. Чем же дышать нашей коже?

Как дышит кожа

Кожу называют органом дыхания, нашими вторыми легкими. Как же она дышит? «Кожа действительно осуществляет 1–2% всего газообмена в организме (остальной газообмен происходит через легкие), – рассказывает дерматолог Екатерина Турубара, эксперт Лабораторий Vichy. – Путем диффузии кислород воздуха через кожу поступает в кровеносные сосуды, а углекислый газ, наоборот, выделяется с поверхности кожи. Кожное дыхание тесно связано с деятельностью потовых желез, богатых кровеносными сосудами». Поэтому так важно давать возможность коже дышать – для этого и существуют одежда из воздухопроницаемой ткани, воздухопроницаемая (некомедогенная) косметика.

Нужен ли ей дополнительный кислород?

Этот вопрос остается дискуссионным. С одной стороны, «кислородное голодание» приводит к ухудшению всех клеточных функций. С другой – кислород обладает мощными окисляющими свойствами, а именно: на оксиданты возложена ответственность за преждевременное старение. «На самом деле окисление – это естественный процесс, который постоянно происходит во всех клетках нашего организма, – объясняет Екатерина Турубара. – Кислород окисляет ряд веществ (углеводов, жиров), и в ходе этого процесса выделяется большое количество энергии, которая запасается в клетке (точнее, в ее энергостанциях – митохондриях) до возникновения необходимости в ней. Деление клеток эпидермиса, синтез фибробластами коллагена и эластина – все это требует энергии».

В английском языке оксигенация (насыщение тканей кислородом) и окисление обозначаются одним словом – oxygenate, это порождает такую путаницу в голове потребителя, что некоторые косметические марки отказались от использования понятия «кислород» в своей маркетинговой и рекламной стратегии. «Насыщение кожи кислородом и окисление – это две стороны одной медали, – констатирует дерматолог Елена Фуфлыгина.– Недостаток кислорода – плохо, но и избыток его тоже ни к чему. Любая кислородная терапия должна использоваться, что называется, по показаниям. В дерматологии это может быть, например, тусклый цвет кожи, недостаток тонуса – процедуры, усиливающие насыщение кожи кислородом, дают в таких случаях мощный экспресс-эффект».

Есть средство

Косметические средства, улучшающие дыхание кожи, могут работать на разных принципах. Одни из них действительно содержат кислород. В состав других входят вещества, улучшающие транспортировку кислорода в клетки. Третьи включают активные компоненты, улучшающие все метаболические процессы в клетках. «Важно не столько увеличить количество кислорода, поступающего в ткани, а именно оптимизировать способность клеток использовать поступающий кислород, – объясняет Екатерина Турубара.– Поэтому для кожи очень важны все вещества, которые активизируют процесс поглощения кислорода из крови (например, убихинон или коэнзим Q10, витамин В6 и другие). Можно сказать, они влияют на процессы ее омоложения и самообновления». «В принципе, чтобы улучшить дыхание кожи и стимулировать все метаболические процессы, годятся самые простые косметические приемы, – продолжает Елена Фуфлыгина. – Вовремя освободить кожу от омертвевших клеток, активизировать кровообращение при помощи массажа – не забывать про элементарный ежедневный уход».

Глотнуть кислорода

Существует несколько эффективных способов снабжать организм кислородом непосредственно – такие процедуры получили название «оксигенотерапия».

В буквальном смысле напитаться кислородом помогают «кислородные коктейли»: воздушная пенка из белка или фруктового сока, к которой добавляют витамины группы В и С, настой шиповника, лакрицы и других лекарственных растений. Этот метод под названием «энтеральная оксигенотерапия» изобрел полвека назад советский патофизиолог академик Николай Сиротинин: попадая в ЖКТ, кислород быстро всасывается в кровь, улучшая обменные процессы, повышая иммунитет.

Теперь такие коктейли готовят и в клиниках красоты, и во многих фитнес-клубах. Комплекты для приготовления кислородных коктейлей дома (например, «Экотель») можно купить в аптеке.

Вдыхание кислородной смеси – еще один способ повысить уровень кислорода в крови. Коктейли для вдыхания приготавливаются из смеси кислорода и разных эфирных масел – этой смесью дышат через специальные трубочки или при помощи маски. Такие коктейли дают мгновенный мощный тонизирующий эффект, поэтому устройства для их приготовления стали устанавливать не только в эстетических клиниках, но даже в некоторых танцевальных клубах.

Вдыхание озоновой смеси – одна из составляющих терапии в спа-капсулах, будь то антицеллюлитная, антистрессовая или детокс-процедура (кислород активизирует все метаболические процессы).

Инъекции кислорода – один из вариантов мезотерапии, когда смесь вводится под кожу для борьбы с целлюлитом. В процессе этой процедуры не только ускоряется расщепление жиров и выведение токсинов, но и подтягиваются ткани. Другие показания для кислородных инъекций – растяжки, следы от акне, пигментация и прочие проблемы с кожей. Несмотря на то что разные способы оксигенотерапии широко применяются в медицине, следует знать, что для нее существует много противопоказаний: это нарушения свертываемости и другие заболевания крови, перенесенные инсульты, проблемы с щитовидной железой, склонность к аллергическим реакциям.

Читайте также: