Дыхательные пути
Нос, гортань, трахея и бронхи — путь воздуха в лёгкие.
Что такое дыхательные пути
Дыхательные пути — это система трубок, по которым воздух идёт из внешней среды в лёгкие и обратно. Их называют ещё воздухоносными путями, и это точное название: их задача — проводить воздух, а не обмениваться газами. Сам газообмен происходит глубже — в альвеолах, микроскопических пузырьках внутри лёгких. Здесь же воздух только движется по пути — но, как мы увидим, дорога эта не пустая: по ней воздух согревается, увлажняется и очищается.
Дыхательные пути — это одна непрерывная трубка, которая начинается у ноздрей и многократно ветвится, пока не закончится самыми мелкими веточками в лёгких. Поэтому их часто сравнивают с деревом, растущим ветвями внутрь: ствол — трахея, крупные сучья — бронхи, мелкие веточки — бронхиолы. Граница проводящей зоны проходит в самых мелких веточках — там, где заканчиваются терминальные бронхиолы; где они исчезает и появляются альвеолы, начинается газообмен. Что происходит на этой границе — в статье Альвеолы и газообмен.
Верхние и нижние дыхательные пути
Дыхательные пути принято делить на две группы — по тому, насколько глубоко они находятся. Деление это в чём-то условно, но удобно: оно отражает разные задачи и разные типы болезней верхних и нижних отделов.
Всё, что расположено в голове и шее: полость носа, околоносовые пазухи, глотка и гортань. Здесь воздух согревается, увлажняется и очищается, а также приобретает голос. Именно верхние пути чаще всего страдают при простуде — насморк и боль в горле считаются «простудными» симптомами.
Всё, что ниже гортани: трахея, бронхи и их мелкие ветвления, бронхиолы. Здесь воздух окончательно распределяется по лёгким и доходит до альвеол. Болезни нижних путей — бронхит, бронхиолит — обычно тяжелее, потому что глубже проникают в дыхательную систему.
Верхние дыхательные пути — не только дыхательные. Через глотку проходит и пища, поэтому этот отдел общий с пищеварительной системой. Такое «пересечение путей» — причина того, что мы можем подавиться: воздух и еда на коротком участке идут по одной дороге.
Путь воздуха по отделам
Проследим путь воздуха сверху вниз и разберёмся, что происходит на каждом участке.
Полость носа и околоносовые пазухи
Путь воздуха начинается в полости носа, и это не случайно. Нос — главный отдел подготовки воздуха. Его внутренняя поверхность покрыта слизистой с множеством складок — носовых раковин, которые завихряют поток и заставляют воздух дольше контактировать со стенками. Кровеносные сосуды в слизистой согревают холодный воздух, слизь увлажняет сухой, а реснички и слизь задерживают пыль, пыльцу и микробов. Пока воздух доходит до лёгких, он успевает стать тёплым и влажным.
В костях вокруг носа есть воздушные полости — околоносовые пазухи (их ещё называют придаточными пазухами носа). Они связаны с полостью носа узкими отверстиями, делают череп легче, служат резонаторами голоса и участвуют в подготовке воздуха. Когда их отверстия забиваются слизью, воспаление пазух даёт тяжесть и боль в области лица — так развивается синусит.
В самой верхней части полости носа расположена обонятельная зона — участок с особыми обонятельными рецепторами, которыми мы чувствуем запахи. О том, как устроено обоняние, — в статье Обоняние.
Глотка
Из носа воздух попадает в глотку — мышечную трубку в задней части горла. Название связано со словом «глотать»: здесь перекрещиваются дыхательный и пищеварительный пути. В глотке выделяют три части: носоглотку (над нёбом, куда воздух попадает из носа), ротоглотку (на уровне рта) и гортаноглотку (у входа в гортань). По глотке воздух движется дальше — в гортань. Как при глотании согласованы дыхание и проглатывание, подробно разобрано в статье Ротовая полость и глотка.
Гортань
Гортань — отдел между глоткой и трахеей. Она сложена из нескольких хрящей, самый крупный из которых — щитовидный хрящ: у мужчин он выступает на шее и известен как «кадык» (адамово яблоко). Гортань выполняет сразу две задачи — проводит воздух и создаёт голос.
Внутри гортани расположены голосовые складки (их часто называют голосовыми связками) — натянутые эластичные перепонки. Когда воздух проходит между ними, они колеблются и издают звук; от их натяжения зависит высота голоса, а от формы рта, глотки и носовой полости — тембр. Так дыхание становится речью и пением.
Вторая важнейшая роль гортани — защита. Над входом в неё расположен надгортанник — хрящевой лепесток. При глотании он закрывает вход в гортань, и пища идёт в пищевод, а не в дыхательные пути. Это и есть причина, по которой мы обычно не давимся, хотя оба пути на коротком участке общие.
Трахея
Трахея (дыхательное горло) — трубка, ведущая от гортани вниз, в грудную клетку. Само слово происходит от греческого «шероховатый»: так её назвали из-за хрящевых колец. У взрослого человека трахея имеет длину около 10–12 сантиметров и диаметр примерно 1,5–2 сантиметра.
Её стенка укреплена хрящевыми полукольцами — их обычно 16–20, и они хрящевые не полностью: это именно полукольца, открытые сзади. Хрящ не даёт трахее спадаться и перекрывать воздуху путь, а открытая задняя стенка — мягкая, с мышцей — позволяет пищеводу, лежащему позади, растягиваться, когда по нему идёт проглоченный комок. Так две трубки — воздушная и пищевая — не мешают друг другу.
Бронхи и бронхиальное дерево
В грудной клетке трахея делится на два главных бронха — правый и левый, по одному в каждое лёгкое. Само слово «бронх» по-гречески и означало «дыхательное горло» (отсюда же и «бронхит» — воспаление бронхов). Интересная деталь: правый главный бронх шире, короче и идёт почти вертикально, поэтому случайно вдохнутые мелкие предметы чаще попадают именно в правое лёгкое.
Дальше бронхи ветвятся снова и снова, с каждым разом становясь тоньше. Образуется бронхиальное дерево: главные бронхи делятся на долевые (по числу долей лёгкого), те — на сегментарные и далее на всё более мелкие. В стенках крупных бронхов ещё есть хрящ, но чем дальше, тем его меньше, а гладких мышц — больше.
Самые мелкие веточки — бронхиолы — хряща уже не имеют вовсе. Их стенка состоит из гладкой мускулатуры, которая может сужаться и расширяться, регулируя поток воздуха. Именно на этом уровне сужается просвет при бронхиальной астме: мышцы бронхиол спазмируются, и дышать становится трудно. Бронхиолы заканчиваются концевыми (терминальными) бронхиолами — это и есть граница проводящей зоны. За ней начинаются дыхательные бронхиолы и альвеолы, где идёт газообмен (подробнее — в статье Альвеолы и газообмен).
Стенка дыхательных путей
Как ни различаются отделы, стенка дыхательных путей построена по общему плану. У неё есть слои, каждый со своей ролью:
- Слизистая оболочка — внутренний слой, обращённый к воздуху. Она выстлана особым реснитчатым (мерцательным) эпителием — слоем клеток, на верхушке которых сидят крошечные подвижные волоски, реснички. Между ними расположены бокаловидные клетки — клетки, выделяющие слизь (по форме они напоминают бокал).
- Подслизистая основа — слой с кровеносными сосудами, нервами и мелкими железами, которые тоже выделяют слизь. Именно густая сеть сосудов согревает проходящий воздух.
- Фиброзно-хрящевой слой — хрящ (полукольца в трахее, пластины в бронхах), который держит просвет открытым. Чем глубже в дерево, тем хряща меньше: в бронхиолах его нет вовсе.
- Наружный слой (адвентиция) — соединительная ткань, связывающая трубку с соседними органами.
Такой набор слоёв объясняет главные свойства дыхательных путей: просвет всегда открыт (хрящ), воздух увлажняется и согревается (слизистая с сосудами), а поверхность постоянно очищается (реснички и слизь).
Четыре задачи дыхательных путей
Хотя дыхательные пути только «проводят» воздух, их работа не сводится к простому транспорту. У них есть несколько задач, которые удобно разложить по пунктам.
Главная задача: доставить воздух от носа до альвеол и обратно. Хрящи держат просвет открытым, а ветвление распределяет поток по всей ткани лёгкого.
Кровь в слизистой отдаёт тепло проходящему воздуху, и он согревается почти до температуры тела. Особенно важно это на морозе: холодный воздух не должен доходить до альвеол.
Воздух насыщается водяным паром из слизи. Без этого сухой воздух пересушивал бы нежные стенки альвеол. Именно поэтому в морозный день виден «пар» изо рта — это влага выдыхаемого воздуха, которая на холоде превращается в туман.
Слизь улавливает пыль, пыльцу и микробов, а реснички непрерывно выносят этот слой наружу. Так дыхательные пути не пропускают грязь к альвеолам.
К этим четырём добавляются ещё две «побочные» функции. Голос рождается в гортани — там воздух, проходя через голосовые складки, превращается в звук. А в самом верху полости носа воздух встречается с обонятельными рецепторами, и мы чувствуем запахи. Обе функции возникают «по совместительству»: у дыхательных путей тот же поток воздуха, которым можно пользоваться и для речи, и для распознавания запахов.
Как дыхательные пути очищаются
Очистка — настолько важная задача, что у дыхательных путей есть для неё отдельный механизм. Работает он так.
Слизистая выделяет слизь — липкий слой, в котором застревают частицы пыли и микробы. А реснички на поверхности клеток совершают согласованные, волнообразные движения, все в одном направлении — вверх, к глотке. Получается непрерывно движущийся «ковёр» из слизи, который несёт всё пойманное наружу. Этот механизм называют мукоцилиарным клиренсом («клиренс» — очищение). Дойдя до глотки, слизь с «мусором» проглатывается — и незаметно обезвреживается в желудке, а часть откашливается.
Именно поэтому курение так сильно вредит дыханию. Табачный дым парализует и разрушает реснички, и «эскалатор» останавливается. Слизь с частицами перестаёт выноситься, копится, и её приходится удалять кашлем — так появляется характерный «кашель курильщика». Этот пример наглядно показывает, насколько важна постоянная самоочистка дыхательных путей.
Что происходит при нарушениях
Дыхательные пути — передовая линия тела, поэтому неудивительно, что сбои здесь случаются часто. Основные группы нарушений:
Насморк (ринит) — воспаление слизистой носа: она отекает и выделяет много слизи. Если забиваются отверстия околоносовых пазух, воспаление переходит в синусит — оно даёт ощущение тяжести и боли в области лица. Это показывает, насколько чувствительна подготовка воздуха в верхних путях.
Ларингит — воспаление гортани: голосовые складки отекают, и голос становится сиплым или пропадает. Отёк гортани у детей особенно опасен: она сужается, и дышать становится тяжело.
Бронхит — воспаление бронхов: их слизистая отекает и выделяет мокроту, появляется кашель. Воспаление самых мелких веточек — бронхиолит — сужает их просвет и затрудняет поток воздуха; у маленьких детей он особенно опасен.
Гладкие мышцы бронхиол могут сужаться спазмом — это механизм бронхиальной астмы. А попавшее в трахею или бронх инородное тело (например, орешек) закупоривает путь; из-за более вертикального правого главного бронха предметы чаще оказываются именно в правом лёгком.
Как и в других темах раздела, симптомы дыхательных нарушений — кашель, насморк, боль в горле, осиплость — неспецифичны: одна и та же жалоба может возникать по разным причинам. Поэтому диагностику и лечение проводит только врач; эта статья объясняет устройство, но не заменяет консультацию специалиста.
Связи с другими системами
- Лёгкие и газообмен: дыхательные пути — это проводящая часть системы; за границей бронхиол начинается та, где идёт газообмен. Подробнее — в статьях Лёгкие и Альвеолы и газообмен.
- Пищеварительная система: глотка — общий участок путей, а надгортанник при глотании закрывает вход в гортань. Так две системы «договариваются», чтобы воздух и еда не мешали друг другу. Подробнее — в статье Ротовая полость и глотка.
- Нервная система: просвет бронхиол управляется вегетативной (автономной) нервной системой, а рефлексы кашля и чихания запускаются её командами. Подробнее — в разделе Нервная система.
- Иммунная система: слизистая дыхательных путей — первый рубеж обороны от микробов; здесь работают иммунные клетки и защитные белки. Подробнее — в разделе Иммунная система.
- Сенсорные системы и голос: полость носа содержит обонятельные рецепторы, а гортань — голосовой аппарат. Подробнее — в разделах Сенсорные системы и Обоняние.
Дыхательные пути — это путь воздуха и блок его подготовки: нос, глотка и гортань согревают, увлажняют и очищают воздух, трахея с хрящевыми полукольцами и бронхи доводят его до мельчайших веточек, а реснички и слизь непрерывно выносят наружу всё пойманное. Заканчивается этот путь там, где исчезает хрящ и начинаются альвеолы, — на границе с газообменом. Понимание устройства дыхательных путей — основа для всех тем раздела: от механики дыхания до его связи с нервной системой.