Легені

Легені є важливим компонентом дихальної системи та відіграють важливу роль у диханні та насиченні організму киснем. Вони розташовані в грудях і відповідають за надходження кисню та виведення вуглекислого газу, допомагаючи підтримувати належний баланс газів в організмі. У цій статті ми дослідимо анатомію та функцію легенів, а також поширені легеневі захворювання та їх профілактику та лікування.

Анатомія легень

Легені є парними органами, причому права легеня складається з трьох часток, а ліва легеня – з двох, через наявність серця в лівій частині грудної клітки. Легені оточені тонким шаром тканини, яка називається плеврою, яка допомагає захищати та пом’якшувати їх під час дихання. Кожна легеня ділиться на кілька сегментів, які називаються частками, які далі поділяються на менші частини, які називаються часточками.

Трахея є основним дихальним шляхом, який веде від рота та носа до легенів. Трахея розгалужується на дві менші трубки, які називаються бронхами, які входять у легені та далі діляться на менші бронхіоли. Згодом бронхіоли переходять до крихітних повітряних мішків, які називаються альвеолами, де відбувається газообмін. Стінки альвеол тонкі й оточені крихітними кровоносними судинами, які називаються капілярами, що дозволяє кисню та вуглекислому газу вільно переміщатися між повітряними мішками та кровотоком.

Функція легенів

Основною функцією легенів є газообмін, зокрема кисню та вуглекислого газу. Кисень необхідний для клітинного дихання, яке виробляє енергію для клітин організму, тоді як вуглекислий газ є відходами, які потрібно видалити з організму. Коли ми вдихаємо, повітря потрапляє в легені через трахею і бронхи, зрештою досягаючи альвеол, де кисень обмінюється на вуглекислий газ. Коли ми видихаємо, повітря, багате вуглекислим газом, викидається з легенів і видихається через рот і ніс.

Окрім газообміну, легені також відіграють роль у регуляції рН-балансу організму. Коли вуглекислий газ накопичується в організмі, це може призвести до зниження pH, що робить кров більш кислою. Легені допомагають регулювати цей баланс, збільшуючи або зменшуючи швидкість і глибину дихання, дозволяючи більшій чи меншій кількості виводити з організму вуглекислий газ.

Поширені захворювання легень

Існує кілька поширених захворювань легенів, які можуть вплинути на функцію легенів, зокрема:

1. Астма – хронічне захворювання легенів, що характеризується запаленням і звуженням дихальних шляхів, що призводить до утрудненого дихання, кашлю та хрипів.
2. Хронічна обструктивна хвороба легень (ХОЗЛ) – група захворювань легенів, що включає хронічний бронхіт і емфізему, що характеризується прогресуючим ураженням дихальних шляхів і зниженням функції легень.
3. Рак легенів – тип раку, який виникає в легенях, часто спричинений курінням або впливом шкідливих хімічних речовин.
4. Пневмонія – інфекція легень, викликана бактеріями, вірусами або грибками, що призводить до запалення та накопичення рідини в повітряних мішках.
5. Легенева емболія – закупорка однієї або кількох артерій у легенях, зазвичай спричинена згустком крові, що призводить до зниження оксигенації та потенційного пошкодження легенів.

Профілактика та лікування захворювань легень

Профілактика та лікування захворювань легенів різниться залежно від конкретного стану, але є деякі загальні кроки, які можуть сприяти здоровій роботі легенів:

1. Киньте палити. Куріння є значним фактором ризику захворювань легенів, таких як рак легенів, ХОЗЛ і пневмонія. Відмова від куріння може значно знизити ризик розвитку цих станів, а також може допомогти покращити функцію легенів у тих, хто вже страждає.
2. Уникайте впливу шкідливих хімічних речовин. Вплив таких хімічних речовин, як азбест, радіація та забруднення повітря може збільшити ризик захворювань легенів. Вживання заходів для уникнення впливу цих хімічних речовин, наприклад носіння захисного спорядження під час роботи з ними або уникнення місць із високим рівнем забруднення повітря, може допомогти зменшити ризик захворювання легенів.
3. Регулярно займайтеся спортом. Регулярні фізичні вправи можуть допомогти покращити функцію легенів і загальний стан здоров’я, зменшуючи ризик захворювання легенів.
4. Дотримуйтесь належної гігієни. Дотримання гігієни, як-от часте миття рук і уникнення тісного контакту з хворими людьми, може допомогти зменшити ризик респіраторних інфекцій, таких як пневмонія.
5. Зверніться за медичною допомогою. Якщо Ви відчуваєте такі симптоми, як кашель, хрипи або задишка, важливо звернутися за медичною допомогою. Рання діагностика та лікування захворювань легенів може допомогти запобігти подальшому пошкодженню та покращити результати.

Лікування захворювань легенів залежить від конкретного стану та може включати такі ліки, як бронходилататори, стероїди та антибіотики, а також зміни способу життя, такі як відмова від куріння та збільшення фізичних вправ. У важких випадках може знадобитися хірургічне втручання, наприклад трансплантація легенів.

Висновок

Легені відіграють вирішальну роль у дихальній системі, надаючи можливість обміну кисню та вуглекислого газу, необхідних для клітинного дихання. Розуміння анатомії та функції легенів може допомогти сприяти здоровій функції легенів, запобігати та лікувати легеневі захворювання. Вживаючи заходів для захисту та підтримки здоров’я легенів, ми можемо покращити загальний стан здоров’я та якість життя.

Дихання
Функції легень
Кровообіг у легенях

Кровоносні судини легень подібні до системних (див. Розділ 30), за винятком того, що стінки легеневої артерії та її великих відгалужень на 30% товстіші, ніж стінка аорти. Дрібні артеріальні судини легень не подібні до системних артеріол, бо їхні ендотеліальні трубки мають у стінках порівняно малу кількість гладких м’язів. У стінках посткапілярних судин гладкі м’язи є у незначній кількості. Легеневих капілярів багато, вони множинно анастомозують так, що кожна альвеола оточена капілярним кошиком.

Тиск, об’єм та кровоплин

За винятком двох незначних кількісно випадків, кров, вигнана з лівого шлуночка, потрапляє до правого передсердя, далі її виштовхує правий шлуночок, роблячи м’язи легеневих судин унікальними. Вони нагромаджують кров у руслі такою мірою, що плин стає таким же, як у всіх інших органах організму. Один з винятків – частина бронхіального кровоплину. Як зазначено вище, тут є анастомози між бронхіальними капілярами та легеневими капілярами й венами, і, отже, частина бронхіальної крові потрапляє у бронхіальні вени, а частина – у легеневі капіляри та вени, обходячи правий шлуночок. Іншим винятком є кров, що тече від вінцевих артерій у камери лівої половини серця (див. Розділ 32). Оскільки дрібні фізіологічні шунти створюються з огляду на такі два винятки, то кров у системних артеріях має Р_О2 на 2 мм рт. ст. нижчий, ніж кров, що врівноважена з альвеолярним повітрям і, отже, насичення гемоглобіну є меншим на 0,5% (див. Розділ 35).

У цілому судинну систему легень розтягує низький тиск. Легеневий артеріальний тиск – близько 24/9 мм рт. ст., середній тиск – близько 15 мм рт. ст., тиск у лівому передсерді – 8 мм рт. ст. під час діастоли, так що градієнт тиску у легеневій системі досягає 7 мм рт. ст. порівняно з 90 мм рт. ст. у системному кровообігу (див. рис. 34-4). Цікаво, що зниження тиску від легеневих артерій до капілярів порівняно мале, а зниження тиску у венах – помітне.

Об’єм крові у легеневих судинах постійно дорівнює 1 л, з якого менше 100 мл є у капілярах. Середня швидкість крові у корені легеневої артерії така ж, як в аорті (близько 40 см/с). Вона зменшується швидко, потім незначно збільшується у великих легеневих венах. Для переходу еритроцитів легеневих капілярів потрібно близько 0,75 с у спокої і 0,3 с або менше під час навантаження.

Тиск у легеневих капілярах становить 10 мм рт. ст, тоді як онкотичний тиск – 25 мм рт. ст., так що градієнт тиску спрямований досередини і дорівнює 15 мм рт. ст., утримуючи альвеоли вільними від рідини. Коли тиск у легеневих капілярах перевищує 25 мм рт. ст., наприклад, це може відбутися в разі «недостатності у зворотному напрямі» лівого шлуночка – з’являються застійні явища у легенях і як наслідок – набряк легень. У хворих зі стенозом митрального отвору простежується хронічне прогресувальне збільшення тиску в легеневих капілярах і поширені фібротичні зміни у легеневих судинах.

Земне тяжіння теж частково впливає на кровообіг у легенях. У положенні стоячи верхні частини легень людини перебувають над рівнем серця, а базальні – на цьому рівні або нижче. Очевидно, це дещо впливає на градієнт тиску у легеневих артеріях від верхівки до нижніх відділів легень, оскільки діє гравітація і кінцево лінійно збільшується легеневий кровоплин від верхівок до базальних відділів легень (рис. 34-20). Тиск у капілярах на верхівці легень близький до атмосферного тиску в альвеолах. Легеневий артеріальний тиск у нормі вже достатній для підтримки перфузії, однак якщо він зменшується або альвеолярний тиск збільшується, то деякі капіляри колабують; тому не відбувається газообмін в уражених альвеолах, і вони стають частиною фізіологічного мертвого простору. У середній частині легень легеневий артеріальний та капілярний тиск перевищує альвеолярний, проте тиск у легеневих венулах може стати нижчим, ніж альвеолярний тиск під час нормального вдихання, тому вони колабують. З огляду на це кровоплин визначений швидше різницею легеневого артеріоальвеолярного тиску, ніж різницею легеневого артеріовенозного. Поза констрикцією кров «падає» у легеневі вени, які і збирають ту кількість крові, що плине через звужені судини. Це називають ефектом водоспаду. Очевидно, якщо ступінь констрикції зменшується, і легеневий кровообіг збільшується, то артеріальний тиск збільшується щодо базальних відділів легень.

Рис. 34-20. Порівняння кровопостачання від верхівки до нижніх частин легені у положенні стоячи. Значення кровоплину масштабовані так, що сталому кровоплину відповідає значення 100.

У нижніх ділянках легень альвеолярний тиск є нижчим, ніж тиск у всіх частинах легеневого кровообігу, і плин крові визначений різницею артеріовенозних тисків.

Співвідношення легеневої вентиляції до легеневого кровоплину для цілої легені у стані спокою становить 0,8 (4,2 л/хв вентиляції поділено на 5,5 л/хв швидкості кровоплину). Очевидно, що порівняно вагомі відмінності в такому вентиляційно-перфузійному співвідношенні у різних частинах нормальної легені є наслідком впливу гравітації, а місцеві зміни часті під час хвороби. Якщо вентиляція в альвеолах зменшується щодо її перфузії, то Р_О2 в альвеолах знижується, бо до них надходить менше О₂, і Р_СО2 підвищується, оскільки менше СО₂ видихають. Протилежно, якщо перфузія зменшується щодо вентиляції, то Р_СО2 знижується, бо менше СО₂ надходить, і Р_О2 підвищується, оскільки менше О₂ потрапляє у кров. Такі впливи показані на рис. 32-21.

Як зазначено вище, вентиляція, як і перфузія, у положенні стоячи зменшується лінійно від базальних відділів до верхівки легень. Крім того, співвідношення вентиляція-перфузія є високим у верхніх відділах легень. Про це свідчать факти ураження легень туберкульозом. Високе вентиляційно-перфузійне співвідношення на верхівках легень створює умови для схильності появи туберкульозу у цих ділянках, оскільки порівняно високий альвеолярний Р_О2 забезпечує прекрасне середовище для росту туберкульозних бактерій.

Поширена неоднорідність вентиляції та перфузії у легенях може сприяти ретенції СО₂ і зниженню системного артеріального Р_О2. Наслідки неоднорідності в разі хворобливих станів описані у Розділі 37.

Депонація крові у легенях

Завдяки розтяжності легеневі вени є важливим резервуаром для депонації крові. У нормі, коли особа лягає, легеневий об’єм крові збільшується на 400 мл, а коли встає, – ця кров надходить у загальний кровообіг. Така зміна є причиною зменшення життєвої ємності у лежачих хворих і відповідальна за появу ортопное в разі серцевої недостатності (див. Розділ 33).

Регулювання легеневого кровоплину

Досі остаточно не з’ясовано, чи легеневі вени та артерії регульовані відокремлено, хоча констрикція вен збільшує легеневий капілярний тиск, а констрикція легеневих артерій збільшує навантаження на праву половину серця. Малі артерії з діаметром у декілька сотень мікрометрів є головним місцем для судинної резистентності.

На легеневий кровоплин впливають як активні, так і пасивні фактори. Тут відбувається автономна іннервація легеневих судин, і подразнення шийного симпатичного ганглія зменшує кровопостачання майже на 30%. Судини також відповідають на гуморальні фактори, що циркулюють. Рецептори, що реагують і кодують відповідь, наведені у табл. 34-5. Багато дилататорних відповідей є ендотелійзалежними, уважають, що вони впливають через вивільнення NO (див. Розділ 31). У разі легеневої гіпертензії наявна недостатність ендотеліальної NOS.

Пасивні фактори, такі як хвилинний серцевий об’єм та сила земного тяжіння, також суттєво впливають на легеневий кровоплин. Місцеві пристосування перфузії до вентиляції визначені місцевим впливом О₂ або його недостатністю. У випадку навантаження хвилинний серцевий викид збільшується, і легеневий артеріальний тиск пропорційно поволі підвищується, однак не завдяки вазодилатації.

Рис. 34-21. Вплив зменшення або збільшення співвідношення ветиляція-перфузія (VA/Q) на Р_СО2 і Р_О2 у альвеолах. Малюнки над кривою відображають альвелу і легеневий капіляр, чорні ділянки – місця блокади. У разі повної обструкції повітряних шляхів до альвеол Р_СО2 і Р_О2 наближаються до значень у змішаній венозній крові (V) У разі повної блокади перфузії Р_СО2 і Р_О2 наближаються до значень у газі, який видихають (відтворено за дозволом з West JB: Ventilation/Blood Flow and Gas Exchange, 3rd ed. Blackwell, 1977).

Таблиця 34-5. Рецептори гладких м’язів легеневих артерій і вен 1

Залежність від ендотелію

Кровопостачання легенів: призначення, функції, будова, характерні особливості кровоносних судин

Легкі людини – це орган, що забезпечує процес дихання. Але вони не є єдиними, хто бере участь у нім. Ця омана притаманна багатьом. Дихання забезпечують: ніздрі, ротова порожнина, гортань, трахея, м ‘язи грудей та інші. Завдання ж самих легенів постачати кров, а саме еритроцити (червоні кров ‘яні клітини) в ній, киснем, забезпечуючи його перехід з вдихуваного повітря до клітин.

• Коротка анатомія легенів
• Артерії, вени, судини та капіляри легенів
• Дефіцит напруги кисню
• Обсяг крові в легенях
• Тиск крові
• Нерівномірність кровопостачання легенів
• Нервова регуляція
• Гуморальна регуляція

Коротка анатомія легенів

Легені розташовані в грудній клітці і заповнюють більшу її частину. Легені являють собою складну структуру зі сплетіння кровоносних, повітроносних, лімфатичних і нервових шляхів. Між легкими та іншими органами (шлунок, селезінка, печінка тощо) знаходиться діафрагма, що розділяє їх.

Слід зазначити, що праве і ліве легені анатомічно різні. Головною відмінністю є кількість часток. Якщо у правого їх три (нижня, верхня і середня), то у лівого всього дві (нижня і верхня). Також ліва легеня в довжину більше правого.

Всередині легенів знаходяться бронхи. Вони розділені на сегменти, які чітко відокремлені один від одного. Всього в легенях 18 таких сегментів: 10 в правому і 8 в лівому відповідно. Надалі бронхи розгалужуються на частки. Всього їх налічується приблизно 1600 – по 800 на кожну легеню.

Бронхіальні частки поділяються на альвеолярні ходи (від 1 до 4 штук), на кінці яких розташовані альвеолярні мішечки, з яких відкриваються альвеоли. Все це разом називається збірною назвою повітроносні шляхи, які складаються з бронхіального дерева і альвеолярного дерева.

Нижче будуть розглянуті особливості кровопостачання системи легенів.

Артерії, вени, судини та капіляри легенів

Діаметр легеневої артерії і відходять від неї гілок (артеріол) більше 1 мм. Вони мають еластичну структуру, завдяки чому пом ‘якшується пульсація крові при систолах серця, коли відбувається викид крові правим шлуночком у легеневий ствол. Артеріоли і капіляри тісно сплітаються з альвеолами, тим самим утворюючи паренхіму легенів. Кількість таких сплетінь визначає рівень кровопостачання легенів при вентиляції.

Капіляри великого кола обігу мають розміри діаметром 7-8 мікрометрів. Водночас у легенях є 2 види капілярів. Широкі, діаметр яких знаходиться в межах від 20 до 40 мікрометрів, і вузькі – діаметром від 6 до 12 мікрометрів. Площа капілярів всередині людських легенів становить 35-40 квадратних метрів. Сам перехід кисню в кров відбувається через тонкі стінки (або мембрани) альвеол і капілярів, які працюють як єдине функціональне ціле.

Дефіцит напруги кисню

Головною функцією судин малого кола кровообігу є газообмін у легенях. Тоді як бронхіальні судини забезпечують харчування тканин самих легенів. Мережа венозних бронхіальних судин проникає як в систему великого кола (праве передсердя і непарна вена), так і в систему малого кола (ліве передсердя і легеневі вени). Тому за системою великого кола 70% крові, що проходить через бронхіальні артерії, не доходить до правого шлуночка серця, і проникає в легеневу вену через капілярні та венозні ^ омози.

Описана властивість відповідальна за формування так званої фізіологічної нестачі кисню в крові великого кола. Змішування бронхіальної венозної крові з артеріальною кров ‘ю легеневих вен знижує кількість кисню порівняно з тим, яким воно було в легеневих капілярах. Хоча ця особливість майже ніяк не позначається на повсякденному житті людини, вона може зіграти свою роль при різних захворюваннях (емболія, мітральний стеноз), призводячи до серйозної дихальної недостатності. Для порушення кровопостачання частки легені: гіпоксія, синюшність шкірних покривів, непритомність, учащене дихання тощо.

Обсяг крові в легенях

Як сказано вище, головною функцією легенів є забезпечення перенесення кисню з повітря в кров. Легенева вентиляція і кровотік – це 2 параметри, які визначають насиченість киснем (оксигенація) крові в легенях. Також має значення співвідношення вентиляції і кровотоку між собою.

Кількість крові, яка проходить за хвилину через легені, приблизно однакова з МОК (хвилинним обігом крові) в системі великого кола. У стані спокою величина цього звернення дорівнює 5-6 літрам.

Легеневим судинам характерна більша розтяжливість, оскільки їхні стінки тонші ніж у схожих судин, наприклад, у м ‘язах. Таким чином, вони виконують роль своєрідного сховища крові, збільшуючись в діаметрі під навантаженням і переносячи великі обсяги крові.

Тиск крові

Однією з особливостей кровопостачання легенів є те, що в малому колі зберігається низький тиск. Тиск у легеневій артерії в середньому становить від 15 до 25 міліметрів ртутного стовпа, в легеневих венах – від 5 до 8 мм рт. ст. Іншими словами, рух крові в малому колі визначається різницею тиску і становить від 9 до 15 мм рт. ст. І це значно менше тиску всередині великого кола кровообігу.

Слід зазначити, що при фізичному навантаженні, що призводить до значного збільшення кровотоку в малому колі, не відбувається збільшення тиску завдяки еластичності судин. Ця ж фізіологічна особливість попереджає набряк легенів.

Нерівномірність кровопостачання легенів

Низький тиск у малому колі є причиною нерівномірного насичення кров ‘ю легенів від їх верхньої частини до основи. У вертикальному стані людини спостерігається різниця між кровопостачанням верхніх часток і нижніх, на користь зменшення. Це відбувається через те, що рух крові від рівня серця до верхніх часток легенів ускладнено гідростатичними силами, що залежать від висоти стовпа крові на рівнях між серцем і верхівкою легенів. Одночасно з цим гідростатичні сили, навпаки, сприяють просуванню крові вниз. Така неоднорідність руху крові розділяє легені на три умовні частини (верхня, середня і нижня частка), які називаються зонами Веста (перша, друга і третя відповідно).

Нервова регуляція

Кровопостачання та іннервація легенів пов ‘язані і працюють як єдина система. Забезпечення судин нервами відбувається з двох сторін: афферентною та ефферентною. Або також звані вагусною і симпатичною. Афферентна сторона іннервації відбувається за рахунок блукаючих нервів. Тобто нервовими волокнами, пов ‘язаних з чутливими клітинами вузлуватого ганглію. Ефферентна ж забезпечується шийними і верхньо-грудними нервами вузлами.

Кровопостачання легенів і анатомія цього процесу складні, і складаються з безлічі органів, включаючи нервову систему. Найбільший вплив вона має на велике коло кровообігу. Так, збудження нервів стимуляцією електрикою в малому колі призводить до збільшення тиску тільки на 10-15%. Інакше кажучи, несуттєво.

Великі судини легенів (особливо легенева артерія) мають вкрай високу реакцію. Збільшення тиску в легеневих судинах призводить до уповільнення ритму серцебиття, зменшення артеріального тиску, наповнення селезінки кров ‘ю, розслаблення гладких м’ язів.

Гуморальна регуляція

Катехоламін і ацетилхолін у регуляції великого кола мають більше значення, ніж малого. Введення однакових доз катехоламіну в судини різних органів показує, що в малому колі викликається менше звуження просвіту кровоносних судин (вазоконстрикція). Підвищення кількості ацетилхоліну в крові призводить до помірного збільшення обсягів легеневих судин.

Гуморальна регуляція кровопостачання в легких і легеневих судинах здійснюється за допомогою препаратів, що містять такі речовини, як: серотонін, гістамін, ангіотензин-II, простагландін-F. Їх введення в кров призводить до звуження легеневих судин у малому колі кровообігу і підвищення тиску в легеневій артерії.