Мы привыкли называть дыханием ритмичные движения грудной клетки, при которых лёгкие расширяются, втягивая воздух, а затем выталкивают его. Такое представление верно лишь отчасти: это всего лишь транспортировка кислорода, необходимого для дыхания, настоящее же дыхание происходит в клетках. Рассмотрим подробнее, как выглядит этот процесс.
В нашем организме постоянно «строятся» новые клетки взамен отслуживших. В основе своей это означает «построение» молекул, а для этого необходима энергия. Нужна она и для работы всех органов. Откуда организм эту энергию берёт? Вы скажете: из того, что мы едим. И опять это будет верно лишь отчасти: белки, жиры и углеводы, которые мы получаем с пищей, несут в себе энергию лишь потенциально – так просто они её не «отдадут». Как же организм её извлекает?
Вы, должно быть, слышали такое выражение: «сжигать калории». Во многом оно соответствует действительности: чтобы выделилась энергия, белки, жиры и углеводы должны вступить в химическую реакцию с кислородом – в реакцию окисления. Этот процесс отдалённо напоминает горение, которое тоже является окислительным процессом, но есть одна принципиальная разница: при горении кислород присоединяется к окисляемому веществу непосредственно, а в процессе таково биологического окисления он «отнимает» у белков, углеводов и жиров водород, образуя воду.
Кислород, не обходимый для биологического окисления (тканевого дыхания) поставляют органы дыхания. Что к ним относится? Конечно лёгкие! Такой ответ будет верным, но не полным.
В одном из фильмов про Джеймса Бонда героиню убивают, полностью покрыв золотой краской. Не спешите обвинять авторов в излишне бурной фантазии – история знает такой пример: великий Леонардо да Винчи, организуя торжественное шествие на празднике у герцога, включил туда аллегорическую фигуру «Золотого века» – для этого нашли красивого мальчика и покрыли его золотой краской… через несколько часов мальчик умер. Почему так произошло?
Дело в том, что кислород мы получаем не только посредством лёгких, в дыхании принимает участие кожа. Это относится ко всем её участкам, но особенно «активна» в этом планет кожа на груди, животе и спине. Эти участки «дышат» даже интенсивнее лёгких: с поверхности одинакового размера поглощается на 28% больше кислорода и выделяется на 54% больше углекислого газа. Возможно, такая интенсивность кожного дыхания призвана компенсировать некоторое несовершенство дыхания лёгочного: как бы глубоко мы не выдыхали, в лёгких всегда остаётся «отработанный» воздух, и вдыхаемый смешивается с ним, в результате качество вдыхаемого воздуха несколько снижается, кожное же дыхание такой проблемы не знает.
Но каким бы интенсивным ни было кожное дыхание, его доля в общем количестве поставляемого кислорода мала, поскольку площадь поверхности кожи у человека всего лишь около двух квадратных метров, а общая поверхность альвеол – микроскопических пузырьков, из которых состоят лёгкие – около 100 квадратных метров, так что основная нагрузка в деле снабжение организма кислородом ложится на лёгкие.
Работой лёгких управляет мозговой центр, которому поставляют информацию два вида рецепторов: нервные рецепторы лёгких, сигнализирующие о степени растяжения их или спадания (на основании этой информации «принимается решение» о смене одного процесса другим), и хеморецепторы (т.е. те, которые реагируют на изменение химического состава крови).Одни хеморецепторы расположены в сонной артерии и в аорте – они отслеживают концентрацию кислорода в крови, и когда его становится мало, дыхательный центр «даёт команду» на учащение дыхания; правда, недостаток кислорода тормозит сам дыхательный центр, и даже незначительное растяжение лёгких вызывает смену вдоха выдохом, поэтому такое учащённое дыхание становится поверхностным. Другие хеморецепторы, расположенные в самом дыхательном центре, реагируют на изменение концентрации в крови углекислого газа, и когда его слишком много, дыхание делается более глубоким, а если слишком мало… может и остановиться!
Т.о., углекислый газ – шлак, опасный для организма в больших количествах – в то же время необходим для нормального дыхания. Вот почему его добавляют в газовую смесь для искусственного дыхания, а также используют при наркозе: таким образом повышается возбудимость дыхательного центра, а значит – и снабжение кислородом лучше, и меньше шансов на остановку дыхания во время операции.