Легкие человека: схема строения, функциональное значение

Легкие человека — описание

Их особенность состоит в том, что они располагаются в глубине тела человека, но при этом постоянно соприкасаются с внешней средой. Поэтому легкие имеют специализированное строение, которое обеспечивает поддержание сразу двух функций: газообмена и защиты организма от содержащихся во вдыхаемом воздухе загрязнений (пыль, дым, патогены).

Воздух попадает в легкие через воздухоносные пути — полость носа, горло, гортань, трахею.

На уровне верхнего края V грудного позвонка трахея делится на два главных бронха. Это место разделения называется бифуркацией трахеи.

Затем левый и правый главные бронхи подразделяются на более мелкие, в результате чего образуется бронхиальное дерево. Его наиболее мелкие веточки — бронхиолы, переходят в альвеолы, где непосредственно и происходит газообмен.

Газообмен внешней среды и крови

Основное функциональное назначение легких — это осуществление газообмена между внешней средой и кровью.

Спокойный вдох, осуществляемый человеком в обычном состоянии, связан с сократительной деятельностью наружных межреберных мышц и диафрагмы. При глубоком дыхании, например, в момент сильного волнения или физической нагрузки, в этот процесс вовлекается и вспомогательная мускулатура (грудино-ключично-сосцевидные, трапециевидные мышцы, широчайшие мышцы спины, некоторые мышцы шеи и головы).

В момент вдоха ребра поднимаются, и величина межреберных промежутков увеличивается, а диафрагма опускается. Это способствует увеличению объема грудной клетки, расправлению легких. В результате давление в них становится ниже атмосферного и струя воздуха с легкостью проходит по бронхиальному дереву.

При обычном дыхании выдох осуществляется пассивно, под влиянием сокращения внутренних межреберных мышц. Интенсивный выдох происходит активно, при участии подвздошно-реберных и прямых мышц живота.

В момент выдоха ребра смещаются вниз и межреберные промежутки уменьшаются, а диафрагма поднимается. Это приводит к тому, что давление в легких становится выше атмосферного и воздух без затруднений выходит наружу.

Регуляция функции дыхания осуществляется центром дыхания, расположенным в головном мозге. Также в этом процессе огромная роль принадлежит хеморецепторам (реагируют на концентрацию углекислого газа в крови) и барорецепторам (реагируют на давление внутри бронхиального дерева).

Газообмен в легких, то есть перемещение из альвеолярного воздуха в капилляры кислорода и в обратном направлении углекислого газа, осуществляется путем диффузии. В альвеолярном воздухе содержится небольшое количество диоксида углерода и большое кислорода. А в капиллярах, наоборот, концентрация углекислого газа превышает концентрацию кислорода. Этот градиент концентрации газов и приводит к тому, что кислород диффундирует в кровь капилляров, а углекислый газ в альвеолярный воздух.

Внешнее строение легких

Легкие лежат в полости грудной клетки по бокам от крупных кровеносных сосудов и сердца. По форме они похожи на конусы, неправильной формы. Их верхушка выступает в области шеи над ключицей на 2-3 см, а слегка вогнутое основание обращено к поверхности диафрагмы.

В каждом легком выделяют три поверхности:

1. Реберная (наружная) — прилежит к внутренним стенкам грудной клетки.
2. Основание (диафрагмальная) — ограничивается диафрагмой.
3. Средостенная (внутренняя) — обращена к органам средостения.

Со стороны внутренней поверхности в легкие входят нервы, легочная и бронхиальная артерии, главный бронх и выходят лимфатические сосуды, легочные вены. Все перечисленные анатомические структуры образуют корень легкого, а место их входа и выхода в биологии называется воротами легкого.

Оба легких и внутренние поверхности грудной полости покрывает тонкая серозная оболочка (плевра). В ней выделяют два листка:

1. Висцеральный — покрывает каждое легкое, проникая в щели между их долями.
2. Париетальный — прилегает к стенкам грудной полости.

Пространство между этими двумя листками называется плевральной полостью. В нем содержится небольшое количество серозной жидкости. Она выполняет роль смазки, значение которой состоит в уменьшении трения между листами плевры при экскурсии легких.

Внутреннее строение

Легкие образованы пористой паренхиматозной тканью и занимают большую часть полости грудной клетки. В анатомическом строении правого и левого легкого имеются некоторые отличия, что связано с особенностями расположения органов средостения.

Левое легкое

Средний вес левого легкого взрослого человека колеблется в пределах от 325 до 480 г. Оно состоит из двух долей — верхней и нижней. Между ними располагается глубокая борозда, которая называется косой щелью, простирающаяся от реберной до медиастинальной поверхности. Она на 1-2 см не доходит до корня легкого.

Доли левого легкого делятся на 9 сегментов. Каждый из них снабжен ветвью легочной артерии и вентилируется своим сегментарным бронхом.

В верхней доле выделяют 4 сегмента:

• нижний язычковый;
• верхний язычковый;
• передний;
• верхушечный.

Сегментами нижней доли являются:

• заднебазальный;
• латеробазальный;
• переднебазальный;
• сердечный сегмент;
• верхний.

Органы средостения имеют ассиметричное положение. Так сердце смещено влево и своей верхушкой оказывает давление на паренхиму левого легкого. Это становится причиной образования на его средостенной поверхности достаточно глубокой выемки — сердечной вырезки.

Смещение влево сердца и крупных сосудов приводит к тому, что левое легкое имеет более узкую и удлиненную форму, по сравнению с правым.

Правое легкое

По своим размерам правое легкое преобладает над левым. Его вес у взрослого человека в среднем составляет 360–570 г. Так как сердце смещено влево и не оказывает давления на правое легкое, его поперечный размер шире, чем у левого. Кроме того, в нем отсутствует выемка, аналогичная сердечной врезке.

В верхнем правом отделе брюшной полости располагается печень. Она поджимает диафрагму. Поэтому и длина правого легкого несколько меньше, чем левого. Но несмотря на это его объем больше на 10%.

В правом легком имеется три доли. Они состоят из 10 сегментов.

В нижней доле выделяют 5 сегментов:

• заднебазальный;
• латеробазальный;
• переднебазальный;
• сердечный;
• верхний.

Средняя доля образована медиальным и латеральным сегментами.

Верхняя доля состоит из:

• переднего;
• заднего;
• верхушечного сегмента.

Строение тканей легкого

Каждый сегмент образуется из нескольких легочных долек. Внутри них сегментарный бронх разделяется на несколько очень мелких веточек — концевых бронхиол. Легочная долька отделяется от висцерального листка плевры и от других долек перегородкой, образованной соединительной тканью. В каждом легком имеется порядка 800 долек.

Концевые бронхиолы разделяются на респираторные (дыхательные) бронхиолы, а они в свою очередь делятся на альвеолярные ходы (протоки). Последние делятся еще 2-4 раза и образуют альвеолярные мешочки.

На стенках дыхательных бронхиол, альвеолярных мешочков и протоков находятся альвеолы. Все эти анатомические структуры вместе и образуют паренхиму или собственно ткань легкого. Ее морфофункциональной единицей является ацинус. Это анатомическое образование включает в себя дыхательную бронхиолу и связанные с ней альвеолы, мешочки, протоки.

Полость бронхиол выстлана реснитчатым кубическим однослойным эпителием. В стенках отсутствует хрящевые пластинки и железы. Поверхность бронхиол окружает соединительная ткань. Кубические эпителиоциты в полости дыхательных бронхиол утрачивают реснички, а в альвеолярных протоках и альвеолах они сменяются на клетки альвеолярного плоского однослойного эпителия.

На внутренней поверхности альвеол выделяют три типа клеток:

1. Альвеолоциты 1-го типа — чешуйчатые или дыхательные.
2. Альвелоциты 2-го типа — зернистые (большие).
3. Макрофаги — альвеолярные фагоциты.

Зернистые клетки вырабатывают сурфактант — вещество, в состав которого входят белки и фосфолипиды. Оно тонким слоем покрывает полость альвеол и благодаря своим выраженным поверхностно-активным свойствам препятствует их спаданию во время выдоха. Также сурфактант предотвращает пропотевание плазмы из капилляров и проникновение в них инфекционных агентов.

Второстепенные функции легких

Помимо функции газообмена, легкие в организме человека выполняют и целый ряд других функций.

Изменение pH крови

В процессе протекания биохимических реакций выделяется углекислый газ. Он растворяется в воде с образованием угольной кислоты. При излишнем накоплении в крови углекислого газа ее pH смещается в кислую сторону, что приводит к развитию ацидоза. И, наоборот, пониженное его содержание становится причиной алкалоза. Таким образом, легкие непосредственно принимают участие в изменении pH крови.

Преобразование ангиотензина

Под действием ренина из ангиотензиногена происходит образование ангиотензина I. Он не обладает биологической активностью. Его превращение в ангиотензин II — высокоактивное прессорное соединение, происходит под влиянием образующегося в тканях легких ангиотензинпревращающего фермента (АПФ).

Основной мишенью целого ряда современных гипотензивных средств (понижающих уровень артериального давления) является система ангиотензина.

Предохранение сердца от сотрясений

Легкие занимают большую часть объема грудной клетки. Их мягкие ткани поддерживают сердце, предохраняя его от сотрясений во время ходьбы, бега или прыжков.

Этот защитный механизм имеет огромное значение. В медицинской литературе описаны случаи, когда сильное сотрясение сердца становилось причиной возникновения желудочковых аритмий, то есть состояния угрожающего жизни и требующего оказания срочной медицинской помощи.

Выделение иммуноглобулинов и антимикробных ферментов

Вдыхаемый воздух содержит много загрязнений: пыль, частицы растительного и животного происхождения, бактерии, вирусы, грибы. Механическая очистка воздуха осуществляется при помощи реснитчатого эпителия, а от патогенных агентов альвеолярную систему легких защищают иммуноглобулины и вещества с антимикробной активностью.

В бронхиальной слизи содержатся:

1. Интерферон — уменьшает колонизацию клеток дыхательного эпителия вирусами.
2. Лактоферрин — обладает бактериостатическим действием, благодаря своей способности связывать железо и переводить его в нерастворимую форму.
3. Лизоцим — повреждает клеточные оболочки бактериальных клеток за счет расщепления гликозоаминогликанов, оказывая тем самым бактерицидное действие.

В системе местного иммунитета огромное значение принадлежит секреторному иммуноглобулину А (sIgA). В терминальных отделах бронхиального дерева его содержится в 10 раз больше, чем в крови.

Секреторный иммуноглобулин А способен нейтрализовать токсины, препятствует фиксации на слизистой оболочке бронхиол бактериальных клеток. Совместно с лизоцимом sIgA осуществляет лизис бактерий.

В слизистом секрете бронхиального дерева содержатся также и иммуноглобулины других классов, являющиеся компонентами как местного, так и общего иммунитета.

Создание звука голоса

Голосовой аппарат человека состоит из легких, системы резонаторов и генераторов звука. Звук голоса в нем образуется за счет движения струи выдыхаемого из легких воздуха. Она вызывает колебательные движения голосовых связок. Поэтому сила голоса зависит от давления воздуха в легких и плотности смыкания связочного аппарата.

Запас крови в организме

В сосудистой системе человека, пребывающего в состоянии относительного физиологического покоя, находится примерно 60% крови. Остальная ее часть является резервной или депонированной. Она «хранится» в определенных органах и тканях, которые называют «депо крови». Одним из них являются легкие. В их сосудистом русле депонируется от 0,5 до 1,2 литров крови.