Читать онлайн Захватывающий мир легких бесплатно

Легкие – удивительный механизм. На минутку попробуйте вообразить себя Творцом. Представьте, что вы сидите за рабочим столом в своем конструкторском бюро и срок сдачи чертежей легких истекает уже в конце недели. И вот вы размышляете, как закрепить этот орган внутри грудной клетки. Задача сложная, и сравнение с другими органами мало что дает. Мозг, например. Он без движения лежит в черепе, словно устрица в раковине, и от него отходит некое подобие корня в виде спинного мозга. А что с печенью и кишечником? Они достаточно бессистемно расположены в брюшной полости и на дне таза. Сверху их ограничивает диафрагма, а спереди – стенка брюшной полости. Почки? Они расположены справа и слева на задней стенке брюшной полости, а снизу от них отходит мочеточник – и все. Мышцы? Они обоими концами прикреплены к костям, а их стабильное положение между точками крепления обеспечивается опять же костями.

Но как быть с легкими? Снаружи они выглядят как некрасивый родственник печени: три доли справа, две доли слева – их что, забыли разделить при рождении? А внутри что? Сплошные хрящи (употреблять их в пищу – все равно что пить денатурат). А что это еще торчит у них посредине? Какая-то гибкая хрящевая трубка длиной 15 сантиметров, похожая на гусиную шею или на шланг от душа. И как прикажете разместить этот губчатый и лишенный костей асимметричный орган, чтобы он был достаточно стабилен, не опадал вниз и не сжимался, но при этом сохранял подвижность и мог при каждом вдохе, совершаемом 15, 20, 30 и даже 60 раз в минуту, выполнять свои функции внутри грудной клетки?

Вы прорабатываете несколько вариантов. Можно открыть грудную клетку сверху, засунуть внутрь легкие и просто положить их на диафрагму. Плохая идея: орган осядет вниз бесформенной массой, его верхние доли будут сдавливать нижние, и тем не достанется в достаточном количестве ни крови, ни воздуха. А если подвесить легкие к гортани, ведь практически так все и выглядит, а иначе зачем этот шланг? Итак, прикрепляем трахею к гортани, чтобы легкие висели на ней, словно картины в национальной галерее. Плохо лишь то, что при каждом вдохе язык будет проваливаться внутрь горла, потому что диафрагма потянет легкие вниз. Это напоминает старый механизм колокольчика у входной двери, который звонит, когда дергают за веревочку: динь-дон, кто дома? А может, каким-то образом приклеить легкие изнутри к стенкам грудной полости? В этом случае снимается давление с диафрагмы и органы гортани тоже не испытывают воздействия. Вот только при каждом расширении грудной клетки наружная поверхность легких будет рваться и через трещины начнет проходить воздух. Короче говоря, все три варианта непригодны.

Но у матери-природы нашлось решение, для нее не бывает безвыходных ситуаций! Природный план представляет собой комбинацию различных механизмов для равномерного распределения давления и тяговых усилий внутри грудной клетки. Это решение позволило создать уникальное «всасывающее устройство» за счет прочного и в то же время мобильного, скользящего соединения поверхности легких с внутренними стенками грудной полости. Таким образом легкие получили прочную внутреннюю основу, которую снаружи защищает грудная клетка, способная противостоять большим физическим усилиям. Эта уникальная конструкция представляет собой заслуживающий пристального внимания «дом для легких»: он обеспечивает условия для работы и отдыха, в нем возбуждение мгновенно сменяется расслаблением, здесь происходит постоянная уборка, удаление мусора, ремонт и перестройка… Здесь имеют место процессы распада, против которых бессилен любой ремонт. Здесь сменяют друг друга борьба, смерть и возрождение. Здесь живет надежда, но нередко и отчаяние. Здесь, как и в любой семье, царит общность интересов, но бывают и проявления коварства, ревности, зависти, конкуренции и недовольства – в семье не без урода. В этом доме всегда сквозняки, потому что дверь постоянно нараспашку. Давайте войдем, оглядимся и удивимся. Если хотите, можете остаться здесь подольше.

Что мы видим? Нечто поразительное! Дыхательные пути человека от начала до конца

Любое начало поражает воображение. Но что касается дыхательных путей, то первым делом надо выяснить, где, собственно, у них начало. Если скажете, что во рту, то не будете одиноки в подобном мнении – так отвечают многие, но это ошибка. Хотя мы нередко используем рот для дыхания, поцелуев или курения, однако анатомически он все же относится к пищеварительному тракту и по своему микроскопическому строению ближе к кишкам, чем к бронхам: его основная функция заключается в приеме пищи, а не в дыхании.

Дыхательные пути начинаются с носа, у которого много общих функциональных и анатомических черт с бронхами. Творец решил, что мы должны дышать преимущественно носом, а не ртом. И у него для этого были веские основания, которые мы подробно рассмотрим в разделе «Какая связь между носом и легкими?». Таким образом, с началом мы разобрались. Что дальше? Давайте проследим за движением молекулы кислорода по дыхательным путям – от начала до конца.

Итак, нос представляет собой начальную часть верхних дыхательных путей, отсюда наша молекула отправляется в путешествие. Она проходит в ноздри, преддверие носа и бугристую поверхность трех носовых раковин, а затем попадает в заднюю часть носовой полости – носоглотку.

Здесь ей важно не потерять ориентацию, поскольку в носоглотке скрещиваются пищеварительный тракт и дыхательные пути, причем в спорных случаях преимущество имеет именно дыхание! В качестве регулировщика движения выступает необычное образование – свисающий вниз язычок мягкого нёба. В этом месте природа окончательно разделяет пути для пищи и воздуха. Пищевод, состоящий из мышц и слизистой оболочки, ведет к желудку. Он расположен в задней части шеи, прилегая непосредственно к позвоночнику. Гортань и ведущие от нее дыхательные пути находятся перед пищеводом. В результате при каждом глотании дыхательные пути плотно перекрываются надгортанником, прикрепленным к задней части языка. Это значит, что, глотая, мы не можем дышать (естественно, и говорить), и наоборот. Попытку сделать и то и другое одновременно природа прерывает приступом кашля или, в худшем случае, удушья. Так что за столом надо молчать! Это вовсе не следствие аскетизма, который протестантизм воспитывал в людях веками, а биологическая целесообразность в полном соответствии с законами дарвинизма: выживает тот, кто ест и помалкивает!

Если бы нашей молекуле воздуха не повезло, в данном месте она могла бы попасть в пищеварительный тракт и лишиться тогда самой интересной части путешествия. Но, к счастью, молекула сворачивает в нужном направлении и через парные голосовые связки, которые тоже относятся к гортани, попадает в трахею.

Отсюда начинаются нижние дыхательные пути, и это самая длинная часть нашего путешествия, пролегающая сквозь бронхи. У бронхов тоже есть свое начало (трахея) и не менее 400 миллионов окончаний – легочных пузырьков, или альвеол. В них заканчивается наш путь.

Чем объясняется такое невообразимо большое количество альвеол? По дороге к ним дыхательные пути постоянно разветвляются и становятся все тоньше и нежнее. Всего встречается 23 разветвления, и каждый раз наша молекула должна решить, куда ей сворачивать – направо или налево. С автострады она попадает сначала на обычные многополосные дороги, потом на однополосные, проселочные и в конце концов на тропинки. Последняя из них после 23-й развилки заканчивается тупиком – альвеолой. Ну разве не удивительно, что в этом путешествии молекуле предоставляется на выбор 400 миллионов парковочных мест?

Правда, альвеола – это строго говоря не стоянка, здесь долго не засидишься. Это скорее пункт оплаты дорожного сбора перед тем, как молекула попадает в кровь – конечную цель своего путешествия, здесь и только здесь, в легочных пузырьках, происходит газообмен между кислородом и двуокисью углерода.

Трахея и бронхи (примерно до 16-го разветвления) выполняют всего-навсего роль трубопроводов, направляющих воздух к сплетению альвеол. Только там молекула кислорода преодолевает тонкий барьер между дыхательной и кровеносной системами и сталкивается с движущейся ей навстречу молекулой углекислого газа, после чего присоединяется к красному кровяному тельцу. С потоком крови она попадает к сердцу, которое, непрерывно сокращаясь, посылает кровь в самые отдаленные части тела. Там кислорода ждут ненасытные производители и потребители энергии, такие как мышцы или мозг.

Окончание дыхательных путей – необъятная вселенная альвеол – представляет собой то место, где таинственным образом стирается граница между внешним миром окружающей среды и внутренним миром организма. Эта точка перехода очень хрупка и уязвима у всех живых и дышащих существ: рептилий, рыб, млекопитающих. Здесь воздух становится плотью, а плоть – воздухом, именно данным процессом поддерживается жизнь. Но в непосредственном воздействии внешнего мира таится и самая большая опасность. Процесс перехода уязвим, однако не беззащитен!

Шенгенская зона и внешние границы: легкие и их соседи

Поддерживать хорошие отношения с соседями необходимо, но зачастую не так уж легко. Споры могут вызывать такие моменты, как высота и форма забора, границы участка, кто и когда убирает снег, где и как жарить шашлыки и принимать гостей. То соседи чересчур навязчивые, то, наоборот, необщительные. Здороваются они или нет? Вовремя ли пропалывают сорняки на участке? Короче говоря, все непросто с дорогими соседями.

Биологические системы для правильного функционирования также должны сотрудничать. На каком-то этапе в процессе эволюции пара одноклеточных существ, устав от вечных соседских разногласий, пришла к решению, что многоклеточному организму будет проще справляться с жизненными трудностями. Они заключили партнерское соглашение, и какое-то время все было прекрасно. Но это партнерство недолго оставалось уникальным: другие одноклеточные также скооперировались, в результате чего дрязги и ссоры начались заново. Кооперативы росли, возникли сложные организмы, появились позвоночные существа, в конце концов создался и человек – чем более враждебным и угрожающим был мир вокруг когда-то независимых его обитателей, тем теснее они сплачивались.

Но является ли человек, состоящий из множества систем, единым целым или все-таки он сумма различных составных частей? Действительно ли мы так индивидуальны и неделимы, как нам кажется? Можем ли мы считать себя свободным и автономным организмом? Ни в коем случае. Биологические системы – как физические, так и психические – не являются централизованными унитарными государствами. Да, в них существуют некие общие рамки и правила, но все же в основе лежит сильная федеративная система, составные части которой подлежат лишь ограниченному контролю и управлению. Только когда один из органов выбивается из общего ряда, мы начинаем догадываться, чего стоит вся наша автономия. Кто контролирует печень, почки, поджелудочную железу? Кто обеспечивает бесперебойное дыхание, пока мы спим? Кто решает, когда нам пора сходить в туалет? Что мы знаем о более чем 50 миллиардах белых кровяных телец? Например, вы имеете хоть малейшее представление, чем они заняты на протяжении дня? Знаете ли вы, что каждый вечер все они совершают самоубийство? А кто же обеспечивает пополнение? Не знаете? Вы вообще хоть что-то контролируете?

Я вам советую как врач: расслабьтесь и не терзайте себя вопросами, иначе можно свихнуться. «Я – это другой», – говорил французский поэт Артюр Рембо. Как вы догадываетесь, кончил он плохо. Лучше доверьтесь силе федерализма и региональной автономии. Представьте себе свой организм в виде Евросоюза или другого союза государств с разными регионами. Какими бы «сепаратистами» мы ни были в результате медицинской специализации и как бы мы ни отстаивали исключительную важность «своих» органов, на практике мы все равно никак не обойдемся без целостного, «федеративного» подхода к организму. Здоровье является следствием добрососедства органов: если все тянут канат в одном направлении, нас ждет успех. Если же один или несколько членов откалываются от общей массы, страдать начинают все. Знакомая история, не правда ли?

В силу своей жизненно важной функции снабжения организма кислородом легкие являются весьма значимым фактором, без них не обойтись. Мозг может обходиться без кислорода лишь несколько минут, да и сердце очень быстро перестанет биться, если не будет поступлений горючего от легких. Пожалуй, их можно сравнить с Германией в Европе: они тоже расположены в центре, имеют относительно большой размер, им не приписывают каких-то духовно-моральных качеств, но они незаменимы в хозяйственном плане, играя роль экономического локомотива. Так же стараются поддерживать хорошие отношения со всеми, но по-особому зависят от некоторых ближайших соседей. Костная структура грудной клетки обеспечивает нерушимость внешних границ легких и защищает их от повреждений. Диафрагма играет роль механического насоса, качающего воздух. Сердце поставляет кровь – сырье, подлежащее обогащению кислородом.

Как выглядит внешняя граница? Легкие полностью окружены грудной клеткой, состоящей из ребер, грудного отдела позвоночника и грудины. В ней есть отверстие сверху (маленькое) и отверстие снизу (большое). Нижнее отверстие прикрыто диафрагмой, а верхнее, расположенное выше ключиц, – мышцами шеи, реберной плеврой и соединительной тканью. Внутри этих внешних границ располагается шенгенская зона, для которой характерны тесная кооперация, оживленный обмен между органами и весьма условные внутренние границы. За пределами этой зоны легкие поддерживают дипломатические отношения, например с кишечником или мозгом, которые также представляют собой части неких ограниченных пространств, в частности брюшной полости и черепной коробки. Исключением является «эксклав», состоящий из трахеи, гортани, глотки и носа – они относятся к органам дыхания, но не находятся под защитой грудной клетки. Внутри грудной клетки в свою очередь выделяют три обособленных пространства – это левая и правая плевральные полости, в которых помещаются соответственно левое и правое легкое, и находящееся между ними средостение, или медиастинум, в котором расположены сердце, артерии, вены, нервы и лимфатические сосуды. Между легкими проходит пищевод, ведущий к желудку. Обе плевральные полости и средостение полностью отделены друг от друга. Лишь в средней части легких имеются так называемые ворота, через которые проходят крупные кровеносные сосуды, отходящие от сердца. Размещение обоих легких в изолированных полостях имеет особое значение для дыхания.

Помните конструкторскую проблему, описанную в начале этой главы: как закрепить бесформенные легкие внутри грудной клетки? Прежде чем ознакомить вас с решением, я спрошу: «У вас есть дети? Они демонстрировали вам фокусы с помощью набора юного иллюзиониста? А может, у вас самих был такой набор?» Тогда вы наверняка помните два классических трюка, для выполнения которых не требуется вообще никаких особых навыков. Для первого фокуса надо наклеить на надутый воздушный шарик клейкую ленту, а затем проколоть его иголкой через эту ленту. Шарик не лопнет. Для второго трюка используют два обычных с виду игральных кубика из набора, которые, однако, имеют очень гладкую поверхность. Один кубик лежит на столе, а второй фокусник держит в руке и незаметно смачивает его нижнюю поверхность слюной. После этого он прижимает второй кубик мокрой стороной к первому и поднимает его. Нижний кубик прилипает и «магическим образом» поднимается вместе с верхним. То же самое происходит со стенкой грудной полости и легкими – правда, без всякой магии.

Рис. 1. Посредине между правым и левым легким находится сердце. Идущая вверх трахея и гортань связывают дыхательные пути с ротовой полостью

И стенка брюшной полости, и легкие покрыты гладкой тонкой пленкой, которая именуется плеврой. Один ее слой выстилает костную стенку грудной клетки изнутри, а второй – внешнюю поверхность легкого. Пространство между обоими слоями заполнено небольшим количеством жидкости. Если удалить из этой конструкции воздух, легкое прочно присасывается к стенке грудной полости, но в то же время сохраняет подвижность благодаря плевральной жидкости, которая обеспечивает скольжение слоев плевры относительно друг друга. Такое гениальное решение дает легкому возможность менять форму и автоматически подстраиваться под любое движение грудной клетки во время дыхания. Загвоздка лишь в том, что это соединение основано исключительно на свойствах вакуума и не предусматривает никакого запасного плана. Таким образом, если воздух попадает в пространство между стенкой грудной полости и легкими, они тут же опадают, словно мокрый мешок, – подобное состояние называется «пневмоторакс». Оно возникает достаточно часто при наружных, а иногда и при внутренних повреждениях. Грудная клетка дает хорошую защиту, но, когда на нее воздействует грубая сила, например чрезмерное давление или острый предмет, которым наносят проникающее ранение, защита не срабатывает.

Форма грудной клетки оптимальна с точки зрения устойчивости к давлению. С верхнего ракурса она больше напоминает эллипс, чем окружность, а при виде спереди имеет форму яйца, установленного острым концом вверх. Двенадцать ребер можно сравнить с прутьями клетки, объем которой увеличивается при вдохе и уменьшается при выдохе. Первые семь ребер (начиная сверху) являются «истинными», сзади они имеют подвижное соединение с позвонками посредством суставов, а спереди неподвижно соединяются с грудиной. У «ложных» ребер (с 8-го по 12-е) нет непосредственного соединения с грудиной: их передние концы либо имеют хрящевое соединение с ребрами, расположенными над ними, либо вообще ни к чему не прикрепляются (11-я и 12-я пары). Такая конструкция достаточно устойчива к ударам и давлению извне и в то же время обеспечивает подвижность при дыхании (см. рис. 2). Насколько прочна эта конструкция и какие экстремальные нагрузки она способна выдержать?

Рис. 2. Грудная клетка и диафрагма. Плоская мышца диафрагма имеет куполообразную форму и перекрывает нижнее отверстие грудной клетки, отделяя грудную полость от брюшной

«Профессор Ужас: краш-тесты с трупами!» – с таким заголовком вышла газета Bild в ноябре 1993 года. Что же произошло? Журналистское расследование показало, что ученые Гейдельбергского университета в 1970-80-е годы для изучения нагрузок на кости использовали человеческие трупы, в том числе и детские. Скандал? Но из исследований не делалось никакой тайны. В одном из экспериментов тело мертвого человека усаживали на переднее сиденье автомобиля, который затем на большой скорости врезался в препятствие. После этого тело вскрывалось для фиксации переломов ребер и внутренних повреждений. В другом эксперименте труп укладывался на твердое основание, а на грудную клетку в области грудины оказывалось нарастающее давление, пока кости не ломались. Вам это может показаться сценарием фильма ужасов, но на самом деле речь идет о всем доступных материалах из учебников по биомеханике или механике травматизма, которым уже более 50 лет. За подобными экспериментами скрывается научная логика: если вы хотите узнать, какую нагрузку может выдержать кость, ее надо сгибать, пока она не сломается. И лучше проводить эти опыты на трупах, а не на живых людях. Правда, одновременно возникают вопросы этического характера: допустимы ли такие опыты? Нужны ли они, и если да, то кто вправе дать на них разрешение? Какие цели могут оправдать подобные средства и есть ли вообще место этике в процессе познания? Не самые удобные, но оправданные вопросы.

Какие бы неприятные чувства у вас ни вызывали эти эксперименты, биомеханике вы обязаны очень многим, возможно, даже своей жизнью. Конструктор нашей грудной клетки учел множество обстоятельств, но он не рассчитывал на то, что будет изобретен автомобиль! Именно это изобретение участвует почти во всех случаях повреждения грудной клетки. Более половины всех дорожно-транспортных происшествий заканчивается травмами грудной клетки, а причиной одной трети всех смертей в результате ДТП являются повреждения грудной клетки и органов грудной полости. В начале 1970-х годов на дорогах Германии ежегодно погибало около 21 тысячи человек – непостижимая по нынешним временам цифра (для сравнения: в 2017 году 3177 погибших). Надо было что-то предпринимать, голова и грудная клетка нуждались в дополнительной защите. Но как это сделать? Эксперименты с человеческими трупами показали, что грудная клетка обладает огромной прочностью – она выдерживает давление до 400 килограммов, а чтобы кости начали ломаться, требуется вдавить ее не менее чем на 6 сантиметров. Правда, подобные нагрузки достигаются при ударе о руль даже на относительно невысокой скорости столкновения. Как же укротить эту силу и спасти жизнь водителей?

Результатом исследований стало появление сначала трехточечных ремней безопасности, а затем и подушек безопасности. Это уникальная история успеха биомеханики, потому что названные изобретения позволили сохранить миллионы жизней. Сегодня экспериментаторы работают уже не с трупами, а с манекенами, при конструировании которых были учтены результаты опытов на трупах. Конечно, о подобных вещах не рассказывают в школе, когда проводят классный час на тему «Кем работают мои родители». Но такова медицина, кому-то приходится этим заниматься.

Несмотря на ремни и подушки безопасности, повреждения грудной клетки в результате дорожно-транспортных происшествий – довольно частое явление и в наши дни, при лобовом столкновении на высокой скорости не спасут никакие защитные механизмы. От удара может сломаться одно или несколько ребер. Перелом одного ребра, как правило, неопасен и не требует специального лечения, но травма эта очень болезненная, и для полного выздоровления человеку нужно несколько недель покоя. Сильная боль объясняется повреждением очень чувствительной реберной плевры, которое дает о себе знать при каждом вдохе. Здесь важно хорошее обезболивание, так как щадящее дыхание способно привести к инфекции легких. Перелом сразу нескольких ребер намного опаснее, потому что может нарушиться стабильность грудной клетки, а это в свою очередь приведет к отказу механизма дыхания. Ситуация становится критической, если в результате внешнего повреждения внутрь грудной клетки попадает воздух или если осколки ребра повреждают поверхность легких. При нарушении вакуума между реберной плеврой и легким происходит коллапс легкого, человеку в этом случае грозит смерть от удушья. Врачи скорой помощи могут, введя снаружи трубочку, отсосать воздух и вновь стабилизировать легкое.

Еще более уязвимы два самых слабых места в конструкции грудной клетки – ее верхнее и нижнее отверстия. Здесь особенно велика опасность повреждений от колющего оружия. Вы помните сцену убийства из экранизации романа Агаты Кристи «Убийство в Восточном экспрессе»? Жертва – синьор Кассетти – убит двенадцатью ударами ножа. Хотя Кассетти в момент убийства был оглушен и не мог сопротивляться, сыщик Пуаро при осмотре трупа убеждается, что лишь три удара ножом были смертельными. Это типичная ошибка новичков, которые наносят удар перпендикулярно поверхности груди. Девять из десяти подобных попыток приводят к тому, что нож отскакивает от ребер. Если для большинства пассажиров Восточного экспресса такая дилетантская ошибка простительна, то от полковника Арбэтнота (в исполнении Шона Коннери), имеющего опыт участия в боевых действиях, можно было ожидать более профессиональной работы. Опытные убийцы используют слабые места грудной клетки и наносят удары либо сверху, либо снизу. В результате вероятность успеха возрастает до 50 процентов. Согласитесь, что это сомнительное достижение, но если вы когда-нибудь окажетесь в ситуации, когда вам придется защищать свою жизнь с кинжалом в руке, то, возможно, вспомните эту мрачную статистику.

В промежутках между ребрами находятся мышцы, которые так и называются – межреберные. Вы любите жареные ребрышки (свиные, естественно)? Так вот, съедобными являются как раз эти мышцы. Их волокна пролегают сверху вниз под некоторым углом, причем в разных направлениях: в наружном слое они направлены к центру груди, а во внутреннем – наоборот. Так обеспечивается лучшая защита груди, одновременно у мышц появляется возможность выступать в роли антагонистов по отношению друг к другу при совершении дыхательных движений: наружные межреберные мышцы увеличивают расстояние между ребрами при вдохе, а внутренние сокращают его при выдохе. Доля мышц в общих усилиях, совершаемых при дыхании, составляет всего 20 процентов, а главную работу выполняет диафрагма. Межреберные мышцы играют в дыхании вспомогательную роль в те моменты, когда организм совершает значительные физические усилия. При этом задействуются и другие вспомогательные дыхательные механизмы, например некоторые мышцы шеи и спины. Их можно тренировать с помощью специальных упражнений, и это может спасти жизнь, когда усилий одной только диафрагмы не хватает для дыхания. При тяжелых приступах удушья можно наблюдать очень драматичную картину: больной сидит, вцепившись в стол, и отчаянно хватает ртом воздух, мышцы в области горла у него ритмично пульсируют. В этой борьбе за выживание используются даже мышцы плечевого пояса и шеи. Такая импровизированная «реанимация» позволяет выиграть драгоценное время до прибытия медицинской помощи, однако вспомогательные мышцы быстро устают, их хватает лишь на несколько минут.

Главным мотором дыхания является диафрагма – мощная плоская мышца с сухожильным центром. Это абсолютный чемпион по выносливости. Легкие сами по себе не способны к движениям, они не могут сокращаться или совершать волнообразные движения, подобно кишечнику, они вообще не двигаются. Если посмотреть на грудную клетку на экране рентгеновского аппарата, то вы увидите спокойные и расслабленные легкие. Идиллия была бы полной, если бы не сердце, которое, как юнец на дискотеке, не может устоять на одном месте и постоянно дергается. Легкие, в отличие от него, ведут себя солидно и сдержанно, они лишь позволяют себя двигать. Любые движения легких совершаются пассивно, под влиянием усилий извне, а именно этим и занимается диафрагма, купол которой прикреплен к нижним ребрам и отделяет грудную полость от брюшной. Диафрагма является полновластным хозяином всего дыхательного механизма. Когда она движется, то вместе с ней приходит в движение все тело. Сокращаясь, купол опускается вниз и выходит из-под защиты грудной клетки. При глубоком вдохе диафрагма может опускаться на 10 сантиметров, а легкие следуют за ней, словно под действием поршня насоса. Непроизвольное резкое сокращение проявляется в виде икоты. А когда диафрагма во время приступа смеха сокращается и расслабляется со скоростью пулемета, то все тело сотрясается с такой силой, что становится понятен смысл выражения «помереть со смеху». Диафрагма берет на себя 80 процентов всех усилий, совершаемых при дыхании, – 15 сокращений в минуту, 24 часа в сутки, 365 дней и ночей в год, и так без устали на протяжении всей жизни. Каждое сокращение увеличивает объем легких как минимум на поллитра. За сутки мы вдыхаем и выдыхаем свыше 10 тысяч литров, а к концу жизни эта цифра возрастает до объема супертанкера – 250 миллионов литров воздуха и более. Каждый вдох совершается при участии диафрагмы. Помимо того что диафрагма выводит легкие из состояния комфортной дремы, заставляя их двигаться, она еще и оказывает давление на органы брюшной полости.

Что при этом происходит? Да ничего хорошего. Чтобы компенсировать давление опускающейся диафрагмы, стенка брюшной полости выпячивается вперед, причем довольно заметно, слишком заметно, – мы называем это брюшным дыханием. Задумано очень умно и функционально, вот только выглядит не очень красиво. По крайней мере, есть повод для рекламации из-за халтурно выполненной работы. Для людей обоих полов, озабоченных своей фигурой, каждый глубокий вдох равносилен капитуляции. И ведь все это повторяется по 15 раз в минуту! Есть живот – нет живота, есть живот – нет живота. Так жить нельзя, надо что-то делать!

– Втяните живот, – советует конструктор тела.

– Как втянуть?

– Да вот так! – демонстрирует он.

– А как же тогда дышать?

– С помощью вспомогательных мышц.

– Это как?

– Втягивая живот, расправьте грудь!

Все понятно. Это уже не позирование с целью демонстрации фигуры, а необходимая мера выживания, аварийный механизм дыхания.

– Выглядит неплохо, – выдавливаете вы из себя, – но долго я так не продержусь. Мне не хватает воздуха.

– Вполне достаточно, чтобы добраться от лежака на пляже до воды. А там уже не имеет значения.

Но такое решение вас не устраивает, ведь это какая-то временная мера.

– А другого, более стабильного способа у вас нет?

– Есть. Корсет.

Корсет? Уж больно старомодно. Хотя если даже наши бабушки им пользовались, значит, ничего плохого в нем нет. И действительно, поиски в Google открывают перед вами множество вариантов. К тому же эти штуковины сейчас именуются не корсетами, а джинсами с завышенной талией, «триммерами» для талии, широкими ремнями. И все они придают стройность фигуре! Просто чудо какое-то. Значит, покупаем? Погодите минуточку.

У представительниц женского пола с наступлением половой зрелости меняется механизм дыхания, они переходят от чисто брюшного дыхания к преимущественно грудному. То, что было само собой разумеющимся в детском возрасте, начинает восприниматься как помеха, и втягивание живота превращается в привычку. В чем тут дело? Очевидно, по мере взросления меняется восприятие собственного тела, выпирающий живот кажется неэстетичным и неженственным. Значит, можно решить эту проблему с помощью «триммера»?

Будьте осторожны! Если не учитывать кратковременный и чисто оптический эффект, все эти средства для обретения стройности не просто бесполезны, но даже опасны для здоровья при длительном применении. Наряду со сдавливанием органов при слишком сильном затягивании они существенно затрудняют диафрагмальное дыхание. У женщин, запихивающих себя в такие современные корсеты, потеря объема легких может доходить до 40 процентов. В сочетании с изнурительными фитнес-тренировками подобные «триммеры» при определенных условиях могут представлять подлинную угрозу для жизни, потому что в таком случае дыхание в буквальном смысле не поспевает за нагрузкой. Но даже если речь не идет об экстремальных тренировках, ограничение дыхания ведет к скоплению слизи в тех местах легких, до которых не доходит воздух, а это способствует развитию инфекций. Если вам некомфортно, вспомните, что в вашей жизни были времена, когда брюшное дыхание воспринималось абсолютно нормально и никому не мешало, в первую очередь вам самим. Если хотите сделать свой живот плоским и упругим, добивайтесь этого за счет правильного питания и физических упражнений на развитие выносливости. Тем самым вы будете одновременно тренировать дыхание и диафрагму. Во-первых, диафрагма, как и любая другая мышца тела, реагирует на физическую нагрузку приростом силы и выносливости (у профессиональных спортсменов максимальная частота дыхания может превышать 70 вдохов в минуту). Во-вторых, уменьшение жирового слоя в области живота снижает механическое давление, оказываемое снизу органами брюшной полости на диафрагму. Вообще-то толстый живот может иметь неожиданные долговременные последствия для дыхания: если из-за давления подкожного жира на диафрагму легкие лишены возможности полностью растягиваться, человеку грозят заболевания дыхательных путей. В США сегодня избыточный вес вышел на первое место среди факторов риска развития астмы у детей!

Короче говоря, забудьте про косметические аспекты брюшного дыхания и позаботьтесь о том, чтобы предоставить ему больше простора. Необходимо высвободить место для диафрагмы как для главной дыхательной мышцы. Попробуйте выполнить следующее упражнение: встаньте на колени и отведите таз назад, чтобы живот свободно свисал вниз. Для начала проделайте это без свидетелей. Забудьте о приобретенной за долгие годы привычке втягивать живот, пусть он свисает без помех, и чем ниже, тем лучше. Достал до пола? Ну и бог с ним. Вы похожи на беременную женщину на позднем сроке? Ну и что? А теперь сделайте максимально глубокий вдох через нос и медленно выдохните через рот. Дышите в том темпе, который задают сами легкие. Передайте контроль большой и сильной мышце, неутомимой труженице, которую древние греки называли «френ» (средоточие чувств), так как считали, что в ней живет часть души (поэтому людей с нарушениями психики мы называем шизофрениками). Без диафрагмы невозможно жить, что не подлежит сомнению, ведь если она отказывает, человеку приходится дышать с помощью аппаратуры. Раньше эти «механические легкие» имели громадные размеры и не просто напоминали инструменты для пыток, но и на самом деле причиняли пациентам мучения. Больных (как правило, жертв полиомиелита) запирали в железной клетке, где с помощью машин создавалось пониженное давление. Разреженный воздух помогал расправляться грудной клетке, за счет чего человек мог дышать. Сегодня аппараты искусственной вентиляции легких стали меньше и практичнее, они причиняют меньше неудобств. Но это не отменяет того факта, что жизнь без диафрагмы очень трудна. Так что относитесь к ней с почтением!

Однако при всем уважении к диафрагме надо признать, что вся эта механика вдохов и выдохов в конечном счете бесполезна, если отсутствует потребитель важнейшего сырья, добываемого из воздуха, – кислорода. Таким потребителем является кровь, и здесь в игру вступает сердце, пусть и ненадолго.

Сердце – неприметный орган небольшого размера, расположенный между легкими и теряющийся на их фоне. Оно заключено в прочную оболочку из соединительной и жировой ткани. Состоит из четырех полостей разной величины и выглядит совсем не так, как мы его обычно рисуем. Своей нижней стороной примыкает к диафрагме и послушно следует за ее движениями. Функции сердца преувеличены. Его главная задача заключается всего лишь в механической перекачке бедной кислородом крови (правая половина) в легкие, а затем в дальнейшей транспортировке уже насыщенной кислородом крови по всему организму (левая половина). Сердце – настоящая неженка. Курение переносит хуже, чем легкие. Не является вместилищем души.

Вот, собственно, и все. Или я что-то упустил? Да нет, больше нечего сказать. Хватит и этого!

Преображение: развитие и созревание легких. Почему недоношенные дети еще не «маленькие люди»

Девятнадцатого июля 2012 года уважаемое медицинское издание New England Journal of Medicine опубликовало материал под заголовком «Свидетельство роста легкого у взрослого человека». За сухим названием скрывалась сенсация. Что же произошло? Женщине тридцати трех лет, страдавшей от рака, удалили правое легкое. Многочисленные послеоперационные обследования, проводившиеся на протяжении пятнадцати лет, показали, что левое легкое постепенно росло. Поначалу этот факт не казался стоящим внимания, поскольку остатки легких после операции довольно часто увеличиваются в размерах – у них элементарно появляется больше места в грудной клетке. Но в данном случае увеличение размера объяснялось не просто расширением, а именно ростом новой ткани в левом легком. Никогда ранее ничего подобного не наблюдалось.

Этот медицинский отчет представлял собой двойную сенсацию. В первую очередь он опровергал все прежние представления о развитии и росте легких. Ранее считалось не подлежащим сомнению, что легкие развиваются еще в утробе матери и в какой-то степени продолжают это делать до 10-летнего возраста ребенка – к тому моменту количество альвеол достигает максимума. Далее легкие хоть и увеличиваются в размерах (за счет объема грудной клетки), но образование новой легочной ткани окончательно прекращено. Однако тут выяснилось, что легкие могут расти даже у взрослых, что природа умудрилась заново запустить уже завершенную программу развития этого органа. Не здесь ли кроется ключ к лечению легочных заболеваний, последствия которых ранее считались необратимыми? Mo- жет быть, существует возможность вырастить новые легкие? И чем объясняется этот феномен – возможно, все дело в интенсивных дыхательных тренировках после операции? Регенерация поврежденных легких за счет образования новой ткани – мечта любого пульмонолога, и вдруг появляется новый подход к ее осуществлению – через первоначальный код, через программу «Развитие легких»! Ведь если изучить процесс развития легких в утробе матери, можно овладеть нужными инструментами. Знание того, как образуются легкие, дает шанс «построить» их заново, повторно запустить программу и установить над ней медицинский контроль. Как же работает программа развития легких?

С одной стороны, этот процесс, как и беременность в целом, представляет собой гигантский строительный проект, в основе которого лежит некий таинственный код. С другой стороны, это еще и история любви. Она рассказывает о том, как два партнера ищут и находят друг друга и как затем они совместно реализуют свое жизненное предназначение: это долгий и таинственный процесс, полный препятствий, опасностей, противоречий и ошибок. Как и у любой истории любви, у нее есть конец, и он почти всегда счастливый. А иногда и трагический, к сожалению. Кроме того, это история чуда. Партнеры не знакомы и даже не догадываются (по всей видимости) о существовании друг друга, и все же какая-то неведомая сила руководит их действиями, корректирует в случае необходимости направление движения, подталкивает до тех пор, пока они не найдут друг друга и не сольются, обеспечивая дальнейшую жизнь. Это история соединения двух жизненно важных систем – дыхательной и кровеносной. Если не будет пограничной области, где кислород из вдыхаемого воздуха переходит в кровь, жизнь вне материнской утробы окажется невозможной. То, каким образом две системы встречают друг друга, – настоящее чудо, ведь они растут и развиваются порознь. В эмбрионе нет готовых «миниатюрных легких», которым просто надо вырасти за время беременности. Врачи, исследователи, анатомы, физиологи, биологи, философы смотрят на этот процесс и поражаются, а заодно и учатся. С каждым новым экспериментом и наблюдением они все больше понимают, как это происходит, но все меньше почему. Специалистам известны чертежи и конструкторские планы, они уже разглядели в этом микроскопическом мире большинство действующих лиц. Но кто контролирует процесс, кто им руководит? Что является движущей силой? Кто дирижер, а кто хореограф этого многомиллионного балета? Самые лучшие и честные эксперты признаются: не имеем ни малейшего представления. Чудо этой истории любви заключается еще и в том, что, начав следить за ней, оторваться уже невозможно, наблюдатель влюбляется в историю и ощущает счастье. Убедитесь сами: когда вам по-настоящему плохо, не слушайте слезливых песен, а лучше полистайте учебник по эмбриологии. Я не шучу: прочтите что-нибудь о развитии жизни в материнской утробе, а если чтение дается с трудом, просто посмотрите на картинки. Можно даже взять какую-нибудь детскую книгу на эту тему, если таковые существуют. И там вы обнаружите величайшее чудо нашего времени. Я гарантирую, что вы не сможете оторваться, даже если знаете, как будут развиваться события и чем все закончится. Это чтение вызывает зависимость, схожую с тем, как на Рождество мы смотрим по телевизору один и тот же старый фильм и всякий раз он трогает нас до глубины души.

Нравится хеппи-энд? Значит, эта история любви как раз для вас, у нее почти всегда счастливый конец. Дыхательная и кровеносная системы находят друг друга и живут вместе счастливо, пока не умрут.

– И это все?

– В принципе, да.

– Как-то не романтично получается.

– Это биология.

– Но вы же обещали что-то про любовь.

– Ладно, расскажу еще пару деталей.

Давайте вернемся к самому началу, примерно к третьей неделе существования эмбриона. На этом этапе ваш наследник имеет форму шара. Представьте конфету: снаружи твердый слой шоколада, а под ним мягкая сладкая начинка. Затем у этой конфеты появляются три обособленных образования: голова, грудь и живот – как у снеговика. Пока все просто. Но как образуются те трубки, по которым внутрь тела будет попадать воздух и пища? А вот как: в одном месте конфеты появляется углубление, достаточно глубокое. Нечто похожее происходит, когда вы надавливаете пальцем на воздушный шарик. Таким образом, часть шоколадной оболочки оказывается внутри начинки, образуя что-то вроде трубки. Из нее-то потом и формируются дыхательные пути и желудочно-кишечный тракт. На протяжении нескольких дней трубка растет в длину, а затем разделяется на переднюю и заднюю части. Из передней развиваются воздухоносные пути, из задней – пищевод, а немного позднее и желудок с кишечником. Если разделение произошло с ошибками, между пищеводом и дыхательными путями может возникнуть «короткое замыкание» – так называемая фистула, или свищ. Для новорожденного это представляет опасность, поскольку через фистулу пища может попасть в дыхательные пути, вот почему сразу после родов подобный дефект устраняется оперативным путем. Первые четыре недели беременности крайне важны для развития легких, впрочем, как и для всех других органов. Эмбрион, как правило, не может пережить возникшие на этой стадии органические дефекты.

Рис. 3. Дыхательная и кровеносная системы соединяются в области альвеол. Мельчайшие кровеносные сосуды контактируют с тонкими стенками альвеол, за счет чего обеспечивается обмен кислорода и углекислого газа между воздухом и кровь

Но если данная фаза прошла без проблем, то примерно через 25 дней после зачатия на нижнем конце трубки уже можно обнаружить небольшие утолщения – правое и левое легкое. В последующие четыре недели появляются тонкие «щупальца» бронхов, которые дают первые разветвления. Правое легкое делится в виде исключения на три части (поэтому в правом легком выделяют три доли, а в левом – только две), в остальном же все соответствует строго заданной программе, бронхи делятся на каждой стадии ровно на две ветви. Это происходит всякий раз, когда один из воздухоносных канальцев достигает определенной длины. Тонкие каналы бронхов пронизывают начинку и постепенно вытесняют ее. Но и сама начинка играет важную роль в созревании легких. Во-первых, она является исходным материалом для поддерживающей соединительной ткани дыхательных путей. Из ее хрящей и мышечных клеток образуются характерные кольцеобразные утолщения, которые позволяют бронхам сохранять стабильную форму. Во-вторых, она оказывает помощь в рождении второй стороны нашей любовной истории – кровеносных сосудов легких, образующихся не из легочной трубки, а из крошечного сердечка, которое формируется в начинке неподалеку от легких примерно на 30-й день беременности. Этот маленький клубочек сосудов сразу же отправляется на поиски своего суженого. На ощупь, словно слепой, он пробирается сквозь тьму начинки, желая добраться до растущих дыхательных путей. Это напоминает долгую, очень долгую игру в жмурки. Тепло. Холодно. Еще холоднее. Теплее. Тепло. Горячо! Наконец, на седьмой неделе беременности, слепое нащупывание приводит к результату, возникает первый контакт между кровеносными сосудами и дыхательными путями. Все происходит случайно, как бы само по себе и незаметно для обоих партнеров, потому что требуется некоторое время, прежде чем из них образуется настоящая любовная пара. Момент такого первого прикосновения нашел свое отражение в одном из самых прекрасных стихотворений английской поэтессы Кристины Россетти:

А вы помните? Как отразилась у вас в памяти первая встреча с вашим будущим мужем, партнером, женой, подругой? Нет, не первое свидание и не первый поцелуй. Это было бы слишком просто. Где вы впервые увидели друг друга? На сайте знакомств? Да уж, вы явно не поклонник романтики. Но в утробе матери все происходит по старинке, иначе человеческому существу не родиться.

После первой встречи кровеносные сосуды неизменно следуют тем же маршрутом, что и дыхательные пути, обвиваются вокруг них, словно виноградная лоза. Они все время чуть-чуть отстают, находятся на пару шагов позади. Тот, кто неосторожно сбивается с дороги, несет наказание, в результате не каждой невесте суждено встретить своего жениха. В полностью сформировавшихся легких примерно на 20 процентов больше кровеносных сосудов, чем дыхательных путей.

Неподалеку совершается еще одно чудо. Там растет диафрагма! Этот орган из мышц и сухожилий также формируется на основе внутренней начинки эмбрионального шарика. С четвертой недели беременности грудная полость все больше отделяется от брюшной. На десятой неделе диафрагма впервые приходит в движение! Благодаря этим первым нескоординированным и судорожным сокращениям околоплодные воды засасываются в дыхательные пути плода и выталкиваются оттуда. Диафрагма тренируется в совершении дыхательных движений, но не с воздухом, а с жидкостью, как у рыб. При этом происходит одно очень примечательное событие: первые вдохи неродившегося ребенка вызывают мощный выброс в кровь серотонина – гормона счастья. Нужны ли вам более убедительные доказательства того, что дыхание и счастье взаимосвязаны? Но упражнения диафрагмы не только приводят вашего малыша в состояние эйфории, они имеют куда более важную цель. Дело в том, что к моменту рождения диафрагма должна быть полностью готова к действию. С биологической точки зрения внезапный переход маленького организма от жизнеобеспечения через матку к автономному дыханию представляет собой беспрецедентный и очень рискованный шаг. Любой, кто хоть раз присутствовал на родах, может вспомнить, какими бесконечно долгими кажутся секунды между перерезанием пуповины и первым вдохом, первым криком ребенка.

Поступление околоплодных вод в растущие бронхи в результате движений диафрагмы способствует дальнейшему росту и делению как самих бронхов, так и сопутствующих кровеносных сосудов. Формирующиеся из них пары на протяжении последующих недель занимают все большее пространство в грудной полости. Вскоре мы можем зафиксировать уже 18 точек разветвления дыхательных путей. Свободного места становится все меньше. Дыхательные пути и кровеносные сосуды находятся накануне «свадьбы» и, как многие молодые пары, худеют, ведь надо же покрасивее выглядеть на фотографиях. Первоначально довольно грубые и толстые бронхи с каждым делением становятся все тоньше и нежнее и к концу 20-й недели достигают такого состояния, что газы получают возможность напрямую переходить из дыхательных путей в кровеносные сосуды и наоборот. Альвеолы еще не окончательно сформированы, но уже способны в какой-то мере обеспечивать газообмен (см. рис. 2).

Этот момент «обручения» имеет решающее значение для неродившегося ребенка. Даже если он появится на свет раньше времени, теперь у него будут хорошие шансы на выживание. До 20-й недели альвеолы отсутствуют и газообмен невозможен. Никакой, даже самый совершенный аппарат искусственной вентиляции легких не способен решить данную проблему. Самые ранние из недоношенных живых детей появились на свет после 21-й недели. Но это экстремальные случаи, своего рода медицинские чудеса, бросающие вызов теории вероятности. Большинство же недоношенных младенцев, рождающихся до 24-й недели, погибают. И это трагическая сторона нашей любовной истории. Влюбленные не находят друг друга и умирают. Однако после 20-й недели шансы на выживание резко возрастают с каждым новым днем, а на 30-й неделе они уже превышают 80 процентов. Начиная с 24-й недели идет образование полностью сформированных альвеол. К этому моменту бронхи разделяются в 23-й – и последний – раз и на их нежных окончаниях появляются округлые утолщения, пронизанные кровеносными сосудами. Каждый день возникает все больше новых пар. К тому же после 24-й недели альвеолы начинают вырабатывать стабилизирующую жидкость – сурфактант. По химическому составу сурфактант схож с обычной жидкостью для ополаскивания посуды. Это поверхностно-активное вещество предотвращает коллапс и склеивание альвеол во время выдоха. Производство сурфактанта в альвеолах может быть вызвано гормонами, в частности кортизоном, поэтому в случае угрозы преждевременных родов беременным назначают этот гормон. Кроме того, недоношенным детям после рождения вводят искусственный сурфактант, улучшая их дыхательные функции и повышая шансы на выживание. В идеальном случае у новорожденного в момент появления на свет есть от 50 до 100 миллионов полностью сформировавшихся альвеол. Но история любви на этом не заканчивается. К 15-му году жизни количество альвеол возрастает примерно до 400 миллионов, и лишь потом развитие прекращается. Общая площадь поверхности всех альвеол составляет 90 м², то есть около половины теннисного корта. Это в три раза больше, чем у кишечника, и в 45 раз больше, чем у кожи.

Можно ли в полной мере осознать эту чудесную историю? Вряд ли. Вы можете наблюдать и удивляться. И принимать меры. Ведь, несмотря на успехи в деле выхаживания недоношенных детей, незрелость их легких может сказываться на протяжении всей жизни. Потом лишь некоторым удается достичь максимально возможного объема легких, а у многих отмечаются частые инфекции либо заболевания типа астмы или ХОБЛ. История дыхательных путей и кровеносных сосудов напоминает нам о том, насколько уязвимы дети в дородовой фазе и что с ними может случиться еще в утробе матери. Мы не устаем подчеркивать, что забота о легких будущего ребенка должна начинаться задолго до родов, что и на самих беременных, и на их партнерах лежит большая ответственность. Ведь беременные женщины делят свое тело с хрупким существом, которое ничего не может сказать и не в состоянии постоять за себя. Не забывайте и о том, что после родов легкие продолжают развиваться, они остаются уязвимыми и нуждаются в защите. Мир для них полон угроз, и не все мы способны контролировать. Правда, с основными вирусами, вызывающими простуду, ребенок справляется самостоятельно. Но когда к ним добавляется еще и пассивное курение, загрязнение воздуха вредными веществами, то становится слишком сложно. У ребенка нет выбора, дальше астма и другие хронические заболевания дыхательных путей. Нет смысла переживать из-за того, что ваш ребенок маленького роста и никогда не будет блистать на подиумах Парижа и Нью-Йорка. А вот то, что у него никогда не будет стопроцентного объема легких, должно заставить опечалиться! Равенство возможностей касается не только образования и социального статуса, оно должно распространяться и на физическое развитие. Конечно, «сумасшедшие» родители, сдувающие со своего ребенка каждую пылинку, на родительских собраниях могут действовать всем на нервы. Но если речь идет о дородовой фазе, то я ничего не имею против такого «сумасшествия». Наоборот, на этой стадии развития хотелось бы его побольше.

Какая связь между носом и легкими?

Носу также приходится нелегко. Тысячи людей каждый год пытаются подправить свой нос, потому что их не устраивает его внешний вид: слишком длинный, большой, приплюснутый, острый, широкий… А еще горбатый, курносый, картошкой или попросту кривой. Некоторые экстремалы вообще отрезают себе нос, чтобы выглядеть как лорд Волан-де-Морт или Красный Череп из комиксов. Короче, отношение к носам не самое лучшее. Мало того что к ним есть претензии в эстетическом плане, так они еще текут, чешутся, гнусавят, краснеют. Из-за них мы храпим, чихаем, шмыгаем и издаем другие малоприятные звуки. Бывают такие периоды в жизни, когда здоровый, исправно функционирующий нос – это даже исключение из правил. Сухой нос у трехлетнего ребенка? Можете отметить этот день в календаре как праздник. Нос является источником постоянных неприятностей. Тем не менее он играет важную роль, защищая передовые рубежи в чувствительной контактной зоне между внешним и внутренним миром. Это своего рода контрольно-пропускной пункт дыхательных путей, разделяющий два мира, зачастую враждебных друг другу Нос ведет себя бескомпромиссно. Подобно службам безопасности в аэропортах, он невозмутимо противостоит недовольству тысяч пассажиров, которые забывают, что процедура проверки при всей своей неприятности необходима. А вы бы хотели, чтобы люди без всякого контроля прямо из автомобиля пересаживались в самолет?

Нос – это авангард дыхательных путей. Он представляет собой вырост с двумя отверстиями на конце. Нос выполняет функции телохранителя, швейцара и разведчика для легких. Поскольку легкие глухи и слепы, он одновременно служит им глазами и ушами, а также кондиционером, воздушным фильтром и увлажнителем воздуха. Нос и легкие представляют собой странную и неравную пару, в которой маленький ухаживает за большим.

Нос со всей серьезностью воспринимает свои защитные функции и выполняет их весьма успешно. У аллергиков, к примеру, он во многих случаях не дает аллергии перекинуться на «нижние этажи» (в бронхи) и тем самым предотвращает опасную аллергическую астму. В Германии от аллергического насморка (ринита) страдает вдвое больше людей, чем от аллергической астмы (15 % населения против 8–9 %), и лишь 40 % пациентов с аллергическим ринитом болеют одновременно и астмой, хотя в основе обоих заболеваний лежит одна и та же аллергия. Другими словами, аллергия дыхательных путей вызывает сначала жалобы в месте первого контакта – в носу. Для многих пациентов этим все и ограничивается – неприятно, конечно, но в большинстве случаев неопасно. И лишь когда нос не справляется со своими функциями, аллергия распространяется на нижние дыхательные пути, то есть «спускается этажом ниже». Следствием становится аллергическая астма, имеющая куда более серьезные последствия.

«Смена этажей» характерна не только для сенной лихорадки и астмы. Подобные вояжи может совершать и обычный насморк при простуде. Вы уже замечали, что простуда почти всегда развивается по одному и тому же сценарию? Почему так происходит? Вирусы простудных заболеваний атакуют одинаковые цели в носу и бронхах – клетки эпителия слизистой оболочки. И все же заболевание распространяется не в случайном направлении и уж тем более не снизу вверх, оно всегда начинается в носу и иногда в горле. В большинстве случаев на этом рубеже оно и заканчивается. Менее чем в половине случаев всех простудных заболеваний симптомы (например, кашель) появляются и в нижних дыхательных путях. Таким образом, насморк защищает нижние дыхательные пути от распространения возбудителей болезни. И только когда первичные защитные механизмы носа сдаются под натиском недуга, начинаются неприятности: через 3–5 дней к насморку добавляется бронхит, признаком которого поначалу служит кашель, а следом идет мокрота. Бронхит является результатом перехода вирусов простуды на «нижние этажи» через оборонительные порядки в носу. Именно этим объясняется то обстоятельство, что у пациентов с повреждениями слизистой оболочки носа (например, в результате хронических заболеваний) намного чаще возникают симптомы бронхита при простуде – фильтр больше не действует.

Феномен «смены этажей» играет роль и при хронических заболеваниях дыхательных путей. Причиной непрекращающегося кашля и хронического бронхита часто является воспаление придаточных пазух носа. По ночам носовые выделения стекают в полость глотки, на голосовую щель и далее в бронхи, где вызывают кашель и астматические симптомы. Доброкачественные опухоли слизистой носа (полипы) также могут затруднять дыхание через нос и провоцировать частые инфекции бронхов, что в долгосрочной перспективе может привести к астме.

Что лежит в основе этих взаимосвязей? Чем объяснить подверженность верхних и нижних дыхательных путей одним и тем же заболеваниям? И если инфекции «путешествуют с этажа на этаж», то как функционирует «лифт»? Для понимания надо обратить внимание на три важных аспекта.

Общий план строительства

Нос и нижние дыхательные пути внешне имеют мало общего, но их интерьером занимался один и тот же специалист! Строение слизистых оболочек носа и бронхов настолько похоже, что при микроскопическом исследовании их едва можно различить, разница видна лишь в глубоких слоях слизистой. Там, где в нижних дыхательных путях располагаются кольцевые мышцы вокруг бронхов, в носу мы наблюдаем густое переплетение кровеносных сосудов – так называемое кавернозное тело, которое, опухая при насморке, может сильно затруднять дыхание. Похожи и очищающие механизмы верхних и нижних дыхательных путей. Удалением посторонних частиц занимаются реснички мерцательного эпителия и железы, вырабатывающие слизь. При этом и верхние, и нижние дыхательные пути демонстрируют, что в основе их строения был один и тот же план, наследственные заболевания обоих транспортных механизмов одинаково затрагивают как верхние, так и нижние дыхательные пути. В частности, при врожденном муковисцидозе чрезвычайно вязкая слизь, типичная для этого недуга, наблюдается как в бронхах, так и в носу. Наследственные заболевания мерцательного эпителия, например первичная цилиарная дискинезия, отрицательно сказываются на очищающих функциях слизистой оболочки и носа, и бронхов.

Общая коммуникационная сеть

Нос первым замечает, что в воздухе происходит что-то не то. Его система раннего оповещения либо не допускает проникновения в легкие вредных или раздражающих веществ, либо дает легким возможность своевременно принять собственные защитные меры. Для этого нос использует прямой и опосредованный коммуникационные каналы, которые можно сравнить с кабельной телефонной линией или с беспроводным WhatsApp. Так, при раздражении носа ринобронхиальный рефлекс вызывает сужение бронхов. Как он действует? Обонятельные клетки носа через ветви тройничного нерва связаны с нервной системой нижних дыхательных путей. Содержащиеся в воздухе вредные вещества раздражают тройничный нерв, что вызывает сокращение бронхов. Через этот прямой коммуникационный канал одновременно инициируются и другие защитные рефлексы, вызывающие чихание, слезы и кашель. Все они служат одной главной цели: любой ценой не допустить попадания вредных веществ, ядов, микробов или паразитов в нижние дыхательные пути и через них в ткани тела. Но этот комплексный защитный механизм может и сам стать фактором риска. Последствия неконтролируемого спазма бронхов для человека могут оказаться опаснее, чем вредное воздействие содержащихся в воздухе раздражающих веществ. В экстремальных случаях данный рефлекс вызывает также спазм голосовой щели.

Что же касается косвенного опосредованного коммуникационного канала (WhatsApp), то связь между носом и легкими осуществляется по нему через кровь. Попадание пыльцы растений на слизистую оболочку носа аллергика приводит не только к быстрому аллергическому воспалению носа, выражающемуся в чихании, зуде и насморке, но порой и к воспалению бронхов, которые не контактировали с возбудителем напрямую. Как это возможно? Ответ: между носом и легкими происходит коммуникация с помощью сигнальных веществ (цитокинов), содержащихся в крови. В нашем примере они появляются вследствие аллергической воспалительной реакции в носу и через кровеносные сосуды достигают нижних дыхательных путей, где вызывают аналогичную воспалительную реакцию. Похожая «передача» воспалительной реакции возможна и при простудном насморке. У некоторых пациентов нижние дыхательные пути воспаляются даже при отсутствии непосредственного контакта с вирусами. В подобном случае нос также производит сигнальные вещества, вызывающие опухание слизистой оболочки бронхов и скопление в них слизи. Эта побочная реакция бронхов на насморк обычно не доставляет никаких проблем, но выполняет важную задачу. Благодаря системе раннего оповещения заблаговременно активизируются защитные системы легких, и, как правило, это оправданно. Однако у пациентов, страдающих хроническими легочными заболеваниями, такая передача данных по WhatsApp между носом и легкими имеет свои недостатки: в результате может развиться кашель и даже наступить удушье. В действительности многие тяжелые приступы астмы вызываются обычными простудными инфекциями в носу еще до того, как вирус добирается до нижних дыхательных путей! Таким образом система раннего оповещения оборачивается чрезмерной реакцией, которая несет в себе опасность. Легким так и хочется крикнуть носу: «Да заткнись ты и выключи свой смартфон!»

Нос как кондиционер

Внутренняя поверхность легких по сравнению с носом огромна, поэтому подвергается опасности пересыхания. Одна из задач носа состоит в том, чтобы увлажнять вдыхаемый воздух и согревать его до температуры тела. Для этого он использует два эффективных механизма. Во-первых, слизистая оболочка носовых пазух имеет складчатую поверхность и, следовательно, большую площадь. Поскольку она очень хорошо снабжается кровью, температура крови оптимально согревает поступающий воздух. Во-вторых, 45 тысяч желез слизистой оболочки носа каждый день вырабатывают свыше полулитра слизи, которая дополнительно увлажняет воздух. Увлажняющая способность носа огромна и при необходимости может быть увеличена в несколько раз. Например, в ходе длительного полета из-за чересчур сухого воздуха в салоне самолета можно потерять до двух литров жидкости! Увлажняющая способность носа имеет значение для фильтрования воздуха. Благодаря ей вещества, растворимые в воде, почти полностью улавливаются и обеззараживаются в носу. Этот процесс дополняет механическое фильтрование носовыми раковинами, которые надежно улавливают твердые частицы и возбудителей многих заболеваний. Лишь мелкодисперсная пыль из частиц диаметром менее десяти микрометров (то есть миллионных частей метра) проникает через нос, и это делает ее особо опасной для легких.

Большинство людей не видят разницы между дыханием через рот и дыханием через нос. На самом же деле она огромна! Если нос выполняет свои функции, то в нижние дыхательные пути попадает лишь подогретый, увлажненный и предварительно отфильтрованный воздух. Очень важно, чтобы младенцы при появлении на свет дышали только носом и лишь в самом крайнем случае, если нос заложен, переходили на дыхание ртом. Но то, что нам, взрослым, представляется само собой разумеющимся, малышам доставляет большие трудности. Им не хватает воздуха, и они впадают в панику. Насколько для легких важно носовое дыхание, мы замечаем лишь тогда, когда нос временно перестает выполнять свои функции кондиционера. Такое происходит, например, при усиленной физической нагрузке, когда дышать одним только носом становится уже невозможно. Вы когда-нибудь видели, чтобы атлет в триатлоне финишировал с закрытым ртом? У профессиональных спортсменов нередко наблюдаются последствия ротового дыхания. Те, кто занимается дисциплинами, требующими особой выносливости, болеют астмой в два-три раза чаще, чем обычные люди, а в классических зимних видах спорта и того больше. Часто высказываемое подозрение, что диагноз «астма» для многих атлетов служит лишь предлогом для применения медикаментов, увеличивающих выносливость, не стоит распространять на всех без разбору. Попробуйте-ка сами при минус 20 градусах и 10-процентной влажности воздуха пробежаться на лыжах с полной нагрузкой! При темпе дыхания 40–50 вдохов в минуту у большинства появится свист в бронхах.

Нос как кондиционер наряду с вредными веществами также фильтрует и нейтрализует опасные микроорганизмы. Но если он не справляется с фильтрующими функциями или вообще выпадает из снабжения легких воздухом (например, при интубации через трубку), то уже в скором времени в нижних дыхательных путях поселится множество возбудителей заболеваний, следствием чего станет бронхит или воспаление легких.

Таким образом становится ясно, что отоларингологи и пульмонологи не напрасно рассматривают верхние и нижние дыхательные пути как единую систему. Подобный подход необходим для успешного лечения хронических заболеваний дыхательных путей. Семена многих болезней бронхов закладываются в почву еще в носу. Взойдут ли они, зависит от своевременных и последовательных мер по недопущению переноса болезни «с этажа на этаж». Кашель и хронический бронхит, например, лучше всего лечатся вместе с хроническим воспалением носовых пазух. Нос и бронхи разделить невозможно.

Вход и выход: каким образом гортань защищает дыхательные пути

«Опухоль оказалась колесиком от детского конструктора», «Подарок ко дню рождения с тяжелыми последствиями – загадочный пациент», «Врачи спустя 40 лет извлекли из легкого деталь от детского конструктора» – под подобными заголовками летом прошлого года вышли репортажи в газетах и на сайтах многих стран мира. Что же произошло? Англичанину в возрасте 47 лет предстояла операция на легком ввиду непрекращающегося кашля и затемнения на рентгеновском снимке. Врачи предполагали, что у многолетнего курильщика образовалась злокачественная опухоль. Но в ходе бронхоскопии перед операцией они обнаружили в бронхе деталь от детского конструктора, которую более сорока лет назад мужчина, как он сам считал, «проглотил», а потом благополучно о ней забыл. Когда много лет спустя у него развился хронический кашель, в первую очередь подозрения пали на курение. Таким образом, кусочек пластика на протяжении многих десятилетий оставался у него в легких. Согласимся, это очень необычный случай попадания чужеродных предметов в нижние дыхательные пути, однако он демонстрирует, что легким могут угрожать не только проникающие ранения, химические вещества и мелкая пыль, но и такие неожиданные вещи. Хотя от подобных происшествий обычно защищает гортань.

Без гортани мы не могли бы говорить и наша коммуникация носила бы очень ограниченный характер. Более того, человек не услышал бы сопрано Монсеррат Кабалье, фальцет Клауса Номи или Bee Gees, хриплый голос Анастейши, бас Ивана Реброва либо рычание Лемми из группы Motorhead. Вообще никаких голосов не услышал бы. Гортань способна на удивительные вещи. Наши голосовые связки заставляют вибрировать выдыхаемый воздух, наполняя его жизнью и неповторимым индивидуальным характером. Для меня как для пульмонолога гортань – это прозаический и довольно неуклюже устроенный клапан, который имеет два состояния: «открыто» и «закрыто». Первое используется при дыхании, а второе – при глотании, кашле и эффективном натуживании, когда вы сидите на унитазе.

Если нос представляет собой важный фильтр для мельчайших частиц, содержащихся в воздухе, то гортань специализируется на крупных вещах, и это не менее важно. Напротив! С конструкторской точки зрения, правда, кажется немного странным, что в дыхательных путях фильтр грубой очистки расположен после тонкого фильтра, а не наоборот. Это примерно то же самое, как если бы на очистных станциях для питьевой воды сначала отфильтровывали бактерии и химикаты и только потом – спагетти, оставшиеся от вчерашнего ужина. Бессмыслица, но лишь на первый взгляд. Дело в том, что у человека дыхательные пути и пищеварительный тракт не полностью отделены друг от друга и скрещиваются как раз в области гортани. Не лучше ли было бы иметь две отдельные трубки: одну – для дыхания, а вторую – для приема пищи, как у животных? Против такого решения есть несколько аргументов. Во-первых, носовая полость ввиду своих малых размеров и необходимости выполнения фильтрующих функций подвержена засорению. Поэтому «план Б» в данном случае приобретает жизненно важное значение. Во-вторых, человек по сравнению с животными является универсалом с физиологической точки зрения. Он может выдерживать как экстремально длительную нагрузку, так и кратковременные максимальные пики мощности. Двух небольших ноздрей явно не хватит, чтобы полностью использовать резервы дыхания. Поэтому при максимальной нагрузке необходимо переходить на дыхание ртом, чтобы снабдить мышцы достаточным количеством кислорода. Вот здесь-то и таится проблема: если между дыхательными путями и пищеварительным трактом имеется связь, то может случиться нежелательный обмен их содержимым. Воздух может попасть в пищевод, а пища – в дыхательные пути. В первом случае вам грозит отрыжка, а во втором – смерть от удушья. Чтобы этого не допустить, и существует гортань.

Давайте вкратце рассмотрим, как устроена гортань. То, что у мужчин заметно выпирает на передней поверхности шеи и называется «адамовым яблоком», – самая большая часть гортани, ее щитовидный хрящ. Он, словно щит, прикрывает голосовую щель с двумя голосовыми связками и вместе с перстневидным хрящом, расположенным чуть ниже, образует переход к трахее. В верхней части щитовидный хрящ соединяется с надгортанником, а тот, в свою очередь, с языком. При глотании язык полностью прижимает надгортанник к отверстию гортани и тем самым предотвращает попадание пищи в трахею.

Вместо этого пища элегантно проскальзывает в расположенный позади трахеи пищевод и исчезает во владениях гастроэнтерологов. Гениальный механизм, если только вам не захочется попробовать одновременно есть и разговаривать. Или сделать глубокий вдох, держа во рту деталь от детского конструктора. В данном случае вам грозит так называемая аспирация – попадание в дыхательные пути жидких веществ или твердых предметов. Если предмет настолько большой, что перекрывает трахею либо один из двух главных бронхов, появляется угроза немедленной смерти. Точно так же большое количество жидкости в легких (например, при утоплении) быстро ведет к смерти из-за нехватки кислорода. В подобном случае дыхательные пути не перекрываются, однако жидкость склеивает альвеолы и блокирует поступление кислорода в кровь. Попадание в легкие небольших предметов или незначительного объема жидкости грозит тяжелыми осложнениями, которые могут развиться спустя несколько дней либо недель. Наряду с мучительным кашлем обычно отмечается затруднение дыхания и инфекции в закупоренных отделах бронхов. Если пациент не может вспомнить, когда конкретно посторонний предмет попал в дыхательные пути (что обычно бывает у маленьких детей), то постановка правильного диагноза для врача превращается в детектив. Что еще хуже, маленькие пластмассовые детали и продукты питания (например, арахис) незаметны на рентгеновском снимке. В сомнительных случаях для выяснения причин приходится прибегать к бронхоскопии.

Несмотря на сенсационные сообщения СМИ, происшествия, подобные тому, когда президент США Буш в 2002 году подавился соленым кренделем, относительно редко угрожают жизни. Федеральное ведомство статистики в 2015 году насчитало в Германии 1149 случаев смерти, вызванной попаданием посторонних предметов в дыхательные пути. Среди пострадавших было много пожилых людей, нуждающихся в медицинском уходе, у которых пища во время еды попала в дыхательные пути и вызвала воспаление легких. В общем, как правило, защитный механизм работает эффективно, и, чтобы обойти его, нужно сильно постараться, пусть и ненамеренно. Однако многие эксперты опасаются, что в будущем подобные случаи будут происходить чаще, и в качестве причины указывают смартфоны. Человеку, разговаривающему по телефону во время еды, проще перепутать, когда говорить, а когда глотать. Таким образом, на время еды лучше отключать мобильный телефон и вообще помалкивать – если эта теория верна. Хотя в ней можно и усомниться, ведь тогда южные европейцы должны умирать в больших количествах. Да и у женщин подобные случаи должны происходить чаще, чем у мужчин. А что говорить об азиатах с их привычкой шумно втягивать в себя еду? А о любителях устриц? И можно ли утверждать, что финны и эстонцы вообще никогда не давятся едой, поскольку ни в коем случае не разговаривают за столом? Необходимо также учитывать культурные особенности, от которых во многом зависит то, какие предметы попадают в дыхательные пути. В мусульманских странах, например, это обычно заколки для волос. Покрывая голову, женщины держат их во рту, и при неосторожном вдохе какая-то из них может исчезнуть. В Юго-Восточной Азии деликатесом считаются утиные яйца с уже сформировавшимся эмбрионом внутри (балут). При их выпивании кусочки скорлупы (или эмбриона!) могут попасть в дыхательные пути. В Европе же вне конкуренции остаются детские конструкторы Playmobil и Lego.

Когда посторонний предмет по ошибке оказывается в гортани, существует еще один страховочный механизм – рефлекторный кашель. В большинстве случаев он не позволяет посторонним предметам проникнуть в дыхательные пути через голосовую щель. Поэтому особенно уязвимы для аспирации люди, у которых данный рефлекс ослаблен или вообще отсутствует. Такое бывает при определенных нервных заболеваниях (например, при рассеянном склерозе), а также у лежачих пациентов. У здоровых же людей самой частой причиной является алкоголь либо наркотики. Когда человек напивается до бесчувственного состояния, возникает прямая угроза для жизни, потому что воедино сходятся три фактора: вероятность рвоты из-за отравления большим количеством алкоголя, подавление глотательного рефлекса и спасительного рефлекторного кашля. Смертельное сочетание, жертвами которого пали уже многие талантливые деятели культуры, о чем свидетельствует, например, печально известный «Клуб 27».

Гортань, а точнее голосовые связки, играет важную роль в возникновении не только рефлекторного, но и любого другого вида кашля. Как это происходит и какова роль голосовых связок? Кашель – это, попросту говоря, контролируемый взрыв внутри дыхательных путей. Ударная волна, возникающая при взрыве, должна удалять посторонние предметы, слизь или возбудителей болезней из бронхов в направлении ротовой полости. Голосовые связки выполняют в этом процессе функцию напорного вентиля. Если где-то в организме необходимо создать давление, то здесь не обойтись без плотно сомкнутой голосовой щели. А давление требуется во многих случаях. Большое ли количество детей появится на свет, если роженица не будет тужиться? Видимо, не очень. А отправление естественных надобностей без давления сверху? Возможно, но затруднительно.

Подъем тяжестей? Ну ладно, это не так уж жизненно важно. Однако вернемся к кашлю. Чтобы кашлянуть, сначала надо сделать глубокий вдох при открытых голосовых связках, а затем быстро сомкнуть голосовую щель, создавая герметичную преграду для выхода воздуха из легких. После этого начинается резкий выдох, но ему препятствуют сомкнутые голосовые связки, в результате чего внутри создается высокое давление. Когда оно становится слишком большим, голосовые связки раскрываются и сжатый воздух с силой и с характерным звуком вырывается из бронхов наружу.

Когда надо натужиться при родах или во время испражнения, задействуется тот же механизм, но голосовая щель остается закрытой, вдобавок ко всему происходит сокращение мышц живота и спины. Поскольку брюшной полости уже некуда дальше сжиматься (диафрагма находится в положении максимального вдоха и не подается ни на сантиметр из-за закрытой голосовой щели), давление ее стенок передается непосредственно на внутренние органы, что способствует выходу плода или кала – в зависимости от потребности. Иногда происходит и то и другое одновременно, что является настоящим кошмаром для любой роженицы!

Одно дерево – много веток: бронхиальная система и альвеолы

При взгляде со стороны на двухмерный рисунок кажется, что выражение «бронхиальное дерево» подходит к нему идеально (если не считать того, что дерево стоит вверх ногами). Здесь есть ствол (трахея), много веток (бронхов), которые, становясь все тоньше, заканчиваются листьями (альвеолами). Но этот образ полностью меняется, когда начинаешь рассматривать бронхиальную систему изнутри с помощью бронхоскопа. На YouTube можно найти множество видеороликов на данную тему. Ствол и ветви внезапно превращаются в трехмерную систему тоннелей, в настоящее метро внутри нашего тела. И у этого метро единственная функция – доставить вдыхаемый воздух к концу тоннеля, к альвеолам, где происходит газообмен. Так что это всего лишь транспортная система для нашего жизненного эликсира.

Небольшая доля фантазии способна даже украсить это метро. Представьте рекламные щиты на стенах, вывеску с названием станции, рельсы, звуки гитары и неясный гул тысяч голосов. Когда врач с помощью бронхоскопа заглядывает в дыхательные пути, его взору предстает великолепная картина. Миновав довольно невзрачный вход (нос), эскалатор (розовый, покрытый какими-то волосами и слизью), небольшое помещение билетных касс (гортань) и входную дверь (голосовую щель), он видит перед собой настоящее великолепие, наполненное симметрией, гармонией, формой и цветом! Трахея представляет собой вестибюль, куда сходятся дыхательные пути. Это начальный и конечный пункты нашего метро. Считаете, что я преувеличиваю? Отнюдь. В Москве вы можете увидеть самые красивые станции метро в мире – «Маяковскую», «Белорусскую», «Комсомольскую». Каждая из них представляет собой архитектурный шедевр и достопримечательность. Для большинства же москвичей это лишь остановки общественного транспорта, чисто функциональные сооружения. За повседневной рутиной тускнеет все их великолепие. Так что это лишь вопрос восприятия. Но если вы не будете спешить, то сможете разглядеть подлинную красоту.

Изнутри трахея выглядит как интерьер собора. Импозантный продольный неф длиной 12–15 сантиметров со сводчатым потолком. Ребра свода образуют 16–20 подковообразных хрящевых полосок, расположенных строго на расстоянии 1,75 сантиметра друг от друга. Между хрящами находится эластичная соединительная ткань. Такая конструкция делает трахею одновременно стабильной, эластичной. Стабильность нужна ей для того, чтобы не сминаться при каждом вдохе, словно спущенная велосипедная камера, а эластичность – для того, чтобы иметь возможность удлиняться и укорачиваться на несколько сантиметров в ходе дыхания. Задняя стенка трахеи плоская. Она тоже состоит из эластичной мышечной и соединительной ткани. Трахея по внешнему виду отличается от всех других дыхательных путей своей плоской задней стенкой, поскольку бронхи имеют круглое сечение. Тем самым она как бы демонстрирует свое особое положение, так как именно от нее начинаются все дыхательные пути.

Вас это заинтересовало? У вас есть немного времени? Тогда пойдемте со мной, я организую для вас экскурсию!

– Сели?

– Да.

– Вам удобно?

– Вполне.

– Волнуетесь?

– Немного.

– Не беспокойтесь. Мы поедем медленно.

– А кто это еще с нами?

– Ах, эти? Составные части воздуха – азот, кислород, немного углекислого газа. Не обращайте на них внимания.

– Почему мы остановились?

– Первая достопримечательность. Здесь, спустя 15 сантиметров, трахея разделяется на два главных бронха для правого и левого легкого.

– Мы отправимся в правый или левый бронх?

– Не имеет значения в какой, они практически одинаковые.

– Можно ли здесь заблудиться?

– В принципе, нет. Если вам станет скучно, просто развернитесь и двигайтесь назад. Между тоннелями нет никаких поперечных соединительных ходов.

– Не совсем практично.

– На всем пути нам будут попадаться разветвления. После 22-го мы доберемся до цели.

– Вот как!

– Если быть точным, то количество отдельных ходов составляет в общей сложности 2²³, то есть почти 9 миллионов. Их общая протяженность – около километра.

– А вот и следующая развилка! После нее бронхи носят название долевых, так как отвечают за снабжение отдельных долей легких.

– Интересно!

– Правое легкое состоит из трех долей – верхней, нижней и средней, а левое – только из двух, верхней и нижней, поэтому оно немного меньше. Дальше, вон там, видно очередное разветвление на сегментарные бронхи.

– Становится тесновато.

– Совершенно верно. Сейчас мы находимся на 4-й развилке, за которой начинаются субсегментарные бронхи. До этого места еще можно добраться бронхоскопом. А дальше уже нет.

– Я думал, с помощью бронхоскопии можно все разглядеть.

– К сожалению, нет, мы можем увидеть только маленькую часть легких. Вот почему бронхоскопия всегда является лишь дополнительным методом обследования. Дальше поедем без остановок. Начиная с этого места и вплоть до 17-го разветвления дыхательные пути называются бронхиолами, то есть маленькими бронхами. Они становятся все уже, а их стенки – все тоньше, словно раскатанное тесто.

– И я уже больше не вижу хрящей.

– Совершенно верно. Поддерживающая хрящевая структура полностью исчезает после 10-го разветвления. Дальше мы видим только кольцеобразный слой мышц вокруг бронхиол.

– А что они делают?

– То же, что и все мышцы. Сокращаются и расслабляются. За счет этого можно контролировать диаметр бронхиол и количество проходящего по ним воздуха.

– Понятно. Но зачем?

– Ни малейшего понятия!

– То есть как?

– Этого никто не знает. У здоровых людей просвет бронхиол постоянен и практически не меняется. Так что для всех это загадка. В верхних отделах бронхов хрящи используются для того, чтобы сохранять стабильный просвет, а здесь, внизу, – ничего. От мышц же только неприятности.

– Какие?

– Иногда они ведут себя непредсказуемо. Ни с того ни с сего у них наступает спазм, и тогда человеку не хватает воздуха. Можете спросить у любого астматика.

– Странно.

– Вот именно.

– Где мы сейчас находимся?

– На 17-й развилке. Диаметр здесь составляет менее половины миллиметра.

– Я почти не вижу тут слизи.

– У здорового человека ее практически нет. Слизистые железы бронхов производят в день менее 50 миллилитров слизи. Это очень мало по сравнению с носом.

– А при бронхите?

– Тогда совсем другое дело. Производство слизи в таком случае доходит до 300–400 миллилитров в день.

Рис. 4. Разветвление бронхиальной системы. От начала трахеи до альвеолярных мешочков на конце происходит в общей сложности 23 деления

– Видимо, это опасно?

– Слизь распределяется по всей длине. Но здесь, в мелких дыхательных путях, ее скопление может стать проблемой.

– Слишком уж тут узко.

– Совершенно верно. Достаточно лишь небольшого набухания стенки бронха плюс слизистой пробки – и просвет перекрывается!

– А дальше будет еще у́же? Мне становится как-то не по себе.

– Нет, больше сужения не будет. У нас впереди 18-е разветвление.

– А это что? Какие-то углубления в стенках.

– Альвеолы. Здесь уже попросторнее, площадь внутренней поверхности существенно увеличивается. После 23-й развилки на каждом конце бронхиолы находится почти по 40 альвеол. А всего их насчитывается около 400 миллионов.

– Впечатляет. И зачем нужна такая большая площадь?

– Для газообмена. В кровь поступает кислород, а из нее выделяется углекислый газ.

– То есть именно здесь происходит дыхание?

– В принципе, да. Поэтому бронхиолы после 17-го разветвления носят название респираторных, иначе говоря, «дышащих». Правда, на эту область приходится лишь относительно небольшая часть газообмена. Настоящее дыхание происходит в самом конце – в альвеолярных мешочках.

– Это вон в той большой пещере? Как там все перепутано!

– Не волнуйтесь, там полный порядок.

– А почему тут красноватый свет?

– Из-за красных кровяных телец в мельчайших капиллярах легких. Они обвивают альвеолы сзади. Стенки капилляров и альвеол в этом месте настолько тонкие, что кровь просвечивает сквозь них. Всего одна тысячная миллиметра.

– Понятно.

– Внимание, мы на месте! Двери открываются, можно выходить!

– Быстро добрались. Мы здесь надолго?

– Не дольше секунды. За это время молекулы кислорода переходят в кровь, а молекулы углекислого газа извлекаются из нее.

– Не успеешь и глазом моргнуть…

– На самом деле все происходит не так уж быстро. Лишь каждая десятая молекула участвует в процессе газообмена. Остальные должны ждать.

– Почему?

– Потому что в альвеолах всегда должно быть определенное количество воздуха. Даже при полном выдохе. Иначе они могут схлопнуться. Как вы думаете, за счет чего держится вся конструкция альвеолярного мешочка? Вы видите здесь какие-то подпорки?

– Нет. Только тонкий слой слизи на альвеолах.

– Правильно. Это сурфактант. Он тонким слоем покрывает все альвеолы изнутри и тем самым обеспечивает их стабильность. Примерно как в мыльном пузыре. Выглядит не очень зрелищно, зато эффективно. У людей с нехваткой сурфактанта все склеивается, и это очень серьезно.

– А как быть, если надо ускорить процесс?

– Вы имеете в виду повышенную физическую нагрузку? Тогда включается ускоренная передача. В данный момент в кровь поступает около 300 миллилитров кислорода в минуту, то есть не больше пивного стакана. Но, если надо, этот объем можно быстро повысить до 6 литров.

– Впечатляет…

– И не говорите, это колоссальная энергия! Главное – доставить ее туда, где она нужна, для этого сердце и прокачивает кровь через сосуды легких. Если оно работает слабо, то молекулам кислорода приходится долго стоять в очереди. Даже самое интенсивное дыхание не поможет, мышцы все равно будут испытывать кислородное голодание.

– Понятно.

– Но иногда дело не в скорости транспортировки, а в объемах поставки. В этом случае виноваты сами легкие.

– Почему?

– Что-то препятствует прохождению воздуха через бронхи. Такое может быть, когда они сужаются во время приступа астмы. Иногда его поступление блокируется скоплением слизи, например при воспалении легких. Если воздух не доходит до альвеол, то красные кровяные тельца не могут присоединить к себе кислород, они ждут понапрасну. Это тоже не способствует работоспособности организма.

– Естественно.

– С другой стороны, чересчур много кислорода – это тоже нехорошо.

– А я думал, что свежего воздуха много не бывает.

– Все зависит от концентрации. Она не должна быть слишком высокой, так как в данном случае кислород даже может стать ядовитым.

– Ядовитый кислород? Как это?

– Чем выше концентрация кислорода в воздухе, тем больше образуется радикалов.

– Это еще что такое?

– Некоторые молекулы кислорода теряют контроль над собой и начинают нападать на все, что им попадается на пути. Ущерб может оказаться огромным.

– Можно ли от них защититься?

– Конечно! Из всех органов легкие выработали самые действенные защитные механизмы. Это и логично, потому что им постоянно приходится иметь дело с кислородом. Для борьбы с радикалами в легких есть приспособления, которые захватывают радикалы и нейтрализуют их. Они расположены по всей протяженности дыхательных путей, особенно много таких приспособлений в альвеолах.

– И насколько эффективно это работает?

– Очень эффективно. Но только до тех пор, пока не появляются радикалы другого вида. Вот тогда все становится серьезно. Табачный дым и смог – гигантское скопление радикалов, они могут причинить колоссальный ущерб. А нам пора отправляться в обратный путь, время на исходе!

– Еще один вопрос.

– Да, пожалуйста.

– Здесь-то жизнь кипит, но вот по дороге сюда…

– Что вас смущает?

– Там вообще хоть кто-то живет? Я не встретил ни одной живой души, и это как-то необычно.

– Ни одной живой души? Дорогой мой, так это же экскурсия для туристов. Весь народ предварительно разогнали по домам.

– Значит, там кто-то есть?

– Конечно есть, там всяких полно. Многие совершенно мирные и разумные, но есть и абсолютно буйные, драчливые, склонные к преступлениям. В дыхательных путях живут миллионы бродяг, пришедших отовсюду, – сплошной проходной двор. Множество всяких подозрительных личностей, которых вам даже видеть не стоит.

– А они не нарушают здесь общественный порядок?

– Порядок? Да что вы! Некоторые, наоборот, всячески беспокоятся о порядке. Например, иммунные клетки. Без них тут началась бы полная анархия. Люди ведь всякие попадаются!

Об индейцах и вождях: иммунная система

Если вам уже захотелось вернуться домой, возражений нет. Но я бы рекомендовал задержаться, будет интересно. Хотите знать, кто делает в легких уборку и поддерживает порядок? Кто их защищает и ремонтирует при необходимости, а кто разрушает? Кто тут простой рабочий и солдат, а кто начальник? Кто не впускает непрошеных гостей или выпроваживает их? Заодно познакомитесь с живущими в бронхах интриганами, обычными и ритуальными убийцами, каннибалами, самоубийцами. Заходите смело, тут у нас целый зверинец!

В легких разыгрывается настоящая драма! Иммунная защита здесь организуется не так, как в других органах, а на скорую руку. Девять долгих месяцев легкие плещутся в совершенно стерильном материнском питательном растворе, и вдруг ни с того ни с сего происходит первый вдох. Любому другому органу дается хотя бы немного времени на адаптацию к «грязной» окружающей среде, или он вообще ограждается от нее, как большинство внутренних органов. Но с легкими все не так. С первого же вдоха, с первого же литра воздуха в дыхательные пути проникают сотни тысяч микробов. Это настоящее нашествие – миллионы неодушевленных частиц, пыль, аллергены, химикаты. А ведь вам всего-то был нужен глоток кислорода! Напоминает вечеринку, вышедшую из-под контроля. Кто пригласил сюда всех этих людей? То, что происходит в легких в первые часы и дни после рождения, можно сравнить с мусорным ведром, которое кто-то опорожнил в операционной: на легкие сыплется в буквальном смысле поток мусора. Естественно, в таких условиях не захочется перерезать пуповину, соединяющую вас с младенцем.

– Мама!

– Да, в чем дело?

– Я ухожу.

– М-м-м…

– Я серьезно.

– Хорошо. Куда ты собрался?

– Наружу.

– Наружу?

– Да, глотнуть свежего воздуха. Мне захотелось подышать.

– ПОДЫШАТЬ?! Тебе что, жить надоело? Оставайся там, где сидишь!

Но повода для паники нет. Легкие справляются. В большинстве случаев. Причем весьма неплохо. Они обладают прекрасными организаторскими способностями и будто из ниоткуда рекрутируют себе помощников – тихо, быстро, эффективно. Впечатляющее достижение, если учесть, что иммунная система легких на протяжении девяти месяцев вообще ничего не делала. Ни тебе воспалений, ни возбудителей болезней, ничего: по дыхательным путям курсируют стерильные околоплодные воды, иммунная система находится в состоянии полной расслабленности. Прямо сказочная идиллия вроде работы на почте? Не совсем. В ваших легких живет дух неолиберализма. Они за время беременности провели такую рационализацию иммунной системы, что довели ее практически до полного уничтожения. Одних сотрудников послали в неоплачиваемый отпуск, немногочисленных оставшихся перевели на сокращенный рабочий день. Остается только варить кофе да раз в неделю доставлять почту. Больше ничего.

Но незадолго до родов активность нарастает. В костном мозге в массовом порядке идет производство иммунных клеток – белых кровяных телец, которые поступают в кровь. Такой их концентрации в крови, как сейчас, больше уже никогда не будет. Они круг за кругом циркулируют по кровеносной системе в ожидании сигнала. И вот настает время первого вдоха! В один миг открываются поры кровеносных сосудов и на легкие буквально обрушивается лавина белых кровяных телец. За первые два дня после рождения их количество в легких возрастает в 30 раз! И им там есть чем заняться. Если в желудочно-кишечном тракте новорожденного от возбудителей болезней хорошо оберегают защитные средства, содержащиеся в материнском молоке, то легкие абсолютно беззащитны. Им нужно как можно больше иммунных клеток, прежде всего в местах соприкосновения с воздухом, то есть на слизистой оболочке бронхов и в альвеолах. Потребность в таких клетках просто гигантская, поэтому набор персонала осуществляется без особой разборчивости. Сразу после рождения иммунная система легких состоит из довольно темных и необразованных личностей, лишь спустя некоторое время у них появляются руководители и возникает некий порядок. Прекращается стрельба по всему, что движется, ведь это может оказаться коллега. Защита начинает осуществляться осмотрительнее. Теперь уже не каждая бактерия, робко стучащаяся в дверь или просто решившая пройти мимо, подлежит немедленному уничтожению, зачастую достаточно вежливого предупреждения. Но каких-то мошенников в силу нехватки образования эта команда вообще не распознает, ей еще предстоит очень многому научиться. Этот процесс требует времени. В шестилетнем возрасте в иммунной защите легких устанавливается надлежащий порядок: задачи и должности распределены, повышения обещаны, иерархия соблюдается, службы подбора и подготовки кадров, архив, все прочие подразделения работают как часы, по крайней мере складывается такое впечатление. Потому что на самом деле этот микрокосм до конца жизни остается гротескной и легковозбудимой компанией нерешительных личностей. Это микроскопический вариант событий, происходящих в телесериале Stromberg или в последнее время в Овальном зале Белого дома. Вот почему никого не удивляет тот факт, что события время от времени выходят из-под контроля и случаются ошибки. И тогда иммунная система, вместо того чтобы решать проблемы, сама превращается в проблему. Следствием становятся хронические воспаления и аллергии. И, как любой плохой начальник, иммунная система очень неохотно признает свои ошибки, не говоря уже о том, чтобы их исправлять.

Кто и чем здесь занимается? Поначалу участники вашей иммунной системы получают одинаковое базовое образование. Все белые кровяные тельца созревают в костном мозге и по завершении начальной школы имеют право выйти в кровь и вместе с ней отправиться к предназначенным для них органам. В крови зерна отделяются от плевел: лимфоциты отправляются для получения дополнительной квалификации, а простые рабочие – фагоциты – непосредственно приступают к службе в своих органах. Что же происходит с избранными лимфоцитами? Как видно из самого названия, их местом назначения являются лимфатические узлы и зобная железа. Ее размер составляет 6 сантиметров, у человека она располагается в грудной полости. По мере полового созревания зобная железа сжимается и исчезает. Это служит признаком того, что становление иммунной системы полностью завершено. В лимфатических узлах и зобной железе лимфоциты получают дополнительное образование, необходимое для выполнения более сложных задач. Группа В-лимфоцитов впоследствии займется производством так называемых антител – специфических белков, нейтрализующих возбудителей заболеваний. В-лимфоциты – это высококвалифицированные работники, но они никогда не добираются до руководящих должностей и всю свою жизнь подчиняются Т-лимфоцитам. Это как бы выпускники Гарварда, которые проходили обучение в самой зобной железе. Там они не просто научились отличать клетки своего тела от чужаков, но и освоили некоторые административные функции.

Во главе иммунной системы легких находятся так называемые Т-хелперы (от англ, help – помогать). Получается, что это клетки-помощники? Как же так? А вы-то думали… Не переживайте, это просто трюк и небольшое кокетство. Ведь на всех семинарах по менеджменту твердят, что «главное – это команда» и т. п. На самом же деле Т-хелперы обладают неограниченной властью. Через их письменный стол проходят все решения, к ним стекается вся информация. Они являются воплощением сверхактивного менеджера – вспыльчивого холерика со склонностью к биполярности. То он мягкий и спокойный, то в следующий момент вдруг оказывается на пороге инфаркта. Т-хелпер предпочитает не марать руки, он отдает приказы. У него есть сотрудники для выполнения грязной работы – фагоциты и цитотоксические Т-лимфоциты.

Вообще-то последние тоже прошли обучение в элитной школе, но потом поняли, что к канцелярской работе у них не лежит душа. Вместо того чтобы строить карьеру, они ушли в подполье и на свой страх и риск патрулируют легкие в роли таинственных мстителей: разыскивают клетки, инфицированные вирусами, и выродившиеся раковые клетки. При этом цитотоксические Т-лимфоциты руководствуются принципом «лучше одной жертвой больше, чем одной меньше», возможные последствия не учитываются. Однако, несмотря на всю свою независимость, они также выполняют указания Т-хелперов, хоть и не всегда бывают достаточно лояльны по отношению к руководству. Их, словно агентов, можно «перевербовать», и тогда они будут уничтожать здоровые клетки тела. Следствием становятся аутоиммунные заболевания типа ревматизма или рассеянного склероза.

В верховное руководство входит также штаб советников – регуляторные Т-лимфоциты. Они должны влиять на важнейшие решения Т-хелперов и препятствовать чрезмерно активным защитным реакциям. В их компетенции также решение о полном прекращении иммунных реакций и корректировка ошибочных решений Т-хелперов. Но это происходит редко. Чаще бывает так, что они уклоняются от ответственности и оказывают лишь ограниченное влияние на Т-хелперов.

Завершают формирование штаба клетки памяти. По своей природе они схожи с бухгалтерами: всегда себе на уме и никогда не перечат указаниям начальства. В иммунной системе эти клетки играют важную роль, накапливая всю заслуживающую внимания информацию о злейших врагах и обеспечивая долгосрочный иммунитет от возбудителей таких заболеваний, как корь, свинка, столбняк, дифтерия, скарлатина. Микробы могут обмануть иммунную систему один раз, а второй раз не получится: благодаря клеткам памяти она уже будет готова к их нападению. Клетки памяти сотрудничают с производителями антител В-лимфоцитами, которые при каждой инфекции получают точную инструкцию по изготовлению нужного антитела. В-лимфоциты работают быстро и эффективно. В случае возникновения инфекции производство антител резко возрастает и перестраивается под конкретного возбудителя. Если речь идет об особо опасных инфекциях, то защита не прекращается даже после выздоровления. Некоторые В-лимфоциты продолжают производить минимальное количество соответствующих антител, и организм остается невосприимчивым к данной болезни на протяжении многих лет. При повторной атаке того же возбудителя имеющиеся антитела быстро нейтрализуют агрессора, после чего тот станет легкой добычей для фагоцитов.

Фагоцитам не нужно высшее образование. После окончания начальной школы они, рискуя собственной жизнью, сразу же приступают к грязной работе в своих органах, в том числе в легких. Здесь всегда, ввиду постоянного контакта с воздухом, требуется большое количество фагоцитов. Среди них выделяют гранулоциты и макрофаги, что можно перевести как «большие обжоры».

Фагоциты запрограммированы на то, чтобы самостоятельно распознавать составные части микробов и уничтожать их. Правда, они не поддаются обучению и борются только с теми возбудителями, на которые запрограммированы, не замечая всех остальных. Для них не существует полутонов, их девиз – «все или ничего». Они, подобно орде викингов, в ходе своих военных кампаний против возбудителей порой причиняют легким серьезный ущерб. В большинстве случаев этот побочный эффект подлежит устранению, но не всегда. Фагоциты располагают обширным арсеналом энзимов и токсичных белков, с помощью которых могут уничтожать возбудителей, впрочем, как и другие клетки. В целом это довольно примитивные существа, которые основную массу времени проводят в тренажерных залах. Но кто-то же должен делать и грязную работу.

В группе гранулоцитов в легких можно выделить двух основных представителей: нейтрофилы (получившие название за свою «нейтральную» окраску под микроскопом) и эозинофилы (имеющие красную окраску и названные в честь богини утренней зари Эос). Нейтрофилы составляют более 95 процентов об общего числа гранулоцитов и играют важную роль в защите от возбудителей болезней, прежде всего от бактерий и грибков. Но они могут активизироваться также от табачного дыма и других загрязнителей воздуха и вызывать различные заболевания, в частности хронический бронхит и ХОБЛ. Маленькая группа эозинофилов изначально была предназначена для защиты от паразитов и червей. Благодаря принимаемым гигиеническим мерам они практически остались не у дел во многих частях мира и теперь от безделья устраивают воспалительные очаги в бронхах, что приводит к астме.

Завершение иммунной реакции – не менее важное мероприятие, чем ее инициирование. Особую трудность представляет взятие под контроль фагоцитов, когда надобность в иммунной защите отпала. Если этого не сделать, процесс выздоровления будет затруднен, а воспаление в худшем случае может перейти в хроническую форму. Вот почему Т-хелперы не церемонятся в выборе методов! Другими словами, они попросту уничтожают фагоциты, правда, не своими руками, а с помощью цитотоксических Т-лимфоцитов. Вы считаете, что это жестоко? Все относительно. У гранулоцитов тоже чрезмерно жесткая мораль: если в них не возникло надобности в течение 24 часов, они добровольно совершают запрограммированное самоубийство, после чего все поголовье гранулоцитов заменяется новым. Говорят, что в одну реку нельзя войти дважды, и точно так же невозможно дважды встретиться со своим гранулоцитом – на следующий день все они уже новые.

Кого мы упустили из виду? Первую леди, так называемую дендритную клетку, которая выполняет функцию главного стратега. В иммунной системе легких дендритные клетки играют центральную роль. Они находятся в постоянном непосредственном контакте с Т-хелперами и определяют их ежедневную повестку дня. Это единственные клетки, которые в любой момент имеют право доступа к Т-хелперам и нашептывают им решения. Их функция заключается в «презентации» чужеродных субстанций, попадающих в легкие: дендритная клетка разлагает эту субстанцию на удобные для работы части и представляет их Т-хелперам. А те уже решают, какие меры необходимо принять. Друг это или враг? Игнорировать, терпеть или уничтожать? Откладывать в память или нет? Дендритная клетка способна влиять на подобные решения. Для этого она ловко использует коммуникативные сети иммунной системы, причем не только ее официальные каналы, но и неофициальные (те самые «твиты» от цитокинов – сигнальных веществ, с помощью которых иммунные клетки общаются между собой на расстоянии). К дендритной клетке стекаются все сплетни и слухи, а некоторые из них она распространяет сама. В лучшем случае дендритная клетка представляет собой регулирующий и компенсирующий элемент иммунной реакции, а в худшем – интриганку, которая манипулирует Т-хелперами, склоняя их к неверным решениям – со всеми вытекающими негативными последствиями.