Транспорт крови
Воздух, которым мы дышим, содержит только 21 % кислорода. Все остальное – это азот, аргон, углекислый газ, водород и неон. Несмотря на это, дыхательная система забирает из воздуха только кислород. Эта способность появилась у нее из-за сродства гемоглобина к кислороду.
Транспорт кислорода
Сама плазма переносит сравнительно малое количество кислорода. А перед тем как попасть в эритроциты (см. параграф «Эритроциты: трудная жизнь переносчика кислорода» на стр. 131–134), молекулы кислорода должны раствориться в плазме. Большая часть кислорода перемещается в форме оксигемоглобина в эритроцитах. Кислород «загружают» в легких. Это происходит при связывании молекул кислорода с гемоглобином. «Разгрузка кислорода» проводится в метаболизированных тканях и сводится к тому, что кислород диссоциирует из гемоглобина (в результате чего появляется дезоксигемоглобин) и диффундирует в плазму по направлению к клеткам. Отгрузке кислорода способствуют различные факторы: повышенная температура, концентрация углекислого газа и кислотность.
Транспорт углекислого газа
Есть три способа переноса углекислого газа, или диоксида углерода, в крови. Большая его часть транспортируется в форме бикарбоната: диоксид углерода, диффундирующий из тканей, попадает в эритроцит, где под действием фермента карбоангидразы он превращается в бикарбонат, который может диффундировать в плазму. Это помогает контролировать кислотность крови. Как только бикарбонат попадает в легкие, он вновь связывается с эритроцитом и восстанавливается, а затем уже диффундирует в виде молекулы свободного диоксида углерода.
Это модель молекулярной структуры оксигемоглобина – основного способа передвижения молекул кислорода в крови.
Чуть меньшее количество углекислого газа связывается напрямую с гемоглобином и образует карбаминогемоглобин. Вероятность такого объединения зависит от насыщенности гемоглобина кислородом. И совсем крохотный объем углекислого газа растворяется в плазме.
3d-печать легких
«Однолегочная вентиляция», или «изоляция легких», – так в торакальной анестезии обозначают избирательную вентиляцию одного из легких пациента при операции с коллапсом другого легкого. Такую процедуру часто проводят с использованием эндобронхиальной трубки, которую вставляют в трахею и опускают в один из бронхов. Однако анестезиологам с небольшим профессиональным опытом во время операции довольно трудно провести изоляцию легких. Особенно если у пациента сложные дыхательные пути. Современные способы отработки этого метода включают манекены и симуляторы виртуальной реальности. А группа американских врачей из Кливленда, штат Огайо, во главе с доктором Серхио Бустаманте провела исследование по использованию технологии 3D-печати. Вооружившись компьютерной томограммой классических дыхательных путей и тех, которые создавали трудности при изоляции легких, врачи воссоздали 3D-модели каждого из таких случаев, которые затем использовались для обучения.
Технологию 3D-печати можно использовать, чтобы подготовиться к операции пациентов с уникальной анатомией дыхательных путей.
Шалости дыхания
Дыхательные рефлексы помогают защитить дыхательные пути от потенциально вредных раздражителей. Кроме того, они регулируют процесс дыхания при определенных обстоятельствах. Эмоциональные центры в мозге запускают различные действия (смех или плач), в которых участвуют дыхательные пути. Но мы до сих пор не знаем, почему и как человек зевает и икает.
Глава 8 Транзитный узел
Нервная система
Если бы у систем органов был лидер, им бы была нервная система. Она предоставляет ресурсы, с которыми физиологические системы сверяются перед тем, как начать действовать. Нервная система контролирует все, что мы делаем, управляет основными функциями в организме и помогает нам двигаться. Эта система позволяет думать, понимать, запоминать и учиться, а также различать то, что приятно – и что причиняет боль.
Нервная система человека – самая развитая во всем животном мире. Она защищена прочными костными доспехами, и ее омывают собственные тканевая и спинномозговая жидкости.
Нервная система состоит из головного и спинного мозга, а также отходящих от них нервов.
Нервная система является самой сложной из всех систем в организме и разделяется на два отдела: центральную нервную систему (ЦНС), к которой относятся головной и спинной мозг, и периферическую нервную систему (ПНС). ПНС состоит из нервов, которые отходят от ЦНС и распространяют нервный импульс во все части тела. В ПНС есть несколько подотделов. Первый подотдел – соматический – иннервирует структуры, которые вы можете осознанно контролировать, а второй – вегетативный – управляет органами без нашего осознанного вмешательства. Вегетативная нервная система руководит жизненно важными структурами.
На клеточном уровне главным посыльным во всей нервной сети является нейрон, или нервно-клеточное волокно. Он озаряет искрами всю нашу систему и возбуждает все, к чему прикасается, на каждом шагу создавая электрические импульсы. Нейроны докладывают мозгу о происходящем и стимулируют действия.
Очень персональный компьютер
Представьте себе нервную систему как компьютер без кнопки выключения. ЦНС в нем будет материнской платой, которая выполняет и контролирует все наши действия. Она осуществляет связь между различными разъемами, или периферией, и является настоящей адаптивной интегральной схемой. ЦНС принимает сообщения, полученные от сенсорного оборудования нашего тела, и анализирует их, а затем передает нужную команду. В ЦНС есть свой жесткий диск, а информация хранится в памяти системы. ПНС в данном случае будет проводами и кабелями. Нервы ПНС – это исходные данные в материнской памяти, исполнители команд или поставщики выходных действий.
Нейроглия
Соединительной тканью нервной системы служит нейроглия, или глия, или глиальные клетки. Нейроглия не посылает нервные импульсы, зато поддерживает и защищает клетки, которые это умеют. Нейроглия в разы превышает популяцию нейронов и составляет половину веса нашего мозга. Чаще всего именно она вызывает опухоли головного мозга. А нейроны не способны к делению и, следовательно, крайне редко образуют опухоли. Нейроглия бывает трех разных типов: макроглия, микроглия и эпендима.
