Kitabı oxu: «Человек дышащий. Как дыхательная система влияет на наши тело и разум и как улучшить ее работу», səhifə 3

Куда девается пыль, которую мы вдохнули?

Как такой нежный, хрупкий орган, как легкие, может нас защищать? Наверное, если спросить, ЧТО в теле человека выполняет защитную функцию, многие упомянут кожу, череп и скелет; возможно, зубы и ногти. Но легкие, как и кожа, тоже место, в котором окружающая среда соприкасается с нашим нутром. И без линий защиты эта самая среда безнаказанно бы в нас вторгалась и вредила нам. В первую очередь я говорю о частицах, которые летают в воздухе, – от пыли и сажи до бактерий и вирусов. Давайте проследим за частичками, которые вы вдохнули прямо сейчас, когда прочитали эти строки.

С каждым вдохом мы засасываем пол-литра воздуха. В нем кроме азота, кислорода и углекислого газа содержится еще четверть миллиона различных частиц. И если с газами все понятно, мы их вдыхаем, часть усваиваем, а часть выдыхаем обратно, то как быть со всем остальным? Неужели пыль, частицы сажи, дыма, бактерии от чужого чихания, пыльца и шерсть останутся с нами навсегда и залягут в легких мертвым грузом? Такой сценарий был бы весьма мрачным.

Домашняя пыль – довольно разносторонняя субстанция. Тут и минеральные частицы – от побелки, дивана вашего дедушки, зеленой подъездной краски или гипсокартона, крошечные волокна вашего нового платья, частицы паспорта и документов на квартиру, чешуйки кожи – вашей, не вашей, совсем не вашей, например домашних животных, немного цветочной пыльцы с фиалки на подоконнике, щепотка сажи и дыма. Также довольно большой процент домашней пыли носит происхождение совсем не домашнее. Примерно треть того, что вы стираете с подоконников и мониторов, – пыль из космоса.

Остатки планет, астероидов, взорвавшихся звезд, хвосты комет и частицы далеких туманностей. Вся эта звездная пыль сыплется на нашу Землю в количестве 100 тонн В ДЕНЬ. Вот такое щедрое небо. Часть этой пыли оседает и в вашей квартире. Поэтому если у вас есть аллергия на пыль, можно сказать, что у вас в какой-то мере аллергия на звезды.

Прежде чем попасть в легкие, воздух проходит через несколько фильтров.

Самый первый из них – носовая полость. Наши сопли – это не просто склизкий неприятный субстрат, они работают как увлажнитель воздуха. Сухой воздух сильно повреждал бы тончайшие ткани легких, для его увлажнения в носу и носоглотке есть специальная слизь, из которой вода переходит в воздух и дальше он уже идет увлажненным. Кроме этого, носовая полость работает как радиатор, то есть она нагревает или охлаждает воздух. Это только кажется, что нос – это дырочка и прямой ход назад и вниз в носоглотку, но в реальности это целая система пещер, полостей и переходов прямо посреди нашего лица (см. рис. 15).

Большинство людей не любят свой нос (так говорят опросы и частота ринопластики), но, к большому счастью, он прикрывает все ходы и лабиринты, которые скрываются за ним.

Рис. 15. Полость носа на иллюстрации из учебника и на снимке МРТ

За счет такого сложного строения увеличивается площадь слизистой носа и воздух не просто прогоняется напрямую в дыхательное горло, а проходит по всем этим лабиринтам, контактирует со слизистой и очищается. Между дыханием через рот и через нос разница огромная. Все равно что вы бы пили воду прямо из реки или воду, прошедшую многоступенчатую очистку.

Носовые полости дают нам еще одно преимущество – громкий глубокий голос, они служат резонаторами. В стенах старых храмов и некоторых университетов часто делали пустоты, чтобы голос или звук органа звучал громче, вот и в носу пустоты помогают нам стать громче и убедительнее среди соплеменников. Попробуйте сейчас с чувством и достоинством произнести такую фразу (только сначала убедитесь, что поблизости нет медработников): «Я Железный человек!» А теперь зажмите нос и произнесите снова: «Я Железный человек!» Дотягивает ли до супергероя второй вариант?

Итак, в носу есть несколько фильтров. Самые крупные частицы, такие как пыльца, кусочки шерсти, волокна ткани и все, что больше 50 мкм в размере, задерживается самым первым грубым фильтром носа, и это – ваши волосы. Наверняка вы задумывались, зачем они вообще нужны, кроме как для стимуляции продаж триммеров для носа? Но оказалось, что такое нехитрое приспособление оберегает нас от серьезных проблем.

В 2011 году было проведено исследование, которое показало, что волосы в носу снижают вероятность астмы у людей с аллергическим ринитом⁶. Если волос у исследуемых было мало, вероятность астмы вырастала до 45 %, в то время как обладатели густого волосяного покрова в носу болели астмой в 2,5 раза реже (до 17 %). То есть если у вас есть аллергия, в том числе на пыльцу, и при этом вы активно удаляете волосы в носу, вы увеличиваете риск развития аллергической астмы в 2,5 раза. Может быть, если организм отрастил какое-то приспособление, то оно зачем-то нужно? Вполне возможно, что волосы в носу препятствуют и развитию аллергии тоже, ведь пыльца и шерсть физически не доходят до слизистой оболочки носа, где и развивается аллергическая реакция.

Есть еще одна причина оставить в покое нос, не ковыряться в нем и не выщипывать волосы. Исследование австралийских ученых, опубликованное в 2022 году в Science Reports⁷, говорит о том, что бактерия хламидия (Chlamydia pneumoniae) при повреждении слизистой носа может проникать в мозг и вызывать там отложение белка бета-амилоида, который приводит к болезни Альцгеймера. Болезнь Альцгеймера – тяжелое заболевание, связанное с дегенерацией мозга, при котором человек теряет сначала умственные способности – память, мышление и речь, а затем нарушается и движение. В основном им страдают пожилые люди, но с каждым годом болезнь «молодеет».

Дело в том, что наш нос – это самая короткая дорога в мозг. Если путь к сердцу мужчины лежит через желудок, то путь в его мозг – через нос. Веточка обонятельного нерва проходит от носовой полости в обонятельный центр мозга, а бактерии и вирусы пользуются ей как скоростным шоссе, чтобы быстро пролезть в мозг в обход крови и, соответственно, остаться невидимыми для иммунитета. Проходя по такому пути, они практически не встречают сопротивления, ведь обонятельный тракт идет в обход гематоэнцефалического барьера – Великой китайской стены мозга, которая не пускает к нему чужаков из крови. Иммунных клеток непосредственно в мозгу тоже нет, вся королевская рать в виде лейкоцитов остается за пределами этого «дворца». В итоге клеткам мозга приходится отвечать на вторжение производством белка бета-амилоида, который пытается обернуть собой инородного захватчика, чтобы потом вывести его из мозга.

Интересно, что именно с обонятельных областей мозга начинается отложение бета-амилоида при болезни Альцгеймера, а одним из самых ранних симптомов этой болезни является потеря или изменение обоняния. Этот симптом может появиться за несколько лет до нарушения памяти и движения. Вывод один – не нужно облегчать бактериям задачу и повреждать слизистую носа. Мозг вам за это спасибо не скажет.

Конечно, мы не можем просто взять и перестать ковырять в носу, большинство делает это в среднем 4 раза в день (возможно, кто-то из вас делает это прямо сейчас), но, по крайней мере, можно чаще мыть руки и до, и после этого процесса, и покороче стричь ногти, чтобы не повредить нежную слизистую и не занести на этот хайвей до мозга никаких опасных пассажиров.

А теперь вернемся к нашему не очень-то чистому воздуху…

Если пылинка оказалась меньше 50 мкм (см. рис. 16), она пролетает мимо волос в носу дальше. Но нос устраивает ей американские горки с турбулентностью и перегрузками. Носовые полости устроены так, что воздух не идет напрямую в сторону горла, он закручивается и образует микровихри из-за выростов и поворотов в носу.

Пылинки часто натыкаются на препятствия и остаются на слизистой пазух, а из-за турбулентности они оседают и падают в слизь. Здесь работает тот же принцип, что и в пылесосах типа циклон. Из-за многократного закручивания воздуха более тяжелые частицы оседают и дальше не летят. Пылинки, попавшие в слизь, перемещаются с помощью ресничек на слизистой оболочке носа. Реснички, как маленькие весла, гонят слизь вниз, к горлу, где вы сможете ее выкашлять или проглотить.

Рис. 16. Размеры разного типа пыли по сравнению с человеческим волосом

Более мелкие частицы, например вирусы, бактерии или частицы дыма, слишком легки, чтобы оседать из-за турбулентности. Они пролетают дальше. Многие из них через нос долетают до носоглотки и упираются в ее заднюю часть. Как раз там их ждет следующий фильтр, на этот раз иммунный. В этой области располагаются аденоиды. Есть только два типа людей: первые никогда не задумывались об аденоидах, а вторым они принесли много мучений. Эти органы нужны не только для того, чтобы отравлять детство, но и для задержки и убийства бактерий, вылетающих из носовой полости к легким. Те бактерии, что не попали к аденоидам, могут осесть чуть ниже – на миндалинах. И миндалины (они же гланды), и аденоиды – это сборище лимфатических узлов, где хранятся отряды иммунных клеток, которые отлавливают и уничтожают бактерии.

Любопытно, что именно органы иммунной системы, к которым относятся миндалины и аденоиды, часто считают ненужными и удаляют. Также долгое время считалось, что вилочковая железа – основная иммунная железа – во взрослом состоянии не нужна, и ее отрезали при операциях на грудной полости, чтобы не мешалась, а не так давно выяснилось, что у нее сохраняются иммунные функции и во взрослом организме. Аппендикс, судя по всему, тоже играет свою роль в иммунитете, но в некоторых странах, например в США и Японии, даже существовали программы превентивного удаления аппендикса детям – мол, лучше вырезать заранее, чем потом, когда он воспалится. Конечно, такое разбазаривание органов ни к чему хорошему ни разу не приводило, ухудшало иммунитет и снижало общую продолжительность жизни. Не исключено, что в будущем у зубов мудрости или кутикулы на пальцах тоже найдутся важные функции и мы будем горько сожалеть об их удалении.

Для фильтрации вирусов есть еще одно приспособление. Вы когда-нибудь задумывались, зачем при болезни закладывает нос? Именно не почему, а с какой целью? Это крайне неприятное ощущение, но, как ни странно, оно предусмотрено. Часто заложенность носа – это вовсе не блокировка носовых ходов слизью, а расширение сосудов слизистой носа и ее набухание. Такая странная реакция – защита от вирусов. Когда на слизистую попадают вирусные частицы, она начинает выделять больше слизи, чтобы вирусы не проскользнули мимо и не добрались до живых клеток, которые можно заразить, пускай в слизи барахтаются сколько угодно.

Но кроме этого, слизистая пытается уничтожить их с помощью температуры. Дело в том, что при температуре воздуха +37 °C жизнеспособность многих респираторных вирусов резко снижается, и они не могут больше заражать клетки. Чтобы устроить вирусам такую баню, слизистая набухает и перекрывает ток воздуха, иначе воздух снаружи будет остужать вирус и даст ему шанс. Кроме этого, приливает много горячей крови, которая быстро поднимает температуру до нужного уровня, выделяются вещества воспаления, например простагландин и брадикинин, которые еще больше увеличивают температуру ткани. В таких условиях иммунные клетки и ферменты, разрушающие вирусы, работают быстрее и у вас появляется шанс отделаться от гриппа только заложенностью носа и все. И вот представьте, что на этом фоне вы закапываете сосудосуживающие капли. Слизистая и иммунитет так стараются, чтобы вас защитить, строят баррикады, устраивают невозможные для вируса условия, а вы одним пшиком сводите на нет их старания, чтобы побыстрей избавиться от заложенности.

Исследования показывают, что холодный воздух зимой сильно снижает возможности защиты носовой полости⁸. Особенно плохо, если вы надышались холодным воздухом и зашли в теплое помещение, полное людей и вирусных частиц. В этом случае охлажденная слизистая не сможет так быстро активировать систему защиты и вирусы пройдут через нос без сопротивления. Поэтому в холода лучше дышать через шарф, бафф или маску, это согреет воздух и оставит вашу защитную систему в рабочем состоянии.

Зачастую слизистая носа и горла настолько хорошо справляется с уничтожением бактерий, что вся остальная часть дыхательной системы от трахеи и ниже несет крайне мало микроорганизмов. До недавнего времени легкие вообще считали стерильными, однако последние исследования⁹ говорят о наличии в легких собственного микробиома. Конечно, он не так многочислен, как в толстом кишечнике, но все же бактерии там есть, и они явно могут влиять на здоровье легких.

Самые мелкие частицы, особенно от сажи и дыма, к сожалению, могут достигать бронхов и бронхиол. Бронхи и трахея очень чувствительны к мелким частичкам, а альвеолы – к едким газам, таким как диоксид серы и хлор. Вы наверняка замечали, что при уборке хлоркой хочется кашлять. Это вашим альвеолам хочется, хлорка их раздражает. От чувствительных веточек блуждающего нерва, пронизывающих легкие, сигнал идет в мозг, и он включает тумблер «кашель». Вроде бы для нас этот процесс кажется простым, но кашель – это целая цепь движений. Во-первых, надо глубоко вдохнуть, без этого не кашлянешь. Затем закрыть надгортанник и голосовую щель, чтобы воздух запечатался в легких и мы смогли создать давление внутри.

Как вы помните, надгортанник – это такой хрящевой отросток, который стоит посреди горла и разделяет дыхательное и глотательное горло. Он отклоняется при глотании или рвоте, чтобы закрыть путь к легким и предотвратить попадание в них пищи.

Потом сокращаются разом все мышцы – мышцы пресса, внутренние межреберные мышцы, как при резком выдохе, но легкие закупорены, поэтому это сокращение повышает давление в легких. А затем внезапно открывается голосовая щель и надгортанник, чтобы воздух резко вышел из них. Звук, конечно, неприятный, но механизм очень эффективный.

Представьте, что вы надули воздушный шарик, затем сжали пуцку (именно так называется резиновое колечко вокруг дырочки шарика), а затем резко надавили на шарик и отпустили его. Воздух из него вылетит с огромной скоростью. Примерно такая же последовательность при кашле.

С кашлем воздух выбрасывается со скоростью до 160 км/час. При таких давлении и скорости из легких вытряхивается любое инородное тело.

Если что-то неприятное раздражает слизистую носа, последовательность почти такая же, но вы закрываете рот, а значит, весь поток воздуха устремляется через нос, сметая всю пыльцу, пыль или чужой парфюм на своем пути. Вы даже глаза закрываете, чтобы через них воздух не ушел и вы не стравили давление таким образом. А еще, конечно, из соображений защиты, мало ли что вы там вычихнете.

В дыхательной слизистой есть специальные реснички (это называется мерцательный эпителий), которые постоянно гонят слизь вверх, чтобы удалить ее и частички пыли из легких, бронхов и трахеи. Эту слизь вы либо отхаркиваете, либо откашливаете, либо проглатываете; так или иначе, из легких она уходит. Такие реснички – довольно энергозатратный механизм, ведь для их движения постоянно используются энергия и кислород. Именно поэтому все слизистые очень обильно пронизаны капиллярами, чтобы вовремя доставлять все необходимые вещества и в случае нападения быстро переправить роту иммунных клеток и разобраться с бактериальным или вирусным вторжением. Но если мы заболеваем, начинаются проблемы. В таком случае слизи образуется намного больше, чем обычно, она застаивается, опускается ниже в дыхательные пути под силой тяжести и служит средой для развития бактерий. Реснички работают как эскалатор, по которому слизь передвигается наверх. Если для спуска вниз можно воспользоваться силой тяжести, то наверх так просто не поднимешься и слизь копится на нижних этажах нашей дыхательной системы.

Слизь – ключевой элемент в здоровье и болезнях дыхательных путей. С одной стороны, при ее недостатке, легкие повреждаются токсинами, частичками пыли и аллергенами, с ней же все эти вредные компоненты выводятся из дыхательной системы. Но если слизи много, она способствует развитию всех самых распространенных заболеваний дыхательной системы.

Слизь дыхательных путей, ее еще называют мокротой (правда, в таком случае имеется в виду патологическая слизь с бактериями в составе), состоит в основном из воды, а липкость и склизкость ей придает гликопротеин муцин. Муцины вообще входят в состав почти любой слизи, которую производят животные. Улитки тоже выделяют слизь с муцином, которая увлажняет их улиточные тела и обеспечивает скольжение без повреждений. Впрочем, в легких слизь делает то же самое – обеспечивает скольжение частиц пыли без повреждения тканей. Кремы и гели с муцином улитки можно найти во многих магазинах, а вот человеческий муцин почему-то такого распространения в косметологии не получил, хотя выделяем мы его немало. Но, видимо, банку с человеческой мокротой люди покупать, а потом еще и намазывать на себя, не готовы. С улитками все, конечно, иначе, их слизь нас не смущает. Хотя человек был бы, безусловно, куда более выгодным поставщиком слизи, ведь мы выделяем где-то 100 мл слизи ежедневно в дыхательных путях, а одна улитка – всего 10 мл.

Слизь образует гель, богатый полисахаридами – гликанами; кроме прочего, он содержит гликопротеины. Многие бактерии, заражая организм, пытаются закрепиться на клетках слизистой оболочки. Клетки тоже снаружи покрыты гликопротеинами – вот за них и пытаются ухватиться бактерии. Но вместо этого хватаются за гликопротеины слизи. То есть слизь срабатывает как декоративный фасад, а бактерии думают, что это уже настоящая клетка, и улетают прочь вместе с декорацией с первым же кашлем.

У курильщиков и пожилых людей количество ресничек уменьшается, а значит, и ток слизи замедляется, отсюда и периодический кашель, никак не связанный с простудой.

Очень мелкие частицы, например табачный дым (0,01 – 0,1 мкм) или автомобильные выхлопы, могут дойти до альвеол. Часть таких частиц мы можем выдохнуть обратно с током воздуха – как влетели, так и вылетели, но часть прилипает к стенке альвеолы, и выдохнуть их уже не получится. Для такого мусора в каждой альвеоле есть макрофаг – это большая ползучая клетка, которая перемещается по альвеоле и очищает ее, эдакий робот-пылесос для легких.

Макрофаг относится к иммунной системе, а потому уничтожает также и бактерии, попавшие в легкие. Конечно, макрофаг не всеяден. От некоторых частиц, особенно содержащихся в дыме и выхлопах, макрофагу становится дурно, и он гибнет. После этого его бренное отравленное тело отправится в последний путь по кровеносному руслу до печени, которая разберет макрофаг на части и попытается вывести яд. А на место умершего макрофага придет новый. Но смена караула в альвеоле не происходит очень быстро. Если вы разок прошли мимо задымленной трассы или надышались табачным дымом, они, конечно, справятся, но, если вы подвергаетесь таким испытаниям постоянно, например каждое утро бегаете вдоль шоссе или курите, часть альвеол останется без защиты и они начнут зарастать частицами дыма и пыли. В итоге мы получаем те самые черные легкие курильщика с пугающей картинки на пачке сигарет. Жаль, на беговых кроссовках не клеят такие картинки с предупреждением не бегать вдоль трасс.

Легкие против кислоты и щелочи

Почти все процессы в нашем теле требуют соблюдения некоторых условий. Возможно, вы помните из школьной химии реакции, которые просто так не могут произойти, но если над стрелочкой появляется какое-то условие – катализатор, температура, то реакция возможна. Для человеческого тела есть два главных условия – это температура и pH, то есть кислотность среды. С температурой разбег довольно большой – печень прекрасно чувствует себя при 40 °C, особенно после того, как вы поели, а ноги и руки вполне могут функционировать при 24 °C и при этом они не отмирают и не отваливаются. Температура тела не везде 36,6 °C (см. рис. 17).

Рис. 17. Температура тела

А вот с pH ситуация сложнее. Дело в том, что реакции, которые происходят в крови, в том числе перенос кислорода и углекислого газа, требуют определенный диапазон pH – 7,35–7,45. За его пределами все идет кувырком. Вот вы когда-нибудь задумывались о кислотности крови? О том, что если не поддерживать ее в узком диапазоне, начнутся большие проблемы, вплоть до отека легких и гибели мозга? Такой чрезвычайно важный параметр, а мы совершенно не обращаем на него внимания и намного больше заботимся о ногтях или секущихся кончиках! Оценив невероятную значимость поддержки кислотно-щелочного равновесия крови, специалисты разработали диету, которая помогает нормализовать pH и сдвинуть его в более щелочную сторону. Кислота – это плохо, в кислоте развиваются болезни, начиная от артрита и до рака, а щелочь – это хорошо, – утверждают сторонники такой алкалиновой диеты. У диеты появилось много поклонников, в том числе и среди звезд, например, Виктория Бэкхем. Конечно, многие захотели стать такой же стройной, успешной и богатой, как она и сели на такую полезную волшебную диету.

И тут рождается резонный вопрос. Неужели такой сверхважный параметр как pH крови природа вот так взяла и отдала под контроль довольно забывчивому человеку? Неужели все, кто не заботится сознательно о кислотно-щелочном равновесии и вообще узнал о такой диете только сейчас из этой книги, обречены? Неужели долгожители Кавказа, Японии и Италии все поголовно слышали о Виктории Бэкхем и едят только защелачивающие продукты?

Нет, мать-природа не доверяет нам настолько и правильно делает. Именно поэтому в крови есть целых пять буферных систем – это системы реакций и веществ, поддерживающие кислотно-щелочное равновесие крови и постоянный pH. Как вы, наверное, уже поняли, дыхание и кровь очень тесно связаны, и в этом процессе легкие тоже не остались в стороне. Легкие обеспечивают выведение лишней кислоты из крови и таким образом защищают нас от ацидоза, то есть закисления крови. Одно из веществ, делающих кровь кислой – это углекислота. По сути, это углекислый газ, растворенный в воде. Она совсем слабая и при любом удобном случае пытается разделиться на углекислый газ и воду, что и происходит при выдохе. При этом вода остается в крови, а углекислый газ выходит из крови в альвеолу, откуда мы его просто выдыхаем, избавляясь таким образом от лишней кислоты в организме. Если кислоты в крови становится слишком много, датчики-хеморецепторы в сосудах чувствуют это, передают сигнал в мозг и вы просто начинаете дышать активнее, чтобы вывести больше углекислого газа.

Поэтому если однажды вас начнут убеждать есть «щелочные» продукты, защелачивать организм содой, лежать в ванной из соли, соды и слез единорога, просто сделайте несколько активных вдохов и выдохов. Это простое действие намного эффективнее выведет лишнюю кислоту из вашего тела. А еще оно безвредно и бесплатно, что в наше время редкость.

Вообще не совсем понятно, почему защелачивание вдруг стало полезным, а закисление – вредным. И то и другое губительно для тела, pH должен быть строго определенным, при сдвиге его в одну или другую сторону дела становятся плохи. Алкалоз крови, или защелачивание крови, случается при дыхании на высоте холодным воздухом. В этих условиях углекислого газа в воздухе совсем мало, подкислять кровь нечем, а из-за низкой температуры кислород легче растворяется в крови, и его становится слишком много. Это может привести к судорогам, остановке дыхания, головокружению, понижению давления и кровотока в мозге. При высокой температуре или поражениях мозга такое тоже возможно, если человек дышит очень активно и теряет таким образом слишком много углекислого газа.

Когда после глубокого и частого дыхания у вас кружится голова, это признак того, что pH крови чуть-чуть сдвинулся и стал более щелочным. Вряд ли можно сказать, что это улучшило ваше самочувствие, верно?

Так или иначе, при сдвиге pH в более щелочную сторону дыхательная система компенсирует это более глубоким вдохом и коротким выдохом, чтобы сохранить больше углекислого газа и «подкислить» таким образом более щелочную кровь. Ваше дыхание – это самый быстрый и очень эффективный способ восстановить кислотно-щелочной баланс крови. Вы просто дышите по-разному, а организм получает разный эффект и управляет этим невероятно важным параметром, который, к счастью, нам не нужно сознательно контролировать. А то забывчивые люди были бы обречены.