2

Все, что вам надо знать: функциональность и рутина, или скромная красота дыхания

Дом построен и обставлен, и теперь надо сделать из него настоящее жилище. Любые хижины, квартиры, комнаты нуждаются в уютной атмосфере. Только когда в первый раз растоплена печь или камин, когда в ванне плещется вода, когда все работает как положено, мы чувствуем себя «как дома». Итак, мы начинаем. Перед стартом выключите все электронные приборы и приведите спинки кресел в вертикальное положение!

За семью мостами: газообмен и кровоснабжение легких – краткая история дыхания

Зачем нам нужно дыхание? Глупый вопрос, ведь и так понятно: чтобы дышать. Масло масляное? Ничего подобного. Да, в большинстве языков слова «дышать» и «дыхание» являются однокоренными и означают в общем-то одно и то же: respirer/respiration – во французском; respirare/respirazione – в итальянском; respirar/respiração – в португальском; oddychać/oddechowy – в польском. Случайно ли, что во всей Европе только англичане, которые ездят по левой стороне, делают различие между «дышать» (to breathe) и «дыхание» (respiration)? Им не всегда свойственны верные решения (особенно в последнее время), но в этом вопросе они абсолютно правы. Потому что различие есть, и оно носит кардинальный характер. «Дышать» – значит просто механически перемещать некий объем воздуха в легкие и из легких. А вот под «дыханием» подразумеваются две вещи. Во-первых, газообмен между кислородом и углекислым газом в местах соприкосновения дыхательной и кровеносной систем, то есть в альвеолах. Данный процесс называется внешним дыханием. Во-вторых, усвоение клетками содержащегося в крови кислорода с целью получения энергии. Это внутреннее, или клеточное, дыхание. Связь между обоими процессами была обнаружена лишь к концу XVIII века. Так что если вы, прочитав мой вопрос в начале этого раздела, покрутили пальцем у виска, то знайте, что к его кажущейся очевидности мы пришли позже, чем была создана Конституция США! И путь к этому пониманию был долог, тернист, запутан, а иногда и комичен. Он пролегал через семь мостов.

Первый мост преодолели древние греки.

Описание дыхания, то есть втягивания воздуха носом или ртом и его выпускания, существует во всех культурах и цивилизациях, все они в один голос помещают дыхание на центральное место в сохранении жизни. Такие представления, как «пневма» в античной Греции, «прана» в индийских Ведах или «ци» в китайском даосизме, – это всего лишь разные ипостаси одной и той же концепции. Но каким образом дыхание делает возможным поддержание жизни? Об этом люди не имели понятия на протяжении многих веков. Чем это можно объяснить? Недостаточными познаниями в области анатомии из-за запрета вскрывать человеческие трупы? Возможно. Несовершенством методов исследования? И это тоже.

Но главной причиной уже в те времена был сговор картеля кардиологов! Что я имею в виду? Практически во всем мире тогда придерживались мнения, что бессмертная человеческая душа живет в сердце. Разве могло кому-то прийти в голову, что такая банальная вещь, как воздух, имеет жизненную важность? Древние греки, в частности Платон, пришли к гениальной идее: дыхание является не чем иным, как механизмом охлаждения, чтобы выводить из тела тепло, производимое сердцем. Примерно так: жар от сердца согревает воздух в теле, который затем через нос и рот выходит наружу. Далее Платон пишет: «Поскольку не существует пустоты, куда могло бы устремиться движущееся тело, а выдыхаемый нами воздух стремится наружу, для всякого должно быть ясно, что идет он отнюдь не в пустоту, но выталкивает со своего места соседний воздух; последний в свою очередь гонит с места воздух, который окажется рядом, а тот передает толчок дальше, так что весь окружающий воздух оказывается перемещенным в то место, откуда вышло дыхание, а войдя туда и наполнив его, воздух следует по тому же пути. Все происходит одновременно, как поворот колеса, ведь пустоты не существует. Поэтому пространство груди и легких, откуда вышло дыхание, снова наполняется обступившим тело воздухом, который погружается в поры плоти и совершает свой круговорот, когда же этот воздух обращается вспять и идет сквозь тело наружу, он становится виновником кругового толчка, загоняющего дыхание в проходы рта и ноздрей». Вы что-нибудь поняли? Я тоже нет. Да это и не важно. Просто вам нужно запомнить, что, когда при вас в 67-й раз будут спорить о том, можно ли убить человека, покрыв его тело золотой краской, как это было сделано в фильме про Джеймса Бонда «Голдфингер», вы можете небрежно бросить: «Конечно». Кто это сказал? Платон. И на этом дискуссия заканчивается. Кто же будет сомневаться в древнем греке? Легкие – это радиатор охлаждения! Надо отдать должное кардиологам, они ловко все придумали!

Прошло более 500 лет, прежде чем грек Гален, работавший лейб-медиком у римского императора Марка Аврелия, поколебал античные представления о дыхании своими исследованиями. Так был преодолен второй мост. Гален первым понял значение диафрагмы и межреберных мышц для механического процесса дыхания. Но и он не мог объяснить, какое значение имеет вдыхаемый воздух для остальных органов тела, так как не видел связи между легкими и сердцем, а о кровообращении в то время еще ничего не знали. Считалось, что вены и артерии – это две отдельные друг от друга системы сосудов. Лишь спустя тысячелетие испанский врач и богослов Мигель Сервет задумался о том, каким образом Святой Дух овладевает человеческим телом. Он подошел к делу чрезвычайно серьезно и очень конкретно, призвав на помощь чистый разум, логику и комбинирование фактов, как было принято в те времена, ведь эксперименты считались порождением дьявола. Тем не менее усердные размышления привели его к поразительному выводу, что легкие являются подходящим местом для проникновения Святого Духа. Оттуда он попадает в кровь и благодаря ее циркуляции доставляет нужную порцию святости во все части тела. Тем самым Сервет на удивление близко подошел к истине. Если бы он знал в то время, что в облике Святого Духа выступает неизвестный газ под названием «кислород» (именно благодаря ему через пару лет так ярко горел костер, на котором сожгли Мигеля Сервета), то мы бы сегодня аплодировали ему как первому человеку, преодолевшему третий мост и впервые описавшему процесс дыхания. Но для этого потребовалось еще более 200 лет.

Вы бывали в Париже? Если да, то поднимались ли на Эйфелеву башню? Ну, само собой. И что вы видели на первом этаже сразу под первой платформой? Правильно, фриз. На нем запечатлены имена 72 ученых и инженеров. Практически все они – французы, самые выдающиеся умы послереволюционной Франции, современники Гюстава Эйфеля. На северо-западной и северо-восточной сторонах фриза вы увидите два имени, обладатели которых с полным правом могли бы утверждать, что нашли связь между механизмом и сущностью дыхания. Это анатом и физиолог Ксавье Биша и химик и естествоиспытатель Антуан Лоран Лавуазье.

Несмотря на свою недолгую жизнь, Биша считается одним из первопроходцев медицины. Он был первым, кто дал систематическое описание различных видов тканей (жировой, мышечной, соединительной и т. д.) и понял, что болезни атакуют именно ткани, а не орган в целом. Биша также сделал вывод, что артериальная кровь после прохождения через ткани приобретает характер венозной, то есть меняет цвет с ярко-красного на темно-красный. Кроме того, он заметил, что задержка дыхания тоже делала артериальную кровь похожей на венозную. Следовательно, нужен был приток свежего воздуха, чтобы вновь преобразовать венозную кровь в артериальную.

Наблюдения и выводы (совершенно правильные) Биша основывались на двух сделанных ранее важных открытиях. В 1628 году английский врач Уильям Гарвей открыл кровообращение. Из наблюдений за движениями сердца и течением крови он сделал вывод, что кровь циркулирует по сосудам, а не производится в сердце, как полагали долгое время. Гарвей описал, как механические движения левого желудочка сердца нагнетают в артерии кровь, которая затем после прохождения через органы поступает в вены и по ним возвращается к правому желудочку. Здесь процесс повторяется, но кровь уже идет по малому – легочному – кругу, который еще до Гарвея описал арабский врач Ибн аль-Нафис. Гарвей и Ибн аль-Нафис пришли к выводу, что венозная кровь из правого желудочка сердца поступает в сосуды легких и оттуда через артерии возвращается к левому предсердию и желудочку. Четвертый мост был преодолен.

Но ни Ибн аль-Нафис, ни Гарвей не могли ответить на главный вопрос: как кровь попадает из артерий в вены и наоборот? Для этого потребовались изобретение микроскопа и исследования итальянца Марчелло Мальпиги. В 1661 году он впервые описал тончайшие окончания кровеносных сосудов – капилляры – и их соединение с альвеолами. Таким образом Мальпиги преодолел пятый мост, открыв то место, где соединяются артериальная и венозная кровеносные системы. Биша (мост номер шесть) своими наблюдениями умело дополнил существовавшие на тот момент знания и сделал собственные выводы. Все сошлось. Осталось только идентифицировать то таинственное вещество в воздухе, которое обеспечивало восстановление крови.

В качестве человека, который смог преодолеть седьмой мост и полностью сложить картинку, Провидение избрало француза Лавуазье. Этот универсальный ученый, который наряду с химией и другими естественными науками изучал право и экономику, в октябре 1774 года встретился с английским богословом и химиком Джозефом Пристли. Тот рассказал Лавуазье об эксперименте по сжиганию соединений ртути, в результате чего он обнаружил неизвестное вещество, которое не только заставляло свечу гореть намного ярче, но и не давало задохнуться подопытному животному, сидевшему под стеклянным колпаком. Лавуазье, и сам проводивший различные эксперименты со сжиганием, был крайне заинтересован. Он повторил опыты Пристли и понял, что речь идет о неизвестном до сих пор газообразном элементе, который впоследствии назвал кислородом. Лавуазье первым установил, что содержащийся в воздухе кислород расходуется в процессе дыхания и при этом образуется углекислый газ. Он пошел еще дальше, изучая соотношение кислорода и углекислого газа в выдыхаемом воздухе в состоянии покоя и под физической нагрузкой. Его исследования произвели революцию: была установлена прямая связь между расходованием кислорода и образованием углекислого газа. Чем больше потреблялось кислорода под нагрузкой, тем больше в выдыхаемом воздухе было углекислого газа. Лавуазье также установил, что оба фактора зависели, помимо прочего, от температуры тела и от состава съеденной пищи. Из этого он сделал совершенно правильный вывод, что дыхание, в принципе, представляет собой химический процесс, в ходе которого продукты питания с помощью кислорода превращались в углекислый газ и теплоту (энергию). Таким образом, Лавуазье первым понял не только сущность дыхания, но и химические процессы, лежащие в основе обмена веществ у человека.

С момента опубликования этих открытий и вплоть до настоящего времени уточнения были сделаны лишь в немногих аспектах. Так, француз Клод Бернар исследовал роль красных кровяных телец в транспортировке кислорода, а несколько позже немецкий врач Феликс Хоппе-Зейлер объяснил это явление наличием в них гемоглобина. Датчанин Кристиан Бор открыл, каким образом содержание кислорода и углекислого газа в крови влияет на ее кислотность (показатель pH). Все эти открытия до сих пор лежат в основе практики лечения легочных заболеваний и используются в определении содержания различных газов в крови, анализах выдыхаемого воздуха, тестах под нагрузкой и функциональных исследованиях легких.

Итак, спустя 200 лет после теологических размышлений Сервета Лавуазье разоблачил «Святого Духа» и дал ему имя «кислород». И хотя открытие было вполне в духе эпохи Просвещения, заменившей веру в духов верой в научный прогресс, Лавуазье это в конечном счете не помогло. Как и Сервет, он пал жертвой идеологических фанатиков: из-за своей прошлой деятельности в налоговом ведомстве старого режима в 1794 году он был приговорен революционным трибуналом к смерти и казнен на гильотине. Спустя несколько лет умер и Биша. Ирония судьбы заключалась в том, что причиной его смерти стал туберкулез легких.