Регуляция внешнего дыхания представляет собой физиологический процесс легочной вентиляции для обеспечения оптимального газового состава внутренней среды организма в постоянно меняющихся условиях его жизнедеятельности. Основную роль в регуляции дыхания играют рефлекторные реакции, возникающие в результате возбуждения специфических рецепторов, заложенных в легочной ткани, сосудистых рефлексогенных зонах и скелетных мышцах. Центральный аппарат регуляции дыхания находится в спинном, продолговатом мозге и вышележащих сегментах ЦНС.
Дыхательный ритм и управление деятельностью дыхательных мышц генерируется работой дыхательного центра, представляющего собой совокупность взаимосвязанных нейронов ретикулярной формации продолговатого мозга, обеспечивающих токе приспособление дыхания к различным условиям внешней среды. Часть дыхательных нейронов - это нейроны объединенные в латеральную зону (инспираторные – нейроны вдоха). Другая часть – медиальная зона - экспираторные нейроны – выдоха. Они осуществляют контроль за периодичностью дыхания. В регуляции дыхания на основе механизма обратных связей принимают участие несколько групп механорецепторов легких.
Рецепторы растяжения легких находятся в гладких мышцах трахеи и бронхов. Адекватным раздражителем этих рецепторов является растяжение стенок воздухоносных путей.
Ирритантные рецепторы расположены в эпителии верхних дыхательных путей и раздражаются при изменении объема легких, при пневмотораксе, коллапсе, при механических и химических раздражениях. Возникают кашлевой и чихательный рефлекс, першение и жжение, учащение дыхания и бронхоспазм.
Джи-рецепторы расположены в стенках альвеол в местах их контакта с капиллярами, поэтому их называют юкстакапиллярными рецепторами легких. Эти рецепторы формируют частое поверхностное дыхание при патологии легких (воспаление, отек, повреждения легочной ткани), а также раздражаются при действии никотина и гистамина.
Проприорецепторы дыхательных мышц (межреберные мышцы, мышцы живота) обеспечивают усиление вентиляции легких при повышении сопротивления дыханию.
Поддержание постоянства газового состава внутренней среды организма регулируется с помощью центральных и периферических хеморецепторов.
Центральные хеморецепторы расположены в структурах продолговатого мозга. Они чувствительны к изменению рН межклеточной жидкости мозга. Эти рецепторы стимулируются ионами водорода, концентрация которых зависит от уровня углекислого газа в крови. При снижении рН межклеточной жидкости мозга, концентрация водородных ионов растет, дыхание становится более глубоким и частым. Напротив, при увеличении рН угнетается активность дыхательного центра и снижается вентиляция легких.
Периферические (артериальные) хеморецепторы расположены в дуге аорты и месте деления общей сонной артерии (каротидный синус). Эти рецепторы вызывают рефлекторное увеличение легочной вентиляции в ответ на снижение рО2 в крови (гипоксемия).
Афферентные влияния с работающих мышц осуществляются при раздражении проприорецепторов, что усиливает дыхание рефлекторным путем. Существенное влияние на регуляцию дыхания оказывают и условнорефлекторные влияния (эмоции, гипнотические внушения, предстартовые состояния, уровень АД, величина МОК, температура внешней среды).
Гуморальная регуляция дыхания, созданная Д.Холденом и Д.Пристли около 50 лет тому назад. В последние годы не находит экспериментального подтверждения, большинство авторов считает ее ошибочной. Это обусловлено открытием специфических рецепторов (механо- и хеморецепторов), а также других рефлекторных влияний на дыхательный центр. Основное в рефлекторной регуляции дыхания – концентрация углекислого газа.