张家港科技馆:呼吸道具有多重自我保护机制

来源:科普时报 作者:王欣

2021-10-26

婴儿从降生之际开始啼哭,啼哭使呼吸道扩张,两肺顿时像气球一样膨胀起来。此后,他将不断地呼吸直到生命的最后一刻。人类呼吸的过程看似简单却又环环相扣,保障着每一个细胞获得自然界无私的馈赠——氧气。氧气通过生物氧化供给细胞能量,同时产生二氧化碳等代谢产物。人类在极端情况下有可能7天不吃饭、3天不喝水,但不能5分钟不呼吸。如果大脑缺血缺氧5分钟就会发生不可逆坏死。

安静状态下,成年人平均每分钟呼吸16次,每次吸入500毫升空气(含氧量约21%)。呼吸的全过程包括三个环节:首先是外呼吸,通过呼吸运动使外界空气进入肺,氧气穿过肺泡壁进入肺毛细血管;其次是气体在血液中运输,通过血液循环把氧气运输到全身各组织;再次是内呼吸,即血液和细胞之间进行气体交换以及细胞内氧化代谢。这三个环节的任何一环被阻断,就会导致窒息:堵住口鼻会阻断外呼吸;煤气中毒会阻断气体在血液中的运输,氧气就无法与血红蛋白结合;氰化物中毒会阻断内呼吸,细胞就不能利用氧气。

人类的呼吸系统经漫长的演化而来。原始生物直接通过细胞膜进行气体交换,到了软体动物才出现独立的呼吸器官——鳃,到了两栖动物才出现肺。人类的呼吸系统则包括了从鼻腔、咽喉、气管、支气管到肺的各级器官(合称呼吸道),还包括胸膜和纵膈,它们和血液循环一起完成气体交换的任务。

呼吸道与外界直接相通,空气随着呼吸运动不断地进出,这也为细菌、病毒的传播提供了便利。感冒(鼻、咽、喉部的感染)是最常见的呼吸道疾病,此外还有气管炎、支气管炎或肺炎。近年来,SARS病毒、禽流感、新冠病毒的传播都是经由呼吸道这条途径,过敏性鼻炎、哮喘、肺癌的发病率也在逐年上升。这些疾病的蔓延警示我们,如果不好好地保护环境、减少污染、维持自然界的生态平衡,人类自由自在地呼吸就会受到影响。

空气中飘浮着粉尘和微生物,然而我们也不必如惊弓之鸟一样对着空气望而生畏。呼吸道具有多重保护机制,正常情况下是不会轻易生病的。这些保护机制包括:呼吸道有很多分支,细菌、病毒不能长驱直入,很容易分散后被免疫系统围剿;碰到刺激性气体,呼吸道平滑肌可以收缩,可以引起咳嗽和喷嚏,减少有毒气体的进入;呼吸道可以分泌黏液黏附异物,形成痰液排出,使之不进入肺泡;气管以下的呼吸道覆盖有纤毛,纤毛的摆动可以排出粉尘和细菌。17级细支气管以下还有巨噬细胞,可以吞噬病原体。有了这些保护机制,呼吸道一般不会被细菌、病毒侵害。只有在保护机制下降,或者细菌、病毒数量多、毒性强的时候,呼吸道才可能被感染。

保护呼吸道需要维持良好的作息习惯,适当锻炼,注意摄入含有维生素A或胡萝卜素的食物,保护呼吸道黏膜上皮,维持纤毛的完整,秋冬季节适当多喝水,保持呼吸道的湿润。

空气质量与健康的关系非常密切,虽然不可能常年购买呼伦贝尔大草原上的罐装空气,但是可以尽量减少雾霾天气外出、不抽烟、少吸二手烟、居室经常开窗通风、使用环保家装材料,有条件的话可以使用空气净化器。

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