Nafas olish tizimi evolyutsion moʻjizaning oʻzginasi. Tizim orqali havo tanaga kiradi, undan kislorod ajraladi va qaytarib chiqariladi. Insonda bunday samarali tizim borligiga hatto hasharotlarning ham “hasadi keladi”. Negaki nafas olish oʻsishga, rivojlanishga yordam beradi. Tizim juda mohirona tartibga solingan, tananing holatiga moslashadi, mustaqil ravishda tozalanadi va turli xavflardan oʻzini himoyalaydi. U hatto eng parishonxotir odamlar ham nafas olishni unutib qoʻyib, vafot etishiga yoʻl qoʻymaydigan qilib yaratilgan. Bir soʻz bilan aytganda, oʻpkamiz moʻjizalarning moʻjizasidir va yaratuvchining bunday sovgʻasiga yaxshiroq gʻamxoʻrlik qilishimiz kerak. Ammo biz shaharlarda yashaymiz, ifloslangan havodan nafas olamiz va umuman olganda, bu tizimni qanday qilib toʻgʻri parvarishlashni bilmaymiz.
Bu maqola nikotin, tamaki chekishning axloqiy, biokimyoviy va antropologik hamda boshqa koʻplab jihatlaridan kelib chiquvchi zararlarni kamaytirish gʻoyasiga bagʻishlangan “Tutun tarqaganda” loyihasining davomi hisoblanadi. Loyiha Philip Morris International kompaniyasining Rossiyadagi filiallari koʻmagida tayyorlangan. Maqola mualliflarining fikri kompaniya qarashlariga mos kelmasligi mumkin.
Ijtimoiy antropologlar (ijtimoiy tashkilot nuqtayi nazaridan inson va insonlar jamoalarini oʻrganuvchilar) uzoq vaqtdan beri inson tanasini tasvirlash uchun “mashina” soʻzini ishlatish nafaqat gʻayrioddiy, balki xavfli ekani haqida ogohlantirib kelmoqda. Tana aʼzolari va ular ishlaydigan tizimlarga mexanik tavsif berish yangilik boʻlgan Uygʻonish davrida insonlarni hayratga solishi mumkin edi, ammo endi bunday taʼriflar eskirdi. Hatto bu tibbiyotning rivojlanishiga toʻsqinlik qilmoqda.
Ammo yangi bir narsani ixtiro qilish qiyin, mexanizm esa hech boʻlmaganda anatomiya va fiziologiya asoslarini oʻrganishga yordam beradi. Tushunarli boʻlishi uchun yurakni – nasos, asab tizimini – simlar va boshqaruv markazi, oshqozonni – ichki yonuv dvigateli, nafas olish tizimini esa oksidlovchi taʼminot tizimi deb nomlash mumkin. Faylasuflar “xavfli” tushunchalar bilan kurashayotgan bir paytda, biz yuqoridagi kabi mexanik atamalarni qoʻllashda davom etamiz, chunki harqalay mashinalar uchun aniq koʻrsatmalar bor.
Kim ham oʻz tanasi uchun aniq koʻrsatmalar olishni xohlamaydi?
Ixtiro tarixi
Bizning oʻpkamiz juda zamonaviy va jadal oksidlovchi taʼminot tizimining bir qismidir. Oʻpkaning ilk turlari oddiyroq boʻlgan va kamroq imkoniyatlarni taqdim etgan. Bir hujayrali va sodda organizmlar suvda erigan kislorodning tarqalishi tufayli oksidlovchi moddani tanasining butun yuzasi bilan oʻzlashtirgan. Tizim oddiy, lekin u tanaga maʼlum cheklovlar qoʻyadi.
Birinchidan, oksidlovchi vositani oʻtkazadigan membranalar doimo namlanib turishi kerak. Bu organizm faqat suvda yashashi kerakligini anglatadi. Ikkinchidan, diffuziya oksidlovchini tanaga chuqur olib kira olmaydi, shuning uchun bu tizim orqali kislorod yetkazib berishdan mamnun boʻlayotganlar bahaybat va murakkab tuzilishga ega boʻlolmaydi, axir hamma muhim organlar yuzada joylashishining imkoni yoʻq.
Bu cheklovlarni chetlab oʻtgan evolyutsiyaning birinchi moʻjizaviy ixtirosi — qon boʻldi. U kislorodni tananing ichkari qismida joylashgan toʻqima va organlarga yetkazib beradi. Tabiatning ushbu ixtirosidan biz – sutemizuvchilar eng ilgʻor tarzda foydalanamiz. Qon orqali kislorod tashish temirga asoslangan nafas olish fermenti yordamida amalga oshiriladi. Misga asoslangan yana bir kislorod tashuvchi oqsil usuli qisqichbaqa va sakkizoyoqlar kabi mollyuskasimonlar qonida ishlaydi.
Ammo bir hujayrali organizm va meduzalardan farqli oʻlaroq, qon aylanish tizimiga ega boʻlgan boshqa turlar tashqi muhit bilan aloqa qilish uchun tananing katta yuzasiga muhtoj boʻla boshlaydi. Yagona farq shunda ediki, endi yuza barcha toʻqimalar bilan emas, balki faqat qon bilan aloqa qilishi yetarli boʻldi. Baliqlar bunday muammoni mayda qon tomirlari – kapillyarlar bilan qoplangan jabralar oʻstirish orqali hal qilishga erishdi. Quruqlikdagi turlar esa suvdan olisroqqa qochib, qon bilan taʼminlangan organlarni tananing ichiga yashirdi va ularni qurib qolishdan himoya qildi. Shu tariqa suvdan olisda yashashga imkon beradigan noyob tizim – oʻpka paydo boʻldi.
Biz oʻpkaning quyidagi soʻnggi evolyutsion yutuqlaridan foydalanamiz:
• Hujayra tuzilishi. Bu oʻpka maydonini sezilarli darajada oshiradi. Voyaga yetganlar bir marta chuqur nafas olganda oʻpka 100—140 metr kvadrat maydongacha kengayadi. Bu kattagina uch xonali xonadonning maydoniga teng degani. Taqqoslash uchun, anʼanaviy tarzda tanadagi eng katta organ deb tan olingan teri ikki oʻrinli toʻshakning maydoniga ega.
• Shoxlangan bronxlar. Oʻpka atmosfera bilan nafas olish yoʻllari orqali aloqa qiladi. Nafas olish yoʻllari uchun ajratilgan hududga qarab ular koʻproq yoki kamroq darajada shoxlangan boʻlishi mumkin. Masalan, ilonlar tanasida boʻsh joy kam va bronxlarning shoxlanishi uchun joy yoʻq. Ilonlarning baʼzilarida butun boshli gaz almashinuvi odatda traxeyaning bir shoxi hissasiga toʻgʻri keladi. Odamlarda esa koʻkrak qafasi keng, bronxlarga shoxlanish uchun joy yetarli.
• Diafragma. Bu mushak sutemizuvchilardan boshqa hech kimda uchramaydi. Diafragma boʻlmasa, nafas olish koʻkrak mushaklarini boʻshashtirish orqali, nafas chiqarish esa ularni qisqartirish va koʻkrak hajmini kamaytirish orqali amalga oshiriladi. Diafragma bilan buning teskarisi boʻladi. Biz nafas olayotganda diafragmani qisqartiramiz va nafas chiqarayotganda boʻshashtiramiz. Sutemizuvchilardan tashqari barcha hayvonlar diafragmasiz nafas oladi. Qushlarning nafas olish tizimi biznikidan samaraliroq ishlaydi. Ammo diafragmaga ega boʻlish baʼzi ustunliklarni beradi. Masalan, yoʻtal yordamida oʻpkani samarali tarzda tozalash mumkin (keyingi bandga qarang).
• Tozalash imkoniyatlari. Keraksiz modda va zarralar oʻpkadan chiqarib yuborilishi mumkin. Buni amalga oshirish uchun oʻpkada juda katta bosim hosil qilish kerak, chiqishni bir muddat yopib turish, soʻngra toʻsatdan chiqishni ochib yuborish kerak. Natijada tez va kuchli nafas chiqarish yuzaga keladi, bu esa keraksiz hamma narsani ichkaridan tashqariga olib chiqadi. Yoʻtal jarayonida diafragma asosiy rol oʻynaydi. U qisqaradi, koʻkrak qafasining hajmi oshadi va chuqur nafas holati paydo boʻladi. Keyin hiqildoq yopiladi va tovush paychalari hiqildoqni bir-biriga yopishtiradi. Soʻngra diafragma boʻshashadi va yordamchi mushaklar qisqaradi, bu nafas chiqarish tezligini kuchaytiradi. Hiqildoqning yopiq holatida bularning barchasi katta bosim hosil qiladi va nihoyat u ochilganda havo odatdagidan tezroq otilib, oʻzi bilan keraksiz elementlarni olib chiqadi. Oʻpkaning mana shunday foydali xususiyati balgʻam, chang va zaharli gazlardan xalos boʻlishga imkon beradi. Qushlar va sudralib yuruvchilarning oʻpkasida diafragma yoʻq, ular boshqacha tarzda yoʻtaladi. Ularning yoʻtallari unchalik ham samarali emas.
Ishlash tamoyili va taktik-texnik xususiyatlar
Demak, inson nafas olish tizimining asosiy organi bu — oʻpka. Bizda ikkita oʻpka bor. Oʻng oʻpka chapidan biroz kattaroq. Voyaga yetgan odamning chap oʻpkasi taxminan 1,3 kilogrammni tashkil qiladi, oʻng oʻpka biroz ogʻirroq boʻladi. Oʻpka koʻkrak boʻshligʻida, qovurgʻalar va umurtqa pogʻonasi orasida joylashgan.
Endi oʻpkaning tuzilishi haqida gaplashamiz.
Bronxlar – havo kanali, filtr oʻrnatilgan taʼmirlash tizimlari. Oʻpkaning tayanch tizimi bronxlardan iborat. Voyaga yetgan odamda bronxlar butun oʻpka boʻylab yigirma martadan koʻproqqa boʻlinadi. Har bir boʻlinishdan keyin bronx shoxlarining soni koʻpayadi, hajmi esa kichrayadi va torayadi. Katta bronxlar togʻaylar bilan mustahkamlangan boʻladi. Bundan tashqari, bronxlarda immunitet tizimining tayanch postlari – limfa tizimlari joylashgan. Ular immunitet hujayralarini ishlab chiqaradi va infeksiyalarga tezkorlik bilan javob qaytaradi.
Bronxlar asosan biriktiruvchi va epiteliy toʻqimalardan iborat. Bronxning ichki qoplamida joylashgan elastik tolalar tufayli bronxlar nafas olishda kengayadi va nafas chiqarishda torayadi. Siqilish va kengayish bronxlarning halqali mushaklari tomonidan boshqariladi.
Bronxlar ichki devorida joylashgan maxsus bezlar ajratib chiqaradigan suyuqlik tufayli doimo nam holatda boʻladi. Ushbu suyuqlikda chang zarralari, bakteriya va viruslar ushlab qolinadi hamda suyuqlik bilan birga nafas olish yoʻllaridan tashqariga chiqariladi. Suyuqlik doimiy ravishda bronxlar boʻylab harakatlanishi va ortiqcha elementlarni olib chiqib ketishi uchun maxsus “uskunalar” – mikroskopik kiprikchalar ishlab turadi.
Odatda kiprikchalar doimiy ravishda tebranib turadi (har daqiqada 230—260 ta tebranish) va traxeobronxial suyuqlikni harakatlantirib, uni toʻgʻri yoʻnalishga yoʻnaltiradi. Agar bronxdagi infeksiya tufayli suyuqlik juda quyuqlashib qolsa yoki suyuqlik harakati biron sababga koʻra sekinlashsa, tozalash jarayonini davom ettirish uchun yoʻtal yordamga keladi.
Alveolalar – gaz almashinuvi sodir boʻladigan joy. Eng kichik bronxlar bronxiolalar deb nomlanadi va ular alveolalarga olib boradi. Alveolalar juda mayda (diametri 120—140 mikronga teng) pufakchalardir. Voyaga yetgan odamda 300—400 millionta alveolalar boʻladi. Nafas olinganda ularning umumiy maydoni 100—140 metr kvadratga yetadi. Aslida gaz almashinuvi alveolyar hujayralarning ichki yuzasidagi sitoplazmatik oʻsishlar tufayli yanada kattaroq maydonda amalga oshadi.
Kapillyar epiteliyning hujayralari alveolalar hujayralari bilan chambarchas bogʻlangan. Aynan shu birikish tufayli gaz almashinuvi sodir boʻladi. Havo va qon toʻgʻridan toʻgʻri bir-biri bilan birika olmaydi. Ularning oʻrtasida juda nozik aerogematik (havo-qon) toʻsiq bor. Uning oʻrtacha qalinligi yarim mikrometrga teng. U alveola va kapillyarlar hujayrasining maydonchalaridan, shuningdek, alveolalarning maxsus hujayralari tomonidan ajratiladigan suyuqlikdan iborat boʻladi.
Bu suyuqlik surfaktant (sirt faol moddalari) majmuasi deb ataladi. U nafaqat kislorod va karbonat angidridni oʻzidan oʻtkazadi, balki nafas chiqarayotganda pufakchaning yopishib qolmasligiga yordam beradi. Bundan tashqari, surfaktant majmuasi qonning alveolalarga kirishiga toʻsqinlik qiladi, shuningdek, havo bilan uchib kirgan mikroorganizmlarning qonga aralashishiga ham yoʻl qoʻymaydi.
Ichkarida nimalar sodir boʻladi? Nafas olish yoʻllari orqali havo alveolalarga kiradi, bu yerda aerogematik toʻsiq orqali almashinuv sodir boʻladi. Qon karbonat angidridni beradi va kislorodni olib, ortga qaytadi. Biroq aniq tafsilotlar uchun chuqurroq oʻrganish talab qilinadi. Aytaylik, olimlar alveolalar yoʻlida biz nafas olayotgan havoga nimalar boʻlishini aniqroq tushunmoqchi.
Masalan, oʻpkada chang zarrasi, qurum, plastmassa zarrasi, suyuq tomchilar va havo tarkibidagi tutun qayerda, qancha vaqt davomida saqlanishini bilib olish foydadan xoli boʻlmaydi. Bu chekish, tutun bilan qoplangan shaharda yashash yoki dorivor spreylarning taʼsirini baholashga yordam beradi. Ilgari bunday tajribalar hayvonlarda amalga oshirilgan, ammo bugungi kundagi etik tamoyillar tajribada qoʻllanadigan hayvonlarni fizik yoki raqamli modellar bilan almashtirishni talab qilmoqda.
Ushbu modellarning baʼzilarida, masalan, bu kabilarda hatto nafas olish yoʻllaridagi harorat kabi jihatlar ham hisobga olinadi. Axir harorat turli xil obyektlarning bronxga qanchalik chuqur kirib borishiga ham taʼsir qilishi mumkin. 3D printerda polimer siyohdan chop etilgan modeldagi harorat turli issiqlikdagi suv quvurlari yordamida tartibga solinadi.
Tasvirlangan model PMI Science tomonidan ishlab chiqilgan ilmiy loyiha boʻlib, u boshqa narsalar qatorida tutunsiz mahsulotlar va ularning voyaga yetgan chekuvchilar sogʻligiga taʼsirini oʻrganishda qoʻllanadi. Sigaretlardan farqli oʻlaroq, bunday mahsulotlar tamakini yoqmaydi, uni shunchaki qizdiradi. Ular ishlatilganda tarkibida nikotin boʻlgan aerozol va sigaret tutuniga qaraganda zararsizroq kimyoviy moddalar hosil boʻladi.
Boshqa modellar haqiqiy, tirik hujayralarning ish faoliyatini In vitro usulida kuzatish imkoniyatini beradi. Laboratoriya sharoitida toʻlaqonli tirik oʻpkani oʻstirishning hali-beri imkoni yoʻq, ammo chipdagi organ (Organ-on-a-chip) texnologiyasi mavjud. Tadqiqotchilar hujayralarning turli taʼsirlarga javobini kuzatishi uchun hujayralarning kichik bir kulturasi qurilmalar bilan birlashtiriladi (bu haqida “Chip yordamga shoshadi” maqolasida batafsil bilib olishingiz mumkin).
Baʼzi texnologik platformalar haqiqiy toʻqima va butun organlarning xatti-harakatlarini aniqroq modellashtirish uchun bir nechta hujayra kulturalarini bir joyda birlashtirishga imkon beradi. Oʻtgan yili Philip Morris International va TissUse biotexnologiya kompaniyasi aerozollar taʼsirida oʻpka toʻqimalari xatti-harakatlarini modellashtirish uchun mana shunday koʻp komponentli tizimni ishlab chiqara boshladi.
Maqolaning 2-qismini bu yerda o‘qing → sinaps.uz/maqola/16289/
Muallif: Eduard Katsman. Ushbu maqola nplus1.ru saytidagi “Вдох-выдох. Что мы знаем о легких и о том, как о них заботиться” nomli maqolaning tarjimasi.
Muqova surat: freepik.com
