В отличие от действия, которое мы наблюдаем при непроизвольном контроле, осознанный контроль, особенно медленное, глубокое дыхание, также может оказывать выраженный эффект на организм. В восточных практиках контроль дыхания для улучшения здоровья применялся тысячи лет. Хотя точные механизмы неясны, медленное дыхание способно изменить активность мозга и нервные импульсы, идущие к другим органам, например сердцу. Доказано, что упражнения, связанные с глубоким дыханием, могут снизить частоту сердечных сокращений, АД и даже уровень кортизола в крови, который вырабатывается в ответ на стрессовую ситуацию. Есть свидетельства, что медленное дыхание приводит к улучшению настроения, снижению стресса и расслаблению организма, а также может повысить концентрацию внимания и даже уменьшить интенсивность боли. Следовательно, легкие не только обеспечивают организм жизненно важным кислородом и избавляют от потенциально токсичного углекислого газа, но и каждый день вносят свою лепту в наше хорошее самочувствие.

Легким приходится выполнять большую работу. Для обеспечения жизнедеятельности организма необходимо обогащать кровь кислородом и избавлять от углекислого газа, для этого необходимо ежедневно перерабатывать 11 000 л воздуха. В воздухе часто содержатся чужеродные вещества: загрязненные частицы, дым, вредные газы, а также патогенные микроорганизмы, такие как бактерии, вирусы и грибы. Легкие постоянно сражаются с внешним миром. Им приходится одновременно ограничивать сопутствующий ущерб и обеспечивать газообмен. Как им это удается? Ответ можно найти в сложной системе физической и иммунологической защиты, понимание которой помогает лучше осознать взаимосвязь между загрязнением, инфекциями и заболеваниями легких.

Иммунная система организма бывает двух видов. Первый называется врожденным иммунитетом. Если использовать военную терминологию, такой вид иммунитета можно было бы назвать морской пехотой: это универсальные «команды», реагирующие первыми и обеспечивающие неспецифическую защиту. Врожденный иммунитет обусловлен специальными клетками иммунной системы, способными атаковать чужеродных захватчиков. Кроме того, немаловажную роль играют физические барьеры. Они подключаются в самом начале — на уровне носа. Задолго до попадания чужеродных частиц в легкие остановить их помогает сложная разветвляющаяся структура носовых ходов. Этому же способствуют клетки, выделяющие слизистый секрет и выстилающие внутреннюю поверхность носа, синусы и верхние дыхательные пути. На самом деле выработка этого гелеобразного вещества стимулируется под воздействием таких вредных факторов, как бактерии и сигаретный дым. Основную часть респираторного тракта выстилают реснички — тончайшие ворсинки в толстом слое перицилиарной жидкости, поверх которых наслаивается гелеобразная слизь. Эти реснички синхронно волнообразно колышутся, словно под руководством дирижера оркестра. Все это способствует продвижению слизи, которая выносит увязшие в ней бактерии и чужеродные частицы в ротовую полость, из которой они могут выйти из организма при кашле или попасть в желудок.

Еще одну важнейшую защитную функцию выполняют носовые ходы — согревают и увлажняют вдыхаемый воздух до его попадания в легкие. На функционирование мукоцилиарного клиренса (очищение слизистой оболочки от осевших на поверхности чужеродных веществ) может существенно повлиять сухость дыхательных путей, повышая восприимчивость к инфекции. Для здоровья легких крайне важны количество и точное соотношение жидкого и слизистого компонентов. Например, такое генетическое заболевание, как муковисцидоз, способствует тяжелому поражению легких и развитию инфекции, так как жидкий слой слишком толстый, а слизистый — тонкий, что приводит к нарушению мукоцилиарного клиренса.

Мелкие частицы, достигающие альвеол, удаляются из легких в первую очередь с помощью клеток врожденного иммунитета, называемых альвеолярными макрофагами. В случае с неинфекционными веществами альвеолярные макрофаги не только поглощают их, но и предотвращают ненужную и потенциально вредную активацию иммунной системы. Однако вещества не биологического происхождения, такие как частицы асбеста, кремния и угля, легкие вывести не в состоянии, что может стать причиной хронического воспаления. Развитию хронического заболевания легких могут способствовать многие вдыхаемые вещества, если долгое время присутствуют в большом количестве.

Иммунная система может распознавать инфекционные вещества, так как они помечены особыми маркерами, называемыми патоген-ассоциированными молекулярными паттернами (от англ. pathogen-associated molecular patterns, PAMP). Здесь некоторую роль играет сурфактант, помогающий легким снижать поверхностное натяжение. Он связывается с PAMP бактерий, вирусов и грибов, облегчая таким образом их определение и поглощение макрофагами. Кроме того, PAMP стимулирует эпителиальные клетки дыхательных путей к выработке химических веществ, которые привлекают клетки другого типа — нейтрофилы. Это наиболее распространенные клетки иммунной системы, настроенные на устранение микробов, помеченных PAMP. Нейтрофилы свободно перемещаются по всему организму и играют важную роль в борьбе с этими чужеродными микроорганизмами.

Второй вид нашей защитной системы легких называется приобретенным иммунитетом. Это подразделение иммунной системы, отвечающее за иммунологическую память. Если продолжать аналогию с военными операциями, то приобретенный иммунитет можно сравнить с отрядами особого назначения. К нему относятся высокоспециализированные лейкоциты, включая В- и Т-лимфоциты, которые вызывают иммунный ответ на специфичные патогены. В-лимфоциты производят и выделяют антитела, называемые иммуноглобулинами, которые защищают организм — связываются с вирусами и микробами и таким образом инактивируют их. Иммуноглобулины могут находиться на поверхности иммунных клеток или производиться ими. В-клетки созревают в костном мозге. Вследствие случайной перестройки определенных генных сегментов образуется большое число В-лимфоцитов, имеющих на поверхности самые разнообразные иммуноглобулиновые рецепторы. Теоретически эта армия В-лимфоцитов может связываться буквально с любым молекулярным веществом, которое только можно представить. Однако эти клетки живут недолго, если не взаимодействуют с чужеродным «антигеном» (генератором антитела). Обычно он представляет собой белковое вещество на поверхности клеток, вирусов, грибов и бактерий, но также может включать такие неорганические субстанции, как химические и лекарственные вещества, токсины или другие чужеродные частицы, вызывающие иммунный ответ организма. После контакта с антигеном дольше живущие В-клетки памяти могут быстрее реагировать при встрече с тем же микробом. При активации В-клетки памяти делятся на многочисленные клетки плазмы, что при контакте со знакомым микробом позволяет создать большое количество целевых антител. В этом суть вакцинации.

Еще одним членом команды приобретенного иммунитета выступает Т-лимфоцит. Он выполняет множество функций, среди которых — прямое устранение инфицированных клеток до того, как вирус начинает реплицироваться. Кроме того, Т-лимфоциты производят сигнальные молекулы, помогающие стимулировать врожденный иммунитет для уничтожения вредных микробов. После этого Т-лимфоциты делятся на «эффекторные» Т-клетки, которые при контакте со специфическими антигенами образуют армию клеток-убийц, нацеленных на эти антигены. Как и в случае с В-клетками, долгоживущие Т-клетки памяти при повторной встрече с определенными антигенами также быстро распространяются. Однако в центре всех этих иммунных процессов находится целая система проверок и уравновешивания, включающая как провоспалительный, так и противовоспалительный ответы. Эта система помогает организму не только бороться с инфекцией, но и регулировать воспаление, что позволяет минимизировать сопутствующий ущерб столь тонко организованной структуре легких.