в

Высокогорье и дыхательная система человека

[Всего: 1   Средний:  5/5]

Интересная заметка о влиянии высоты на дыхательную систему человека. Не секрет, что многие атлеты используют среднегорье и высокогорье в своих тренировочных программах для повышения работоспособности в условиях равнины, или при подготовке к соревнованиям в горных условиях.

Но вот вопрос как высоко может находиться человек без последствий для своего здоровья? Без предварительной акклиматизации.

Вот наглядная иллюстрация. Четыре колонки.

Высокогорье и дыхательная система человека

На уровне моря среднее барометрическое давление РB = 101 кПа (760 мм рт. ст.), содержание кислорода F/q2 = 0,209, а парциальное давление кислорода на вдохе РIO2 = 21 кПа. Однако барометрическое давление снижается с увеличением высоты (вертикальная шкала, км):

Это приводит к падению легочного парциального давления кислорода (PIO2, колонка 1), альвеолярного давления кислорода (PAO2) и артериального давления кислорода (PaO2). Альвеолярное давления кислорода на уровне моря составляет примерно 13 кПа (PAO2, колонка 2). Величина альвеолярное давления кислорода PAO2 является важной мерой снабжения кислородом. Если альвеолярное давления кислорода PAO2 падает ниже критического уровня (примерно 4,7 кПа = 35 мм рт. ст.), развивается гипоксия и нарушение работы мозга. Критическое альвеолярное давления кислорода PAO2 соответствует высоте 4000 м над уровнем моря при нормальной вентиляции лёгких (Д, прерывистая линия в колонке 2). Однако низкое значение артериального давления кислорода РаO2 активирует хеморецепторы, которые стимулируют увеличение общей вентиляции (VE); это называется вентиляцией при дефиците кислорода (колонка 4). В результате выдыхаются большие объемы углекислого газа СO2 и значения альвеолярного давления кислорода PAO2 и парциального давления углекислого газа РaСO2 снижаются (см. ниже). Как следует из газового уравнения для альвеол:

PAO2 = PIO2-РaСO2/RQ

где RQ — дыхательный коэффициент, любое падение парциального давления углекислого газа РaСO2 ведет к росту альвеолярного давления кислорода PAO2. Вентиляция при дефиците кислорода O2 предотвращает приближение альвеолярного давления кислорода PAO2 к критическому значению вплоть до высоты 7000 м над уровнем моря.

Максимальное увеличение вентиляции (примерно трехкратное по сравнению с величиной покоя) во время острого дефицита кислорода относительно мало по сравнению с увеличением вентиляции (примерно в 10 раз по сравнению с величиной покоя) во время интенсивной физической нагрузки на уровне моря, поскольку повышенная вентиляция на большой высоте уменьшает парциального давления углекислого газа РaСO2 (= гипервентиляция), что приводит к развитию дыхательного алкалоза. Центральные хеморецепторы испускают сигналы, ослабляющие дыхательную передачу, таким образом противодействуя сигналам (от кислородных хеморецепторов) к усилению дыхательного стимула. Когда альпинист адаптируется, дыхательный алкалоз компенсируется за счет увеличенной почечной экскреции НСО3. Это помогает вернуть pH крови к норме, и усиление дыхания, связанное с дефицитом кислорода, становится основным эффектом. Стимуляция 142 кислородных хеморецепторов в высокогорных условиях ведет также к увеличению сердечного ритма и связанному с этим увеличению минутного сердечного выброса, улучшая таким образом снабжение тканей кислородом.

Кроме того, высокогорные условия стимулируют эритропоэз. Длительное воздействие высокогорных условий увеличивает уровень гематокрита, хотя этот процесс и ограничен ростом вязкости крови.

Для выживания на высоте свыше 7000 м, где значение легочного парциального давления кислорода PIO2 почти равно барометрическому давлению РB (колонка 3), необходимо кислородное дыхание из специальных баллонов со сжатым кислородом. При этом критический уровень альвеолярного давления кислорода PAO2 достигается на уровне 12 км — с нормальной вентиляцией и на уровне 14 км — с повышенной вентиляцией. Современные самолеты летают чуть ниже этой критической высоты, чтобы пассажиры смогли выжить с кислородной маской в случае неожиданного падения давления в салоне самолета.

Выживание на высоте более 14 км невозможно без специальных барокамер или специальных костюмов, наподобие космических скафандров. Без таких приспособлений жидкости в составе тела начали бы закипать на высоте примерно 20 км, поскольку на этой высоте барометрическое давление РB ниже, чем давление водяного пара при температуре тела (37 °С).

Токсичность кислорода.

Если легочное давление кислорода PIO2 поднимается выше нормы (> 22 кПа или 165 мм рт. ст.) из-за увеличения содержания кислорода (кислородная терапия) или из-за увеличения общего давления при нормальном содержании кислорода (например, при подводном плавании), то наступает гипероксия. Степень токсичности кислорода зависит от легочного давления кислорода PIO2 (критическое значение — 40 кПа или 300 мм рт. ст.) и продолжительности гипероксии. Дисфункция легких (дефицит сурфактанта) развивается, если легочное давление кислорода PIO2 «70 кПа (525 мм рт. ст.) в течение нескольких дней, или 200 кПа (1500 мм рт. ст.) — в течение 3-6 часов.

Сурфактант (в переводе с английского — поверхностно-активное вещество) — смесь поверхностно-активных веществ, выстилающая лёгочные альвеолы изнутри (то есть находящаяся на границе воздух-жидкость). Препятствует спадению (слипанию) стенок альвеол при дыхании за счёт снижения поверхностного натяжения плёнки тканевой жидкости, покрывающей альвеолярный эпителий. Сурфактант секретируется специальной разновидностью альвеолоцитов II типа из компонентов плазмы крови.

Нарушения работы легких первоначально проявляют себя как кашель и болезненность при дыхании. При легочное давление кислорода PIO2 > 220 кПа (1650 мм рт. ст.; например, при подводном плавании на глубине — 100 м с использованием сжатого кислорода) возможна кратковременная или долговременная потеря сознания.

Новорожденные могут ослепнуть, если подвергнутся длительному воздействию легочное давление кислорода PIO2 > 40 кПа (300 мм рт. ст.) (например, в кювезе для новорожденного), поскольку при этом мутнеет стекловидное тело глаза.

Источник информации: vk.com/med_sport

Этот материал был подготовлен с помощью нашего внешнего редактора. Добавить пост

Вам понравился этот материал?

19
Upvote Downvote

Total votes: 17

Upvotes: 13

Upvotes percentage: 76.470588%

Downvotes: 4

Downvotes percentage: 23.529412%

Автор публикации Сергей Иванов

Безвыходных ситуаций не существует. Существуют люди не желающие искать выход.

Добавить комментарий

Тренировки в условиях высокой температуры воздуха

Тренировки и гормональный фон человека