Гіпоксія і дію на організм зниженого атмосферного тиску. Всякий недолік кисню в окремих тканинах або організмі в цілому носить назву гіпоксії. Нестача кисню крові називається гипоксемией.
Гіпоксія може бути чотирьох видів.
1. При недостатньому насиченні крові киснем наступаетдихательная (Гіпоксеміческая) гіпоксія. Такий стан виникає в наступних випадках:
- при низькому парціальному тиску кисню в повітрі;
- при недостатній вентиляції легенів (непрохідність дихальних шляхів, слабкість дихальних м'язів, недостатність дихального центру, пневмоторакс). При цьому в крові відзначається гіперкапнія, підвищена концентрація СО2.
- при погіршенні дифузії газів через легеневу мембрану (спазм бронхів, заповнення альвеол рідиною при набряках, пневмонії, утопленні), яке теж супроводжується гіперкапнією;
- при деяких видах пороку серця (Не заросла боталлов проток і т.п).
2. Анемічна гіпоксія обумовлена зниженням здатності крові зв'язувати кисень, тобто зниженням кисневої ємності крові. Це виникає при втраті крові, зв'язуванні Hb іншими речовинами (окисом вуглецю, Фероцианід і ін.).
3. У разі уповільнення руху крові в капілярах при загальній недостатності кровообігу, внаслідок недостатнього припливу крові до окремих органів виникає гіпоксія застійна, або циркуляторная. По суті. всяка смерть від зупинки серця є смертю від гіпоксії.
4. Коли тканини в силу інактивації окислювальних ферментів (наприклад, ціанідами) не можуть використовувати кисень, виникає гістотоксичної гіпоксія.
За винятком циркуляторної гіпоксії, яка відбувається в разі недостатнього припливу крові до окремих органів, інші форми гіпоксії ведуть до недостатнього постачання киснем всіх тканин. Але так як чутливість різних тканин до нестачі кисню різна, то одна і та ж ступінь гіпоксії може викликати серйозні розлади в діяльності одних органів, майже не зачіпаючи інших, зміни в яких будуть в першу чергу викликані розладами, що відбуваються в найбільш чутливих до гіпоксії органах.
Швидше і найрізкіше на недолік кисню реагують вищі відділи ЦНС і вищі рецептори (сітківка ока). Це з'являється особливо при швидкому розвитку і значною гіпоксії. В цьому випадку Потро свідомості може наступати миттєво, як це буває, наприклад, при задушенні або задушений (припинення припливу крові до мозку). При більш повільному розвитку гіпоксії смерть також завжди настає після втрати свідомості, тобто після паралічу функцій вищих відділів мозку.
Нирки, печінка і серцевий м'яз менш чутливі до гіпоксії, ніж мозок, проте ознаки розладу їх функцій виникають досить швидко. Скелетні, а особливо гладкі м'язи зберігають життєдіяльність при нестачі кисню відносно довго, протягом декількох годин (джгут накладають на 2 години, і після цього функції кінцівки відновлюється).
Наслідком падіння напруги кисню в крові спочатку завжди є підвищення діяльності дихального центру, що проявляється в учащении і поглибленні дихання і призводить до зростання МОД. Цей ефект залежить головним чином від рефлекторної стимуляції хеморецепторів дуги аорти і каротидного синуса. Посилення легеневої вентиляції при гіпоксії характерно при її неглибокої стадії. Воно має позитивне значення для організму, особливо в разі дихальної гіпоксії. У цьому випадку зростання легеневої вентиляції призводить до підвищення парціального тиску кисню в крові. При інших формах гіпоксії, що не залежать від нестачі кисню в артеріальній крові, збільшення дихальної діяльності не може сприяти усуненню гіпоксії.
При поглибленні гіпоксії настає ослаблення працездатності дихального центру, спочатку виявляється в періодичному Чейн-стоксово диханні, яке не забезпечує достатньої вентиляції легень. Тоді до причин, що викликають гіпоксію, приєднується недостатнє дихання і виходить порочне коло: гіпоксія призводить до недостатності дихання, а недостатність дихання ще більш посилює гіпоксію. Розірвати це коло можна лише усуненням причини гіпоксії.
Зміни кровообігу при гіпоксії характеризуються тим, що в початкових її фазах настає почастішання серцебиття, зростання хвилинного об'єму серця, підвищення артеріального тиску. Внаслідок спорожнення депо маса циркулюючої крові збільшується і зростає киснева ємність крові. Однак при тривалій і важкій гіпоксії настає ураження центрів регуляції кровообігу і виходить другий порочне руг - гіпоксія викликає розлад кровообігу, а воно посилює гіпоксію.
Особливості дихання при зниженому атмосферному тиску. Найбільш вивченою формою гіпоксії є Гіпоксеміческая гіпоксія, особливо її дихальна форма. Людина зустрічається з цією формою гіпоксії при підйомі на висоти, при польотах в стратосферу, при космічних польотах. Артеріальна кров насичена киснем приблизно на 95-90% до тих пір, поки барометричний тиск не падає нижче 500-550 мм Hg, що відповідає висоті 3-3,5 км над рівнем моря. При подальшому падінні барометричного тиску насичення артеріальної крові киснем швидко знижується, воно доходить до 50% величини кисневої ємності при барометричному тиску 270-300 мм Hg (7,5-8 км висоти).
У значної більшості людей до висоти 2,5-3 км над рівнем моря не настає серйозних розладів. Це, звичайно, не означає, що організм перебуває в такому ж стані, що і внизу. Хоча на висоті 1,5-3 км артеріальна кров зазвичай ще насичена киснем не менше 90% своєї кисневої ємності, напруга кисню в крові вже знижено і починають з'являтися описані вище рефлекторні реакції - почастішання і поглиблення дихання, почастішання пульсу, вихід крові з депо, зростання еритропоезу. Всі ці зміни у здорової людини як раз і забезпечують збереження працездатності на даній висоті.
З висоти 3-3,5 км у людини починають виявлятися розлади ряду функцій, що залежить головним чином від зміни нормальної діяльності вищих центрів. На цій висоті падає не тільки напруга кисню в крові, але і кількість пов'язаного гемоглобіном кисню. Більш-менш важкі симптоми дихальної гіпоксії починаються зазвичай тоді, коли насичення артеріальної крові киснем падає нижче 85-80% КЕК. Якщо ж насичення крові падає нижче 45% КЕК, то настає смерть.
При підйомі на значні висоти внаслідок розлади регуляції відзначаються втома, апатія, сонливість, тремтіння пальців, головний біль, задишка і серцебиття, нудота, тобто розвивається висотна або гірська хвороба. Залежно від індивідуальних особливостей і тренованості людини висота, на якій наступають важкі розлади, може бути різною, але вони наступають у всіх. Висота 8,5-9 км є межею, вище якого людина без дихального апарату не може піднятися без ризику для життя.
Особливості дихання при підвищеному атмосферному тиску. У той час, як низький атмосферний тиск веде до хімічних зрушень в організмі, обумовленим недоліком кисню, підвищений атмосферний тиск, з яким людина стикається при водолазних роботах, діє перш за все як фізичний фактор.
Занурення на кожні 10 м під поверхню води означає підвищення впливає на організм тиску на 1 атмосферу, так що на глибині, скажімо, 90 м на людину діє вже 10 атм. Хоча саме перебування під таким тиском, якщо воно триває трохи більше 2 годин, не є небезпечним, але підйом з цієї глибини при недотриманні необхідних заходів може привести до смерті.
Справа в тому, що коли людина піддається підвищеному тиску, то він може дихати тільки при подачі йому повітря під таким же тиском. Розчинення же газів в рідині прямо пропорційно їх парціальному тиску над рідиною, і якщо 1 мл крові при диханні на рівні моря розчиняє 0,011 мл азоту, але при тиску в 5 атмосфер - в 5 разів більше. Азот розчиняється також у всіх тканинах, особливо в жировій і багатою жиром нервової тканини. При швидкому переході від тиску в 5 атм. до звичайного тиску тканини тіла можуть утримати в розчиненому стані лише 0,011 мл газу на 1 мл крові. Решта азот переходить в газоподібний стан і утворює бульбашки в тканинах і крові. Такий бульбашка може закупорити коронарну або мозкову артерію, що викликає миттєву смерть. Дрібні бульбашки азоту, що звільняються в нервовій тканині, суглобах, м'язах і т.п. смерті не викликають, але завдають важкі болі.
Щоб уникнути цих ускладнень, потрібно піднімати водолазів тільки з такою швидкістю, щоб гази з крові встигали виділятися легкими. Якщо ж довелося за життєвими показаннями терміново підняти людину з великої глибини, то його слід помістити в спеціальну декомпрессионную барокамеру, в якій можна відновити великий тиск, домогтися повторного розчинення бульбашок і потім знову під наглядом лікаря повільно "піднімати" його на "поверхню".
В даний час при зануренні водолаза на велику глибину йому дають газову суміш, де азот замінений гелієм, який майже не розчиняється в крові. Так як кисень під великим тиском токсичний, його додають до гелію в такій концентрації, щоб парціальний тиск його на глибині дорівнювало тому тиску, який є в звичайних умовах.
Дихання при м'язовій роботі. Інтенсивність дихання тісно пов'язана з інтенсивністю окислювальних процесів: глибина і частота дихальних рухів зменшуються в спокої і збільшуються при роботі, до того ж тим сильніше, чим більш напруженими робота. М'язова робота завжди супроводжується збільшенням легеневої вентиляції, що абсолютно необхідно для задоволення виникає при роботі потреби в кисні. При інтенсивній роботі легенева вентиляція може досягати 120 л / хв замість 5-8 л / хв в спокої.
Дослідження фізіологів показали, що посилення дихання при м'язовій роботі залежить, по-перше, від збільшення концентрації вуглекислоти і роздратування хеморецепторів, а по-друге, від роздратування проприорецепторов м'язів. Накладення джгута на працюючу ногу викликає збільшення вентиляції так само, як і без джгута.
Одночасно з посиленням дихання під час роботи настає посилення діяльності серця, що приводить до збільшення хвилинного об'єму кровотоку.
Вентиляція легенів і МОК наростають відповідно до величини виконуваної роботи. Обчислено, що при підвищенні потреби кисню при м'язовій роботі на 100 мл / хв МОК зростає на 1000 мл.
Збільшенню транспорту кисню при важкій м'язовій роботі сприяє також викид еритроцитів з депо і збіднення крові водою внаслідок потіння, що веде до деякого згущення крові і підвищення концентрації Нb, а значить і КЕК.
Значно зростає при м'язовій роботі коефіцієнт утилізації кисню. З кожного літра крові в спокої утилізується 80 мл, при роботі до 120 мл кисню. Підвищене надходження кисню до тканин при м'язовій роботі залежить від того, що зниження напруги кисню а м'язах, збільшення напруги вуглекислого газу і концентрації водневих іонів сприяє збільшенню дисоціації оксигемоглобіну.