Как происходит газообмен при низких и высоких давлениях
Легкие представляют собой важнейшую структуру, осуществляющую физиологическую связь организма с. окружающей средой: общая площадь их поверхности примерно в 30 раз больше, чем у кожи. Стремление человека покорять все новые высоты и проникать все глубже в океаны, вызывает сильный стресс дыхательной системы, впрочем не сравнимый с трудностями, испытываемыми ей при рождении ребенка. Мы рассмотрим некоторые особенности дыхания в необычной среде, что поможет лучше понять деятельность легких в нормальных условиях.
Высота по мере удаления от земной поверхности барометрическое давление снижается приблизительно экспоненциально. На отметке 5500 м над уровнем моря оно вдвое меньше обычного атмосферного (760 мм рт. ст.), поэтому РO2 в увлажненном вдыхаемом воздухе составляет (380—47) * 0,2093 = 70 мм рт. ст. (выше уже говорилось, что парциальное давление водяных паров при температуре тела равно 47 мм рт. ст.).
На вершине Эвереста (8848 м над уровнем моря) РO2 во вдыхаемом воздухе составляет лишь 43 мм рт. ст., на высоте 19 200 м над уровнем моря барометрическое давление равно 47 мм рт. ст., т. е. РO2 во вдыхаемом воздухе падает до нуля.
Видно, что на высоте 1520 м над уровнем моря (Денвер) PO2 в увлажненном вдыхаемом воздухе составляет около 130 мм рт. ст., а на вершине Эвереста — лишь 43 мм рт. ст.
Хотя на большой высоте наблюдается значительная гипоксия, более 15 млн. человек живут на отметках выше 3050 м над уровнем моря, а в Андах постоянные поселения известны на высотах, более 4900 м над уровнем моря. При подъеме на такие высоты у человека происходит заметная акклиматизация. Альпинисты, например, проводят по нескольку дней на высоте, где без акклиматизации через несколько секунд наступила бы потеря сознания.
«Физиология дыхания», Дж. Уэст
Важнейшей компенсаторной реакцией на большой высоте служит гипервентиляция. Для того чтобы понять ее значение, можно с помощью уравнения альвеолярного газа рассчитать РO2 у альпиниста на вершине Эвереста. Если бы РCO2 в его альвеолах составляло 40 мм рт. ст., а дыхательный коэффициент — 1, то РO2 в альвеолярном воздухе было бы равно 43 — (40/1) =…
При высотной акклиматизации, вероятно, важен еще один механизм — повышение содержания эритроцитов в крови. При этом увеличивается и концентрация гемоглобина, а следовательно, и кислородная емкость крови. В этих условиях, несмотря на снижение РO2 артериальной крови и насыщения ее кислородом, содержание в ней O2 может быть нормальным или даже повышенным. Так, у жителей высокогорных селений перуанских…
При акклиматизации к большой высоте сатурационная кривая O2 сдвигается вправо, что приводит к увеличению выхода O2 из венозной крови при данном РO2. Такой сдвиг обусловлен повышением концентрации 2,3-дифосфоглицерата в условиях гипоксемии и алкалоза. В то же время сдвиг этой кривой вправо затрудняет насыщение крови кислородом в легких, и ряд проведенных в последние годы исследований показывает,…
Обычно возникают трудности при обеспечении организма достаточным количеством кислорода, однако иногда его бывает слишком много. Дыхание в течение нескольких часов газовой смесью с высокой концентрацией O2 может привести к повреждению легких. У морских свинок в камере, куда при атмосферном давлении подается чистый кислород, через 48 ч развивается отек легких. Первые патологические изменения при этом обнаруживаются…
Существует еще одно осложнение, связанное с дыханием чистым кислородом. Предположим, что какая-то бронхиола закупорена слизью. Общее давление газовой смеси в альвеолах дистальнее ее близко к 760 мм рт. ст. (оно может быть и на несколько миллиметров ртутного столба ниже в связи с действием упругих сил в легочной ткани). Сумма же парциальных давлений газов в венозной…
