Дыхание жидкостями
Млекопитающие могут выживать в течение нескольких часов, дыша не воздухом, а жидкостями. Это было впервые показано в опытах на мышах, помещенных в солевой раствор с повышенным содержанием O2 (для этого раствор уравновешивался с чистым кислородом при давлении 8 атм).
В дальнейшем было обнаружено, что мыши, крысы и собаки могут некоторое время дышать во фторуглеродной среде, уравновешенной с чистым кислородом при давлении 1 атм., после чего у них успешно восстанавливается «воздушное» дыхание (фторуглероды — жидкости, хорошо растворяющие O2 и СO2).
Поскольку плотность и вязкость жидкости намного больше, чем у воздуха, при таком дыхании резко увеличиваются энергозатраты. Однако, несмотря на это, при достаточном содержании кислорода во вдыхаемой среде можно добиться удовлетворительной оксигенации артериальной крови. Интересно, что серьезной проблемой в таких условиях является удаление СO2.
Мы уже знаем, что если в бронхиальном дереве вплоть до конечных или дыхательных бронхиол преобладает объемный поток воздуха, то газообмен между альвеолами и этими бронхиолами осуществляется преимущественно путем диффузии. Поскольку скорость диффузии СO2 и O2 в жидкостях на несколько порядков ниже, чем в газах, при дыхании жидкостью должна сохраняться большая разница в парциальном давлении СO2 между альвеолами и конечными бронхиолами. Действительно, в этих условиях у животных часто развивается задержка СO2 и ацидоз.
Важно подчеркнуть, что перепад парциального давления для диффузии кислорода всегда можно повысить, увеличив РO2 во вдыхаемой среде, усилить же выделение СO2 таким путем невозможно.
«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…
