700
правок
Изменения
Новая страница: «== Дыхание в условиях высокогорья == Image:Naglydnay_fiziologiya134.jpg|250px|thumb|right|А. Дыхание на большой вы…»
== Дыхание в условиях высокогорья ==
[[Image:Naglydnay_fiziologiya134.jpg|250px|thumb|right|А. Дыхание на большой высоте над уровнем моря (без предварительной акклиматизации)]]
На уровне моря среднее барометрическое давление [РB] «101 кПа (760 мм рт. ст.), содержание кислорода F/q2 = 0,209, а парциальное давление O<sub>2</sub> на вдохе РIO<sub>2</sub>« 21 кПа. Однако РB снижается с увеличением высоты (Л, в км):
РB (на высоте h) = РB (на уровне моря) • е-0'127 *h[5.9]
Это приводит к падению легочного PIO<sub>2</sub> (A, колонка 1), альвеолярного PAO<sub>2</sub> и артериального PaO<sub>2</sub>. PAO<sub>2</sub> на уровне моря составляет примерно 13 кПа (А, колонка 2). Величина PAO<sub>2</sub> является важной мерой снабжения кислородом. Если PAO<sub>2</sub> падает ниже критического уровня (примерно 4,7 кПа = 35 мм рт. ст.), развивается гипоксия и нарушение работы мозга. Критическое PAO<sub>2</sub> соответствует высоте 4000 м над уровнем моря при нормальной вентиляции (Д, прерывистая линия в колонке 2). Однако низкое значение РаO<sub>2</sub> активирует хеморецепторы, которые стимулируют увеличение общей вентиляции (VE); это называется вентиляцией при дефиците кислорода (А, колонка 4). В результате выдыхаются большие объемы СO<sub>2</sub> и значения PAO<sub>2</sub> и РaСO<sub>2</sub> снижаются (см. ниже). Как следует из газового уравнения для альвеол
PAO<sub>2</sub> = PIO<sub>2</sub>-РaСO<sub>2</sub>/RQ [5.101
где RQ - дыхательный коэффициент, любое падение РaСO<sub>2</sub> ведет к росту PAO<sub>2</sub>. Вентиляция при дефиците O<sub>2</sub> предотвращает приближение PAO<sub>2</sub> к критическому значению вплоть до высоты 7000 м над уровнем моря (А).
Максимальное увеличение вентиляции (примерно трехкратное по сравнению с величиной покоя) во время острого дефицита O<sub>2</sub> 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 РaСO<sub>2</sub> (= гипервентиляция), что приводит к развитию дыхательного алкалоза. Центральные хеморецепторы испускают сигналы, ослабляющие дыхательную передачу, таким образом противодействуя сигналам (от O<sub>2</sub> 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 гемато-крита, хотя этот процесс и ограничен ростом вязкости крови.
Для выживания на высоте свыше 7000 м, где PIO<sub>2</sub> почти равно барометрическому давлению РB (А, колонка 3), необходимо кислородное дыхание из специальных баллонов со сжатым кислородом. При этом критический уровень PAO<sub>2</sub> 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 барокабин или специальных костюмов, наподобие космических скафандров. Без таких приспособлений жидкости в составе тела начали бы закипать на высоте примерно 20 км (А), поскольку на этой высоте РB ниже, чем давление водяного пара при температуре тела (37 °С).
Токсичность кислорода
Если легочное давление PIO<sub>2</sub> поднимается выше нормы (> 22 кПа или 165 мм рт. ст.) из-за увеличения содержания O<sub>2</sub> (кислородная терапия) или из-за увеличения общего давления при нормальном содержании O<sub>2</sub> (например, при подводном плавании), то наступает гипероксия. Степень токсичности O<sub>2</sub> зависит от PIO<sub>2</sub> (критическое значение —40 кПа или 300 мм рт. ст.) и продолжительности гипероксии. Дисфункция легких (дефицит сурфактанта) развивается, если PIO<sub>2</sub> «70 кПа (525 мм рт. ст.) в течение нескольких дней, или 200 кПа (1500 мм рт. ст.) - в течение 3-6 часов. Нарушения работы легких первоначально проявляют себя как кашель и болезненность при дыхании. При PIO<sub>2</sub> > 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 PIO<sub>2</sub> > 40 кПа (300 мм рт. ст.) (например, в кувезе новорожденного), поскольку при этом мутнеет стекловидное тело глаза.
== Читайте также ==
*[[Дыхательная система]]
*[[Дыхательная функция]]
*[[Тренировки и адаптация в условиях гор]]
*[[Спортивная тренировка в условиях гор]]
*[[Искусственное дыхание]]
*[[Пневмоторакс]]
*[[Объем легких и его измерение]]
*[[транспорт кислорода|Связывание и транспорт кислорода в крови ]]
*[[Гипоксия]]
*[[Стимуляторы дыхания|Контроль и стимуляция дыхания]]
*[[Дыхание при подводном плавании]]
*[[Правильное дыхание при беге]]
[[Image:Naglydnay_fiziologiya134.jpg|250px|thumb|right|А. Дыхание на большой высоте над уровнем моря (без предварительной акклиматизации)]]
На уровне моря среднее барометрическое давление [РB] «101 кПа (760 мм рт. ст.), содержание кислорода F/q2 = 0,209, а парциальное давление O<sub>2</sub> на вдохе РIO<sub>2</sub>« 21 кПа. Однако РB снижается с увеличением высоты (Л, в км):
РB (на высоте h) = РB (на уровне моря) • е-0'127 *h[5.9]
Это приводит к падению легочного PIO<sub>2</sub> (A, колонка 1), альвеолярного PAO<sub>2</sub> и артериального PaO<sub>2</sub>. PAO<sub>2</sub> на уровне моря составляет примерно 13 кПа (А, колонка 2). Величина PAO<sub>2</sub> является важной мерой снабжения кислородом. Если PAO<sub>2</sub> падает ниже критического уровня (примерно 4,7 кПа = 35 мм рт. ст.), развивается гипоксия и нарушение работы мозга. Критическое PAO<sub>2</sub> соответствует высоте 4000 м над уровнем моря при нормальной вентиляции (Д, прерывистая линия в колонке 2). Однако низкое значение РаO<sub>2</sub> активирует хеморецепторы, которые стимулируют увеличение общей вентиляции (VE); это называется вентиляцией при дефиците кислорода (А, колонка 4). В результате выдыхаются большие объемы СO<sub>2</sub> и значения PAO<sub>2</sub> и РaСO<sub>2</sub> снижаются (см. ниже). Как следует из газового уравнения для альвеол
PAO<sub>2</sub> = PIO<sub>2</sub>-РaСO<sub>2</sub>/RQ [5.101
где RQ - дыхательный коэффициент, любое падение РaСO<sub>2</sub> ведет к росту PAO<sub>2</sub>. Вентиляция при дефиците O<sub>2</sub> предотвращает приближение PAO<sub>2</sub> к критическому значению вплоть до высоты 7000 м над уровнем моря (А).
Максимальное увеличение вентиляции (примерно трехкратное по сравнению с величиной покоя) во время острого дефицита O<sub>2</sub> 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 РaСO<sub>2</sub> (= гипервентиляция), что приводит к развитию дыхательного алкалоза. Центральные хеморецепторы испускают сигналы, ослабляющие дыхательную передачу, таким образом противодействуя сигналам (от O<sub>2</sub> 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 гемато-крита, хотя этот процесс и ограничен ростом вязкости крови.
Для выживания на высоте свыше 7000 м, где PIO<sub>2</sub> почти равно барометрическому давлению РB (А, колонка 3), необходимо кислородное дыхание из специальных баллонов со сжатым кислородом. При этом критический уровень PAO<sub>2</sub> 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 барокабин или специальных костюмов, наподобие космических скафандров. Без таких приспособлений жидкости в составе тела начали бы закипать на высоте примерно 20 км (А), поскольку на этой высоте РB ниже, чем давление водяного пара при температуре тела (37 °С).
Токсичность кислорода
Если легочное давление PIO<sub>2</sub> поднимается выше нормы (> 22 кПа или 165 мм рт. ст.) из-за увеличения содержания O<sub>2</sub> (кислородная терапия) или из-за увеличения общего давления при нормальном содержании O<sub>2</sub> (например, при подводном плавании), то наступает гипероксия. Степень токсичности O<sub>2</sub> зависит от PIO<sub>2</sub> (критическое значение —40 кПа или 300 мм рт. ст.) и продолжительности гипероксии. Дисфункция легких (дефицит сурфактанта) развивается, если PIO<sub>2</sub> «70 кПа (525 мм рт. ст.) в течение нескольких дней, или 200 кПа (1500 мм рт. ст.) - в течение 3-6 часов. Нарушения работы легких первоначально проявляют себя как кашель и болезненность при дыхании. При PIO<sub>2</sub> > 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 PIO<sub>2</sub> > 40 кПа (300 мм рт. ст.) (например, в кувезе новорожденного), поскольку при этом мутнеет стекловидное тело глаза.
== Читайте также ==
*[[Дыхательная система]]
*[[Дыхательная функция]]
*[[Тренировки и адаптация в условиях гор]]
*[[Спортивная тренировка в условиях гор]]
*[[Искусственное дыхание]]
*[[Пневмоторакс]]
*[[Объем легких и его измерение]]
*[[транспорт кислорода|Связывание и транспорт кислорода в крови ]]
*[[Гипоксия]]
*[[Стимуляторы дыхания|Контроль и стимуляция дыхания]]
*[[Дыхание при подводном плавании]]
*[[Правильное дыхание при беге]]