Кислородная емкость крови определяется количеством кислорода, которое может связать гемоглобин. Реакция между кислородом и гемоглобином обратима. Когда гемоглобин связан с кислородом, он переходит в оксигемоглобин. На высотах до 2000 м над уровнем моря артериальная кровь насыщена кислородом на 96—98%. При мышечном покое содержание кислорода в венозной крови, притекающей к легким, составляет 65—75% того содержимого, которое имеется в артериальной крови. При напряженной мышечной работе эта разница увеличивается.
При превращении оксигемоглобина в гемоглобин цвет крови изменяется: из ало-красной она становится темно-лиловой и наоборот. Чем меньше оксигемоглобина, тем темнее кровь, а когда его совсем мало – слизистые оболочки приобретают серовато-синюшную окраску. (Используя это свойство, вы можете контролировать степень насыщения кислородом организма после дыхательной тренировки. Если конъюнктива глаза становится алой – все нормально, если нет – тренировка слаба или неправильно проводится.)
Насыщение организма кислородом можно выразить следующей формулой: О2 = К (Ра – Рк), где Ра – парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе; Рк – парциальное давление его в крови; К – индивидуальная константа.
Теперь подробно разберем каждый показатель этой формулы. Ра альвеолярного воздуха до высоты 2000 м почти не изменяется и практически мы на него мало чем можем повлиять. Зато на Рк – парциальное давление кислорода в крови – мы можем сильно влиять. Повышение температуры значительно увеличивает скорость отдачи оксигемоглобина кислорода, мало сказываясь на скорости реакции его соединения с кислородом в легких. Уменьшение Рк повышает насыщение крови кислородом. Этому же способствует и сдвиг кислотно-щелочной реакции крови в кислую сторону. Сдвиг же в щелочную, наоборот, приводит к повышению связывания кислорода с кровью, в результате чего оксигемоглобин хуже отдает кислород тканям. Наиболее важной причиной изменения реакции крови является содержание в ней углекислоты, которая в свою очередь зависит от наличия в крови углекислого газа.
Поэтому чем больше в крови углекислого газа, тем больше углекислоты, а следовательно, и сильнее сдвиг кислотно-щелочной реакции крови в кислую сторону, что способствует насыщению крови кислородом и облегчает отдачу его оксигемоглобином в ткани. При этом концентрация в крови углекислого газа наиболее сильно из всех вышеуказанных факторов влияет на насыщение кислородом крови и отдачи его тканям. Но особенно сильно на Рк влияет мышечная работа или повышенная активность органа, приводящая к повышению температуры, значительному образованию углекислого газа, естественно большему сдвигу в кислую сторону, понижению напряженности кислорода.
Именно в этих случаях происходит наибольшее насыщение кислородом крови и всего организма в целом. К – индивидуальная константа человека – зависит от многих факторов, главными из которых являются следующие: общая поверхность мембран альвеол, толщина и свойства самой мембраны, качество гемоглобина, психическое состояние человека. Раскроем эти понятия.
1. Общая поверхность мембран альвеол, через которую идет диффузия газов, меняется от 30 м2 при выдохе до 100 м2 при глубоком вдохе.
2. Толщина и свойства альвеолярной мембраны зависят от наличия на ней слизи, выделяемой из организма через легкие (рис. 5), а свойства самой мембраны – от ее эластичности, которая, увы, с возрастом ухудшается и определяется питанием человека.
3. Ввиду того что в стенках альвеол имеются нервные окончания, различные нервные импульсы, вызванные эмоциями и т. д., могут значительно влиять на проницаемость альвеолярных мембран. Например, когда человек в подавленном состоянии, ему и дышится тяжело, а когда в веселом – воздух сам вливается в легкие.
Рис. 5. Альвеолы: а – чистые; б – загрязненные слизью, ухудшающей качество газообмена
Поэтому величина К (индивидуальная константа диффузного коэффициента кислорода) у каждого человека своя и зависит от возраста, типа дыхания, чистоты организма и эмоциональной устойчивости человека. В зависимости от вышеуказанного даже у одного и того же человека она значительно колеблется, составляя 25—65 мм кислорода в одну минуту.
Обмен кислорода между кровью и тканями осуществляется подобно обмену между альвеолярным воздухом и кровью. Ввиду того что в тканях происходит непрерывное потребление кислорода, концентрация его падает. В результате кислород диффундирует (переходит) из тканевой жидкости в клетки, где и потребляется. При недостатке кислорода тканевая жидкость, соприкасаясь со стенкой содержащего кровь капилляра, способствует диффузии кислорода из крови в тканевую жидкость. Чем выше тканевый обмен, тем ниже концентрация кислорода в ткани. И чем больше эта разность (между кровью и тканью), тем большее количество кислорода может поступать из крови в ткани при одной и той же концентрации кислорода в капиллярной крови.
Процесс удаления углекислого газа напоминает обратный процесс поглощения кислорода. Образующийся в тканях при окислительных процессах углекислый газ диффундирует в межтканевую жидкость, где его концентрация меньше, а оттуда диффундирует через стенку капилляра в кровь, где его еще меньше, чем в межтканевой жидкости. Проходя через стенки тканевых капилляров, углекислый газ отчасти растворяется в плазме крови как хорошо растворимый в воде газ, а частично связывается различными основаниями с образованием бикарбонатов. Эти соли затем разлагаются в легочных капиллярах с выделением свободной углекислоты, которая в свою очередь быстро диссоциирует под влиянием фермента угольной ангидразы на воду и углекислый газ. Далее ввиду разности парциального давления углекислого газа между альвеолярным воздухом и содержанием его в крови он переходит в легкие, откуда и выводится наружу. Основное количество углекислоты переносится при участии гемоглобина, который, прореагировав с углекислотой, образует бикарбонаты, и лишь небольшая часть углекислоты переносится плазмой.
Ранее уже указывалось, что главным фактором, регулирующим дыхание, является концентрация углекислого газа в крови.
Повышение содержания СО2 в крови, притекающей к головному мозгу, увеличивает возбудимость как дыхательного, так и пневмотоксического центра. Повышение активности первого из них ведет к усилению сокращений дыхательной мускулатуры, а второго – к учащению дыхания. Когда содержание СО2 вновь становится нормальным, стимуляция этих центров прекращается и частота и глубина дыхания возвращаются к обычному уровню. Этот механизм действует и в обратном направлении. Если человек произвольно сделает ряд глубоких вдохов и выдохов, содержание СО2 в альвеолярном воздухе и крови понизится настолько, что после того, как он перестанет глубоко дышать, дыхательные движения вовсе прекратятся до тех пор, пока уровень СО2 в крови снова не достигнет нормального. Поэтому организм, стремясь к равновесию, уже в альвеолярном воздухе поддерживает парциальное давление СО2 на постоянном уровне.
Если дыхание рассматривать с позиции Инь-Ян, то вдох (расширение, увеличение пространства, легкость, охлаждение) – это процесс Инь; выдох (сжатие, убыстрение времени, тяжесть, подъем внутреннего тепла) – это процесс Ян. Во время задержки вдоха активизируется процесс Инь – накапливание в крови кислорода, переход углекислого газа из крови в легкие (накопление, переход из внутреннего во внешнее). Во время задержки выдоха активизируется процесс Ян – поглощение кислорода тканями, распад веществ с выработкой энергии (переход из внешнего во внутреннее, рабочий цикл).
Начиная практиковать дыхательные упражнения, следует запомнить следующие рекомендации:
1. Никогда не задерживайте дыхание на максимальном вдохе, это может привести к растяжению легочной ткани, увеличению диаметра альвеол, что неблагоприятно отразится на здоровье. Если нужно сделать максимальный вдох, то выполняйте его без задержки. Задерживать дыхание на вдохе рекомендуется в пределах 70—80% от глубины максимального вдоха, при этом чем старше человек, тем меньше глубина вдоха за счет ребер. При вдохе больше работайте диафрагмой и умеренно – межреберными мышцами и плечами.
