862 • Интегративные функции организма

дыхаемый воздух

Р ис. 22.2. «Кислородный каскад» орга­низма.

Альвеолярный воздух

Артериальная кровь

Смешанная венозная кровь

В обычных условиях процессы биологическо­го окисления в клетках тканей на уровне ми­тохондрий обеспечиваются при сохранении постоянства парциального давления кислоро­да на этапах внешнего дыхания (альвеоляр­ный воздух), транспорта газов кровью (арте­риальная и смешанная венозная кровь), а так­же в тканях — на мембранах клеток и внутри митохондрий.

наружной клеточной мембране должно составлять не менее 15—20 мм рт. ст. Для поддержания этого критического напряжения О₂, при котором возможно нормальное функционирование мышц, напряже­ние О₂ в артериолах, доставляющих

кровь непосредственно к работающим мышцам, должно составлять при­близительно 40 мм рт. ст., а в магистральных артериях —до 80—90 мм рт. ст. В легочных альвеолах, где осуществляется газообмен между кровью и атмосферным воздухом, напряжение О₂ составляет около 100 мм рт. ст., во вдыхаемом воздухе оно равняется 150 мм рт. ст.

На рис. 22.2 вышеуказанные значения критических напряжений О₂ на различных этапах транспорта кислорода в организме обозначены в виде нисходящих ступеней с постепенно понижающимися уровнями рО₂ и ско­ростью доставки О₂ к тканям. Этот «кислородный каскад» обеспечивает по­стоянную «накачку» О₂ в работающие ткани в точном соответствии с их метаболической потребностью. Сохранение критических напряжений ки­слорода на каждом из обозначенных на схеме этапов транспорта кислорода к тканям обеспечивается совокупной деятельностью всех вегетативных систем организма.

22.1.4. Потребление кислорода, кислородный дефицит,

кислородный долг и кислородный запрос при мышечной работе

При переходе от состояния покоя к интенсивной мышечной деятельности потребность организма в кислороде возрастает во много раз, однако сразу она не может быть удовлетворена. Нужно время, чтобы усилилась деятель­ность систем дыхания и кровообращения и чтобы кровь, обогащенная ки­слородом, могла дойти до работающих мышц. По мере усиления активно­сти системы вегетативного обеспечения мышечной деятельности постепен­но увеличивается потребление кислорода работающими мышцами. При умеренной работе, если ЧСС не превышает 150 уд/мин, скорость потреб­ления О₂ возрастает до тех пор, пока не наступит устойчивое состояние метаболических процессов, при котором О₂-потребление достигает посто­янного уровня и в каждый данный момент времени точно соответствует потребности организма в нем. Такое устойчивое состояние называется ис­тинным. Уровень потребления О₂ в устойчивом состоянии зависит от мощности выполняемой работы (рис. 22.3).

При более интенсивной работе (ЧСС 150—180 уд/мин) устойчивое со­стояние не устанавливается и потребление О₂ может возрастать до конца

22. Физиологические основы труда • 863

Быстрая ликвидация "лактатного" кислородного долга

О₂-приход при тяжелой работе

Медленная ликвидация "лактатного" кислородного долга

О₂-приход при легкой работе

Восстановительный период

Потребление О О₂ в покое

4 0 12 Время, мин

Рис. 22.3. Потребление кислорода в организме человека при легкой и тяжелой фи­зической работе. Потребление кислорода резко возрастает в тканях организма с мо­мента начала физической работы.

Однако для приспособления кровотока к возросшим метаболическим потребностям тканей требуется некоторое время, что приводит к формированию кислородного дефицита (Кд). При легкой работе величина кислородного дефицита остается постоянной после достижения ус­тойчивого состояния. При тяжелой физической работе величина кислородного дефицита воз­растает до момента ее окончания. Поэтому по окончании как легкой, так и тяжелой физиче­ской работы скорость потребления кислорода остается некоторое время выше уровня покоя, что обеспечивает ликвидацию («выплату») кислородного долга. По окончании тяжелой физи­ческой работы происходит ликвидация не только «алактатного», но и «лактатного» кислород­ного долга. Лр — легкая и Тр — тяжелая физическая работа.

работы или до достижения максимально возможного уровня. В последнем случае может наблюдаться «ложное устойчивое состояние», когда потреб­ление О₂ некоторое время (6—10 мин) поддерживается на постоянном максимальном уровне не потому, что потребность организма в кислороде полностью удовлетворяется, а потому, что исчерпаны возможности сердеч­но-сосудистой системы по доставке его к тканям. Именно эти возможно­сти в большинстве случаев ограничивают потребление О₂ мышечными клетками, хотя иногда лимитирующим фактором становится окислитель­ная способность самих работающих мышечных клеток, в частности актив­ность дыхательных ферментов в митохондриях.

Максимальный уровень потребления О₂ не может поддерживаться дол­го. Во время длительной работы он снижается из-за утомления.

Количество кислорода, которое необходимо организму, чтобы полно­стью удовлетворить энергетические потребности за счет аэробных процес­сов, называется кислородным запросом работы. При интенсивной работе ре­альное потребление кислорода — кислородный приход — составляет только часть кислородного запроса. Разность между кислородным запросом рабо­ты и реально потребляемым кислородом составляет кислородный дефицит организма (см. рис. 22.3). В условиях кислородного дефицита активируют­ся анаэробные реакции ресинтеза АТФ, что приводит к накоплению в ор­ганизме недоокисленных продуктов анаэробного распада. Во время рабо­ты, при которой возможно установление устойчивого состояния, часть анаэробных метаболитов может ликвидироваться по ходу работы за счет усиления аэробных реакций, другая их часть устраняется после работы. Если устойчивого состояния не наступает или при ложном устойчивом со-