13. Особенности дыхания в различных условиях (физическая нагрузка, высокогорье, погружение на большие глубины). Особенности дыхания при мышечной работе.

Дыхание при физических нагрузках

В различных условиях системы нейрогуморальной регуляции дыхания и кровообращения функционируют в тесном взаимодействии как единая кардиореспираторная система. Особенно четко это проявляется при интенсивной физической нагрузке и в условиях гипоксии - недостаточном снабжении организма кислородом.

Во время выполнения физической работы мышцам необходимо большое количество кислорода. Потребление 0₂ и продукция СО₂ возрастают при физической нагрузке в среднем в 15-20 раз. Обеспечение организма кислородом достигается сочетанным усилением функции дыхания и кровообращения. Уже в начале мышечной работы вентиляция легких быстро увеличивается. В возникновении гиперпноэ в начале физической работы периферические и центральные хеморецепторы как важнейшие чувствительные структуры дыхательного центра еще не участвуют.

При тяжелой физической работе на уровень вентиляции оказывают влияние также повышение температуры, артериальная двигательная гипоксия и другие лимитирующие факторы.

В снабжении кислородом мышц при активной работе важную роль играет сложный белок мышечной ткани миоглобин, который дополнительно связывает О₂ в период их расслабления и отдает О₂ окислительным системам мышечных волокон в период их сокращения, когда сжимаются капилляры и давление кислорода резко падает. Миоглобин обладает большим сродством к кислороду, чем гемоглобин, и может связывать до 15 % общего количества О₂ в организме.

При активной и продолжительной мышечной работе в мышцах накапливается молочная кислота, которая вытесняет угольную кислоту из ее связи с ионами Na⁺ и K⁺, что увеличивает напряжение СО₂ в крови и вызывает возбуждение дыхательного центра.

Дыхание при погружении на глубины

Во время водолазных человек находится под давлением выше атмосферного на 1 атм. на каждые 10 м погружения. В этих условиях увеличивается количество газов, растворенных в крови, и особенно азота. При быстром подъеме водолаза на поверхность физически растворенные в крови и тканях газы не успевают выделиться из организма и образуют пузырьки - кровь "закипает". Кислород и углекислый газ быстро связываются кровью и тканями. Особую опасность представляют пузырьки азота, которые разносятся кровью и закупоривают мелкие сосуды (газовая эмболия), что сопровождается тяжелыми повреждениями ЦНС, органов зрения, слуха, сильными болями в мышцах и в области суставов, потерей сознания. Такое состояние, возникающее при быстрой декомпрессии, называется кессонной болезнью. Пострадавшего необходимо вновь поместить в среду с высоким давлением, а затем постепенно производить декомпрессию. Вероятность возникновения кессонной болезни может быть значительно снижена при дыхании с использованием специальных газовых смесей, например, гелиево-кислородной. Гелий почти нерастворим в крови, он быстрее диффундирует из тканей.

Дыхание на высокогорье

Первоначальная реакция организма на высокогорную гипоксию — гипервентиляция, при которой повышается 0₂, но падает СО2 в альвеолярном воздухе; гипокапния вызывает алкалоз и нарушает кислотно-щелочной баланс крови.

Алкалоз в сочетании с гипоксией приводит к сужению сосудов мозга, хотя при отсутствии гипокапнии такая же гипоксия вызывала бы расширение сосудов. Таким образом, первые признаки горной болезни — это головокружение и ослабление функции головного мозга. Первой реакцией на гипоксию со стороны сердечно-сосудистой системы является увеличение минутного объема кровообращения.

После нескольких дней или недель пребывания человека или животного на высоте наступает акклиматизация.