Факторы, определяющие и ограничивающие диффузионную способность легких

<> Длительность контакта газ/кровь, необходимая для оксигенации крови – не менее 0,3 сек.;

<> Скорость вентиляции, глубина вентиляции и скорость кровотока в сосудах: при физической нагрузке и увеличении параметров вентиляции и гемодинамики объём диффузии снижается;

<> Состояние альвеолярно-капиллярной мембраны, наличие уплотнений и набухания эпителиальной ткани лёгких (вследствие курения, хронического засорения частицами пепла и загрязнённого воздуха);

<> Содержание эритроцитов и гемоглобина /Нb/ в крови, определяющих оптимальную оксигенацию гемоглобина крови – связывание гемоглобином молекул О₂ .

Глава IX транспорт газов и дистанционное потребление кислорода тканями

1. Кислородный резерв организма

Организм человека как открытая система постоянно участвует в природном газообмене биосферы в связи с необходимостью поддержания газового баланса О₂/СО₂ – условия жизнедеятельности, дыхания тканей, термодинамики, адаптивных процессов пластического обновления и энергетического обеспечения.

Общие резервы О₂ и жизненной энергии в составе молекулярного кислорода ограничены и составляют:

1--> в растворенном виде ~ 0,3 мл/100 мл крови или ~ 50 мл в ООК - влияет на парциальное напряжение кислорода в крови;

2--> в альвеолярной газовой смеси остается ~ 400 мл после вентиляции;

3--> в обратимой химической связи с Hb + О₂ (оксигемоглобин) ~ 20 мл О₂/100 мл крови, в том числе

К Е К артерий ~ 300 мл [~ в 1,5л арт. крови]

К Е К вен ~ 480–500 мл [ в 4л вен. крови]

4--> в обратимой связи Мb + О₂ (оксимиоглобин) в мышечных клетках ~ 240 мл О₂

Общий кислородный резерв организма человека составляет примерно 1,0 – 1,5 л О₂ и быстро расходуется в условиях физических нагрузок, что требует непрерывной оксигенации крови и регуляции доставки кислорода к тканям мозга, сердца и мышц.

2. Транспорт дыхательных газов

Очевидно, в условиях повышения психофизической активности индивидуума, адаптации его организма к специфическим тренировочным нагрузкам, требующим усиления метаболизма в мышцах и вегетативных органах, а также увеличения расхода жизненной энергии, объём транспорта кислорода должен нарастать за счёт мобилизации гемодинамических и дыхательных резервов организма, т.к. актуальный показатель КЕК (концентрации кислорода в крови) является индивидуальной константой в момент выполнения заданных нагрузок.

В этих условиях Объём доставляемого О₂ будет зависеть главным образом от объёма и скорости кровотока:

VО_{2 дост.} = С _{арт. О2} х Q

при КЕК = С арт. _О2 /const/ = 18 – 20 мл О₂ / 100 мл крови.

Если принять за максимальный объём кровотока величину порядка 30 л/мин, что характерно для производительности сердца тренированного спортсмена, то объём кислорода, доставляемого к мышцам, составит:

VO₂ трансп. = ~ 200 мл/л крови х 30 л/мин. = ~ 6000 мл О₂/мин. или 6,0 л/мин.

3. Дистанционное потребление кислорода

Установлено, что на этой стадии физического дыхания не весь кислород может быть утилизирован мышечной тканью из доставляемого объёма.

Утилизация О₂ оценивается коэффициентом [КУ], показывающим соотношение артерио-венозной разницы в концентрации О₂ к показателю кислородной ёмкости крови (её насыщенности ).

КУ О2 =

АВР О2 или (С арт. О2 – С вен. О2) С арт. О2 (или КЕК)

Для мышечной ткани коэффициент утилизации О₂ в условиях относительного покоя составляет ~ 40–60% от объёма доставки

( т.е. КУ = 0,4 – 0,6).

В условиях высокой физической активности, достигающей порога аэробной мощности, утилизация возрастает до 80–90% от объёма доставленного газа (КУ = 0,8–0,9).

Следовательно, существуют факторы, ограничивающие максимальное потребление О₂ и создающие его вынужденный дефицит в мышечной ткани. В рассмотренном примере из объема доставки ~ = 6 л/мин будет утилизировано 80–90%, т.е. 4,8–5,4 л/мин., что соответствует МПК (или VO₂ max) – показателю максимального потребления кислорода.

У тренированных спортсменов МПК может достигать 6,5–7,0 л/мин., если они развивают аэробную выносливость и расширяют функциональные резервы кислород-транспортной системы в процессе долговременной адаптации и многолетней тренировки.