Поступление кислорода

Разность в напряжении кислорода в воде и жидко­стях организма как основной путь снабжения кислоро­дом при клеточном дыхании дополняется в процессе эво­люции рядом механизмов, имеющих адаптивный харак­тер.

Наиболее важный этап в эволюции здесь - появление дыхательных пигментов, постепенно приобре­тающих исключительное значение в снабжении кисло­родом тканей.

Огромное разнообразие морфологических и физиоло­гических адаптаций, обеспечивающих обмен газов меж­ду организмом и средой, связано с различным содержа­нием (напряжением) газов во внешней среде, с одной стороны, и кислородным запросом организма, с другой. Дополнительные движения тела или отдельных его ча­стей (дыхательные движения) способствуют поддержа­нию высокой разницы в содержании газов вне и внутри организма. Для экологической физиологии особенно ва­жно соответствие всех этих дополняющих морфологиче­ских и функциональных механизмов с уровнем кислород­ного запроса, с его изменениями в организме и отдель­ных его частях.

До настоящего времени известно очень немного слу­чаев настоящей секреции газов, т. е. продвижения их 222 через мембраны против высокой концентрации. Эти слу­чаи известны для плавательного пузыря некоторых видов рыб (закрытопузырных) и некоторых водных организмов. По существу таким образом создаются химически сво­бодные запасы кислорода в организме. Однако в подав­ляющем большинстве случаев в процессе эволюции происходит образование более или менее сложных хи­мических систем связывания как кислорода, так и СО2. Эти химические механизмы связывания газов могут за­мещать как физико-химические механизмы внешнего дыхания, так и собственные механизмы дыхания (вен­тиляцию, смешивание или проталкивание воды и т. д.). Химические механизмы могут носить адаптивный харак­тер и па уровне клетки.

Рис. 52. Физиологические изменения, протекающие на разных уровнях в процессе адаптации к гипоксии (по Барбашовой, 1964)

3. И. Барбашова (1960, 1964) предлагает схему «борьбы за кислород», которая заключается в том, что ткани, поставленные в условия ограниченного снабжения кислородом, «акклиматизируются» и оказываются спо­собными дышать более интенсивно в бедной кислородом среде. В основе этого явления лежит, по-видимому, обо­гащение тканей окислительными ферментами. Однако эта «борьба за кислород» может происходить не только

на тканевом уровне, но и на уровне транспортной систе­мы- крови, что выражается в увеличении ее дыхатель­ной функции, т. е. способности переносить О 2 и СО 2 . Кроме того, «борьба за кислород» вовлекает и функции дыхания и кровообращения. Эта схема в настоящее вре­мя может быть положена в основу изучения физиологи­ческих изменений, наступающих в организме при гипок­сии (рис. 52).

В основе проведения лечебных мероприятий , связанных с переливанием продуктов крови и плазмозаменителей, лежит оценка клинических данных, показателей кислородного статуса и состояния гемодинамики пациентов.

Основная функция системы кровообращения заключается в распределении кислорода между метаболически активными тканями и выведении продуктов обмена и двуокиси углерода. Потребность в кислороде является наиболее важным регулятором кровотока в большинстве тканей. Например, по данным К.A. Gaar (1987), достаточное снабжение клеток глюкозой может сохраняться при тридцатикратном уменьшении кровотока, в то время как для кислорода этот резерв значительно меньше. Из этого следует, что главным результатом острой недостаточности кровообращения является циркуляторная гипоксия, возникающая вследствие несоответствия доставки кислорода органам и тканям потребности в нем. Для полной оценки кислородного статуса организма необходимы данные, отражающие пять основных этапов кислородного снабжения:
поступление кислорода;
содержание кислорода в крови;
транспорт кислорода;
высвобождение кислорода;
эффективность утилизации кислорода.

Поступление кислорода в легкие определяется:
парциальным напряжением кислорода в альвеолярном воздухе, которое, в свою очередь, зависит от атмосферного давления или фракции кислорода на вдохе (Fi02), минутной вентиляции легких и альвеолярного рС02;
степенью внутрилегочного шунтирования крови;
диффузионной способностью легочной ткани.

Ключевым параметром , используемым для оценки адекватности поступления кислорода, является парциальное напряжение кислорода в артериальной крови (р02а). Для расчета нормальных или должных ндивидуальных значений р02а (при условии, что Fi02 = 0,21) пользуются следующей формулой:
р02а (должное) = 100 - половина возраста пациента.

Термин «внутрилегочное шунтирование крови » отражает соответствие между вентиляцией и перфузией в различных участках легочной ткани. Оксигенация притекающей к легким венозной крови происходит лишь в капилляре, прилежащем к вентилируемой альвеоле. В случае, когда вентилируемая альвеола прилежит к легочному капилляру, в котором кровоток отсутствует, или, наоборот, открытый капилляр прилежит к невентилируемой альвеоле, оксигенации венозной крови не происходит. Чем больше таких несоответствий, тем выше фракция внутрилегочного шунтирования.
Фракцию внутрилегочного шунтирования можно рассчитать по формуле :
Q/Q, = / 0,03 х (А - а) р02 + [ 1,36 х Нb х х (Sa02 - Sv02)].

При нормальных значениях Fshunt, составляющих 2-6 %, адекватные значения р02а будут определяться на фоне дыхания атмосферным воздухом. По мере возрастания Fshunt для поддержания достаточного р02а необходимо использование повышенных Fi02. При высокой степени внугрилегочного шунтирования, достигающей 30 % и выше, даже использование 100 %-ного кислорода не позволяет достичь нормального р02а.

В клинических ситуациях, связанных с проведением инфузионно-трансфузионной терапии , к увеличению Fshunt может приводить целый ряд факторов, вызывающих нарушения как вентиляции, так и перфузии легких. Среди них:
закупорка альвеол кровью или бронхиальным секретом, количество которого может увеличиваться при гипергидратации;
образование гемо- или гидроторакса;
травма легкого;
пневмоторакс;
формирование ателектазов;
бронхоспазм при анафилактических реакциях на переливание продуктов крови и кровезаменителей и др.

Нарушения перфузии легких могут быть обусловлены значительным сокращением числа открытых капилляров при выраженной гиповолемии, сладжем форменных элементов и образованием микросгустков при ДВС-синдроме, тромбоэмболическим синдромом, воздушной эмболией (например, при использовании центральных венозных катетеров), сдавлением легочных капилляров при установке неоправданно высоких значений дыхательного объема или PEEP во время ИВЛ у пациентов с гиповолемией.

Несмотря на то что во многих классических учебниках нарушению диффузионной способности легочной ткани придается второстепенное значение, у пациентов отделений реанимации и интенсивной терапии этот фактор может играть ведущюю роль в развитии артериальной гипоксемии. Известно, что избыточное введение кристаллоидных растворов приводит к увеличению интерстициального пространства легких. При нарушении капиллярной проницаемости в интерстиции могут накапливаться вводимые в вену альбумин и коллоидные растворы с относительно небольшой молекулярной массой.

Кислород является жизненно важным газом для организма человека. При его нехватке возникает голодание, и клетки теряют возможность нормального восстановления. В результате в органах начинаются необратимые изменения, из-за которых возникают болезни. Жизнь человека без кислорода может длиться около 7 минут. Притом, клиническая смерть наступает всего через несколько минут после того, как он перестает поступать в организм.

Транспорт газа из атмосферы к клеткам тела осуществляется из-за разницы в давлении – из зоны высокой концентрации он перемещается в зону низкой концентрации.

Отвечает за поступление кислорода из воздуха в кровь дыхательная система. Она состоит из верхних и нижних путей. Первые включают в свой состав носо- и ротоглотку, полость носа. Нижние дыхательные пути – это гортань, трахея, бронхи. Главным органом системы являются легкие. Именно в них осуществляется газообмен.

Кислород передается в кровь через альвеолы. Каждая из них находится в окружении множества капилляров. Когда кислород достигает альвеол, из-за разницы в давлении он переходит из них в кровь, движущуюся по малому кругу кровообращения.

Попав в капилляры, молекулы О2 связываются с гемоглобином (большая часть) и плазмой крови. Так он доставляется в правое предсердие, после чего распространяется к органам по большому кругу кровообращения. В ткани и клетки кислород попадает благодаря процессу диффузии.

Органы дыхательной системы передают организму достаточно большое количество жизненно необходимого газа. 1 гр. гемоглобина способен связываться с 1,31 мл кислорода. За один цикл вдох-выдох в кровь с белком поступает около 200 мл О2, с плазмой – 3 мл О2. Для выполнения своих функций телу требуется всего 250 мл газа. Однако, в последнее время ученые склоняются к тому, что на самом деле потребности организма несколько больше.

Несмотря на то, что к тканям доставляется много кислорода, в органах не возникает его запасов. Резервным для человека является лишь анаэробное (клеточное) дыхание. При недостаточном поступлении О2 в организм некоторые органы начинают вырабатывать его самостоятельно, обеспечивая тем самым, свою жизнедеятельность.

Однако, у людей, страдающих от тех или иных заболеваний, газообмен может быть нарушен. Низкий уровень гемоглобина, уменьшение способности белка присоединять молекулы О2, нарушение кровоснабжения, закупорка вен и нехватка нужного газа в загрязненной атмосфере – все это приводит к тому, что содержание кислорода в крови становится недостаточным. Клетки теряют возможность нормального восстановления. Из-за нарушения работы органов, они перестают вырабатывать кислород самостоятельно. В результате такого голодания, проблемы со здоровьем становятся регулярными, а их последствия – необратимыми.

В настоящее время считается единственным средством, при помощи которого можно не только улучшить транспорт кислорода. Благодаря тренажеру удается добиться одновременно множества эффектов, таких как:

• очищение и оздоровление организма, в том числе органов дыхательной системы;
• нормализация гемоглобина;
• подключение внутренних резервов организма (клеточное дыхание).

В результате занятий на ТДИ-01, ткани и клетки получают достаточное количество газа для собственного восстановления, сохранения здоровья органов и поддержания молодости.

Сущ., с., употр. сравн. часто Морфология: (нет) чего? поступления, чему? поступлению, (вижу) что? поступление, чем? поступлением, о чём? о поступлении; мн. что? поступления, (нет) чего? поступлений, чему? поступлениям, (вижу) что? поступления,… … Толковый словарь Дмитриева

Аэротенк - Аэротенк чаще всего резервуар прямоугольного сечения, по которому протекает сточная вода смешанная с активным илом, где происходит биохимическая очистка сточной воды. Воздух, вводимый с помощью пневматических или механических… … Википедия

Кровь - (sanguis, αϊμα) К. уже издавна известна людям в качестве более или менее ярко алой жидкости, наполняющей тело теплокровных и холоднокровных животных. Только в XVII столетии открыты были, наконец, те форменные элементы К., присутствием которых… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Атмосфера Земли - Это статья об атмосфере Земли, существуют другие значения термина Атмосфера … Википедия

Земная атмосфера - Это статья об атмосфере Земли, существуют другие значения термина атмосфера Атмосфера (от. др. греч. ἀτμός пар и σφαῖρα шар) газовая оболочка (геосфера), окружающая планету Земля. Внутренняя её поверхность покрывает гидросферу и частично кору … Википедия

Гипоксия - (от Гипо... и лат. oxygenium кислород) кислородное голодание, кислородная недостаточность, понижение содержания кислорода в тканях. Возникающее при Г. патологическое состояние обусловливается тем, что поступление кислорода к тканям (при… …

Трутовые грибы - Трутовые грибы в подавляющем большинстве разрушители древесины, причем во многих случаях именно они оказываются первопричиной поражения и последующей гибели живых деревьев. Вегетативное тело гриба (мицелий) развивается и функционирует в… … Биологическая энциклопедия

Тихий океан - У этого термина существуют и другие значения, см. Тихий океан (значения). Тихий океан … Википедия

Гипервентиляция - (от др. греч. ὑπέρ над, сверху + лат. ventilatio проветривание) интенсивное дыхание, которое превышает потребности организма в кислороде. Различают гипервентиляцию как симптом заболевания и гипервентиляцию в дайвинге… … Википедия

Альвеолярный воздух - смесь газов (главным образом кислорода, углекислого газа, азота и паров воды), содержащаяся в лёгочных Альвеолах. Объём А. в. (у человека 2,5 3 л) и его состав колеблются в зависимости от фаз дыхательного цикла, неодинаково изменяясь в… … Большая советская энциклопедия

Дыхательная система человека - Дыхательная система человека совокупность органов, обеспечивающих функцию внешнего дыхания (газообмен между вдыхаемым атмосферным воздухом и циркулирующей по малому кругу кровообращения кровью). Газообмен осуществляется в альвеолах лёгких,… … Википедия

Кислород (О) - восьмой элемент в Периодической системе и самый распространенный на Земле. Он составляет около 47% от всей массы нашей планеты. Основная часть кислорода при этом присутствует в форме силикатов, второе место здесь занимает вода. Земная атмосфера содержит почти 21% кислорода, но в силу легкости содержащийся в атмосфере нем кислород не вносит существенной лепты в общее его содержание на планете.

Сегодня ученые убеждены в том, что весь содержащийся в атмосфере кислород биогенного происхождения. 3,5 млрд лет назад атмосфера Земли практически не содержала кислорода, а 1,7 млрд лет назад в атмосфере кислорода было в 10 раз меньше, чем сейчас.

В конце каменноугольного периода (около 300 млн лет назад) содержание кислорода в атмосфере доходило до 35%. Это была эпоха огромных насекомых и папоротников.

Примечательно, но промышленная деятельность человека мало влияет на содержание кислорода в атмосфере. Дело в том, что баланс кислорода и углекислого газа, выделяемого в процессе сжигания углеводородов и каменного угля, очень стабилен: чем больше углекислоты образуется, тем лучше протекает процесс фотосинтеза, что подстегивает флору к интенсивному росту и, как следствие, к увеличению содержания кислорода в атмосфере. Замкнутый круг. Более того, растения Земли выделяют такое огромное количество кислорода, что весь этот газ атмосферы может быть восстановлен всего за 2000 лет.

Роль кислорода в организме человека

Кислород - биогенный элемент. В человеке его содержание по массовой доле составляет около 65% (25% по числу атомов). Таким образом, в теле взрослого человека содержится около 40 кг кислорода.

Почему же кислород так востребован живыми существами?

Все просто: кислород - универсальный химический окислитель. Без свободного кислорода невозможен синтез АТФ - основного "энергетика" почти всех живых существ. В связанном виде кислород присутствует в подавляющем большинстве химических соединений, и прежде всего, в воде.

Благодаря кислороду наш организм может извлекать энергию из углеводов, белков, жиров и других органических веществ. В спокойном состоянии организм человека потребляет около 2 г кислорода в минуту (около 1 тонны в год).

Источники кислорода

В организм человека кислород попадает двумя путями: в процессе дыхания (в чистом виде) и с пищей и водой (в связанном виде). Здоровый организм человека берет из воздуха столько кислорода, сколько ему нужно.

Нехватка кислорода

Нехватка кислорода приводит к развитию гипоксии - очень опасного для жизни состояния. Причинами гипоксии могут быть:

• пониженное (вплоть до полного отсутствия) содержание кислорода в атмосфере;
• сниженное парциальное атмосферное давление (при подъеме на большую высоту в горы, при полете на летательных аппаратах). Проблемы могут начаться уже на высоте 2000 м над уровнем моря, а на высоте 5000 м они уже гарантированы. На высотах более 8000 м и более без кислородной маски человек умирает очень быстро;
• снижение или полное прекращение поступления воздуха в легкие (асфиксия), например, при удушении, утоплении;
• недостаточная транспортировка кислорода в ткани в результате нарушений в работе сердечно-сосудистой системы, при анемии (малокровии), неспособности гемоглобина связывать, транспортировать или отдавать кислород из-за различных заболеваний или при отравлении угарным газом, сероводородом, некоторыми оксидами азота и др.;
• неспособность тканей утилизировать кислород в результате нарушений протекания окислительно-восстановительных реакций (например, при отравлении цианистым калием, синильной кислотой).

Симптомы острой гипоксии:

• обморок и кома;
• расстройство, необратимые нарушения и даже гибель клеток центральной нервной системы (всего пяти минут отсутствия кислорода достаточно для наступления биологической смерти).

Симптомы хронической гипоксии:

• апатия, расстройства внимания, галлюцинации, быстрая физическая и психическая утомляемость;
• нарушения ЦНС;
• одышка и тахикардия при незначительной физической нагрузке или даже в покое.

Избыток кислорода

Еще недавно не только обычные люди, но даже ученые думали, что чем больше кислорода получает человеческий организм, тем лучше. С этой целью конструировались специальные барокамеры, в которые подавался чистый кислород, да еще под повышенным давлением. Баллоны для аквалангов также было принято наполнять чистым кислородом. Однако уже совсем скоро стало ясно, что избыток кислорода вреден для организма.

В результате кислородного отравления в наших тканях образуется большое количество свободных радикалов, которые нарушают работу клетки и даже приводят к появлению мутаций. В результате организм начинает быстро стареть на клеточном уровне. Существует версия, что высокой продолжительностью жизни народы, проживающие в горной местности, обязаны именно пониженному поступлению кислорода в организм.

Газ озон, молекула которого состоит из трех атомов кислорода (О 3) считается высокотоксичным веществом I группы, поскольку он очень быстро разлагается на обычный дикислород (О 2) и крайне химически активный атомарный кислород (О). Именно атомарным кислородом и пахнет озон. При высокой концентрации озона в воздухе из-за раздражения слизистой оболочки органов дыхания может наступить удушье. Содержащийся в кровяном русле холестерин при соединении с озоном переход в нерастворимые формы, что приводит к развитию атеросклероза. Озон мгновенно убивает мужские половые клетки, поэтому при хроническом отравлении может развиться мужское бесплодие.

С учетом сказанного, на сегодняшний день многие ученые-медики убеждены во вредности использования озонаторов для дезинфекции помещений, поэтому они единодушно выступают за запрет их выпуска для бытовых целей. Во многих развитых странах озонотерапия запрещена, поскольку токсическое, канцерогенное и мутагенное действие озона явно перевешивает все полезные эффекты его применения.