Дыхание при пониженном атмосферном давлении. Гипоксия

Атмосферное давление понижается при подъеме на высоту. Это сопровождается одновременным снижением парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе. На уровне моря оно составляет 105 мм.рт.ст. На высоте 4000 м уже в 2 раза меньше. В результате уменьшается напряжение кислорода в крови. Возникает гипоксия. При быстром падении атмосферного давления наблюдается острая гипоксия. Она сопровождается эйфорией, чувством ложного благополучия, и скоротечной потерей сознания. При медленном подъеме гипоксия нарастает медленно. Развиваются симптомы горной болезни. Первоначально появляется слабость, учащение и углубление дыхания, головная боль. Затем начинаются тошнота, рвота, резко усиливаются слабость и одышка. В итоге также наступает потеря сознания, отек мозга и смерть. До высоты 3 км у большинства людей симптомов горной болезни не бывает. На высоте 5 км наблюдаются изменения дыхания, кровообращения, высшей нервной деятельности. На высоте 7 км эти явления резко усиливаются. Высота 8 км является предельной для жизнедеятельности высоте организм страдает не только от гипоксии, но и от гипокапнии. В результате снижения напряжения кислорода в крови возбуждаются хеморецепторы сосудов. Дыхание учащается и углубляется. Из крови выводится углекислый газ и его напряжение падает ниже нормы. Это приводит к угнетению дыхательного центра. Несмотря на гипоксию дыхание становится редким и поверхностным. В процессе адаптации к хронической гипоксии выделяют три стадии. На первой, аварийной, компенсация достигается за счет увеличения легочной вентиляции, усиления кровообращения, повышения кислородной емкости крови и т.д. На стадии относительной стабилизации происходят такие изменения систем, организма, которые обеспечивают более высокий, и выгодный уровень адаптации. В стабильной стадии физиологические показатели организма становятся устойчивыми за счет ряда компенсаторных механизмов. Так кислородная емкость крови увеличивается не только за счет возрастания количества эритроцитов, но и 2,3-фосфоглицерата в них. За счет 2,3-фосфоглицерата улучшается диссоциация оксигемоглобина в тканях. Появляется фетальный гемоглобин, имеющий более высокую способность связывать кислород. Одновременно повышается диффузионная способность легких и возникает «функциональная эмфизема». Т.е. в дыхание включаются резервные альвеолы и увеличивается функциональная остаточная емкость. Энергетический обмен понижается, но повышается интенсивность обмена углеводов.

Гипоксия это недостаточное снабжение тканей кислородом. Формы гипоксии:

1. Гипоксемическая гипоксия. Возникает при снижении напряжения кислорода в крови (уменьшение атмосферного давления, диффузионной способности легких и т.д.).

2. Анемическая гипоксия. Является следствием понижения способности крови транспортировать кислород (анемии, угарное отравление).

3. Циркуляторная гипоксия. Наблюдается при нарушениях системного и местного кровотока (болезни сердца и сосудов).

4. Гистотоксическая гипоксия. Возникает при нарушении тканевого дыхания (отравление цианидами).

Дыхание при пониженном и повышенном атмосферном давлении

Гипоксия

Атмосферное давление понижается при подъеме на высоту. Это сопровождается одновременным снижением парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе. На уровне моря оно составляет 105 мм рт ст. На высоте 4000 м уже в 2 раза меньше. В результате уменьшается напряжение кислорода в крови. Возникает гипоксия. При быстром падении атмосферного давления наблюдается острая гипоксия. Она сопровождается эйфорией, чувством ложного благополучия, и скоротечной потерей сознания. При медленном подъеме гипоксия нарастает медленно. Развиваются симптомы горной болезни. Первоначально появляется слабость, учащение и углубление дыхания, головная боль. Затем начинается тошнота, рвота, резко усиливаются слабость и одышка. В итоге тоже наступает потеря сознания, отек мозга и смерть. До высоты 3 км у большинства людей симптомов горной болезни не бывает. На высоте 5 км наблюдаются изменения дыхания, кровообращения, вышей нервной деятельности. На высоте 7 км эти явления резко усиливаются. Высота 8 км является предельной для жизнедеятельности.

На высоте организм страдает не только от гипоксии, но и от гипокапнии. В результате снижения напряжения кислорода в крови возбуждаются хеморецепторы сосудов. Дыхание учащается и углубляется. Из крови выводится углекислый газ и его напряжение падает ниже нормы. Это приводит у угнетению дыхательного центра. Несмотря на гипоксию, дыхание становится редким и поверхностным. В процессе адаптации к хронической гипоксии выделяют три стадии. На первой, аварийной, компенсация достигается за счет увеличения легочной вентиляции, усиления кровообращения, повышения кислородной емкости крови и т.д. На стадии относительной стабилизации происходят такие изменения, систем организма, которые обеспечивают более высокий и выгодный уровень адаптации. В стабильной стадии физиологические показатели организма становятся устойчивыми за счет ряда компенсаторных механизмов. Так кислородная емкость крови увеличивается не только за счет возрастания количества эритроцитов, но и 2,3-фосфоглицерата в них. За счет 2,3-фосфоглицерата улучшается диссоциация оксигемоглобина в тканях. Появляется фетальный гемоглобин, имеющий более высокую способность связывать кислород. Одновременно повышается диффузионная способность легких и возникает «функциональная эмфизема», т.е. в дыхание включаются резервные альвеолы, и увеличивается функциональная остаточная емкость. Энергетический обмен понижается, но повышается интенсивность обмена углеводов.

Гипоксия – это недостаточное снабжение тканей кислородом. Формы гипоксии:

1. Гипоксемическая гипоксия. Возникает при снижении напряжения кислорода в крови (уменьшение атмосферного давления, диффузионной способности легких и т.д.).

2. Анемическая гипоксия. Является следствием понижения способности крови транспортировать кислород (анемии, угарное отравление).

3. Циркуляторная гипоксия. Наблюдается при нарушении системного и местного кровотока (болезни сердца и сосудов).

4. Гистотоксическая гипоксия. Возникает при нарушении тканевого дыхания (отравление цианидами).

Дыхание при повышении атмосферного давления. Кессонная болезнь

Дыхание при повышенном атмосферном давлении имеет место во время водолазных и кессонных (колокол-кессон) работ. В этих условиях дыхание урежается до 2-4 раз в минуту. Вдох укорачивается, а выдох удлиняется и затрудняется. Газообмен в легких немного ускоряется. При обычном атмосферном давлении в плазме крови находится в растворенном состоянии около 1% азота. Чем выше атмосферное давление, тем выше его растворимость, тем больше его накапливается в крови. Увеличивается количество растворенного азота и по мере удлинения времени подводных работ. При быстром снижении давления, например, экстренном подъеме водолаза, растворимость азота резко падает. Он переходит в газообразную форму и образует в сосудах пузырьки – эмболы. Они закупоривают просвет мелких сосудов. Возникает газовая эмболия, и кровоснабжение тканей нарушается. Развивается кессонная болезнь, сопровождающаяся сильными болями в суставах, костях, мышцах, головной болью («залом»). Появляется рвота, паралич, пострадавший теряет сознание. Для ее лечения пострадавшего помещают в декомпрессионную камеру, где давление вновь поднимается до полного растворения азота. Затем очень медленно снижают его, чтобы азот успевал выходить через легкие. Профилактика этого состояния проводится путем использования ступенчатой декомпрессии, т.е. когда водолаз поднимается на поверхность, то через каждые 10 м подъема делает остановку на строго определенное время. Для дыхания на глубине применяют также газовую смесь, в которой азот замещается на гелий. Он практически не растворяется в плазме крови. Кроме того, азот на глубине больше 70 м, а кислород 90 м приобретает наркотические свойства. Поэтому в гелиевой смеси всего 5% кислорода.

Гиперболическая оксигенация

Для лечения заболеваний сосудов, сердечной недостаточности и др., сопровождающихся гипоксией, используется кислород. Если дается чистый кислород при обычном атмосферном давлении, эта процедура называется изобарической оксигенацией (кислородная подушка). Если используется барокамера, в которой давление поднимается выше атмосферного, то этот метод называется гиперболической оксигенацией. Данные методы служат для увеличения напряжения кислорода в крови. При анемической гипоксии эта терапия бесполезна. При гипоксемической и циркуляторной положительно влияет на состояние больного. Изобарическую, а тем более гиперболическую оксигенацию можно использовать лишь в течение непродолжительного времени. Длительное использование кислорода сопровождается кислородным отравлением. При нормальном атмосферном давлении дышать кислородом можно не более 4 часов. Это связано с тем, что при длительном действии кислорода в клетках возникает гипероксия или кислородное отравление. Она сопровождается угнетением окисления углеводов. Кислородное отравление проявляется снижением почечного и мозгового кровотока, снижением систолического объема. Это приводит к потере сознания и судорогам. Одновременно повреждается легочная ткань, а как следствие нарушается диффузионная способность легких. Уменьшается количество сурфактанта в альвеолах, возникает отек легких. У новорожденных детей повреждаются клетки сетчатки. Поэтому при длительной оксигенации применяется не чистый кислород, а газовая смесь.



Колебания атмосферного давления и самочувствие

 

 

 

 

 

 

 

В эти дни на европейской территории России наблюдаются резкие перепады атмосферного давления.

 

 

В минувшие выходные дни при прохождении североатлантического циклона через Центр страны, атмосферное давление резко упало. А в начале текущей недели циклон заменил антициклон, атмосферное давление во вторник резко поднимется  и продержится несколько дней повышенным. Во второй половине недели очередной североатлантический циклон пройдет по северу ЕТР. С ним опять ожидаются резкие взлеты и падения атмосферного давления.  

При ощутимом изменении атмосферного давления, как в меньшую, так и в большую сторону, организм человека нередко ощущает ухудшение самочувствия. Вот некоторые общепринятые рекомендации интернет сайта для снижения негативных симптомов действия высокого либо низкого атмосферного давления на наш организм.  

 

Антициклон   Антициклоном называется повышение атмосферного давления, которое сопровождается безветренной ясной погодой с отсутствием резких изменений температуры или уровня влажности. Повышенное атмосферное давление очень негативно влияет на здоровье человека, особенно если он аллергик, астматик или страдает повышенным артериальным давлением. Такие люди достаточно остро реагируют на различные вредные примеси в воздухе, количество которых ощутимо возрастает в сухую безветренную погоду. 

 

В организме человека антициклон проявляется головными и сердечными болями, снижением работоспособности, недомоганием и общей слабостью. Повышенное атмосферное давление негативно влияет на защитные функции организма путём уменьшения в крови количества лейкоцитов. Всё это существенно подрывает здоровье человека, делая его уязвимым к различным инфекционным заболеваниям.

 

Для того чтобы облегчить действие антициклона рекомендуется по утрам принимать контрастный бодрящий душ, проводить лёгкую гимнастику и ввести в свой ежедневный рацион больше фруктов, содержащих калий. Для снижения нагрузки на иммунную и нервную системы человека лучше на время отказаться от серьёзных и важных дел. По возможности необходимо больше отдыхать, чтобы быстрее восстановить силы, утраченные организмом в борьбе с негативным влиянием антициклона. 

 

Циклон   Циклоном называют снижение атмосферного давления, которое сопровождается обычно повышенной температурой, облачностью, влажностью и осадками. Наиболее подвержены действию циклона люди, страдающие низким артериальным давлением, нарушениями дыхательных функций, а также сердечнососудистыми проблемами.   Основными проявлениями негативного влияния циклона на организм человека являются: затруднение дыхания, одышка, нехватка воздуха и общая слабость. Это обусловлено недостатком кислорода в окружающем воздухе. Нередко во время циклона у человека повышается внутричерепное давление, в результате чего начинается сильная мигрень. Кроме этого возможны сбои в работе желудка и кишечника, которые связаны с интенсивным газообразованием.  С приходом циклона необходимо постоянно контролировать уровень своего кровяного давления. В этом вам поможет обильное питьё, контрастный душ, спокойный крепкий сон, а также утренняя чашечка кофе. Для поддержания общего здоровья в период пониженного атмосферного давления рекомендуется пить настойку из лимонника или женьшеня.    

 

Правила снижения симптомов метеозависимости   Атмосферное давление, а точнее его резкие перепады, чаще застают врасплох жителей мегаполисов. Полностью излечить эту форму метеозависимости практически невозможно, но соблюдая некоторые несложные правила, можно ощутимо облегчить состояние своего здоровья при сложных погодных условиях.   В первую очередь необходимо строго следить за своим распорядком дня и по возможности раньше ложиться спать. При резких перепадах атмосферного давления сон должен длиться не менее 9 часов. Для полноценного ночного отдыха рекомендуется выпивать на ночь стакан ромашкового или мятного чая, а проснувшись – сделать лёгкий массаж голеней и стоп, а уж затем только подниматься с постели. Для того чтобы взбодриться следует проводить ежедневную короткую гимнастику, которая поможет обрести тонус вашим сосудам. Необходимо исключить из списка гимнастических упражнений наклоны и приседания, так как они требуют соблюдения равновесия. После зарядки рекомендуется принять контрастный душ, который положительно влияет на здоровье всех внутренних систем и органов человека. 

 

  Хорошо поддержать нервную систему поможет комплекс витаминов, который следует принимать при перепадах атмосферного давления. Кушать нужно часто, но небольшими порциями, и ни в коем случае не перегружать тяжёлой пищей организм. Во время многочасовой работы за компьютером необходимо периодически делать перерыв, во время которого можно провести короткую гимнастику, сменить позу, а также самостоятельно сделать массаж шейной и височной зон. Для того чтобы максимально безболезненно перенести все погодные сюрпризы старайтесь избегать сильных перенапряжений и стрессов. Также в это время не рекомендуется проводить силовые тренировки и ответственные мероприятия. При перепадах давления полезным будет посетить бассейн, где спокойная обстановка и целебное действие воды помогут забыть обо всех неурядицах.

 

Метеозависимым людям рекомендуется увеличить потребление воды и фруктовых соков. При перепадах артериального давления следует больше отдыхать в положении лёжа. Вернуть организму тонус при пониженном давлении поможет сладкий тёплый чай.   Очень важно в эти сложные дни вовремя заметить тревожные признаки, которые могут свидетельствовать о серьёзных заболеваниях:  —  неприятные ощущения в груди, отдающие в плечо, лопатку или пупочную область;  —  внезапная утрата чувствительности в нижних и верхних конечностях;  —  чувство онемения половины лица;  —  затруднённая речь;  —  неожиданный приступ тошноты;  —  расфокусировка зрения или мелькание перед глазами мушек;  —  проблемы с дыханием.  

 

Желаем Вам бодрости и хорошего самочувствия независимо от величины атмосферного давления!  

 

 

 

        

Дыхание при пониженном атмосферном давлении. Гипоксия

Атмосферное давление понижается при подъеме на высоту. Это сопровождается одновременным снижением парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе. На уровне моря оно составляет 105 мм.рт.ст. На высоте 4000 м уже в 2 раза меньше. В результате уменьшается напряжение кислорода в крови. Возникает гипоксия. При быстром падении атмосферного давления наблюдается острая гипоксия. Она сопровождается эйфорией, чувством ложного благополучия, я скоротечной лотерей сознания. При медленном подъеме гипоксия нарастает медленно. Развиваются симптомы горной болезни. Первоначально появляется слабость, учащение и углубление дыхания, головная боль. Затем начинаются тошнота, рвота, резко усиливаются слабость и одышка. В итоге также наступает потеря сознания, отек мозга и смерть. До высоты 3 км у большинства людей симптомов горной болезни не бывает. На высоте 5 км наблюдаются изменения дыхания, кровообращения, высшей нервной деятельности. На высоте 7 км эти явления резко усиливаются. Высота 8 км является предельной для жизнедеятельности высоте организм страдает, не только от гипоксии, но и от гипокапнии. В результате снижения напряжения кислорода в крови возбуждаются хеморецепторы сосудов. Дыхание учащается и углубляется. Из крови выводится углекислый газ и его напряжение падает ниже нормы. Это приводит к угнетению дыхательного центра. Несмотря на гипоксию дыхание становится редким и поверхностным. В процессе адаптации к .хронической гипоксии ..выделяют 3-стадии. На первой аварийной, компенсация достигается за счет увеличения легочной вентиляции, усилении кровообращения, повышения кислородной емкости крови и т.д. На стадии относительной стабилизации происходят такие изменения систем, организма, которые обеспечивают более высокий, у выгодный уровень адаптации. В стабильной стадии физиологические показатели организма становятся устойчивыми за счет ряда компенсаторных механизмов. Так кислородная емкость крови увеличивается не только за счет возрастания количества эритроцитов, но и 2,3-фосфоглицерата в них;

За счет 2,3-фосфоглидерата улучшается диссоциация оксигемоглобина в тканях. Появляется фетальный гемоглобин. имеющий более высокую способность связывать кислород. Одновременно повышается диффузионная способность легких и возникает «функциональная эмфизема». Т.е. в дыхание включаются резервные альвеолы, и увеличивается функциональная остаточная емкость. Энергетический обмен понижается, но повышается интенсивность обмена углеводов. Гипоксия это недостаточное снабжение тканей кислородом.

Формы гипоксии:

1. Гипокосемическая гипоксия. Возникает при снижении напряжения кислорода в крови (уменьшение атмосферного давления, диффузионной способности легких и т.д.).

2. Анемическая гипоксия. Является следствием понижения способности крови транспортировать кислород (анемии, угарное отравление).

3. Циркуляторная гипоксия. Наблюдается при нарушениях системного и местного кровотока (болезни сердца и сосудов).

4. Гистотоксическая гипоксия. Возникает при нарушении тканевого дыхания (отравление цианидами). Дыхание при повышенном атмосферном давлении. Кессонная болезнь Дыхание при повышенном атмосферном давлении имеет место во время водолазных и кессонных (колокол-кессон) работ. В этих условиях дыхание уряжается до 2-4 раз в минуту. Вдох укорачивается, а выдох удлиняется и затрудняется. Газообмен в легких немного ускоряется. При обычном атмосферном давлении в плазме крови находятся в растворенном состоянии около 1 об % азота. Чем выше атмосферное давление, тем выше его растворимость, тем больше его накапливается, а крови. Увеличивается количество растворенного азота и по мере удлинения времени подводных работ. При быстром снижении давления, например экстренном подъеме водолаза. растворимость азота резко гадает. Он переходит в газообразную форму и образует в сосудах пузырьки — эмболы. Они закупоривают просвет мелких сосудов. Возникает газовая эмболия, и кровоснабжение тканей нарушается. Развивается кессонная болезнь, сопровождающаяся сильными болями в суставах, мышцах, головной болью («залом»). Появляются рвота, параличи, пострадавший теряет сознание. Для ее лечения пострадавшего помешают в декомпрессионную камеру, где давление вновь поднимают до полного растворения азота. Затем очень медленно снижают его чтобы азот успевал выходить через легкие. Профилактика этого состояния проводится путем использования ступенчатой декомпрессии. Т.е. когда водолаза поднимают на поверхность, то через каждые Юм подъема делают остановки на строго определенное время. Для дыхания на глубине применяют также газовую смесь, в которой—азот замешается на гелий. Он практически не растворяется в плазме крови. Кроме этого азот на глубине больше 70 м, а кислород 90 м приобретают наркотические свойства. Поэтому в гелиевой смеси всего 5% кислорода.

Гипербарическая оксигенация

Для лечения заболеваний сосудов, сердечной недостаточности и др. сопровождающихся гипоксией, используется кислород. Если дается чистый кислород при обычном атмосферном давлении, эта процедура называется изобарической оксигенацией (кислородная подушка). Если используется барокамера, в которой давление поднимается выше атмосферного, то этот метод называется гипербарической оксигенацией. Данные методы служат для увеличения напряжения кислорода в крови. При анемической гипоксии эта терапия бесполезна. При гипоксемической и циркуляторной положительно влияет на состояние больного. Изобарическую, а тем более гипербарическую оксигенацию можно использовать лишь в течение непродолжительного времени. Длительное использование кислорода сопровождается кислородным отравлением. При нормальном атмосферном давлении дышать кислородом можно не более 4 часов. Это связано с тем. что при длительном действии кислорода в клетках возникает гипероксия или кислородное отравление. Она сопровождается угнетением окисления углеводов. Кислородное отравление проявляется снижением почечного и мозгового кровотока, снижением систолического объема. Это приводит к потере сознания и судорогам. Одновременно повреждается легочная ткань, а как следствие нарушается диффузионная способность легких. Уменьшается количество сурфактанта в альвеолах, возникает отек легких. У новорожденных детей повреждаются клетки сетчатки. Поэтому при длительной оксигенации применяется не чистый кислород, а газовые смеси.



Дыхание в условиях низкого и повышенного атмосферного давления.

Низкое атмосферное давление наблюдается в условиях высокогорья. Чем больше расстояние от уровня моря, тем меньше парциальное давление О₂, из-за снижения атмосферного давления. Повышенное атмосферное давление создается при глубоководной работе, работе в кессонах.

Раньше считали, что ведущим фактором в изменении дыхания является атмосферное давление. Однако, основным фактором, вызывающим изменения дыхания, является не падение атмосферного давления, а снижение парциального давления газов.

При попадании в низкое давление организм быстро реагирует на эти изменения: 1) изменяются все звенья дыхательного процесса: усиливается вентиляция легких, повышается количество эритроцитов и Нb, усиливается работа сердца, увеличивается объемная скорость кровотока. При длительном нахождении в низком давлении, механизмы приспособления отличаются: повышается эритропоэз, увеличивается содержание Нb, но работа сердца и гипервентиляция снижаются, так как они требуют много кислорода. При повышенном атмосферном давлении растворимость газов увеличивается: кислорода, СО₂, азота. Чем больше давление, тем больше растворимость. Но в условиях декомпрессии (при быстром выходе из высокого давления) происходит выделение газообразного азота, который в виде газа циркулирует по крови. Это приводит к газовой эмболии. Кислород и СО₂ вступают в соединения, а азот не участвует в газообмене. Поэтому декомпрессия должна быть постепенной, в небольшом объеме крови.

Регуляция дыхания

Дыхательный центр — комплекс функционально взаимосвязанных нервных образований, расположенных на разных уровнях ЦНС. Каждый центр рассматривается не как точечное, локальное образование, а как группа нейрональных элементов. Выделяют основной — ведущий и вспомогательные центры. Основной дыхательный центр — это бульбарный отдел, т.е. центр, расположенный в продолговатом мозгу. Без него нет дыхания. Заслуга открытия дыхательного центра принадлежит казанскому физиологу Н.А.Миславскому. Он делал серийные перерезки ствола мозга. При отделении продолговатого мозга от среднего животное сохраняло способность дышать. При перерезке на границе между продолговатым и спинным мозгом дыхание прекращалось. От бульбарного отдела импульсы поступают в спинной мозг к ядрам диафрагмального нерва, которые расположены на уровне 3-4-го шейных сегментов; к мотонейронам нервов, иннервирующих дыхательную мускулатуру. Спинномозговые центры самостоятельно не возбуждаются и не генерируют возбуждение. Они возбуждаются в результате поступления импульсов из продолговатого мозга. Поэтому прерывание связи между продолговатым мозгом и спинномозговыми дыхательными центрами вызывает остановку дыхания. Кроме спинномозговых имеются надбульбарные структуры: 1) мост — там расположен пневмотаксический центр, участвующий в обеспечении ритмики дыхания, смене вдоха и выдоха. Сейчас ему отводят меньшее значение, так как доказано, что он не играет существенной роли; 2) корковые влияния — по воле человека можно менять частоту и глубину дыхания.

Основным отделом дыхательного центра является бульбарный. Он состоит из двух групп нейронов: 1) скопление нейронов, образующих центр вдоха, инспираторные нейроны, 2) нейроны, обеспечивающие выдох (экспираторные нейроны). Оба центра парные. Между этими центрами взаимоотношения носят реципрокный (взаимосочетанный) характер. Это проявляется в том, что при возбуждении одного центра (например, вдоха), другой центр затормаживается (например, центр выдоха), и наоборот. Это происходит ритмически. Нейроны бульбарного дыхательного центра подразделяются на несколько типов: ранние инспираторные (возбуждаются вначале вдоха), поздние инспираторные (возбуждаются в конце вдоха, полные инспираторные (возбуждаются на протяжении всего вдоха), постинспираторные (возбуждаются вначале выдоха), экспираторные (возбуждаются во второй части выдоха) и преинспираторные (перед началом вдоха). Локализация дыхательного центра, а также разные типы нейронов были установлены в результате микроэлектродных исследований с отведением потенциалов от отдельных групп нейронов. Генерация дыхательного ритма происходит в вышеперечисленных нейронных ансамблях. Все эти образования являются парными и между ними имеется согласованная (координированная) деятельность. Раздражителем для этих центров являются:

1) изменение концентрации СО₂ в самом дыхательном центре;

2) изменение рН в кислую сторону в межтканевой жидкости, омывающей дыхательный центр. Для возбуждения дыхательного центра требуется минимальный сдвиг рН. Изменение концентрации СО₂ и рН действуют на вспомогательные, дополнительные нейроны. Эти нейроны изменяют состояние самого центра. Это предохраняет сам основной дыхательный центр от неожиданного, побочного воздействия. Поэтому при наркозе лекарство действует на вспомогательные нейроны, а сами нейроны центра не затрагиваются. Из бульбарного дыхательного центра импульсы идут по спинному мозгу и возбуждают центры диафрагмального нерва и межреберных мышц, обеспечивая вдох. При повреждении спинного мозга (перерыве его) на уровне шейно-грудного отдела, дыхание будет, но только за счет диафрагмы, т.к. импульсы от бульбарного центра доходят до центра диафрагмального нерва, но они не могут распространиться ниже по спинному мозгу из-за перерыва его.

В регуляции дыхания участвуют блуждающие нервы. Это проявляется в рефлексе Геринга-Брейера, рецепторы находятся в легких (механорецепторы). Их раздражение происходит в результате растяжения легких при вдохе. Импульсы идут по блуждающему нерву к дыхательному центру. Это приводит к торможению центра вдоха и возбуждению центра выдоха. Таким образом, в результате этого рефлекса происходит смена вдоха на выдох. При двусторонней перерезке блуждающего нерва, дыхание будет глубокое и редкое.

Это происходит потому, что по блуждающему нерву импульсы не идут, и своевременная смена вдоха на выдох не происходит. Раньше думали, что подключается пневмотоксический центр моста, но при разрушении моста ритмика дыхания почти не изменялась, так как кроме дыхательного центра моста и блуждающего нерва, есть рецепторы, принимающие участие в регуляции дыхания с дыхательных мышц (с диафрагмы, наружных межреберных мышц). Сокращение этих мышц возбуждает проприорецепторы, импульсы от них идут по центростремительным нервам в продолговатый мозг, и затормаживают дыхательный центр вдоха, и возбуждается центр выдоха. Кроме этих рефлексов, имеет значение прохождение воздуха через воздухоносные пути. В самом начале вдоха проходящая первая порция воздуха усиливает рефлекторно акт вдоха, последующее поступление воздуха и раздражение этих рецепторов, приводит к угнетению центра вдоха, и вдох заменяется на выдох. Прохождение воздуха через воздухоносные пути раздражает рецепторы. Прохождение воздуха с разной температурой влияет на акт вдоха и выдоха рефлекторным путем: при низкой температуре наблюдается задержка дыхания. Химические вещества тоже влияют на дыхание через рецепторы верхних дыхательных путей. Это защищает альвеолы от повреждения.

Нейрогуморальный механизм — основным раздражителем для хеморецепторов основных сосудистых рефлесогенных зон является содержание СО₂ и О₂ в крови. Эти рецепторы расположены в главных сосудистых рефлексогенных зонах: дуга аорты, каротидный синус. Действующим фактором являются гуморальные агенты (рН, СО₂,О₂), но реализация обеспечивается рефлекторным путем. Недостаток кислорода в крови является основным раздражителем для сосудистых хеморецепторов. Повышение парциального давления углекислого газа и снижение рН в артериальной крови потенцируют возбуждение сосудистых хеморецепторов и не являются при нормальном дыхании адекватными раздражителями для этих рецепторов. Лишь в патологии при гиперкапнии и ацидозе происходит раздражение этих хеморецеторов и изменение дыхания.

Моисеев производил изоляцию каротидного синуса (перевязка внутренней, наружной и общей сонных артерий), но сохранял иннервацию этого участка (нерв Геринга). В этот синус вводился слабый раствор угольной кислоты. Это сопровождалось гипервентиляцией. При перерезке нерва Геринга, введение угольной кислоты больше не приводило к изменению вентиляции легких. Заслуга Моисеева заключается в том, что он показал роль сосудистых хеморецепторов в регуляции дахания. Конечно, концентрация угольной кислоты в опыте Моисеева была намного выше нормальной концентраци, но вывод, сделанный им что фактором, вызывающим раздражение, хеморецепторов, является гуморальный, а природа изменения — рефлекторная: хеморецептор → каротидный синус → нерв Геринга → бульбарный дыхательный центр → нисходящие пути к спинному мозгу, нервы (диафрагмальный и межреберные) → мышцы → сокращение → вдох. В нормальных условиях этот механизм слабо срабатывает. Он подключается в экстремальных случаях (гипоксия, физическая нагрузка).

Основным регулятором в нормальных условиях является изменение рН в межклеточном пространстве мозга между нейронами. По существу, дыхательный центр работает по принципу автоматизма. Если микроэлектроды ввести в нейроны инспираторного центра, а другие — в экспираторный центр, то можно наблюдать динамику взаимоотношения изменения дыхания с рН. Центральные хеморецепторы активируются при гиперкапнии и ацидозе и тормозятся при гипокапнии и алкалозе.

Наблюдается и условно-рефлекторная регуляция дыхания. Афферентный (центростремительнй) путь условного рефлекса зависит от исходного сигнала. Условным раздражителем для натуральных условных рефлексов является обстановка, в которой находится человек или животное, а импульсы поступают через зрительный, слуховой и др. анализаторы. Пример натурального условного рефлекса: спортсмен на старте, рабочий перед началом работы, студент перед экзаменом (взятием билета) и др. При этом рефлекторный путь представлен следующим образом: рецепторы конкретного органа чувств посылают импульсы в мозг, которые доходят до коры больших полушарий и затем через подкорковые структуры мозга доходят до бульбарного отдела дыхательного центра, а оттуда возбуждение по спинному мозгу распространяется к спинномозговым центрам дыхательных мышц. Искусственные условные рефлексы (на свет, пищу и др.) вырабатываются в лабораторных условиях. Основное назначение всех этих регуляторных механизмов – сохранение постоянного газового состава крови.

Кроме перечисленных механизмов регуляции существует ауторегуляция газового состава органа. Это проявляется в неподчинении общим принципам рефлекторной регуляции. Хоть и гипервентиляции нет, но. орган будет потреблять кислорода больше за счёт усиленной диффузии, притока крови и др. К этому приводит увеличение продуктов метаболизма в органе (CO₂, рН). При сдвиге только рН (без СО₂), приспособительная реакция слабее. В саморегуляции дыхания имеет значение и недостаток кислорода.(при низком парциальном давлении).

ЗАЩИТНЫЕ ДЫХАТЕЛЬНЫЕ РЕФЛЕКСЫ: 1) кашель, чихание направлены на удаление раздражающего тела или вещества. Эти проявления могут быть при патологических состояниях мучительными: сильный, надсадный кашель и др.

Дыхание имеет значение и для артикуляции (речи). Дыхание и глотание-взаимосвязаны. Между центрами дыхания и глотания имеются реципрокные взаимоотношения. Блуждающие и симпатические нервы имеют значение не только в рефлекторной регуляции дыхания, но и оказывают мощное влияние на тонус бронхиальной мускулатуры. Парасимпатические нервы усиливают тонус, симпатические нервы и их медиаторы на бронхиальную мускулатуру оказывают расслабляющее влияние.

3.3. Действие барометрического давления

Находясь в среде обитания, животный мир наряду с другими природными факторами испытывает на себе изменения баромет­рического давления. На уровне моря барометрическое давление равно 760 мм рт. ст. Чем выше поднимается животное над уровнем моря, тем давление ниже, при опускании в шахты или под воду оно повышается.

Действие пониженного атмосферного давления. В естественных условиях животные испытывают действие пониженного баромет­рического давления при перемещении на высокогорные пастби­ща, транспортировке самолетами, проведении экспериментов в барокамерах в результате разрежения воздуха.

Возникающие патологические изменения при горной болезни определяются двумя факторами: снижением парциального давле­ния кислорода во вдыхаемом воздухе и влиянием на организм по­ниженного барометрического давления (гипобарии).

Снижение парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе сопровождается гипоксемией — уменьшением содержания кислорода в крови и последующей гипоксией — уменьшением со­держания кислорода в тканях. Реакция организма будет зависеть от степени и продолжительности гипоксии. Чем длительнее ги­поксия, тем лучше условия для адаптации организма, развития компенсаторных реакций: увеличения числа эритроцитов и гемо­глобина крови, рефлекторной одышки и тахикардии, гипертро­фии миокарда. Эритроцитоз и гипергемоглобинемия позитивно влияют на организм при возврате животных с высокогорных паст­бищ в долины.

При быстрых подъемах на значительную высоту вовлекаются механизмы экстренной адаптации. Гипоксемия сопровождается раздражением рефлексогенных зон, рефлекторно учащается дыха­ние. Оно углубляется, вовлекаются резервные альвеолы. Увеличи­вается количество циркулирующей крови за счет срочного выбро­са из депо. Тахикардия сопровождается увеличением ударного и минутного объемов сердца. Усиливается кровоснабжение жизнен­но важных органов — мозга, сердца, почек. Ограничивается функ­циональная активность других органов и тканей. Причиной воз­можной остановки дыхания и последующей смерти является газо­вый алкалоз и гипокапния, обусловленные гипервентиляцией лег­ких и неполным окислением субстратов, уменьшенным образованием конечных продуктов — СО₂ и Н ₂О.

Второй фактор, определяющий симптоматику горной болез­ни, — синдром декомпрессии. Снижение барометрического давле­ния сопровождается расширением газов, растворенных в жидких средах организма и полостях. Из-за повышения градиента разни­цы между внутренним и внешним давлением возможны разрыв мелких сосудов и кровотечение из носа и ушей. При умеренной декомпрессии возможна адаптация путем повышения тонуса сте­нок кровеносных сосудов.

Действие повышенного атмосферного давления. Организм под­вергается действию повышенного атмосферного давления (гипер­барии) в глубоких шахтах, под водой или в барокамерах. Гиперба­рия сопровождается повышением парциального давления азота, кислорода, других газов. При погружении в воду через каждые 10 м давление повышается на 100 кПа (1 ат). Болезнетворное влияние гипербарии организм испытывает уже при компрессии, рав­ной 200—300 кПа: пульс и дыхание замедляются, повышается кро­венаполнение внутренних органов, вдавливаются внутрь барабан­ные перепонки. Быстрое перемещение от нормального к высоко­му атмосферному давлению может привести к разрыву кровенос­ных сосудов, легочных альвеол. Гипербария сопровождается усиленным растворением в биологических средах атмосферных газов (сатурация), особенно азота. Он насыщает не только кровь, но и органы, богатые липидами. Жировая ткань поглощает азота в 5 раз больше, чем кровь. Липидами богата мозговая ткань, поэто­му от сатурации прежде всего страдает функция центральной не­рвной системы. Первоначально наблюдают явления легкого воз­буждения, затем торможения — глубинного наркоза. Токсическое действие избытка газов проявляется нарушениями координации движений, ослаблением сердечной деятельности.

Особая опасность для жизни возникает при быстром переме­щении организма из среды с высоким давлением в нормальные условия (декомпрессия). Возникает так называемая кессонная бо­лезнь. В ее генезе основное значение имеет десатурация — образо­вание пузырьков газа, растворенного в крови и высвобождающе­гося из тканей. Пузырьки азота начинают циркулировать, они сливаются, превращаются в эмболы, закрывающие просвет сосу­дов. Развивается множественная газоэмболия, нарушающая нор­мальное кровоснабжение органов. Появляются основные призна­ки декомпрессионной болезни: острые суставные и мышечные боли, нарушение деятельности головного мозга и периферических нервов, дыхания и работы сердца. Возможны судороги. Профилактируют кессонную болезнь путем медленного снижения атмос­ферного давления, обеспечивающего постепенную диффузию азо­та через легкие во внешнюю среду.

Повреждающее действие пониженного атмосферного давления

При восхождении на годы без специального снаряжения, полетах в негерметических летательных аппаратах организм человека подвергается действию пониженного атмосферного давления. Степень выраженности симптомов так называемой горной болезни зависит от высоты, на которой находится человек. Первые симптомы появляются при подъеме на высоту 4000-5000 метров. У человека возникают болезненные ощущения в придаточных пазухах носа, лобных пазухах, полости среднего уха, в желудочно-кишечном тракте. Они связаны с расширением находящегося там газа и повышением давления в этих полостях.

На высоте свыше 8000 метров у человека развиваются симптомы декомпрессии. Это объясняется переходом в газообразное состояние растворенного в межклеточной жидкости и плазме крови азота. Эти пузырьки вызывают закупорку мелких сосудов (газовая эмболия), что вызывает резкие расстройства микроциркуляции и ишемию тканей. Опасность такой эмболии зависит от важности органа, где она развивается. Наиболее опасна эмболия сосудов мозга и коронарных артерий.

На высоте 19000 метров и выше происходит закипание жидких сред и развивается так называемая высотная тканевая эмфизема.

На больших высотах человек подвергается негативного воздействию ряда других факторов, в том числе: низкое парциальное давление кислорода, переохлаждение, тяжелая физическая нагрузка и т.д.

Горная болезнь возникает у человека в результате воздействия низкого парциального давления кислорода. Факторы риска горной болезни: возраст старше 50 лет, наличие сердечно-легочных заболеваний, физические нагрузки, генетическая предрасположенность. Вероятность развития горной болезни выше при быстром подъеме и низкой температуре окружающей среды, так как эти факторы ведут к выраженной активации симпатической системы и повышению давления в легочной артерии. Женщины по сравнению с мужчинами более устойчивы к развитию этой формы патологии.

Наиболее тяжелыми проявлениями горной болезни являются отек легких и отек мозга. Ведущим механизмом развития отека легких является повышение давления в легочной артерии. Гипоксия и выброс воспалительных медиаторов (интерлейкин-1, ФНО) приводят к повышению проницаемости сосудов и выходу жидкой части крови. Гипоксия также нарушает удаление воды и натрия из альвеолярного пространства, что связано с нарушением работы натриевых каналов и Na⁺-K⁺-АТФ-азы. Отек легких при горной болезни обратим при спуске на меньшую высоту. Развитие отека мозга обусловлено повышением давления в мозговых сосудах из-за активации симпатической системы, повышения проницаемости сосудов. В дальнейшем под влиянием избытка NO, образующегося в эндотелиоцитах, сосуды мозга расширяются, возникает их перенаполнение. Проявлениями поражения нервной системы при горной болезни являются: тошнота, рвота, головная боль, нарушения координации движений и сознания (сонливость, ступор), судороги, кровоизлияния, параличи черепно-мозговых нервов. Причиной смерти при горной болезни может стать паралич дыхательного центра, который развивается из-за гипокапнии и газового алкалоза. Гипокапния является следствием гипервентиляции, возникающей из-за гипоксии.

В развитии горной болезни выделяют 2 стадии: 1) стадия приспособления; 2) стадия декомпенсации. Первая стадия характеризуется развитием гиперпноэ, тахикардии, гипертензии, эритроцитоза. Это связано с активацией симпатической системы и хеморецепторов дуги аорты и каротидного синуса при недостатке кислорода, выходом эритроцитов из депо, а позже и активацией эритропоэза под действием эритропоэтина почек. В дальнейшем могут наблюдаться признаки растормаживания и возбуждения нервных центров. Люди становятся раздражительными, агрессивными, меняется почерк. В стадию декомпенсации из-за продолжительной гипервентиляции снижается парциальное давление СО₂ (гипокапния) и развивается газовый алкалоз. Возбуждение сменяется торможением, развивается депрессия (быстрая утомляемость, сонливость). Развивается прогрессирующее нарушение рефлекторной деятельности. Дыхание становится редким, а позже и периодическим (дыхание Чейн-Стокса и Биота). Прогрессирование гипокапнии ведет к параличу дыхательного центра.