Человек дышащий. Как дыхательная система влияет на наши тело и разум и как улучшить ее работу - Светлана Евгеньевна Проскурина
А вот с космонавтами все как раз наоборот. В условиях сниженной гравитации кровь перестает стремиться к ногам и поднимается к голове и лицу. За время нашей жизни на земле участок мозга, который отвечает за диаметр сосудов в разных местах нашего тела, привык, что в ногах эти сосуды всегда надо сужать, иначе кровь не вернется к сердцу и останется в ногах, а вот в голове – расширять, чтобы кровь вообще попадала в мозг. По умолчанию настройки системы в условиях действующей силы тяжести именно такие. Но как только гравитация ослабевает, сосудодвигательный центр не может перестроиться в одночасье. Поэтому на протяжении нескольких недель все остается по-прежнему. Из-за расширенных сосудов головы в эту область приливает кровь, поэтому космонавты, вышедшие на орбиту недавно, часто выглядят очень опухшими и заплывшими, как будто смогли пронести с собой на МКС горячительные напитки. Через неделю-две сосуды перестраиваются, тонус их меняется и лицо снова начинает приобретать нормальный вид. Правда, потом на Земле этих ребят ждет обратная адаптация. Кровь будет застаиваться в ногах и плохо поступать в голову. Именно поэтому первое время после приземления космонавты не встают, не ходят и носят компрессионные чулки. Слишком велик риск, что, если космонавт встанет, вся кровь под силой тяжести окажется в нижней части тела и он просто упадет в обморок. Конечно, кратковременные полеты, да еще и тренировки на борту космического корабля помогают сохранять работу сердечно-сосудистой системы в норме, но после долгого пребывания на орбите космонавт неизбежно будет чувствовать себя слабым и вялым на Земле, как больной, который очень долго лежал в постели.
Когда вы летите в самолете на высоте 16 000 метров, давление воздуха за бортом крайне низкое, а часть этого давления, которую обеспечивает кислород, – еще ниже. В итоге, если кабина самолета вдруг разгерметизируется, сверху выпадут кислородные маски. Если вы помните, стюардессы во время инструктажа всегда говорят, что сначала нужно надеть маску на себя, а потом на ребенка. Почему? Потому что у вас есть на эту операцию всего лишь 10–20 секунд до того, как вы потеряете сознание. Об этом, конечно, стюардессы не говорят, чтобы не сеять панику. Без маски и, соответственно, без сознания в таком разгерметизированном салоне самолета вы сможете прожить около 4–5 минут. После этого, так же как у не слишком везучего покорителя Эвереста, у вас начнется отек легких и отек мозга, что приведет к смерти. Здорово, что сейчас самолеты снабжаются кислородными масками, не правда ли?
Можно подняться еще выше, если у вас имеется космический корабль или, по крайней мере, скафандр. В скафандре космонавта, как и в космическом корабле, тоже создается дополнительное давление, чтобы он не терял сознание. Но в случае со скафандром космонавт при выходе в космос дышит кислородом, а не воздухом, а значит, давление можно сделать ниже атмосферного без потерь сознания. Чаще всего в скафандре поддерживается давление в 300–305 мм. рт. ст., более чем вдвое ниже атмо-сферного. Это все равно, что находиться на высоте 7000 м, но без скафандра. В любом случае космонавт при таких условиях получает очень серьезную нагрузку, и выполнение любой работы многократно усложняется. Отчасти поэтому каждый выход в космос – это большой риск, а время пребывания в открытом космосе всегда пытаются сократить. Внутри корабля, например внутри Международной космической станции поддерживается более гуманное давление в 760 мм. рт. ст., вполне земные значения. Состав воздуха, которым дышат космонавты, находясь на станции, тоже близок к земному – 21 % кислорода, 78 % азота и немного примесей других газов. О том, как обеспечить человеку нормальное дыхание в космосе, мы обязательно поговорим в следующих главах.
Гипоксия – вторая мама
Даже самый тренированный и опытный альпинист, у которого за плечами множество восхождений, никогда не сравнится по выносливости к недостатку кислорода – гипоксии, с человеком, который в условиях этой гипоксии родился и вырос и она ему, можно сказать, вторая мама. Покорение Эвереста было бы невозможно без помощи местных жителей, шерпов, которые помогают ослабевшим в разреженном воздухе восходителям добираться до вершины. Физиология этих ребят очень здорово отличается от нашей физиологии скромных жителей равнин. У народов высокогорья, будь то шерпы Непала, народ аймара в Андах или жители Эфиопского нагорья, тело с самого рождения и даже до рождения адаптируется к недостатку кислорода. Изменения, которые претерпели их дыхательная, сердечно-сосудистая системы и метаболизм – это та самая эволюция, которая произошла и до сих пор происходит, но не миллионы лет назад, а можно сказать, на нашем веку. У народов Тибета такие приспособления к высотной жизни появились за последние 3 тысячи лет, у жителей Эфиопии – за 5–7 тысяч лет, а у коренных народов Анд – за 11 тысяч лет. Эти изменения пришлись на нашу сознательную и документированную историю. Конечно, 3000 лет назад никто не бегал за шерпами с тонометрами и стеклышками для подсчета эритроцитов, абсолютно точных данных о том, как менялась природа их тел за эти 3000 лет, не существует. Но есть свидетельства, в том числе письменные, что представители этих народов в те времена проживали в высокогорье и что они переносили тяжелые подъемы намного легче всех прочих людей.
Любопытно, что щедрая рука естественного отбора отсыпала каждому из этих народов свой набор приспособлений, то есть горцы Анд приспособились к высоте совсем не так, как шерпы Тибета или племена в Эфиопии. Сейчас, благодаря молекулярной биологии и генетике, мы можем не только грубо оценивать внешние отличия горцев от жителей равнин, но и посмотреть, а что же такого необычного творится в их генах и клетках.
В 2019 году Нобелевскую премию по физиологии и медицине получили трое ученых – Уильям Келин-младший, Питер Рэтклифф и Грегг Семенза. Они открыли и описали любопытные молекулы-факторы, которые помогают клетке распознать недостаток кислорода и поменять свою работу с учетом новых условий. Эти факторы так и называются – факторы, вызываемые гипоксией, или HIF. По сути, это такие регуляторы
