Человек дышащий. Как дыхательная система влияет на наши тело и разум и как улучшить ее работу - Светлана Евгеньевна Проскурина
В исследованиях на людях[36] оказалось, что острая гипоксия до адаптации действительно снижает уровень сахара в крови у диабетиков и улучшает рост новых сосудов, но не влияет на функцию внутреннего слоя сосудов (эндотелия), который обычно страдает при диабете. Пока что непонятно, может ли высота улучшить самочувствие диабетиков, или риск для их здоровья намного выше предполагаемой пользы.
Высокогорье может дать некоторое преимущество спортсменам. При тренировках в течение нескольких недель на высоте более 2000 метров растет гемоглобин в крови, а значит, и физические возможности атлета. Многие страны строят тренировочные базы для спортсменов в горах. После спуска гемоглобин снижается не сразу, поэтому какое-то время спортсмен может воспользоваться своим преимуществом. Тренировки в горах – это вариант легального допинга. Один из самых распространенных допингов в спорте, на который атлетов проверяют прежде всего, это эритропоэтин – это гормон, увеличивающий количество эритроцитов в крови. На высокогорье количество эритропоэтина растет естественным образом, без инъекций, и такой натуральный горный «допинг» не запрещен антидопинговым комитетом.
Некоторые спортсмены пользуются преимуществами высоты другим способом. В футбольном чемпионате стран Южной Америки одной из самых слабых сборных всегда была сборная Боливии. Обычно эти ребята проигрывают с довольно разгромным счетом, но, несмотря на это, периодически они умудряются выигрывать. В 2010 они разгромили Аргентину со счетом 6:1, и даже Лионель Месси тут не помог, а позже смогли победить Бразилию 2:1. Но есть один нюанс. Выигрывают эти ребята, только когда играют дома. Можно сказать, им в прямом смысле «стены помогают». Дело в том, что стадион имени Эрнандо Силеса в столице Боливии Ла-Пасе расположен на высоте 3600 метров. На такой высоте у всех остальных футболистов начинаются проблемы из-за гипоксии, да и мяч в разреженном воздухе летит немного быстрее. Во время чемпионатов у команд нет возможности две недели сидеть на высокогорье и адаптироваться к таким условиям перед матчем, чаще всего команда прилетает на игру, а потом сразу улетает. Конечно, аргентинцы и бразильцы с берега моря здорово уступают в таких условиях боливийским футболистам, которые привыкли к высокогорью и активно пользуются его благами.
Радует, что не все соревнования в мире проводят в Боливии. В таком случае у остальных стран не было бы ни единого шанса получить медали.
Низко-низко
В горы мы с вами поднялись, теперь пора спуститься в глубины океана.
Проблемы с дыханием вызывает не только подъем на большую высоту, но и спуск на глубину. Дыхательная система начинает работать иначе при увеличении давления.
При спуске под воду давление растет с каждым метром. Если у поверхности моря давление будет атмосферным, то на глубине 10 метров оно возрастет вдвое, а на глубине 20 метров – втрое. Чем выше давление снаружи, тем тяжелее расправлять грудную клетку на вдох. Более того, так как основной объем легких занимает газ, а газы, как мы знаем из физики, субстанция молекулярно рыхлая и легко сжимаемая, по мере погружения легкие уменьшаются в объеме. Когда мы опускаемся на 20 метров в глубину океана, от легких остается только одна треть объема. Чтобы физически сделать вдох и воздух смог растянуть легкие, он должен подаваться под таким же давлением, что давит на вас снаружи, то есть на глубине 10 метров – под давлением в две атмосферы. Это примерно как в шине вашего автомобиля. И тут начинаются проблемы. При обычном атмосферном давлении воздуха кислород и азот очень плохо смешиваются с кровью. Еще бы, представьте, что у вас задача смешать воздух в наполовину полном стакане (если вы оптимист) с водой. Надо очень долго и интенсивно перемешивать, чтобы хоть какие-то пузыри в воде образовались, а уж чтобы воздух прямо растворился в ней, этого добиться почти невозможно. Именно поэтому крови нужен гемоглобин, который очень хорошо взаимодействует с кислородом. С гемоглобином каждые 100 мл крови переносят 20 мл кислорода. Без гемоглобина кровь перенесла бы только 0,3 мл кислорода в том же объеме. Маловато, не разгуляешься.
При увеличении давления кислород и даже азот из воздуха начинают намного лучше растворяться в крови и переноситься без всякого гемоглобина. Когда кислорода становится слишком много, начинается кислородное отравление. Сначала человек чувствует эмоциональный подъем, он неуместно шутит, рассказывает бородатые анекдоты, стебет рыб, а затем становится немного рассеянным, как будто хлопнул рюмочку. При кислородном опьянении, как и при обычном, наступает сонливость. Заснуть на глубине, когда твой запас кислорода ограничен баллоном, не самая блестящая идея.
Кислород – довольно наглый газ. При избытке он выпинывает из гемоглобина другого пассажира, а именно – углекислый газ, который шел к легким, чтобы вы его выдохнули. В итоге СО2 сходит где-то посреди дороги и из тела не выводится, мозг чувствует его навязчивое присутствие в крови, сразу начинает болеть, появляется одышка, головная боль, судороги и потеря сознания, как при нахождении в очень душном крошечном помещении. Для тела это все равно, что если бы вы вдруг решили только вдыхать, но не выдыхать. Вроде бы вы даже делаете выдох, но эффективность этого процесса очень невелика.
Кроме этого, кислород из-за своей неусидчивости очень стремится с чем-нибудь прореагировать. Он дотягивается до клеточных мембран и окисляет жиры в них, в итоге мембраны перестают работать, например осуществлять транспорт или передавать нервный сигнал, и даже разрушаются. Чем дольше действует кислород, тем хуже обстоят дела. Минут через 6 начинается головокружение и тошнота, дрожат губы и руки, через 11 возникают обмороки и нарушение дыхания, через 20 – конвульсии и потеря памяти, а через час слепота и сон. Вероятнее всего, вечный. Остается надеяться, что эксперименты, в ходе которых были получены такие данные, все-таки не довели никого до смерти. Но почти все такие материалы – это исследования во время и после Второй мировой войны или во времена Холодной войны. Они проводились на военных, а их целью было изучить пределы человеческих возможностей. Очень надеюсь, что этические комитеты и многочисленные конвенции, которые образовались после тех мрачных времен, эффективно регулируют такие эксперименты и больше их на людях не ставят. Но понимаю, что надежда – глупое чувство.
Кислородное отравление проявлялось у первых водолазов, в шлем которых нагнетался обычный воздух. Стало понятно, что для безопасного погружения нужно уменьшать количество кислорода в дыхательной смеси. И чем глубже человек ныряет, тем ниже должно быть содержание кислорода.
В одной из первых глав я писала о том, что
