О физиологических особенностях механизма дыхания

Из 53 лет врачебной, в том числе 40 лет научной деятельности, вопросами дыхания я занимался в общей сложности более 15 лет. Достаточно сказать, что первая моя научная студенческая работа, выполненная на кафедре физиологии у профессора Г. П. Конради (1946), была посвящена роли углекислоты в регуляции газообмена. В период с 1959 по 1964 годы я занимался вопросами разработки методов и средств съема физиологической информации с космонавтов во время полета и передачи ее по телеметрическим каналам. Так, была создана серия приборов по изучению функции внешнего дыхания, что стало основой моей кандидатской диссертации. Например, созданный портативный сухой спирометр позволял получать данные о состоянии легких в таких условиях, в которых с помощью существовавших тогда приборов сделать это было невозможно. Мой научный руководитель академик Б. Е. Вотчал сказал: «Не сомневаюсь, что Ваша дальнейшая жизнь будут связана с проблемами дыхания. Обратите при этом внимание на то, что в организме есть громадная резервная сила, без которой

Перекись водорода: мифы и реальность

Портативный сухой спирометр

И. П

.

Неумывакин проверяет жизненную емкость легких с

помощью водяного спирометра в высотно-компенсирую-

щем костюме, 1960 г.

Неумывакин И. П

.

была бы невозможна наша жизнь, — это перекись

водорода».

В 1964 году мне была поручена работа, связан-

ная с созданием средств и методов оказания меди-

цинской помощи космонавтам при полетах различ-

ной продолжительности. К этой проблеме с помо-

щью тогдашнего министра здравоохранения

Б. В. Петровского и его первого заместителя

А. И. Бурназяна были привлечены десятки про-

Г. С.

Титов проверяет жизненную емкость легких с помо-

щью портативного сухого спирометра, 1961 г.

Перекись водорода: мифы и реальность

фильных институтов страны, которые в дальнейшем

помогли мне разобраться и с вопросами дыхания.

Для того чтобы разобраться в механизме дыха-

ния, от которого фактически зависит наша жизнь,

необходимо понять, в упрощенном, конечно, виде,

хотя бы следующее:

И. П. Неумывакин с В. В. Терешковой перед проведением

эксперимета в сурдокамере («комната тишины»), 1962 г.

Неумывакин И. П.

Б В Петровский и И П Неумывакин вспоминают как со-

здавали «космическую» больницу, 2001 г

• как происходит газообмен в организме и какую

роль выполняют газы, входящие в состав атмо-

сферы воздуха;

• от чего зависит кислотно-щелочное равновесие

или окислительно-восстановительные процес-

сы, являющиеся основой нашего здоровья,

• где находится сердце (о чем даже многие врачи

не знают),

• каков механизм работы и роль иммунной сис-

темы, в том числе и перекиси водорода как со-

ставной ее части.

Итак, основу нашей жизни составляют воздух,

вода и пища Конечно, без этих факторов организм

существовать не может, но если посмотреть по сте-

Перекись водорода: мифы и реальность пени важности, то без воздуха человек может жить не больше 3-5 минут (после чего наступают необратимые процессы), без воды от 3 до 7 суток, без пищи 30 и более дней.

Прежде всего, уточним, чем мы дышим. Общее давление в организме, так же как и в атмосфере, составляет 760 мм ртутного столба, а парциальное (частичное) давление распределяется так: азота — 600 (около 79%), кислорода — 159 (21%), углекислого газа — 0,01-0,03%, аргона — 1% и незначительное количество других газов.

В настоящее время доказано, что из-за загазованности, задымленности воздуха, особенно наших городов, в том числе из-за неразумного поведения человека (курение и т. п.) кислорода в атмосфере содержится почти на 20% меньше, что является настоящей опасностью, вставшей в полный рост перед человечеством. Почему возникает вялость, чувство усталости, сонливости, депрессии? Да потому что организм недополучает кислород. Вот почему в настоящее время все большую популярность приобретают кислородные коктейли, как бы восполняющие эту недостачу. Однако кроме временного эффекта это ничего не дает. Что же остается человеку делать?

В таблице показано, в каком равновесном соотношении друг с другом должны находиться в организме газы; нарушение этого равновесия чревато своими последствиями, но назначение их — разное.

Неумывакин И. П.

Газовый состав организма, %

Газ Атмо- Легкие Артери- Венозная Ткань

сфера альная кровь

кровь

Азот 79 79 79 79 79

Аргон 1 1 1 1 1

Кислород 21 13-14 10-12 4-4,4 4,5-5

Углекислый газ 0,01-0,3 6-7 6-6,5 6-7 6,5-7,5

Азот. Что касается роли азота в процессе дыхания, то она сводится к следующему. В настоящее время доказано: в организме азот усваивается специальными микроорганизмами, находящимися в трахеобронхиальном отделе легких и в кишечнике, как и в почве — бактериями. Оказывается, азотсодержащие соединения в организме животных и человека могут разлагаться до молекулярного азота и его даже можно выдыхать больше, чем вдыхать. Получается, что мы не только дышим азотом, а питаемся им, только не атмосферным, а связанным, белковым.

Если раньше азот считали инертным газом, но теперь американские ученые установили, что в двигателе внутреннего сгорания при температуре свыше 1000 °С азот воздуха, соединяясь с кислородом, образует оксиды азота (вещества, обладающие довольно высокой химической активностью). Если представить, что по такому же механизму процесс происходит в организме (Г. Петракович), то синтез в нем активных соединений азота в принципе становится возможен, а химикам известно, что в водных растворах (кровь) оксиды азота преобразуются в нитраты,

Перекись водорода: мифы и реальность а затем в аминокислоты — основу создания белковых структур. Известно мнение ряда исследователей, считающих, что первичная молекула белка образовалась из азота воздуха при воздействии электрических разрядов и высоких температур.

Вот вам и термоядерный реактор организма, о котором все чаще стали говорить, но не могли только объяснить. Становится понятно, почему в ряде случаев спортсмены при определенном режиме питания не теряют вес после марафона, а даже его увеличивают. Подобное отмечала и Г. С. Шаталова, рассказывая, что после многодневных переходов по пескам Каракумов у участников похода при незначительном по калорийности питании вес оставался неизменным или даже увеличивался.

Чтобы в дальнейшем повествовании не затерялся указанный в таблице газ аргон, на который, как правило, никто не обращает внимания, следует сразу сказать о нем несколько слов. Как доказали занимающиеся разработкой систем жизнеобеспечения космических кораблей В. Смолин, Б. Павлов и др., этот газ повышает резистентность (сопротивляемость) организма при повышенном недостатке кислорода (гипоксическая гипоксия) по отношению к азоту, как при нормальном, так и повышенном давлении, а также при компрессии и декомпрессии. Указанная работа открывает заманчивые перспективы не только для будущих космических полетов, но и для здравоохранения в целом (составление смесей кислорода с аргоном, гелием, ксеноном, криптоном для лечения различных заболеваний).

Неумывакин И. П.

Кислород. Кислород является самым распространенным элементом на Земле. В атмосфере его около 23%, в составе воды — около 89%, в человеческом организме — около 65%.

Свободный кислород почти исключительно содержится в атмосфере и его количество оценивается в 10¹⁵ тонн. Это молекулярный кислород, составляющий основу всех биохимических процессов на Земле. В современную геологическую эпоху круговорот кислорода связывают главным образом с углеродом и водородом. Например, в состав белков кроме углерода (50-55%), кислорода (1924%), водорода (6,5—7,5%) в микродозах входят и другие элементы (фосфор, железо, сера, медь и т. п. — почти полтаблицы Менделеева), от электролитного баланса которых зависит нормальная работа клеток. Но огромное значение в этой системе все-таки имеют кислород и углекислота.

Кислород является окислителем для сжигания поступающих в организм веществ. Что происходит в организме, в частности в легких, при обмене газов? Кровь, проходя через легкие, насыщается кислородом. При этом сложное образование — гемоглобин — переходит в оксигемоглобин, который вместе с питательными веществами разносится по всему организму. Кровь при этом становится яркокрасной. Вобрав в себя все отработанные продукты обмена веществ, кровь уже напоминает сточные воды. В легких, в присутствии большого количества кислорода, продукты распада сжигаются, а излишняя углекислота удаляется.