Причины повышения работы на дыхание. Влияние двуокиси углерода на легочную вентиляцию
Логично ожидать, что зависимости и пределы, аналогичные наблюдаемым при дополнительном внешнем сопротивлении дыханию, будут установлены для условий, когда работа, затрачиваемая организмом на дыхание, увеличивается вследствие других причин, таких как повышенная плотность газа или погружение в воду. Если дальнейшие исследования установят такие зависимости, то понимание роли повышения РАСО2 при работе под водой упростится. Остановимся на некоторых факторах, которые, очевидно, вовлечены в рассматриваемый процесс:
1. Врожденная реакция на дыхательный стимул. Какое количество работы обычно могут выполнить дыхательные мышцы водолаза в ответ на данный уровень физического напряжения или РаСО2?
2. Изменение вентиляторной реакции. Может ли какой-нибудь фактор окружающей среды, такой как PIO2 или давление, изменить врожденную реакцию организма?
3. Работа, затрачиваемая на дыхание, и связанные с ней факторы. Какой величины вентиляции легких можно достигнуть при данном увеличении физической производительности дыхательных мышц?
Хотя на эти вопросы еще не могут быть даны количественные ответы, нетрудно заметить в общих чертах, почему Расо2 имеет тенденцию к увеличению во время выполнения работы под водой. Прежде всего причиной этого может быть наличие у водолаза ниже средней по выраженности врожденной вентиляторной реакции на С02 и физическое напряжение. Вероятно, что такая реакция в дальнейшем нарушается под влиянием высокого PiCO2 и других факторов окружающей среды. Динамическое сжатие воздухоносных путей легких и/или развитие приступов удушья [Mead, 1980b] будет неуклонно ограничивать поток выдыхаемого газа, по мере увеличения плотности дыхательной смеси при одновременной тенденции к снижению мощности на вдохе.
В конечном счете затрачиваемая на дыхание работа увеличивается под влиянием дыхательного аппарата, повышенной плотности газа, а также погружения под воду. В результате этого количество респираторной работы, которое выполняют мышцы водолаза, приведет к меньшей величине реальной легочной вентиляции, чем в «сухих» наземных условиях. При данной величине VCo2 и сниженных значениях VE и Va, PAco2 и Рас02 должны увеличиться. Проблема вентиляции в дальнейшем усиливается присутствием СО2 во вдыхаемом газе или избыточным мертвым пространством дыхательного аппарата. Способность организма водолаза компенсировать действие таких факторов будет также нарушена.
Влияние двуокиси углерода на легочную вентиляцию
В ряде исследований было установлено развитие гиперкапнии во время физического напряжения при повышенном давлении воздуха или при более высоком давлении гелиево-кислородных смесей, т. е. при давлениях, не достигающих крайних значений, когда необъяснимая одышка способна стать лимитирующим фактором. На рис. 27, взятом из результатов исследования, проведенного в 1973 г., Fargaeus, Linnarsson, показаны такие данные. Возрастание давления оказывает небольшой эффект на Рсо2 до тех пор, пока физическая нагрузка относительно умеренная.
Кривая, отражающая зависимость РетСО2 при нормальном атмосферном давлении воздуха, почти не изменяется до того момента, пока не разовьется ожидаемое снижение данного показателя, связанное с образованием молочной кислоты.
При абсолютном давлении воздуха, равном 3 и 6 кгс/см2, уровень Рсо2 намного выше; при давлении 3 кгс/см2 наблюдается тенденция к компенсаторному снижению Рсо2. Главной причиной наблюдаемого явления почти несомненно служит повышенная плотность газа, а влияние О2 на каротидные узлы, вероятно, полностью вследствие этого исчезало. Величины PicО2 при нормальном атмосферном давлении указывают на то, что испытуемый не относится к числу «накопителей С02». В противном случае тенденция к накоплению СО2 смогла бы значительно усложнить наблюдаемую картину.
Можно представить, как усугубит присутствие двуокиси углерода во вдыхаемом газе или проблема, связанная с применением дыхательного аппарата, уже имеющиеся трудности в изучении дыхания водолазов. Г. И. Куренков в 1973 г. установил у испытуемых, выполнявших тяжелую работу при абсолютном давлении 5 кгс/см2, РасО2, равное 70 мм рт. ст. и рН крови 7,29. Следует сказать, что в любой подобной ситуации для водолаза имеется опасность возникновения несчастных случаев, возможно со смертельным исходом.
Несмотря на то что условия реального подводного погружения вызывают более крупные проблемы по изучению дыхания и связаны с более серьезным риском, чем условия, имитируемые в барокамерах, желательно все же проводить исследования в условиях, наиболее приближенных к реальным. Pilmanis первым в этом направлении начал проводить такие исследования и добился успеха, проводя определение РаСО2 во время выполнения водолазом работы интенсивностью вплоть до величины, соответствующей максимальному потреблению кислорода (Vo2макc), на реальных глубинах в океане (10, 20 и 30 м) при дыхании воздухом.
Испытуемые были отобраны с учетом опыта водолазной работы и способности выполнять задание. У 10 водолазов реакция на СО2 составила 1,28 л/мм рт. ст. по сравнению с величиной 1,94 л/мм рт. ст., установленной Sherman и соавт. (1980) у 22 действующих водолазов. Во время плавания в ластах на глубине значения РдсО2 (рассчитанные с учетом мертвого пространства) у этих водолазов возросли в среднем до максимальной величины 57 мм рт. ст. (наивысшее значение было равно 65 мм рт. ст.). Максимальные величины РдсО2 наблюдали при интенсивности физической нагрузки, соответствующей 54 и 62% от максимального потребления кислорода, определенного в наземных условиях. Средняя величина РасО2 в момент Vo2 макс (на глубине) была равна 48,5 мм рт. ст. Более низкие значения РасО2 с меньшей тенденцией к увеличению по мере роста физической нагрузки и глубины отмечались во время выполнения ручной работы.
