МедУнивер - MedUniver.com Все разделы сайта Видео по медицине Книги по медицине Форум консультаций врачей  
Рекомендуем:
Физиология человека:
Физиология
Физиология клетки
Физиология эндокринной системы
Физиология пищеварительной системы
Физиология клеток крови
Физиология обмена веществ, питания
Физиология почек, КЩС, солевого обмена
Физиология репродуктивной функции
Физиология органов чувств
Физиология нервной системы
Физиология иммунной системы
Физиология кровообращения
Физиология дыхания
Физиология водолазов, дайверов
Видео по физиологии
Книги по физиологии
Форум
 

Феномен акклиматизации. Дыхание при физической нагрузке

а) Стимулирующее влияние пониженного артериального PO2 на альвеолярную вентиляцию при нормальных концентрациях артериальной двуокиси углерода и ионов водорода. На рисунке ниже показано влияние низкого артериального PO2 на альвеолярную вентиляцию в условиях, когда PCO2 и концентрация ионов водорода удерживаются постоянно на нормальном уровне. Другими словами, видны только те изменения вентиляции, которые происходят от влияния низкой концентрации кислорода на хеморецепторы. Видно, что пока артериальное PO2 остается выше 100 мм рт. ст., вентиляция почти не изменится. Но при давлении ниже 100 мм рт. ст. вентиляция увеличивается почти в 2 раза при падении артериального PO2 до 60 мм рт. ст., а при очень низких показателях PO2 может оказаться повышенной в 5 раз. Очевидно, что в таких условиях низкое артериальное PO2 существенно влияет на процесс вентиляции.

Феномен акклиматизации. Дыхание при физической нагрузке
Нижняя кривая - влияние различного уровня PO2 артериальной крови на альвеолярную вентиляцию; видно увеличение вентиляции в 6 раз в ответ на снижение PO2 от нормального уровня (100 мм рт. ст.) до 20 мм рт. ст.
Верхняя линия показывает, что PCO2 в артериальной крови и pH поддерживались в этом опыте на постоянном уровне

б) Длительное дыхание воздухом с пониженным содержанием кислорода стимулирует дыхание еще больше. Феномен акклиматизации. При горных восхождениях было замечено, что при медленном подъеме люди дышат глубже и поэтому могут работать в условиях намного меньшей концентрации кислорода в атмосферном воздухе, чем при быстром подъеме. Этот процесс называют акклиматизацией.

Причина акклиматизации заключается в следующем: в течение 2-3 сут дыхательный центр ствола мозга теряет около 4/5 чувствительности к изменениям PCO2 и концентрации ионов водорода. В связи с этим излишнее выведение двуокиси углерода, что в норме приостановило бы усиление вентиляции, не окажет такого действия, и низкое содержание кислорода может заставить дыхательную систему работать на более высоком уровне альвеолярной вентиляции, чем при быстром восхождении. Вместо повышения вентиляции на 70%, как это бывает при кратковременном пребывании в атмосфере с пониженным содержанием кислорода, альвеолярная вентиляция после 2-3-дневного пребывания в атмосфере с низким содержанием кислорода увеличивается на 400-500%; это имеет огромное значение для альпинистов, т.к. снабжает их дополнительным кислородом.

в) Совместное влияние PCO2/pH и PO2 на альвеолярную вентиляцию. На рисунке ниже показано совместное влияние химических факторов PCO2, рН и PO2 на альвеолярную вентиляцию. Обратите внимание на 4 красные кривые. Эти кривые были получены при разных уровнях артериального PO2 — 40 мм рт. ст., 50 мм рт. ст., 60 мм рт. ст. и 100 мм рт. ст. Для получения каждой из этих кривых меняли величину PCO2 от низких значений до более высоких. Таким образом, семейство красных кривых представляет комбинированное влияние PCO2 и PO2 на вентиляцию.

Феномен акклиматизации. Дыхание при физической нагрузке
Комбинированная диаграмма, демонстрирующая взаимосвязанные влияния PCO2, pH и PO2 на альвеолярную вентиляцию

Красные кривые были получены при рН крови 7,4, а зеленые — при рН 7,3. Два семейства кривых демонстрируют совместное влияние PCO2 и PO2 на вентиляцию при двух разных значениях рН. Другие семейства кривых показали бы смещение вправо при более высоких рН и смещение влево — при более низких рН. При помощи этой диаграммы можно предсказать уровень альвеолярной вентиляции для большинства комбинаций альвеолярного PCO2, альвеолярного PO2 и артериального рН.

г) Регуляция дыхания во время физической нагрузки. При тяжелой физической нагрузке потребление кислорода и образование двуокиси углерода могут увеличиваться до 20 раз. При этом альвеолярная вентиляция у здорового атлета обычно увеличивается в почти точном соответствии с повышением уровня обмена кислорода (для облегчения понимания просим вас изучить рисунок ниже). При этом артериальные PCO2, PO2 и рН остаются почти на нормальном уровне.

Феномен акклиматизации. Дыхание при физической нагрузке
Влияние работы на потребление кислорода и скорость вентиляции

Усиление вентиляции во время физической нагрузки обычно склонны объяснять повышением количества двуокиси углерода и ионов водорода в крови, а также снижением содержания кислорода в ней. Однако это остается под вопросом, т.к. измерения PCO2, рН и PO2 в артериальной крови показали, что ни один из этих показателей во время физической нагрузки существенно не меняется, поэтому отсутствует отклонение от нормы, которое смогло бы стимулировать дыхание. Возникает вопрос: что является причиной усиления дыхания во время физической нагрузки? Предполагается, что мозг, передающий моторные импульсы к работающим мышцам, в это же время посылает коллатеральные импульсы в ствол мозга, где они возбуждают дыхательный центр. Это аналогично стимуляции сосудодвигательного центра в стволе мозга во время физической работы, что вызывает сопутствующее повышение артериального давления.

В действительности у человека в начале физической работы большая часть общего прироста вентиляции появляется немедленно после начала работы, т.е. раньше, чем успевает измениться химический состав крови. Похоже, что усиление дыхания является большей частью результатом нейрогенных сигналов, переданных прямо в находящийся в стволе мозга дыхательный центр одновременно с сигналами, вызывающими сокращение мышц тела.

Видео физиология регуляции дыхания - профессор, д.м.н. П.Е. Умрюхин

Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021

- Также рекомендуем "Механизмы регулирования дыхания при физической нагрузке. Нейрогенная регуляция"

Оглавление темы "Регуляция дыхания и газообмена":
1. Транспорт кислорода в растворенном виде. Вытеснение кислорода
2. Транспорт двуокиси углерода кровью. Диссоциация двуокиси углерода
3. Эффект Холдейна. Изменение кислотности крови
4. Дыхательный коэффициент. Дыхательный центр
5. Пневмотаксический центр. Вентральная группа дыхательных нейронов
6. Активность дыхательного центра. Химическая регуляция дыхания
7. Влияние кислорода на дыхательный центр. Роль кислорода в регуляции дыхания
8. Феномен акклиматизации. Дыхание при физической нагрузке
9. Механизмы регулирования дыхания при физической нагрузке. Нейрогенная регуляция
10. Функция J-рецепторов легких. Механизм дыхания Чейн-Стокса
Медунивер Мы в Telegram Мы в YouTube Мы в VK Форум консультаций врачей Контакты, реклама
Информация на сайте подлежит консультации лечащим врачом и не заменяет очной консультации с ним.
См. подробнее в пользовательском соглашении.