Рецензия на статью Д. Килстра «Дыхание водой»
В основе жизненных процессов всех организмов, обитающих на нашей планете, лежат химические реакции.
У млекопитающих в этих реакциях непременно участвует кислород, который поступает в организм через легкие из окружающей газовой среды.
В чем заключается функция дыхания?
Принято различать три наиболее существенных ее элемента.
Первый — внешнее дыхание — поступление атмосферного воздуха в легкие и газообмен между кровью, притекающей к легким, и воздухом, заполняющим легочные альвеолы.
Второй — транспорт захваченного кровью в легких кислорода к различным тканям организма и выведение через легкие избыточного количества углекислого газа.
Третий — клеточное дыхание, в процессе которого осуществляется биологическое окисление органических веществ: белков, жиров и углеводов; потребляется кислород и образуется углекислый газ, вода и другие продукты обмена.
Основу строения легких составляют воздухоносные трубки — бронхи и непосредственно примыкающие к ним альвеолы — тонкостенные микроскопические пузырьки. Строение легких таково, что крупные бронхи последовательно ветвятся на все более и более мелкие, самые мелкие — бронхиолы — теряют хрящевую ткань, стенки их становятся тонкими, на них появляются полушаровидные выпячивания, и бронхиолы превращаются в альвеолярные ходы, заканчивающиеся альвеолами.
Конечное разветвление бронха — бронхиола с примыкающей к ней группой альвеол — носит название Lobule: легочной дольки. Каждая альвеола оплетена сетью капилляров. Газообмен в легких осуществляется в результате процесса диффузии, так как стенки альвеол и капилляров являются полупроницаемыми мембранами, то есть перегородками, пропускающими сквозь себя молекулы лишь некоторых веществ.
В связи с этим газообмен зависит от величины площади, через которую осуществляется диффузия газов, и разности парциальных давлений диффундирующих газов:кислорода и углекислоты.
Какова эта площадь? Поверхность альвеол легких во время вдоха достигает 90-100 м2, во время выдоха она уменьшается до 25—30 м2.
Каковы градиенты давления кислорода и углекислого газа между кровью и альвеолярным воздухом? Парциальное давление кислорода в притекающей к легким крови составляет в среднем 60 мм рт. ст., а в альвеолярном воздухе — 100-105 мм рт.ст., градиент по кислороду равен 40- 45 ммрт.ст.
Парциальное давление углекислого газа в крови составляет 47 мм рт. ст., а в альвеолярном воздухе — 40 мм рт. ст. Градиент по углекислому газу равен 7 мм рт.ст.
В одном литре воздуха содержится 210 см3 кислорода. В состоянии относительного покоя через легкие взрослого человека в минуту проходит примерно шесть литров воздуха. Ткани потребляют при этом в минуту около 300 см3 кислорода. Необходимо учитывать, что выдыхаемый воздух содержит в среднем 16% кислорода, то есть из воздуха, поступающего в легкие, организм использует только 25% кислорода.
У высококвалифицированных спортсменов при выполнении интенсивной мышечной работы потребление кислорода увеличивается до 5-6 литров. Легочная вентиляция также соответственно возрастает до 100- 120 литров в минуту.
Если бы человек дышал водой, в которой под нормальным давлением был бы растворен кислород (в оптимальных условиях в литре воды содержится 10 см3 кислорода), то для нормального снабжения организма кислородом в состоянии покоя требовалось бы подавать в легкие 126 литров воды в минуту. А при выполнении тяжелой работы до 2100 литров!
Увеличиваем содержание кислорода и удаляем углекислый газ
Однако столь большое количество жидкости для дыхания может и не понадобиться, если значительно увеличить содержание растворенного в ней кислорода. Так и поступают ученые, о работах которых рассказывает статья Д.А. Килстра.
В случае использования для дыхания жидкости значительно большие трудности возникают в связи с необходимостью удаления из крови углекислого газа. Известно, что даже незначительное повышение содержания углекислого газа в крови приводит к глубоким нарушениям физиологического состояния.
Что же делать? Градиент кислорода можно повысить искусственно. Градиент углекислого газа — 7 мм рт. ст.- определен «внутренними» причинами, и изменить его нет возможности. Разумеется, нельзя пропускать через легкие щелочные жидкости, жадно поглощающие углекислый газ!
Необходимо искать такие вещества, разработать такой химический состав жидкости, который бы не был токсичен и в то же время обладал высокой способностью к связыванию углекислого газа.
Сравнительно недавно группа ученых-физиологов специально рассматривала физические условия, в которых осуществляется вентиляция легких. Они пришли к заключению, что если учесть поверхностное натяжение альвеол, то сопротивление дыханию должно быть столь велико, что просто чудо, каким образом мы дышим.
Оказалось, что в легочной ткани вырабатывается химическое вещество, названное сурфактан. Оно в виде тонкой мономолекулярной пленки покрывает внутреннюю поверхность альвеол. Обладая малым поверхностным натяжением, сурфактан препятствует слипанию альвеол.
Тесное соприкосновение стенок альвеол с капиллярами обеспечивает диффузию газов в легких.
Интересно, что Мигель Сервет, описавший малый легочный круг кровообращения в 1546 году, и английский врач Вильям Гарвей, открывший большой круг кровообращения в 1628 году, не знали о существовании капилляров. Они их не могли увидеть, так как в исследованиях пользовались лишь «невооруженным» глазом.
О том, что система кровообращения замкнута—вены сообщаются каким-го образом с артериями,— они только догадывались.При этом Гарвей ошибочно предполагал, что связь артериальной системы с венозной обусловлена пористым строением самих тканей.
Мальпиги открывает капилляры
В 1661 году Марчелло Мальпиги открыл капилляры. Весьма примечательно, что объектом его исследования были легкие лягушки, то есть ткань, наиболее богатая капиллярами.
Вот как описал Мальпиги свое открытие: «Перед моим взором предстали еле заметные, но довольно многочисленные следы крови…
Приглядевшись к ним с помощью увеличительного стекла, я увидел не просто разбросанные пятна, а сосуды, соединенные наподобие колец.
Сосуды эти, ответвляясь с одной стороны от вены, а с другой стороны от артерии, не пронизывают ткань по прямой линии, а извиваются, образуя в пространстве между венами и артериями целую сеть».
Существенно и то, что Мальпиги понял значение своего открытия. Он с полным правом утверждал: «Мне посчастливилось увидеть такое, что я, пожалуй, не без оснований могу повторить ныне изречение Гомера: «Вижу глазами своими творенье великое». В дальнейшем у Мальпиги и его учеников, естественно, возникло желание обнаружить капилляры и в теле теплокровных животных, но это им не удалось.
Сейчас это кажется удивительным. Ведь стоило им направить объектив микроскопа на собственное ногтевое ложе, и они смогли бы увидеть капилляры. По-видимому, несовершенство методов исследования не позволяло этого сделать.
Удивительно, но факт! Открытие капилляров у теплокровных животных было сделано лишь через 110 лет после исследований Мальпиги его соотечественником физиологом Лаццаро Спалланцани. Объектом его исследования был куриный зародыш, он наблюдал капилляры, соединяющие пупочные артерии и вены.
Опровержение догмы
Догматическая наука, ссылаясь на авторитет Аристотеля, а затем Галена, много веков утверждало, что функция дыхания связана только с терморегуляцией. Движение легких и поступление в них воздуха необходимы для охлаждения организма. При этом самому движению легких придавалось первостепенное значение.
Знаменитый английский естествоиспытатель и архитектор Роберт Гук экспериментально опроверг эту догму. Он вскрыл грудную клетку собаки, вставил в трахею трубку, соединенную с мехами, а в легких сделал небольшие отверстия.
После чего стал равномерно пропускать через легкие свежий воздух, сохраняя легкие неподвижными. При этом животное сохраняло жизнь. На основании этого эксперимента Гук пришел к заключению, что для функции дыхания нужен только свежий воздух.
В дальнейшем он провел опыт, который еще раз, подтвердил правильность такого заключения. На этот раз подопытными замечательного ученого были члены королевского общества. Каждому, кто этого хотел, Гук предлагал дышать воздухом из мешка, при этом выдыхаемый воздух поступал снова в мешок, притока свежего воздуха не было.
Почтенные академики после 20—30 вдохов прекращали испытания, так как ощущали«недостаток»воздуха.
Химический состав воздуха был в те годы неизвестен. Это не позволило Р. Гуку сделать правильное заключение о роли воздуха в дыхании.
Противоперегрузочный эффект
Как известно, мысль о том, что космонавтов в период воздействия на них больших перегрузок целесообразно погружать в жидкость, была впервые высказана К. Э. Циолковским еще в конце прошлого столетия.
Так, например, в известной повести «НаЛуне», описывая полет космонавтов к Луне, Циолковский помещает их в специальные резервуары с жидкостью.
Правда, дышали они через особые трубки воздухом. Но интересно, что Циолковский понимал, что наполнение легких воздухом будет уменьшать противоперегрузочный эффект погружения в жидкость.
Дело в том, что наполненные воздухом легкие, с одной стороны, и такие тканевые структуры, как, например, кости, — с другой, в силу большой разницы их удельной плотности во время действия ускорений будут смещаться. Это приведет к возникновению определенной напряженности тканей и к их повреждениям.
Эта точка зрения была в дальнейшем подтверждена экспериментами исследователей, как советских, так и зарубежных. Об экспериментах итальянских физиологов, в частности, сообщает автор статьи Д. А. Килстра.
Доктор медицинских наук В. Малкин
К счастью или к сожалению, но дышать водой до сих пор так и не научились. Но наука не стоит на месте. Развиваются и совершенствуются технологии очистки воды от вредных примесей. Революционным открытием в этой области стал обратный осмос.
Изначально этот способ использовали для опреснения морской воды. В настоящее время фильтром обратного осмоса можно очистить воду от любых посторонних низкомолекулярных соединений (атомов, ионов и солей). В очищенной воде не содержатся гербициды, пестициды и тригалометаны, а также бактерии, вирусы и микробы, снижается общая жесткость воды.
Используя фильтр обратного осмоса Райфил вы можете быть уверены в качестве питьевой воды и не переживать за свое здоровье и здоровье своих близких. www.raifil-shop.ru
Clinic All
