Потребность в кислороде и сердечно-сосудистая система

Все живые клетки в нашем теле принимают участие в окислительном метаболизме - процессе, при котором они используют кислород для превращения энергии химических связей в энергию, которую можно использовать для поддержания жизни. Без кислорода некоторые ткани могут приостанавливать происходящие в них процессы жизнедеятельности на несколько часов, что позволяет поддерживать их жизнедеятельность.

Другие ткани, как например мышечная, способны в течение непродолжительного времени выполнять свою функцию, получая энергию из процессов, в которых не участвует кислород. Однако многие ткани без поступления кислорода быстро погибают. К ним относится наш мозг и нервная система, на долю которых приходится около 1/5 потребляемого нами кислорода. Ваша сердечно-сосудистая система переносит кислород, питательные вещества и микроэлементы от дыхательной и пищеварительной систем к тканям. Она также удаляет из тканей углекислый газ и другие отходы. Хотя важны все функции, транспорт газов от дыхательной системы и обратно является наиболее необходимым и подвергается наибольшему воздействию при погружениях.

Кровь. Стоит вам порезаться, как из раны начинает течь кровь. Даже не имея образования в области физиологии и медицины, вы понимаете, что кровь необходима организму, чтобы поддерживать жизнь. Кровь функционирует как сложная жидкая ткань, состоящая из нескольких определенных компонентов и выполняющая различные функции: снабжение тканей кислородом, удаление углекислого газа, обеспечение питательными веществами, удаление продуктов жизнедеятельности, мобилизация иммунной системы и т. д.

Плазма - жидкая часть крови, транспортирующая питательные вещества, химические элементы и другие компоненты крови. Она также переносит растворенные газы, включая вредный для организма углекислый таз, который образуется в клетках, и азот, концентрация которого в плазме зависит от его парциального давления во вдыхаемом воздухе. (Более подробно о взаимодействии организма с растворенным в крови азотом рассказано в главе «Физиология декомпрессии: растворенные инертные газы»).

Хотя плазма составляет около половины веса крови и содержит некоторое количество растворенных газов, при атмосферном давлении она может переносить очень небольшое количество кислорода. Красные клетки крови (эритроциты) переносят большую часть необходимого тканям кислорода в составе гемоглобина - белка, который легко соединяется и расстается с кислородом. Без гемоглобина крови пришлось бы циркулировать в 15-20 быстрее, чтобы доставлять тканям достаточное количество кислорода, и это при условии, что вы находитесь в состоянии покоя. Эритроциты составляют около 45% веса крови и играют наиболее значимую роль в переносе кислорода.

Изменения в парциальном давлении кислорода влияют на способность гемоглобина связываться с ним, что обусловливает эффективность осуществления транспортировки кислорода от легких к тканям. В легких парциальное давление кислорода (РО2) выше, чем в других тканях. Высокое парциальное давление увеличивает способность кислорода соединяться с гемоглобином. Таким образом, проходя через ваши легкие, кровь насыщается кислородом.

Поскольку кислород расходуется в процессе метаболизма, РО2 в тканях ниже, чем в крови. В условиях более низкого парциального давления кислород выделяется из гемоглобина и поступает в ткани. Израсходовав большинство соединенного с ним кислорода, гемоглобин соединяется с углекислым газом и переносит его к легким для последующего выведения из организма. Фермент красных кровяных клеток (энзим) также принимает участие в обратимой химической реакции, в которой углекислый газ транспортируется плазмой в виде бикарбоната (двууглекислой соли).

Когда кровь возвращается в ваши легкие, она снова попадает в условия повышенного парциального давления кислорода. Под действием этого давления гемоглобин освобождается от углекислого газа и соединяет ся с новой порцией кислорода. В то же время в плазме происходит реакция распада бикарбоната и высвобождается углекислый газ, который попадает в дыхательную систему и удаляется из организма.

Транспортируя углекислый газ в форме бикарбоната, сердечно-сосудистая система переносит его больше, чем могла бы, если бы переносила его в растворенном виде. Около 5% транспортируемого кровью углекислого газа растворено в плазме, около 20% вступает в соединение с гемоглобином, а оставшиеся 75% переносятся в виде бикарбоната.