Здоровье
Активное долголетие. А.А.Микулин (Глава IV)
Глава IV РОЛЬ КИСЛОРОДА В БОРЬБЕ СО СТАРОСТЬЮ
Механизм снабжения кислородом
Питательные вещества — углеводы, жиры, а также белки окисляются в организме кислородом, т.е. сгорают, высвобождая при этом энергию, и превращаются в конечном счете в углекислоту, воду и азотистые продукты обмена. Эта энергия используется на различные жизненные процессы: движение, синтез сложных химических соединений, секрецию и экскрецию, умственную энергию, а также частично освобождается в виде тепла для поддержания температуры тела.
Известно, что без приема пищи человек может про¬жить 40—50 дней (за счет запасов всех веществ в ею организме); без приема воды — приблизительно 5 дней; без кислорода даже опытный ныряльщик не протянет больше трех-пяти минут.
Эти цифры говорят о решающей роли кислорода в жизни человека. Как же обеспечить оптимальную подачу кислорода в организм человека? Как за счет кислорода достигнуть здоровья? Прежде чем ответить на этот вопрос, рассмотрим два примера.
Пример первый. Чтобы прослушать хрипы в легких, врач просит больного дышать поглубже. Если прослушивание затянулось, то у больного вследствие уменьшения в легких и крови процента СО2 может наступить головокружение и обморок. О таком пациенте говорят: «Задышался».
Пример второй. Здоровый нетренированный человек, поднимающийся по лестнице, дышит часто и глубоко, но ни головокружения, ни обморока у него не наблюдается.
Разница здесь в том, что в первом случае человек стоял неподвижно и усиленное дыхание не вызывалось требованием его организма, а во втором ноги соверша¬ли большую работу, В первом случае дыхание было принужденным, во втором — по требованию организма.
В первом примере избыточное принужденное про¬никновение в кровь и в мозговое вещество кислорода привело к головокружению и обмороку. Во втором — естественное усиление и учащение дыхания было вызвано потребностью подавать увеличенное количество кисло¬рода в мышцы ног, совершавших большую работу, и выделять избыточное количество образующейся углекислоты. Но увеличение количества кислорода в мыш¬цах ног не нарушало деятельности мозга. Следовательно, каким-то удивительным конструкторским приемом при непринужденном дыхании природа обеспечила автоматическое (приспособительное) разное распределение кислорода по всем органам в тех количествах, которые необходимы каждому из них в данный момент.
Среди этих приспособительных механизмов важнейшую роль играет, во-первых, перераспределение крови в работающем организме. В частности, в мышце раскрываются прежде закрытые, «дремлющие» капилляры и расширяется их просвет. Местное кровообращение вследствие этого усиливается. Во-вторых, накопление в тканях работающего органа продуктов обмена веществ ведет к усиленному запросу на кислород и к более жадному поглощению кислорода, поступающего из капилляров.
Гипотеза автора о роли электрических сил в движении эритроцитов
К числу известных механизмов снабжения мышц кислородом мне хотелось бы прибавить еще одну гипотезу — о том, как кислород транспортируется по сложней¬шей сети магистралей внутри организма и достигает нужного места в строго определенном количестве. Задачу, как в несколько мест подать разное количество вещества, в народном хозяйстве решают так: упаковывают товары в контейнеры, отправляют на станцию назначения, а там выгружают и используют. В альвеолах легких природа тоже упаковывает кислород в микроконтейнеры, называемые эритроцитами.
Насыщенные кислородом эритроциты заряжены отрицательно. Органы человека несут обычно в себе также отрицательные электрозаряды. Например, мышцы, со-прикасающиеся с землей, заряжены отрицательно, как и земной шар. Существует закон: электроны устремля¬ются от большего потенциала к меньшему до наступле-ния равновесия. Река — кровь подхватывает эритроциты и несет их по всему телу. Органы, нуждающиеся в кисло¬роде, выгружают потребное количество кислорода из них. Это осуществляется так.
В мышцах, совершающих работу, усиливаются окислительные процессы и, следовательно, уменьшается количество отрицательных злектрозарядов, запас кислорода. От большого потенциала к меньшему уст¬ремляются заряды, захватывая с собой по принципу ионофореза молекулы кислорода. Именно эти силы, видимо, заставляют ионы кислорода из эритроцитов переходить в мышцы для участия в происходящих там окислительных процессах.
Если эта гипотеза верна, то в работающей мышце по отношению к аналогичной мышце, не совершающей работы, должен падать потенциал электрозаряда на величину, обратно пропорциональную нагрузке.
Такие опыты были поставлены автором. На мышцы (бицепсы) лежащего на кушетке человека были наложе¬ны электроды первого отведения электрокардиографа. После отрегулирования изолинии пациент правой рукой поднял груз в 4 килограмма. На прилагаемой диаграмме (рис. 12) видно, что мышца при подъеме груза потеряла заряд по сравнению с неработающей мышцей (движение линии кверху — участок Б — В). Когда был уменьшен груз вдвое, то и потенциал заряда уменьшился вдвое. Когда был снят весь груз, потенциалы мышц правой и ле¬вой рук снова уравнялись. Опыт велся при сильном уменьшении токов, замеряемых в мышце. Из этого опыта можно сделать вывод, что работа мышцы сопровождает¬ся обратно пропорциональным падением в ней свободно¬го отрицательного электрозаряда.
Итак, чем больше разность потенциалов органа человеческого организма и зарядов эритроцитов, тем интен¬сивнее эритроциты снабжают этот орган кислородом. В спокойном состоянии организма все органы имеют потенциал зарядов несколько ниже зарядов эритроцитов, в том числе и органы, например мозговое вещество, заря¬женные положительно. Это и обеспечивает беспрерыв-ный электрообмен, обмен веществ и жизнь живых клеток.
Что движет эритроциты
В дополнение к установленным факторам, обеспечи¬вающим движение эритроцитов по капиллярам, надо принять во внимание еще следующие соображения.
В органах и мышцах человека кровь из артерий распределяется по тончайшим капиллярам, имеющим диаметр в спокойном состоянии около 0,005 сантимет¬ра. Диаметр же эритроцита больше и равен 0,008 сан¬тиметра. Он имеет форму двояковогнутого диска, т.е. похож на бублик без дырки.
На рис. 13 видно, что проникнуть в отверстие капил¬лярной трубочки диаметром меньше 0,005 сантиметра (за вычетом толщины стенок) круглый эритроцит диа-метром 0,008 сантиметра может только будучи сжат стенками кровеносного сосуда в цилиндрик. Такая форма увеличивает наружную площадь соприкосновения эрит¬роцита со стенкой капилляра и усиливает нажим на стенку. Это несомненно способствует переходу кислоро¬да из капилляра в лимфу мышцы. Кислород выжима¬ется словно вода из губки, Эта форма превращает эри-троцит в поршень, на который снизу сильно давит арте¬риальная кровь, поступающая в капилляр. Гидродинами¬ческие силы не могут обеспечить движение жидкости в
Рис. 12. Сравнительная диаграмма разности потенциалов электрозарядов в мышцах (бицепсах) рук пациента, поднимающего правой рукой гирю. Падения потенциала при каждом сокращении сердечной мышцы отмечены пиками.
Рис. 13. Схема капиллярного сосуда (1 — 1) и эритроцита (I—2,3), Он может проникнуть в капилляр, только деформируясь в цилиндрик. Из артерии (II—4) в капилляр поступают эритроциты, неся по шесть (условно) отрицательных зарядов. Сокращенная мышца (II—3), производящая работу, имеет сниженный потенциал, поэтому в нее переходят заряды из эритроцитов. Потеряв заряд, эритроциты слабее отталкиваются друг от друга. Вследствие этого в капилляре скапливается их тем больше, чем сильнее падение потенциала. После расслабления в мышце (III—5) расход кислорода и зарядов уменьшается, силы отталкивания становятся больше и скопление эритроцитов меньше. IV — эпюра скоростей крова в артерии. У стенок, где скорости вследствие трения малые,— давление по уравнению Бернулли больше, чем в середине потока. Поэтому эритроциты оттесняются от стенок и идут в середине потока, где скорость выше средней скорости крови.
таких тонких сосудах вследствие трения. Здесь снова помогает электричество. Силы Кулона заставляют каждый впереди идущий эритроцит отталкиваться от заднего.
Мне думается, что эти большие электрические силы вместе с силами вибрации среды, окружающей капилляры, и обеспечивают продвижение крови в капиллярных сосудах.
Механизм «второго дыхания»
Если человек без разминки сразу бросится бежать, то у него вскоре начнется одышка и сердцебиение. Одна¬ко если продолжать бежать дальше, то по истечении некоторого времени явления кислородного голодания постепенно исчезают, устанавливается ровное дыхание, пульс снижается и появляется так называемое «второе дыхание». Установлено также, что «второе дыхание» наступает тем быстрее, чем лучше тренирован человек. Известно также, что средняя частота пульса у человека, занимающегося спортом, снижается с 70—80 до 50—60 в минуту.
Эти наблюдения можно объяснить только поведением эритроцитов. Схематически процесс протекает так. У человека, не занимающегося физическим трудом и зарядкой, секундное потребление кислорода колеблется мало и поддерживается природой на низшем уровне. При этом костный мозг и селезенка (образно говоря -«заводы» для изготовления эритроцитов) выпускают и поддерживают в крови циркуляцию минимально необходимого количества этих «микроконтейнеров» для обеспечения снабжения тела кислородом и для пополнения убыли разрушающихся эритроцитов. Это требует минимального числа «рабочих рук» и материалов. Природе перепроизводства не нужно! - И вдруг человек очень быстро побежал или начал подниматься по лестнице. Необходимость в кислороде резко возрастает. У «директора завода» — в центральной нервной системе — раздался сигнал из мышечного отделения: «резко увеличьте секундное изготовление контейнеров для кислорода».
Но не так-то просто заводу быстро перестроиться!
Поэтому организму приходится на первых порах усиленно эксплуатировать наличный «контейнерный парк», пока «завод» не начнет расширенное воспроиз-водство эритроцитов.
Чтобы увеличить подачу кислорода в мышцы при малом числе эритроцитов, природа автоматически увеличивает число сокращений сердца в минуту и усиливает пульсацию его, т.е. ускоряет циркуляцию крови и эритроцитов. Усиливает, учащает дыхание для увеличения загрузки ранее имевшихся в крови эритроцитов кислородом. В результате одышкой и сердцебие¬нием сопровождается внезапная усиленная мышечная работа нетренированного человека.
По истечении 5—10 минут «завод» начинает справ¬ляться с повышенным выпуском эритроцитов «на линию». После этого даже при нормальном, чуть ускоренном пульсе и при слегка учащенном дыхании благодаря возросшему числу эритроцитов, поступающих под загрузку кислородом к альвеолам легких, мышцы начинают получать требуемое количество кислорода в секунду и наступает благополучное состояние организма, так называемое «второе дыхание».
Теперь становится понятным, почему у тренированного человека нет резкого перепада пульса в начале бега. Если человек тренируется ежедневно, то «директор завода» рабочих не распускает и немедленно, по первому требованию выбрасывает нужное количество эритроцитов в кровь. У тренированного человека переход на «второе дыхание» наступает поэтому очень быстро.
В связи с регулярными, ежедневными тренировками и требованиями добавочных эритроцитов со стороны спортсмена «директор завода» на всякий случай держит в крови в специальном «депо» — селезенке — большой запас «микроконтейнеров», который может быть экстренно выброшен в кровь. И пульсация сердца даже замедляется с 70—80 до 50—60 ударов в минуту.
В качестве второй линии защиты организма от кислородного голодания у тренированного человека активнее работает костный мозг. Это снижает загрузку сердечной мышцы и способствует долголетию.
Последствия неправильного дыхания
Однажды я сидел в президиуме позади кафедры. Оратор читал доклад. Через пятнадцать минут после начала выступления на его затылке и шее обозначились выпуклые вены, а через полчаса на шее появилась обильная испарина.
Почему это произошло? Ведь оратор спокойно читал по бумаге, не нервничал, в зале было прохладно. Я за¬интересовался этим вопросом и обратился к врачу за разъяснением. Однако ничем другим, кроме нарушения нервной деятельности, он объяснить этого не мог.
Тогда я пошел в поликлинику и попросил с помощью пневмографа (рис. 14) снять диаграмму моего дыхания, когда я нахожусь в спокойном состоянии. На рис. 15 показана эта нормальная общеизвестная диаграмма. За одну секунду легкие расширяются (подъем линии вверх), затем секунду продолжается выдох и 2 секунды пауза (горизонтальное положение линии). Итого средний никл длится 4 секунды, или 15 дыханий в минуту. Если измерить площадь диаграммы, прочерченной са¬мописцем прибора, и помножить полученную величину на определенный коэффициент, то можно узнать объем в кубических сантиметрах одного вдоха. В спокойном состоянии он равен 500 кубическим сантиметрам, или минутный объем равняется 7500 кубическим сантиметрам.
Затем я взял газету, начал громко читать статью. Характер кривой дыхания резко изменился. Вдох был значительно резче, выдох — вначале резкий, потом за-
Рис. 14. Пневмограф, позволяющий записать на ленте изменение объема грудной полости при вдохе. Запись объемов воздуха трех пациентов при вдохе: первая — объем чрезмерно велик, вторая - норма, третья—объем недостаточен.
Рис. 15. Запись потребляемого человеком воздуха в спокойном состоянии.
Рис. 16. Дыхание при чтении вслух.
Рис. 17. При возбужденном споре вся фаза вдоха удлиняется в четыре раза.
тягивался, становился в полтора раза дольше, чем на первой диаграмме. Пауза совершенно отсутствовала. Цикл длился 8 секунд (рис. 16).
На аналогичном приборе была снята диаграмма дыхания человека во время нервного горячего спора (рис. 17). Здесь вдох проходил еще резче, линия диаграммы поднималась почти вертикально, потом воздух нерационально быстро выдыхался, после чего на минимальных остатках воздуха ора¬тор старался произ¬нести еще как можно больше слов.
Время одного дыхания длилось 16 секунд, т.е. в четы¬ре раза дольше нормы. Паузы после выдоха не было.
Определим объемы вдыхаемого воздуха во втором и в третьем эксперименте. Они равны примерно 375 и 325 кубическим сантиметрам. Сопоставляя между собой эти цифры с объемом нормального дыхания, замечаем, что при чтении газеты человек вдыхает кислорода на 25 процентов меньше нормы, во время спора получал всего 35 процентов нормы, т.е. наступало острое кислородное голодание!
Вот почему у оратора и спорщика раздуваются вены, краснеет лицо, появляется одышка, резко учащается дыхание и пульс.
Во время речи или при чтении вслух к основной функции дыхания — обеспечению организма кислородом — присоединяется вторая: производство звуков во время выдоха. У человека, не привычного к произношению монологов, между этими двумя функциями происходит рассогласование. При этом страдает основная функция — снабжение организма кислородом, так как человек старается сказать как можно больше слов на выдохе и задерживает вдох.
У профессионалов — лекторов, певцов, имеющих правильно поставленный голос, таких конфликтов в дыхательных процессах не происходит. Поэтому все люди, которым в своей работе приходится быть ораторами, обязательно должны пройти курс постановки голоса во имя защиты своего здоровья и даже жизни.
Проведенные эксперименты объясняют и случаи смерти актеров в момент произнесения страстных моно¬логов. Причина их — не нервные и сердечные болезни, а непомерно длительное кислородное голодание организма, а также перенапряженность работы актера, оратора, нарушающая обмен веществ, нервную деятельность и мозговое кровообращение.
Есть еще родители, которые не учат ребенка красиво ходить, бегать, сидеть выпрямившись, не горбиться, не вытягивать ноги и не полулежать на стуле, а главное, к сожалению, не учат дышать.
Сейчас при изучении многих болезней выяснилось, что одни люди вдыхают слишком много кислорода и у них образуется в организме недостаточный процент СО2, другие дышат недостаточно интенсивно и у них из-за «тупых» альвеол наблюдаются болезни кислородного го¬лодания, такие, как бронхиальная астма, гипертония.
Здоровое дыхание при беге
Существует три вида дыхания при беге.
1. Вдох и выдох носом при плотно сжатых губах.
2. Вдох носом, выдох ртом.
3. Вдох ртом и выдох ртом.
Теоретические соображения по каждому виду сво¬дятся вкратце к следующему.
По первому: дыхание носом имеет то преимущество, что воздух согревается и увлажняется, проходя по слизистой оболочке, что предохраняет верхние дыхательные пути от охлаждения и высыхания. Но сопротивле¬ние движению воздуха через нос больше, чем через рот.
По второму: те же преимущества вдоха носом, что и в первом. Но выдох ртом обеспечивает быструю очистку легких от газов.
По третьему: быстрый свободный вдох и выдох.
Я остановился на втором дыхании, как наиболее обоснованном и здоровом для организма: вдох — носом, выдох — ртом.
Приступая к процедуре бега, начинаю дышать так: один вдох на два шага и один выдох на два шага. После появления «второго дыхания» — четыре шага на вдох и четыре на выдох.
При нормальном беге объем легких целиком не используется. Поэтому в низу легких вследствие увеличенного удельного веса постепенно скапливается углекислый газ. Для того чтобы избавиться от него во время бега, хочется интенсивно сделать предельно глубокий вдох. Я лично делаю такую «промывку» легких через каждые 50 шагов.
Бегаю и дышу таким образом по утрам вот уже 30 лет, стараясь не пропустить ни одного дня. Если погода очень плохая, бегаю трусцой дома по коридору: 5 шагов туда, пять обратно. Тщательно слежу за собой во время выступлений на лекциях и докладах. Стараюсь как можно чаще вдыхать воздух и спокойнее выпускать его. Стараюсь ни в коем случае не задерживать дыхания и не говорить после выдоха.
Кислород — основа жизни на земле! Эту истину знают все, однако мало кто ежедневно, ежечасно и ежеминутно думает об этом и бережет свой организм от кислородного голодания. Помните, что если прекратить доступ кислорода воздуха в карбюратор двигателя автомобиля, то даже он мгновенно заглохнет и остановится.
Почаще проветривайте комнаты дома и на работе!
Итак, краткие выводы.
1." Чем больше величина совершаемой работы органом (например, мышцей), тем большее количество кислорода в секунду он потребляет и тем больше снижается в нем величина отрицательного электрозаряда.
2. Только благодаря порционной упаковке кислорода в эритроциты достигается возможность его индивидуального распределения по потребляющим органам человека.
3. Кислород в крови заряжен отрицательным знаком. Количество эритроцитов и выгружаемого ими кислорода прямо пропорционально разности потенциалов электрозаряда эритроцитов по отношению к заряду органов потребителя. В такой же пропорции различно содержание числа эритроцитов в капиллярах потребляющих органов.
4. Электрические силы Кулона гонят эритроциты по капиллярам, силы Бернулли заставляют эритроциты двигаться быстрее средней скорости крови в артериях.
