Барометрическая гипоксия Нырятельная гипоксия

Содержание

Слайд 2

Внешняя среда ↓ Органы дыхания (легкие, жабры) ↓ Кровеносная система +

Внешняя среда

Органы дыхания (легкие, жабры)

Кровеносная система + Кровь (О2–переносящий белок)



Внутриклеточные пути доставки О2 в митохондриях

Скорость реакций с образованием и расходованием АТФ

Вынос конечных продуктов из клетки и из организма

Слайд 3

Таблица 18 Состав сухого атмосферного воздуха, %, (Otis, 1964), по: [71]

Таблица 18
Состав сухого атмосферного воздуха,
%, (Otis, 1964), по: [71]
Азот 78.09
Кислород 20.95
Аргон

0.93
Двуокись углерода 0.03
Слайд 4

Таблица 19 Парциальное давление (р) и концентрация (с) кислорода и двуокиси

Таблица 19
Парциальное давление (р) и концентрация (с)
кислорода и двуокиси углерода

в крови
и альвеолярном газе человека [24]
Слайд 5

Гипоксия возникает, когда давление кислорода (рО2) во внешней среде снижается: при

Гипоксия возникает,
когда давление кислорода (рО2)
во внешней среде снижается:
при

падении барометрического давления,
2. при снижения его концентрации
во вдыхаемом (альвеолярном) воздухе.
,
Первый случай –подъем в горы.
Второй случай – задержка дыхания,
например, при нырянии,
Слайд 6

1-высота, на которой большинство неакклиматизированных людей теряет сознание от недостатка кислорода,


1-высота, на которой большинство
неакклиматизированных людей
теряет сознание от недостатка


кислорода,
2-наибольшая высота постоянных
поселений человека,
3-наибольшая высота, на которой
акклиматизированные люди
могут выжить несколько часов,
вдыхая воздух,
4-наибольшая высота, доступная
человеку при дыхании
чистым кислородом.

Рис. 45. Зависимость атмосферного давления
и парциального давления кислорода
от высоты (Dejours, 1966), по: [71].

Слайд 7

У спортсменов максимальное время бега со скоростью 12 км/ч: Уровень моря

У спортсменов максимальное время
бега со скоростью 12 км/ч:
Уровень моря –

30 мин
Высота 2270 м – 11 мин
3490 м – 2 мин
У солдат максимальное потребление О2 ,
мл О2 /(мин∙кг)
Уровень моря – 51
Высота 1700 м – 52
3800 м – 35
Слайд 8

Рис. 46. Концентрация молочной кислоты в крови крыс, находящихся 1 ч

Рис. 46. Концентрация молочной кислоты в крови крыс,
находящихся 1

ч в воздушной среде
с разным содержанием кислорода [26]
Слайд 9

Рис. 47. Динамика концентрации молочной кислоты в тканях белых крыс во

Рис. 47. Динамика концентрации
молочной кислоты в тканях
белых крыс во

время
пребывания в горах Тянь-Шаня
на высоте 3200 м [79].
1 – исходное состояние
на высоте 760 м.
2, 3, 4, 5 – пребывание
на высоте 6, 20, 30, 45 сут.
Слайд 10

Рис. 48`. Физиологические изменения, протекающие в организме в процессе адаптации к гипоксии (Барбашова, 1964), по: [54].

Рис. 48`. Физиологические изменения, протекающие в организме
в процессе адаптации к

гипоксии (Барбашова, 1964), по: [54].
Слайд 11

Слайд 12

У человека МОК, л/мин, при дыхании воздушной смесью с концентрацией кислорода

У человека МОК, л/мин,
при дыхании воздушной смесью
с концентрацией кислорода

8.5%
до 5 мин 10 мин
5.3 8.3 9.0
Слайд 13

Слайд 14

Рис. 49. Минутный объем кровообращения у спокойных собак во время месячного

Рис. 49. Минутный объем кровообращения
у спокойных собак во время

месячного пребывания
на высоте 3200 м над ур. м. [3].
Слайд 15

Таблица 22. Органная скорость кровотока (мл/мин-1 • кг-1) у спокойных собак

Таблица 22.
Органная скорость кровотока (мл/мин-1 • кг-1)
у спокойных собак

во время пребывания
на высоте 3200 м над ур. м. [3].
Слайд 16

Слайд 17

Рис. 50. Содержание оксигемоглобина в артериальной крови лам (1), грызунов -

Рис. 50. Содержание оксигемоглобина в артериальной крови
лам (1), грызунов - вискунов

(2) и овец (3),
обитающих на разных высотах (Hall et al, 1936), по: [54]
Слайд 18

Таблица 24 Гематологические показатели у жителей разных высот (Hurtado, 1964), по: [32]

Таблица 24 Гематологические показатели у жителей разных высот (Hurtado, 1964), по: [32]

Слайд 19

Таблица 25. Эритроциты, гемоглобин крови и миоглобин в мышцах у собак,

Таблица 25.
Эритроциты, гемоглобин крови и миоглобин
в мышцах у

собак, выросших на разных высотах
(Hurtado et al., 1937), по: [54]
Слайд 20

Рис. 51. Кривые диссоциации оксигемоглобина крови ламы и викуньи (слева) по

Рис. 51. Кривые диссоциации оксигемоглобина крови ламы и викуньи (слева) по

сравнению с теми же кривыми у других млекопитающих (заштрихованная область)
Hall еt al., 1936), по: [71]
Слайд 21

Рис. 52. Кривые диссоциации оксигемоглобина в крови беременной козы и ее

Рис. 52. Кривые диссоциации оксигемоглобина
в крови беременной козы и ее

плода (Barcroft, 1935);
пунктиром показаны пределы, в которых лежат
те же кривые для небеременных коз, по: [71].
Слайд 22

При адаптации к гипоксии не всегда находят сдвиг кривой диссоциации НbО2

При адаптации к гипоксии не всегда находят
сдвиг кривой диссоциации НbО2

влево,
при котором сродство О2 и белка Нb увеличивается,
что улучшает оксигенацию гемоглобина в легких.
Чаще наблюдают сдвиг этой кривой вправо
(он наблюдается у коз при беременности),
при котором отрыв молекулы О2 от Нb, облегчается
что важно для тканей организма, поглощающих О2.
Такой сдвиг наблюдают у человека
- аборигена высокогорья.
Слайд 23

Таблица 27 Параметры легких у 24 мужчин – аборигенов различных высот (Gareila-Oyola, Saldana, 1974), по: [32]

Таблица 27
Параметры легких у 24 мужчин
– аборигенов различных высот

(Gareila-Oyola, Saldana, 1974), по: [32]
Слайд 24

Слайд 25

Слайд 26

Основное различие этих двух групп рабочих касается крови: при длительном пребывании

Основное различие этих двух групп рабочих
касается крови:
при длительном пребывании

на большой высоте
концентрация в ней Нb
и насыщенность ее О2 повышаются
и, самое интересное,
почти в 2 раза увеличивается системная АВО2
( от 5% до 9% ).
Это означает: у адаптированных рабочих
при небольшой разнице в величинах МОК
(4.7 и 4.4 л/мин)
выход О2 из кровеносных сосудов растет,
что и обеспечивает у них неизменное,
а порой и повышенное потребление О2.
Слайд 27

Почему снижается работоспособность неадаптированного человека на высоте? На высоте для обеспечения

Почему снижается работоспособность
неадаптированного человека на высоте?
На высоте для обеспечения

кислородом
работы скелетных мышц
учащается дыхание (а это работа дыхательных мышц),
ускоряется и усиливается сокращение
нашей главной мышцы – сердца.
Для этого нужен дополнительный кислород.
Подсчитано, если МОД и МОК увеличиваются
до максимальных значений,
то дыхательные мышцы и сердце будут потреблять
почти половину вдыхаемого кислорода,
Для скелетных мышц
кислорода останется недостаточно .
Слайд 28

У аборигенов исходные показатели работы легких и сердца ниже, а поверхность

У аборигенов
исходные показатели работы легких и сердца ниже,
а поверхность

легочных альвеол выше.
Клеточные системы переноса и окисления питательных продуктов (и кислорода) более эффективны (табл. 24 и 25).
Повышенные плотность капилляров в тканях,
и концентрация миоглобина в клетках,
пониженное сродство Нb к О2 ,
возможно, более низкое критическое рО2 для органных клеток.
Образующийся в условиях гипоксии лактат,
ускоренно синтезируется в углеводы.
В результате скорость потребления О2 аборигенами
в условиях низкого парциального рО2
может сохраняться и даже повышаться.
Слайд 29

Рис. 53. Нарушение очерка и появление грубых ошибок после 3 мин

Рис. 53. Нарушение очерка
и появление грубых ошибок
после 3 мин

в барокамере
на высоте 7500 м
(Василенко, 1958), по: [32].
Слайд 30

При острой дыхательной гипоксии увеличиваются минутные объемы дыхания и кровообращения, доля

При острой дыхательной гипоксии
увеличиваются минутные объемы
дыхания и кровообращения,
доля анаэробной

энергетики в клетках растет
и в тканях повышается
количество недоокисленных продуктов,
таких как молочная кислота.
В результате резко падает
жизнедеятельность организма
и, как пример – снижается
мышечная и умственная работоспособность
Слайд 31

При длительной дыхательной гипоксии МОК снижается даже ниже исходного уровня, МОД

При длительной дыхательной гипоксии
МОК снижается даже ниже исходного уровня,
МОД

остается повышенным,
альвеолярная поверхность легких увеличивается.
2. Растут объем циркулирующий крови и концентрация Hb,
меняется его сродство к О2 ;
у человека кривая диссоциации HbО2 сдвигается вправо ,
что облегчает выход О2 из молекулы HbО2.
3. Артерио-венозная разница О2 увеличивается, что отражает
ускорение транспорта О2 из крови в ткани
и возможное снижение рО2 крит для тканевых клеток.
4. В тканях появляется в заметных количествах миоглобин
и ускоряются реакции связывания молочной кислоты.
5. Работоспособность адаптированного человека растет,
однако только у аборигенов она приближается
к работоспособности человека, живущего на уровне моря.
Слайд 32

Слайд 33

Таблица 28 Содержание кислорода в организме водных млекопитающих, мл О2/кг Мт [41, 95]

Таблица 28
Содержание кислорода в организме
водных млекопитающих, мл О2/кг Мт

[41, 95]
Слайд 34

Слайд 35

Таблица 30. Запас кислорода в организме байкальского тюленя [37, 38] При

Таблица 30.
Запас кислорода в организме байкальского тюленя [37, 38]

При подсчетах

было принято:
1) для связывания 1 мл О2 требуется 746 мг Мb;
2) концентрация О2 в артериальной крови щенков и взрослых составляет
30 и 37 об. %, а системная АВО2 равна 7 об. %;
3) соотношение венозного и артериального отделов русла равняется 3;
4) коэффициент растворимости О2 в жидкостях тела и жире равняется 3•10-5 и
16•10-5 мл•мл-1 мм рт. ст.-1;
5) масса жидкостей 15%;
6) среднее рО2 в жидкостях и жире 70 мм рт. ст..
Слайд 36

Рис. 55. Рентгенограмма печеночного венозного синуса и печеночных вен у морского котика [11]

Рис. 55. Рентгенограмма печеночного венозного синуса
и печеночных вен у морского

котика [11]
Слайд 37

Рис. 56. Кривые диссоциации НbО2 обыкновенного тюленя (1), хохлоча (2), серого

Рис. 56. Кривые диссоциации НbО2 обыкновенного тюленя (1), хохлоча (2),
серого

тюленя (3) (Scholander, 1940; Lenfant et. al.,1970; Lapennas, Reeves, 1982)
и МbО2 у различных морских млекопитающих (Rossi-Fanelli, Antonini, 1958),
по: [33]. По оси ординат степень их насыщения в %.
Показаны рО2 полунасыщения для Мb (а) и для Нb (б и б*).
Слайд 38

У морских млекопитающих энергетика коротких пищевых ныряний аэробна и обеспечена депонированным кислородом.

У морских млекопитающих
энергетика коротких пищевых ныряний
аэробна и обеспечена
депонированным

кислородом.
Слайд 39

Рис. 57. Органные доли МОК у щенков байкальской нерпы при нырянии

Рис. 57. Органные доли МОК у щенков байкальской нерпы при нырянии

[5, 36, 76]. Внизу - средняя Мт и в скобках - число нерп. Показано
различие с контролем (для головного мозга с коротким нырянием).
Слайд 40

Морские млекопитающие после исчерпания своих кислородных депо используют энергию анаэробного гликолиза.

Морские млекопитающие после исчерпания своих кислородных депо
используют энергию анаэробного гликолиза.


Поэтому органы этих животных, даже такие как головной мозг и почки,
содержат много гликогена с глюкозой,
ммоль глюкозы/кг ткани, [24, 65, 101]:

Морские млекопитающие после исчерпания кислородных депо
(при длительных исследовательских ныряниях)
используют энергию анаэробного гликолиза [24, 65, 101].
Поэтому органы этих животных,
даже такие как головной мозг и почки, содержат много
гликогена с глюкозой, мМоль глюкозы / кг ткани:
Крыса Собака Тюлень Байкальская
Уэделла нерпа
Скелетные мышцы 26 31 40 30
Миокард 28 28 90 43
Головной мозг 3 4 12 28

Слайд 41

Таблица 31. Количество углеводов в органах байкальской нерпы с Мт 20

Таблица 31.
Количество углеводов в органах байкальской нерпы
с Мт 20

кг до, в конце 19-минутного ныряния и
через 2 мин после него [64]
Слайд 42

У водных млекопитающих (по большей части это морские животные) Энергетика коротких


У водных млекопитающих
(по большей части это морские животные)
Энергетика

коротких пищевых ныряний
аэробна и обеспечена депонированным кислородом.
Энергетика длительных ныряний обеспечивается
а) запасами кислорода,
б) способностью сердечно-сосудистой системы к централизации
кровотока (перераспределение кровотока в ЦНС),
в) энергией анаэробного гликолиза, в основном, гликогенолиза,
г) низкой чувствительностью нервных центров
к повышению кислотности крови из-за накопления
недоокисленных продуктов клеточных реакций [11].