Как Вы наверное знаете, атмосфера Земли состоит в основном из азота, кислорода и аргона. Если считать по объёму, то 78,084 % азота, 20,946 % кислорода и 0,932 % аргона. По массе это соотношение несколько иное (75,50 % азота, 23,10 % кислорода и 1,29 % аргона). Состав атмосферы такой уже много миллионов лет, и всё живое на Земле привыкло дышать именно такой смесью. Давайте рассмотрим какое-то помещение, в котором давление воздуха было 760 мм рт. ст. Представьте себе, что в этом помещении из воздуха каким-то образом убрать весь азот и аргон, и остался только чистый кислород. Правда давление оставшегося кислорода в том же объёме составит всего 159 мм рт.ст. Это называется парциальным давлением.
Так вот, в таком помещении чистым кислородом дышать можно, и чувствовать себя вполне комфортно. Если давление (чистого кислорода) будет меняться в небольших пределах, например 150-170 мм рт.ст., то в такой атмосфере жить ещё можно. А вот если давление снизить до 122 мм рт.ст. (что соответствует содержанию кислорода в обычном воздухе 16 %), то человек задохнётся «от недостатка кислорода» и умрёт. С другой стороны, если давление (чистого кислорода) повысить, например до 300 мм рт. ст. и оставить человека в таком помещении, то он быстро умрёт «от избытка кислорода», грубо говоря, просто «сгорит», какие именно будут симптомы при умирании, и как долго будет продолжаться такая агония, не знаю, возможно медикам дают такие сведения, но я не медик.
Теперь другой «эксперимент». В том же изолированном помещении не меняя состава воздуха будем снижать давление. Когда общее давление достигнет 580 мм рт.ст., а парциальное давление кислорода снизится до 122 мм рт.ст., человек задохнётся «от недостатка кислорода» и умрёт. (Примерно так и происходит при подъёме альпинистов без специального оборудования на высокие горы).
И наоборот, если повышать давление, например до 1216 мм рт. ст. (что соответствует давлению на глубине 6 м), то парциальное давление кислорода составит 255 мм рт.ст. и человек умрёт «от избытка кислорода». Чтобы этого не произошло, нужно содержание кислорода снизить так, чтобы парциальное давление кислорода осталось прежним, т.е. 159 мм рт.ст. Для этого содержание кислорода в воздухе нужно снизить до 13 %, т.е. разбавить.
Таким образом, чтобы человеку было комфортно, нужно чтобы каким бы ни было общее давление, парциальное давление кислорода во вдыхаемом воздухе было 159 мм рт. ст. (150-170 мм рт.ст.).
Правда, при высоких давлениях появляется новая опасность (из-за азота), но это отдельный вопрос, требует отдельного рассмотрения (если интересно, можно погуглить «кессонная болезнь»).
Все знают, что без кислорода жизнь человека невозможна. Однако, если дышать чистым кислородом, можно умереть. Как же такой жизненно важный газ может стать опасным для здоровья, чем опасны его недостаток и избыток?
В организме человека кислород участвует в реакциях, благодаря которым образуется энергия для жизни. Только за счет кислорода происходят окислительные реакции — питательные компоненты превращаются в энергию внутри клеток. Если уровень кислорода в воздухе, которым мы дышим, снижается, уменьшается и его количество в крови. Мы становимся вялыми, снижается работоспособность, замедляется метаболизм. Это состояние называют гипоксией.
Особенно от нее страдает головной мозг, который потребляет до 20% всего поступающего кислорода. Но если подышать чистым кислородом — мы станем супергероями? Врачи говорят: нет, более того, высокие концентрации кислорода опасны. Подробнее об этом «Доктору Питеру» рассказала врач Елена Питиримова, пульмонолог, аллерголог-иммунолог СМ-Клиники.
Кислород для жизни
Дефицит кислорода в крови провоцирует серьезные расстройства обменных процессов из-за гипоксии. Страдают работа мозга, общее самочувствие, тонус мышц, работоспособность и иммунная защита. Кроме того, из-за нехватки кислорода затрудняется выведение из организма отработанных, конечных продуктов метаболизма.
В разных фильмах мы часто видим, что людям, которые пострадали при авариях и стихийных бедствиях, экстренные службы надевают кислородную маску. Это повышает уровень кислорода и шансы на жизнь, стимулирует сопротивляемость организма. Лечебное влияния кислорода известно с древности, активное использование кислородных смесей стали применять в медицине с середины прошлого века. Но люди должны дышать только кислородной смесью с другими газами. В противном случае этот полезный газ может навредить здоровью.
Это страшное слово «гипоксия»
Более понятная трактовка термина «гипоксия» — это кислородное голодание, возникающее при снижении уровня газа в воздухе, которым мы дышим, или внутри органов и тканей. Это состояние может возникнуть, если газа физически не хватает в окружающем воздухе и в крови, но возможно развитие гипоксии и при проблемах органов дыхания, патологиях сердца, когда организм хуже усваивает газ из окружающего воздуха.
Чем тяжелее гипоксия, тем серьезнее изменения в органах и тканях, при длительном кислородном голодании возникают необратимые процессы. Особенно чувствителен к гипоксии мозг, без кислорода он может протянуть не более 5–7 минут. Также страдают мышца сердца, печень, ткани почек. При развитии гипоксии возникают одышка, синюшность кожи, головокружение и расстройства сознания.
Избыток тоже погубит
Казалось бы, если гипоксия так опасна, можно же дышать чистым кислородом, пусть организм им насыщается. Но в реальности так делать нельзя. Избытком кислорода можно отравиться, что приведет к гибели. Все потому, что избыточное поступление кислорода повышает количество окисленного гемоглобина в крови и снижает уровень восстановленного (без кислорода). Именно этот кислород, без молекул кислорода, выводит из тела углекислый газ. Если такого гемоглобина мало, углекислота задерживается в тканях, что ведет к тяжелому состоянию — отравлению углекислотой (гиперкапния).
Но это не единственная проблема — избыток кислорода провоцирует увеличение количества свободных радикалов в крови. Они химически активны, окисляют различные молекулы, из-за чего страдают оболочки клеток, повреждаются ткани.
А как же барокамеры?
Да, в лечебных целях человеку могут назначаться сеансы посещения барокамеры, где кислород подается в более высоких концентрациях и под повышенным давлением. Но это проводится короткими курсами и под контролем врача, если нужно пополнить запасы кислорода в организме. В обычной жизни отравиться кислородом, просто выходя на улицу, невозможно.
Если кислород назначают в лечебных целях, врач будет подбирать индивидуальные дозы, сочетание газов в смеси, чтобы ничего не повредить и создать максимальный лечебный эффект от процедуры. Обычно это нужно астматикам, людям с пневмонией и бронхитами, пороками сердца, серьезными сердечно-сосудистыми патологиями.
Полезные свойства кислородотерапии
Итак, выделим ключевые воздействия кислорода в отношении организма человека. В качестве лечебной и профилактической процедуры кислородотерапия может помочь в решении целого ряда проблем со здоровьем, таких как:
— гипоксия — общая и местная;- патологии дыхательной системы — пневмонии, эмфизема, ХОБЛ, астма;- тяжелые поражения сердца и сосудов;- серьезные вирусные и бактериальные инфекции, приводящие к проблемам с дыханием;- анемии, связанные с дефицитом железа, меди, витаминов группы В;- нарушения метаболических процессов, в том числе с ожирением;- патологии глаз, включая катаракту и глаукому, проблемы с сетчаткой;- проблемы с иммунной системой, частые и длительные болезни;- помощь в устранении отравлений, в том числе алкогольных;- лечение проблем кожи;- улучшение общей работоспособности, повышение активности на фоне проблем нервной системы;- борьба со стрессами и неврозами, астенией.
Почему чистый кислород может нас убить, — объясняет пульмонолог
20 марта 2023
В организме человека кислород участвует в реакциях, благодаря которым образуется энергия для жизни. Только за счет кислорода происходят окислительные реакции — питательные компоненты превращаются в энергию внутри клеток. Если уровень кислорода в воздухе, которым мы дышим, снижается, уменьшается и его количество в крови. Мы становимся вялыми, снижается работоспособность, замедляется метаболизм. Это состояние называют гипоксией.
Особенно от нее страдает головной мозг, который потребляет до 20% всего поступающего кислорода. Но если подышать чистым кислородом — мы станем супергероями? Врачи говорят: нет, более того, высокие концентрации кислорода опасны. Подробнее об этом «Доктору Питеру» рассказала врач Елена Питиримова, пульмонолог, аллерголог-иммунолог СМ-Клиники.
пульмонология, иммунология, аллергология
Кислород для жизни
Более понятная трактовка термина «гипоксия» — это кислородное голодание, возникающее при снижении уровня газа в воздухе, которым мы дышим, или внутри органов и тканей. Это состояние может возникнуть, если газа физически не хватает в окружающем воздухе и в крови, но возможно развитие гипоксии и при проблемах органов дыхания, патологиях сердца, когда организм хуже усваивает газ из окружающего воздуха.
Избыток тоже погубит
Казалось бы, если гипоксия так опасна, можно же дышать чистым кислородом, пусть организм им насыщается. Но в реальности так делать нельзя. Избытком кислорода можно отравиться, что приведет к гибели. Все потому, что избыточное поступление кислорода повышает количество окисленного гемоглобина в крови и снижает уровень восстановленного (без кислорода). Именно этот кислород, без молекул кислорода, выводит из тела углекислый газ. Если такого гемоглобина мало, углекислота задерживается в тканях, что ведет к тяжелому состоянию — отравлению углекислотой (гиперкапния).
Но это не единственная проблема — избыток кислорода провоцирует увеличение количества свободных радикалов в крови. Они химически активны, окисляют различные молекулы, из-за чего страдают оболочки клеток, повреждаются ткани.
А как же барокамеры?
«В течение десятилетий медицинское сообщество отстаивало чистый кислород в качестве «золотого стандарта» для реанимации. Но никто не изучал, что происходит в нашем мозгу, когда мы вдыхаем такой кислород», — объяснил Рональд Харпер, профессор нейробиологии в Калифорнийском университете.
Команда Харпера использовала функциональную магнитно-резонансную томографию (ФМРТ) для получения подробных изображений того, что происходит внутри человеческого мозга во время двух различных сценариев дыхания. Тесты выявляют незначительное увеличение кровотока, вызванное активацией различных частей мозга, в результате чего эти области «загораются» при сканировании.
Исследователи сканировали мозг 14 здоровых детей в возрасте от 8 до 15 лет, когда они вдыхали дозу 100% кислорода. После замеров команда добавила 5% углекислого газа в смесь и повторила сканирование.
Сравнение двух результатов показало значительную разницу.
Специалисты
«Когда дети вдыхали чистый кислород, их дыхание учащалось, что приводило к быстрому падению уровня углекислого газа», — сообщил соавтор исследования Пол Мэйси, нейробиолог. — Падение уровня углекислого газа сузило их кровеносные сосуды, препятствуя проникновению кислорода в ткани мозга и сердца».
После вдыхания чистого кислорода «загорелись» три структуры мозга, в частности, гиппокамп, который помогает контролировать артериальное давление. Был активен гипоталамус, который регулирует частоту сердечных сокращений, и гормональный уровень. Активация гипоталамуса вызвала каскад вредных реакций и выпустила химические вещества, которые могут повредить мозг и сердце.
«Несколько областей мозга реагировали на стопроцентное содержание кислорода, «сваливая» гипоталамус в перегрузку», — объяснил Харпер. — Гипоталамус отреагировал, выбросив в кровь огромный объем гормонов и нейротрансмиттеров. Эти химические вещества влияют на способность сердца перекачивать кровь и доставлять кислород. Эффект противоположен сути реанимации».
Когда дети вдыхали смесь углекислого газа и кислорода, гиперактивность гипоталамуса исчезала из МРТ.
«Добавление углекислого газа к кислороду позволило кислороду проникнуть в сердце и мозг, успокоило гипоталамус и замедлило выброс опасных химических веществ», — сообщил Мейси.
«Чистый кислород — спичка, которая питает лесной пожар вреда для организма», — сказал Харпер. — Но добавление углекислого газа заставляет все это исчезнуть».
Клиники
Это сценарий прямо из сериала «Анатомия Грея»: фельдшер или врач надевает маску на лицо человека и начинает подавать чистый кислород.
Тем не менее исследования показывают, что вдыхание чистого кислорода может нанести вред мозгу. Результаты, опубликованные в издании Public Library of Science (PLoS) Medicine, противоречат руководствам по медицинской практике и рекомендуют новый подход, который добавляет углекислый газ в дыхательную смесь для сохранения функций мозга у пациентов.
Нужно добавлять углекислый газ
Основываясь на своих выводах, исследователи настоятельно рекомендуют медицинским работникам добавлять углекислый газ к кислороду, особенно при реанимации младенцев или при подаче кислорода в течение двух и более минут. Исследование важно для пациентов, перенесших инсульт, сердечный приступ, отравление угарным газом и любые другие недомогания, при которых нужен кислород.
Кислород и мозг
Более ранние эксперименты и данные о вредном воздействии высокого содержания кислорода уже привели к изменениям в медицинской политике за рубежом. Вместо того чтобы использовать чистый кислород, многие европейские больницы теперь реанимируют пациентов комнатным воздухом, который содержит смесь азота, кислорода и углекислого газа; или со смесью кислорода и углекислого газа.
Ольга Алексеева — журналист, филолог, выпускающий редактор Правды.Ру
Специалист по энцефалопатии, полиневропатии, заболеваниям опорно-двигательного аппарата и их осложнениям, экстрапирамидным заболеваниям (болезнь Паркинсона, тики, эссенциальный тремор и т.д.), демиелинизирующим заболеваниям, болезням мышечного синапса.
Проводит лечение широкого спектра неврологических заболеваний (сколиоз, дорсопатии, головные боли, боли в спине). Владеет методами физиотерапии и мануальной терапии в лечении болей в позвоночнике, плечелопаточных периартритов, радикулитов, люмбаго и др.
Специалист по лечению невропатии, последствий перенесенного инсульта, невралгий и дорсопатий.