Без кислорода мы не можем обойтись и нескольких минут? Почему?

Е. А. КОВАЛЕНКО, профессор

Деятельность организма во всех ее проявлениях требует затраты энергии. Энергия же образуется в процессе окислительно-восстановительных реакций, непременным участником которых является кислород. В результате этих реакций в клетках организма совершается трансформация потенциальной химической энергии питательных веществ .в аденозинтрифосфорную кислоту, или сокращенно АТФ. Это универсальный энергетический продукт, своеобразный аккумулятор энергии. Внутриклеточный синтез, секреция желез, сокращение мышц, деятельность мозга—в этих и других процессах, протекающих в организме, расходуется энергия, запасенная в АТФ. При этом сам «аккумулятор» распадается и требуются новые порции кислорода для его синтеза.
Нехватка кислорода остановит процессы бирлогического окисления, оборвется цепь реакций, обеспечивающих организм энергией, и жизнь каждой клетки будет парализована.
Как видим, кислород недаром называют эликсиром жизни, и знание всех процессов, связанных с его циркуляцией в организме, крайне необходимо. Сегодня ученым известно немало, но далеко не все.
Известно, что переход кислорода из вдыхаемого воздуха в кровь совершается в легких, точнее в местах соприкосновения тончайших мембран легочных альвеол (микроскопических пузырьков) и капилляров—мельчайших кровеносных сосудов. Связанный дыхательным пигментом крови—гемоглобином, кислород по лабиринтам бесчисленных артериальных путей доставляется к органам и тканям.
Известно, что разные ткани организма нуждаются в различных количествах кислорода для осуществления своих функций и неодинаково чувствительны к его недостатку. Например, в головном мозге уже через пять минут после прекращения доставки кислорода начинаются необратимые процессы, приводящие к гибели нервных клеток. А мышцы выдерживают гораздо дольше—час-полтора.
Известно, что объем необходимого организму кислорода зависит от того, находится человек в состоянии покоя или активной деятельности. В покое организму требуется приблизительно 250 миллилитров кислорода в минуту, а при интенсивной мышечной работе это количество увеличивается в 6—8 и даже 10 раз.
Однако для оценки состояния организма, для диагностики некоторых заболеваний, а также выбора оптимальной тактики их лечения важно знать не только общее количество кислорода, необходимое организму в той или иной ситуации, но и уровень его давления в отдельных тканях. Уровень давления—очень информативный показатель. Специалисту он говорит о том, хорошо ли снабжается данная ткань жизненным эликсиром, насколько полно удовлетворяется ее потребность в кислороде и даже сигнализирует о неблагополучии в организме.
У одного и того же человека уровень давления кислорода в разных тканях неодинаков, и если измерить его в нескольких точках нашего тела, а затем нанести на бумагу полученные данные, то составится своеобразная кислородная карта организма. Такой способ исследования получил название оксигенотопографии (от латинского oxygenium—кислород).
Дксигенотопография родилась в экспериментальной медицине; в нашей стране она стала впервые использоваться применительно к задачам космической медицины и биологии, когда возникла настоятельная необходимость исследовать кислородный режим тканей в условиях космического полета.
Наблюдения показали, что при невесомости наступает перераспределение крови из нижней половины тела в верхнюю, в связи с чем специалисты высказали предположение, что могут происходить определенные изменения в кислородном снабжении всех без исключения тканей.
Изучение динамики кислорода в тканях во время полета в космос впервые было осуществлено советским и чехословацким космонавтами А. Губаревым и В. Ремеком на борту орбитальной станции «Салют-6». Эксперимент «Кислород» проводился в рамках программы «Интеркосмос»; для его осуществления специалистами двух братских стран был создан уникальный портативный прибор «Оксиметр». Данные, полученные космонавтами, значительно расширили представление о кислородном режиме тканей в условиях действия на организм факторов космического полета.
Из лабораторий, где ведется подготовка к космическим полетам, оксигенотопография шагнула в «земные» научные институты и клиники. Здесь продолжается изучение «белых пятен», которых на кислородной карте организма еще немало.
Схематично весь путь поступления кислорода в организм можно представить как каскад постепенно понижающихся уровней давления этого газа. На верхней ступени каскада — парциальное (то есть частичное, отдельное) давление кислорода в атмосфере. Оно высокое. Например, при общем барометрическом давлении 760 миллиметров ртутного столба оно равно 159 миллиметрам. СуществениЬ ниже парциальное давление в воздухе легких—100—105 миллиметров ртутного столба; это вторая ступень. В артериальной крови давление падает еще на пять—десять делений. В тканях qpraнизма Оно, разумеется, еще ниже. Однако конкретные величины уровней давления кислорода в отдельных тканях пока точно не установлены. Но по мере того, как исследователи получают новые данные, «кислородный портрет» человека вырисовывается все более четко и рельефно. Интересно, что подобно голосу, лицу, отпечаткам пальцев он индивидуален.
Для практической же медицины весьма важно то, что «кислородные портреты» отдельных органов и организма в целом различны в норме и при патологических состояниях. Это открывает возможность использовать оксигенотопографию как ценный диагностический метод.
Существует такое понятие—критический уровень давления кислорода. Падение давления ниже этой границы приводит к нарушению окислительно-восстановительных процессов в клетке, и она может погибнуть. Иными словами, давление ниже критического уровня—тревожный сигнал, означающий, что в организме происходят резкие патофизиологические изменения.
Каков же уровень критического давления кислорода для разных тканей?
Пока удалось установить его для мозга (4-—5 миллиметров ртутного столба), а также для артериальной и венозной крови: он соответственно равен 25—22 и 20—19 миллиметрам ртутного столба. Когда давление падает ниже этих границ, резко нарушаются функции всех систем и органов, человек теряет сознание,
Оксигенотопография позволит осуществлять оперативный контроль за степенью насыщения кислородом различных тканей и выявлять «угрожаемые» участки, почему-либо недостаточно снабжаемые кислородом. Такой контроль особенно ценен при оперативных вмешательствах на сердце, сосудах, почках, других органах, а также для ранней диагностики ряда заболеваний, в частности, такого тяжелого недуга, как облитерирующий эндар-териит.
Кислородными характеристиками организма заинтересовались геронтологи. Каковы возрастные нормы потребления кислорода различными тканями? Какие факторы в пожилом возрасте улучшают кислородные характеристики, а какие ухудшают? Это предстоит выяснить.
Сегодня ведется кропотливый научный поиск, для того чтобы завтра этот способ исследования стал достоянием практических врачей. В любой поликлинике в кабинете функциональной диагностики врач сможет «нарисовать кислородный портрет» пациента, что поможет более полно и глубоко оценить его состояние, поставить диагноз, а затем контролировать эффективность назначенного лечения.