Дыхание, углекислый газ и ваше здоровье

Интерес к дыханию привел к тому, что появилось огромное количество течений и регуляторов дыхания: от «управления» кислотно-щелочным балансом, восточные системы дыхания, множество пластиковых приборов, в которые дышат люди и ищут в них свое счастье. К сожалению, большинство подобных течений являются шарлатанскими, хоть и содержат рациональные зерна. Эта статья — начало цикла про углекислый газ.

Мы привыкли к тому, что выдыхаемый нами углекислый газ представляет собой ненужное для человеческого и животного организма вещество, которое действует отрицательно и только вредит организму. На самом деле это не так. Углекислый газ является мощным регулятором. Но его избыток, так и его недостаток вредят нашему здоровью. К сожалению, это практически никогда не замечается, что приводит к развитию болезней и патологических состояний. А между тем причины лежит на поверхности!

Есть два основных проблемных состояния с углекислым газом у относительно здоровых людей. Напомню, что речь не будет идти о болезнях!

1. Повышение уровня углекислой кислоты в крови.
Это состояние называется гиперкапния и чаще всего возникает при длительном нахождении в душном помещении с плохой вентиляцией, при плавании с очень длинной дыхательной трубкой, при задержках дыхания под водой. Об этом будет отдельная статья!

2. Снижение уровня углекислой кислоты в крови.
Это состояние называется гипокапния и чаще всего возникает при избыточно учащенном дыхании (гипервентиляция). Это приводит к развитию газового (респираторного) алкалоза — это нарушение регуляции кислотно-щелочного равновесия. Возникает вследствие гипервентиляции лёгких, приводящей к избыточному выведению СО₂ из организма и падению парциального напряжения двуокиси углерода в артериальной крови ниже 35 мм рт. ст., то есть к гипокапнии.

Хочу отметить, что гипервентиляция является частью стрессового ответа. Вспомните как часто дышит спортсмен перед стартом! И это действительно поможет его мышцам! 

Гипервентиляция носит изначально адаптивный характер, представляя эволюционно выработанную «стартовую» реакцию в ответ на стресс, ориентированную на физическое действие.

Так, в первобытной популяции человек в прямом противоборстве с природой подвергался мощному физическому и биологическому воздействию и не был защищен ничем, кроме естественных сил организма, обеспечивающих готовность к физическим нагрузкам различной интенсивности (оборона, агрессия, бег от опасности). Для этой цели эволюционным путем была выработана и закреплена гипервентиляция, основные механизмы которой направлены на обеспечение сильного мышечного напряжения!

Действительно, гипокапния перераспределяет кровоток, устремляя кровь к мышцам за счет снижения кровотока в сердце, мозге, желудочно-кишечном тракте, печени, почках. Алкалоз и симпатадренергия (увеличение уровня адреналина!) ведут к повышению внутриклеточного ионизированного Са++ — главного естественного активатора сократительных свойств мышечных клеток. Таким образом, гипервентиляция делает двигательную реакцию на стресс более быстрой, интенсивной и совершенной.

Гипервентиляция, вызванная ситуационным стрессом, у здорового человека прекращается с окончанием стресса.

Но при длительном психоэмоциональном напряжении у ряда людей происходит нарушение регуляции дыхания, и гипервентиляционный паттерн дыхания может закрепиться, положив начало феномену хронической нейрогенной гипервентиляции. Избыточное дыхание в таких случаях становится стабильной особенностью пациента, закрепляя гипервентиляционные нарушения гомеостаза — гипокапнию и алкалоз, способные с закономерной последовательностью реализоваться в соматические заболевания. Об этом мы еще поговорим.

А пока для затравки роль углекислого газа в организме:

1. Углекислый газ является одним из важнейших медиаторов регуляции кровотока. Он является мощным вазодилататором (расширителем кровеносных сосудов). Соответственно, если уровень углекислого газа в ткани или в крови повышается (например, вследствие интенсивного метаболизма — вызванного, скажем, физической нагрузкой, воспалением, повреждением тканей, или вследствие затруднения кровотока, ишемии ткани), то капилляры расширяются, что приводит к увеличению кровотока и соответственно к увеличению доставки к тканям кислорода и транспорта из тканей накопившейся углекислоты. При снижении СО2 на 1мм.рт.ст. в крови происходить снижение мозгового кровотока на 3-4%, а сердечного 0,6-2,4%. При снижении СО2 до 20 мм рт.ст. в крови (половина официальной нормой), кровоснабжение головного мозга снижается на 40% по сравнению с нормальными условиями.

2. Усиливает мышечные сокращение (сердце и мышцы). Углекислый газ в определённых концентрациях (повышенных, но ещё не достигающих токсических значений) оказывает положительное инотропное и хронотропное действие на миокард и повышает его чувствительность к адреналину, что приводит к увеличению силы и частоты сердечных сокращений, величины сердечного выброса и, как следствие, ударного и минутного объёма крови. Это также способствует коррекции тканевой гипоксии и гиперкапнии (повышенного уровня углекислоты).

3. Влияет на кислород. От содержания в крови углекислоты зависит поступление в ткани кислорода (эффект Вериго-Бора). Гемоглобин принимает и отдаёт кислород в зависимости от содержания кислорода и углекислоты в плазме крови. При снижении парциального давления углекислого газа в альвеолярном воздухе и крови сродство кислорода к гемоглобину повышается, что затрудняет переход кислорода из капилляров в ткани.

4. Поддерживает кислотно-щелочное равновесие. Ионы гидрокарбоната очень важны для регуляции pH крови и поддержания нормального кислотно-щелочного равновесия. Частота дыхания влияет на содержание углекислого газа в крови. Слабое или замедленное дыхание вызывает респираторный ацидоз, в то время как учащённое и чрезмерно глубокое дыхание приводит к гипервентиляции и развитию респираторного алкалоза.

5. Участвует в регуляции дыхания. Хотя наш организм требует кислорода для обеспечения метаболизма, низкое содержание кислорода в крови или в тканях обычно не стимулирует дыхание (вернее, стимулирующее влияние нехватки кислорода на дыхание слишком слабо и «включается» поздно, при очень низких уровнях кислорода в крови, при которых человек нередко уже теряет сознание). В норме дыхание стимулируется повышением уровня углекислого газа в крови. Дыхательный центр гораздо более чувствителен к повышению уровня углекислого газа, чем к нехватке кислорода.