Динамика содержания диоксида углерода в крови человека при воздействии гипоксии на различных высотах Текст научной статьи по специальности «Фундаментальная медицина»

УДК 612

М.Т. Шаов

д-р биол. наук, профессор, кафедра физиологии человека и животных, ФГБОУ ВПО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»,

г. Нальчик

О.В. Пшикова

д-р биол. наук, профессор, кафедра физиологии человека и животных, ФГБОУ ВПО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»,

г. Нальчик

Х.А. Курданов

д-р мед. наук, профессор, руководитель Центра медико-экологических исследований -филиала Государственного научного центра Российской Федерации - Института медико-биологических

проблем Российской академии наук,

г. Нальчик М.Э. Кармокова магистрант,

кафедра физиологии человека и животных, ФГБОУ ВПО «Кабардино-Балкарский государственный университет им. Х.М. Бербекова»,

г. Нальчик

ДИНАМИКА СОДЕРЖАНИЯ ДИОКСИДА УГЛЕРОДА В КРОВИ ЧЕЛОВЕКА ПРИ ВОЗДЕЙСТВИИ ГИПОКСИИ НА РАЗЛИЧНЫХ ВЫСОТАХ

Аннотация. В настоящей работе исследовано влияние высокогорной импульсной гипоксии на диоксид углерода в организме человека на различных высотах. При подъемах на высоты уровень СО2 в крови исследуемой группы достоверно понижался, а при спусках - повышался. Полученные результаты данного исследования подтверждают прямую зависимость уровня диоксида углерода в организме от парциального давления кислорода в воздухе.

Ключевые слова: гипоксия, диоксид углерода, кислород.

M.T. Shaov, Kabardino-Balkaria State University H.M. Berbekov, Nalchik

O.V. Pshikova, Kabardino-Balkaria State University H.M. Berbekov, Nalchik

H.A. Kurdanov, Center for Medical and Environmental Research - Branch of the National Science Centre Russian Federation - Institute for Biomedical Problems of the Russian Academy of Sciences, Nalchik

M.E. Karmokova, Kabardino-Balkaria State University H.M. Berbekov, Nalchik

DYNAMICS OF CARBON DIOXIDE CONTENT IN HUMAN BLOOD WHEN EXPOSED TO HYPOXIA AT

DIFFERENT HEIGHTS

Abstract. In the present work investigated the effect of impulsed mountain of hypoxia on the carbon dioxide in the human organism at various heights. At rises to a height level of CO2 in blood of the study group authentically went down, and during descent - increased. The received results of this research, confirm direct dependence of level of carbon dioxide in the organism from the partial pressure of oxygen in air.

Keywords: hypoxia, carbon dioxide, oxygen.

Введение. Изучение влияния высокогорной гипоксии на организм человека является одной из актуальных проблем физиологии. Гипоксия вызывается ухудшением кровоснабжения тканей организма и является одной из главных причин возникновения многих болезней в организме. Она вызывается уменьшением кровотока по артериям и артериолам из-за сужения их просвета, а также замедлением процесса передачи кислорода эритроцитами клеткам тканей. Эти изменения кровеносных сосудов и эритроцитов происходят в значительной степени из-за

недостаточности углекислого газа в крови. Как известно, существует прямая зависимость концентрации углекислого газа и кислорода в организме: чем больше в крови СО2, тем больше кислорода по артериолам и капиллярам доходит до клеток и усваивается ими.

Именно углекислый газ способствует полному усвоению кислорода, а процентное содержание углекислого газа в артериальной крови является важным физиологическим показателем состояния кровоснабжения тканей организма. Следовательно, управление уровнем СО2 в артериальной крови человека - это ключ к управлению его адаптационным потенциалом [4, с. 137]. Диоксид углерода является важнейшим интегральным показателем адаптационных возможностей организма человека [2, с. 142].

В состоянии покоя в норме в артериальной крови оптимальная концентрация CO2 находится в пределах от 6 до 6,5%. Концентрация от 6 до 4,5% считается допустимой зоной, от 4,5 до 4% считается зоной риска, а от 4 до 3,6% - зоной болезней. Дальнейшее ее снижение от 3,6 до 3% говорит о возможности возникновения опасных для жизни болезней. Повышение уровня CO2 в крови, наоборот, приводит к увеличению функциональных резервов организма, т.к. диоксид углерода оказывает вазодилатирующее действие на сосуды сердца, мозга, снижая тем самым риск развития гипертонической болезни [1, с. 10]. Из этого следует, что индикатором ухудшения кровоснабжения тканей в организме человека может служить процентное содержание CO2 в крови. В этой связи целью данного исследования явилось изучение влияния высокогорной (разовой) импульсной гипоксии на CO2 в крови [3, с. 203].

Методы и объекты исследования. В исследовании принимали участие студенты-добровольцы (11 человек) в возрасте 22-23 лет обоего пола. Работа выполнялась в условиях При-эльбрусья на различных высотах. Диоксид углерода регистрировался в следующем порядке: г. Нальчик (высота 512 м) - поляна «Азау-1» (высота 2300 м) - станция «Мир» (высота 3500 м) - поляна «Азау-2» спуск (высота 2300 м). Было осуществлено 5 выездов с промежутком в 1 день.

Концентрация CO2 в организме человека определялась методом капнометрии. Статистическая обработка полученных данных проводилась с помощью программы Microsoft Excel. Определялась достоверность различий фоновых значений в опыте и впоследействии на основе расчета t-критерия Стьюдента.

Фон Азау 1 Мир Азау 2 Нальчик

Рисунок 1 - Динамика уровня С02 в крови обследуемых в первый день исследования

Результаты и обсуждение. По результатам исследования в первый день в условиях Нальчика фоновое значение концентрации С02 в крови у людей составило в среднем 5,1 ± 0,16% (рис. 1). Это говорит о том, что обследуемая группа находилась в допустимой зоне по содержанию диоксида углерода в организме человека. При подъеме на поляну «Азау-1» происходило достоверное снижение процентного содержания С02 в крови у участников исследования в среднем до 4,7 ± 0,08%. При дальнейшем подъеме до станции «Мир»

происходило еще большее и достоверное снижение значений исследуемого показателя в среднем до 4,56 ± 0,08%. Здесь уже группа испытуемых приблизилась к зоне риска по содержанию диоксида углерода в крови.

При спуске на станцию «Азау-2» значение С02 у людей достоверно повысилось в среднем до 4,67 ± 0,09%, но не доходило до уровня на поляне «Азау-1». Далее, по возращению в Нальчик, фоновое значение концентрации С02 повысилось в среднем до 5,25 ± 0,01%. Эти результаты свидетельствуют о том, что с подъемом на «высоту» содержание С02 в организме понижается, так как при этом парциальное давление кислорода в воздухе становиться меньше.

На третий день исследования фоновое значение С02 в Нальчике в организме людей в среднем составляло 4,98 ± 0,15% (рис. 2). На поляне «Азау-1» произошло достоверное снижение значений в среднем до 4,68 ± 0,09%. Далее, на станции «Мир», значение концентрации С02 достоверно снизилось в среднем до 4,56 ± 0,09%, а затем повысилось в среднем до 4,60 ± 0,08% на поляне «Азау-2». При спуске в г. Нальчик этот показатель у испытуемых составил в среднем 5,00 ± 0,01%.

Таким образом, группа добровольцев при подъемах на «высоты» от 512 до 3500 м над уровнем моря находилась в допустимой зоне по содержанию диоксида углерода, несмотря на некоторые колебания значений С02.

Результаты третьего дня исследования, аналогично первым суткам, подтверждают прямую зависимость уровня диоксида углерода в организме от парциального давления кислорода в воздухе.

5,4

5,2

5

V?

4.8

о

о 4,в

4,4

4.2

4

* ■

ш *

■ ■ _ ... ■:....... 1 ШЯ |"| й 1 ,■ 1

1 1

Фон

Азау 1

Мир

Аэау 2

Нальчик

Рисунок 2 - Динамика уровня С02 в крови людей на третий день исследования

По результатам пятого дня исследования в крови обследуемой группы фоновое значение концентрации С02 составило в среднем 5,05 ± 0,14% (рис. 3). При подъеме на поляну «Азау-1» значение диоксида углерода в крови людей достоверно снизилось в среднем до 4,69 ± 0,11%. При дальнейшем подъеме на станцию «Мир» происходило достоверное снижение этого показателя в среднем до 4,55 ± 0,07%. На этой станции группа испытуемых приблизилась к зоне риска по содержанию диоксида углерода в организме человека.

При спуске на поляну «Азау-2» значение С02 повысилось в среднем до 4,94 ± 0,11%. Затем, по возвращению в г. Нальчик, концентрация С02 понизилась в среднем до 4,75 ± 0,01%. По результатам данного исследования группа испытуемых находилась в допустимой зоне по содержанию диоксида углерода.

Таким образом, прослеживается понижение значения уровня С02 по мере подъема до станции «Мир» и возрастание этого показателя при спуске до высоты 512 м.

На седьмой день исследования фоновое значение концентрации С02 в организме людей составляло в среднем 4,88 ± 0,12%, что соответствует допустимой зоне по содержанию диоксида

углерода (рис. 4). На поляне «Азау-1» произошло достоверное снижение в среднем до 4,69±0,1%. Далее на станции «Мир» значение концентрации С02 также достоверно снизилось в среднем до 4,57 ± 0,09%, а при спуске на поляну «Азау-2» достоверно повысилось в среднем до 4,67 ± 0,12%. При спуске в г. Нальчике этот показатель составил в среднем 5,00 ± 0,01%.

5,4 5,2

Фом Азау 1 Мир Азау 2 Нальчик

Рисунок 3 - Динамика уровня С02 в крови обследуемых на пятый день исследования

Фон Азау 1 Мир Аэау2 Нальчик

Рисунок 4 - Динамика уровня С02 в крови исследуемой группы на седьмой день исследования

5.4

52

■Фон Аэау 1 Мир Азау 2 Нальчик

Рисунок 5 - Динамика уровня С02 в крови людей на девятый день исследования

По результатам девятого дня исследования фоновое значение концентрации С02 в обследуемой группе составило в среднем 4,89 ± 0,1% (рис. 5). При подъеме на поляну «Азау-1» произошло достоверное снижение исследуемого показателя в среднем до 4,61 ± 0,09%. На поляне «Азау-1», как и в Нальчике, группа испытуемых находилась в допустимой зоне по содержанию диоксида углерода в крови, а на станции «Мир» - оказалась в зоне риска, так как значение этого показателя снизилось в среднем до 4,47 ± 0,05%. Далее, при дальнейшем спуске на поляну «Азау-2» и в г. Нальчик, уровень С02 повысился в среднем соответственно до 4,59 ± 0,07% и 5,00 ± 0,01%.

За время проведения исследования в группе испытуемых наблюдались значительные колебательные изменения значений уровня диоксида углерода в пределах от 4,47 до 5,25%.

Выводы. По результатам проведенного исследования концентрация С02 в организме все время находилась пределах допустимой зоны, за исключением девятого дня исследования на станции «Мир», когда значение этого показателя составило в среднем 4,47 ± 0,05%, что соответствует зоне риска по содержанию диоксида углерода. Эти данные позволяют сделать вывод о том, что разовая (импульсная) гипоксия напрямую оказывает влияние на содержание С02 в крови человека.

Список литературы:

1. Мишустин Ю.Н. Выход из тупика. Ошибки медицины исправляет физиология. - Самара: Самарский Дом печати, 2007. - 80 с.

2. Пшикова О.В., Шаов М.Т., Тхамокова Л.Ж. Влияние акустических сигналов дельфина на сатурацию крови кислородом и концентрацию диоксида углерода в крови человека // Успехи современного естествознания. - 2013. - № 9. - С. 140-142.

3. Пшикова О.В., Шаов М.Т., Тхамокова Л.Ж. Дистанционное управление резервами здоровья с помощью «голоса» дельфина // Известия Кабардино-Балкарского научного центра РАН. - 2012. - № 5 (49).- С. 202-207.

4. Пшикова О.В., Шаов М.Т., Шаова З.А. Изменение концентрации углекислого газа в крови человека под воздействием электроакустических сигналов нервных клеток // Юг России: экология, развитие. - 2009. - № 1. - С. 136-141.