Или организму все же необходима смесь азота с кислородом ?
В каком-то фильме была чудесная сцена: спортсмен-любитель хотел пробежать какой-то забег быстрее всех. Он где-то узнал, что спортсмены перед соревнованиями вместо допинга дышат чистым кислородом, мол, это дает много энергии. Ну и решил поступить так же: достал кислородный баллон, подышал. И вышел на дорожку, шатаясь, как пьяный. Ни о каком забеге и речи быть не могло.
Дело в том, что кислород нужен не сам по себе, а для участия в химическом процессе — окислении. В результате этого процесса образуются вещества, передающие энергию. Казалось бы, энергия — это хорошо, но можно привести даже такой простой бытовой пример, как скачок напряжения, который выбивает пробки. Но ведь при окислении образуется не энергия в чистом виде, а вещества, которые должны быть нормально усвоены в других процессах (условно говоря). Но когда кислорода слишком много, организм со всем этим не справляется, и наступает кислородное отравление.
Заблуждение о пользе чистого кислорода для человека родилось возможно потому, что некоторым больным дают дышать из баллонов. Но речь идет о людях, чьи легкие из-за болезни уже не могут нормально работать, не могут воспринимать весь поступающий им кислород. Поэтому им нужна более насыщенная смесь, чем обычный воздух.
И еще простой бытовой пример: полезным считается именно горный воздух, в котором мало кислорода.
Кислород — незаменимый для поддержания жизни на Земле элемент. Оптимальным его содержанием во вдыхаемом воздухе для человека является 20–21%. Кислородные смеси с повышенным его содержанием используются для поддержания функции дыхания при погружении в воду, в условиях разреженного воздуха и космического пространства. В медицине кислородотерапия применяется для лечения ряда заболеваний.
Для любого живого организма опасен как недостаток, так и избыток кислорода. Что такое гипероксия, при каких условиях развивается это заболевание и чем оно опасно для человека?
Что такое гипероксия
Гипероксией называют комплекс патологических реакций, развивающийся в организме при избыточном поступлении кислорода. Заболевание возникает при неправильном использовании дыхательных смесей при погружении на глубину (кислородное отравление в дайвинге), в авиации и космонавтике, при лечении кислородом (гипербарическая оксигенация).
Факторы, усугубляющие течение болезни:
- перегревание или переохлаждение;
- физическая активность;
- индивидуальная чувствительность;
- содержание вредных газов в дыхательной смеси, в том числе углекислого;
- накопление в организме углекислоты.
Отравление кислородом, возможно, из-за применения аппаратов регенеративного дыхания, от неправильного пользования барокамерой при декомпрессии.
При небольшом перенасыщении тканей кислородом может развиваться кислородное опьянение, которое сопровождается:
головокружением;- помутнением сознания;
- пеленой перед глазами;
- шумом в ушах.
Возникает подобное состояние при гипервентиляции лёгких (принудительных глубоких вдохах и выдохах), или непривычном повышении содержания кислорода в атмосферном воздухе — например, у городских жителей при выезде за город. У атлетов подобная ситуация может наблюдаться при высоких физических нагрузках одновременно с глубоким дыханием.
Признаки гипероксии
При поступлении избыточного количества кислорода в кровь вначале развиваются нормальные компенсаторные реакции:
- замедление дыхания;
- сужение сосудов головного мозга и лёгких;
- снижение частоты сердечных сокращений;
- уменьшение объёма циркулирующей крови.
В дальнейшем возникают патологические процессы, проявляющиеся в нарушении переноса газов кровью и окислением клеточных мембран.
В норме кровь из лёгких транспортирует кислород, обратно из тканей — углекислый газ. Переизбыток кислорода приводит к связыванию его с гемоглобином, а для удаления углекислого газа свободного гемоглобина не хватает. Поэтому происходит отравление тканей углекислым газом. Проявляется это следующими признаками:
Второй патологический механизм кислородного отравления связан с разрушением клеточных мембран. В норме кислород окисляется в тканях полностью, а при его избытке остаётся много недоокисленных продуктов — свободных радикалов, которые начинают взаимодействовать в первую очередь с липидами клеточных мембран. Запускается каскадный процесс, который может продолжаться даже после нормализации уровня кислорода в тканях.
Симптомы отравления кислородом
Интоксикация кислородом проявляется моментально, то есть скрытый период отсутствует. Переизбыток кислорода в организме приводит к появлению следующих симптомов:
конвульсии могут быть единственным признаком — следствие быстрого отравления центральной нервной системы высоким содержанием кислорода;
Симптомы заболевания зависят от его формы.
Формы кислородного отравления
В зависимости от преобладания тех или иных симптомов при отравлении кислородом выделяют три формы течения болезни.
-
Лёгочная форма. При этой форме поражаются в основном дыхательные пути и лёгкие. Характеризуется отёком и раздражением слизистой оболочки, кашлем, жжением за грудиной. При нарастании симптомов развиваются кровоизлияния во внутренние органы, головной и спинной мозг, ателектаз (спадение) лёгких. Возможна при длительном дыхании смесью с невысоким парциальным давлением кислорода 1,3–1,6 бар (например, спуск на глубину 18 метров). Скорость течения реакций пропорциональна парциальному давлению и времени вдыхания смеси. Так, при парциальном давлении кислорода 1 бар гипероксия у человека возникает через 6 часов, а при 2,5 бар — через 3. При устранении причин симптомы исчезают через 2–4 часа, окончательно организм восстанавливается через 2–4 суток.
Судорожная форма. Развиваются нарушения слуха и зрения, раздражительность, покалывание и подёргивание мышц. При нарастании гипероксии возникают учащающиеся судорожные припадки наподобие эпилептических. Под водой высок риск утопления. Судорожная форма характерна для отравления чистым кислородом или смесями с парциальным давлением 2–3 бар. При устранении причин гипероксии после судорог возникает сон, который может продлиться несколько часов. После припадка не остаётся никаких неблагоприятных явлений.
При парциальном давлении в 5 бар гипероксия развивается стремительно, возникает моментальная потеря сознания и наступает смерть.
В водолазной практике можно столкнуться с лёгочной и судорожной формами гипероксии, а также их смешанным течением.
Первая помощь
Оказание первой помощи заключается в устранении избыточного кислорода:
уменьшить глубину спуска и перебраться на остановку;- при потере сознания привести пострадавшего в чувство (опытные дайверы для этой цели используют сильную струю кислорода, подача которой рефлекторно перехватывает дыхание);
- в камере переключить на дыхание обеднённой кислородом смесью или воздухом;
- при судорогах оберегать от повреждений, но не фиксировать;
- проводить декомпрессию при судорогах нельзя;
- в течение суток постельный режим в теплом затемнённом помещении с хорошей вентиляцией.
В тяжёлых случаях при отравлении кислородом может понадобиться медицинское вмешательство.
Лечение
Лечение определяет врач исходя из характера гипероксии.
В целях профилактики пневмонии может назначаться антибиотик.
Профилактика
Профилактика гипероксии заключается в соблюдении правил применения кислородных смесей и использования аппаратов для дыхания:
не превышать допустимую глубину погружения;- не превышать допустимого времени пребывания на глубине;
- при использовании смесей с различным содержанием кислорода строго следить за маркировкой баллонов и порядком их применения;
- соблюдать время пребывания в декомпрессионной камере;
- при проведении декомпрессии чистым кислородом время дыхания не должно превышать 3–3,5 часа;
- регулярно проверять техническую исправность регенеративных аппаратов.
Подведём итоги. Гипероксия — это патологическая реакция, которая развивается при избытке кислорода в организме. Заболевание развивается при дыхании чистым кислородом или его смесями. На практике от проявления симптомов гипероксии часто страдают водолазы, лётчики и космонавты. Также, возможно, развитие заболевания у пациентов, проходящих курс лечения в барокамере.
Признаки отравления кислородом — головокружение, нарушение зрения, покалывание в пальцах рук и ног, дрожание губ. В дальнейшем развиваются судороги или нарушения в органах дыхания. При своевременном устранении избытка кислорода симптомы проходят в течение несколько часов, а полностью организм восстанавливается через несколько суток. В тяжёлых случаях пострадавшему требуется медицинская помощь.
Дышать чистым кислородом вредно для организма. При избытке кислорода изменяется и его метаболизм в тканях. Основной путь утилизации O2 в клетках различных тканей — четырёхэлектронное восстановление его с образованием воды при участии клеточного фермента — цитохромоксидазы. В то же время небольшая часть молекул кислорода (1—2 %) претерпевает одно-, дву- и трёхэлектронное восстановление, когда образуются промежуточные продукты и свободнорадикальные формы кислорода.
Свободнорадикальные метаболиты обладают высокой активностью, действуя в качестве окислителей, повреждающих биологические мембраны. Липиды — основной компонент биологических мембран — представляют собой чрезвычайно легко окисляющиеся соединения. Свободнорадикальное окисление липидов часто становится разветвлённой цепной реакцией, склонной к самостоятельному поддержанию даже после нормализации содержания кислорода в организме. Многие продукты этой реакции сами являются высокотоксичными соединениями и способны повреждать биологические мембраны.
При избытке кислорода в тканях его восстановление до воды возрастает с 1—2 % в норме до высоких значений, пропорциональных степени этого избытка.
Из вышесказанного следует, что избыток кислорода в организме приводит к значительным нарушениям в транспорте газов и повреждению мембран клеток различных органов и тканей. Известно, что не существует скрытого периода при отравлении кислородом, так как биохимические нарушения начинаются сразу же с увеличением его парциального давления в дыхательной смеси. Кислородную интоксикацию усиливает тяжёлая физическая работа, переохлаждение, перегревание, содержание вредных газообразных примесей в дыхательной смеси, накопление углекислоты в организме, повышенная индивидуальная чувствительность. Отравление кислородом может быть более выражено в присутствии нейтрального газа.