Есть и второй вариант… При нарушении транспортировки кислорода специфическим белком крови гемоглобином (гемоглобин – основной транспортный белок), нарушается транспорт кислорода в ткани. Это – гемическая гипоксия. Таково официальное понятие.
Транспортный белок находится у нас в специфических клетках – эритроцитах. Организм защищает кислородно-транспортную функцию и не смешивает ее с другими функциями, а выделяет ее специфически. Поэтому гемоглобин переносит только кислород и углекислый газ. Более ничего. Гемоглобин содержится только в красных кровяных клетках – эритроцитах. Мы имеем стройную, кислородо-обеспечивающую линию (кровяная или гемическая линия оксигенации). Альвеола, эритроцит с гемоглобином, периферические ткани – это три звена циркуляторного цикла обеспечения тканей кислородом и удаления оттуда углекислого газа. Соответственно, главная цель поступления кислорода – это поступление его в периферическую клетку. И мы понимаем, что это любая клетка.
Теперь представим, что с гемоглобином у нас все нормально. Но у нас страдает сурфактант. Либо мы потеряли сурфактант, либо у нас его кто-то «съел» в результате воспалительного, инфекционного или токсического процесса в альвеоле. И какая-то часть альвеол, скажем, 30 %, для дыхания потеряна. То есть они выключены. Механика осуществляется, мы совершаем механические движения своими «грудными мехами», но функционального переноса нет. И, соответственно, работает всего 70 % альвеол. Следовательно, мы попадаем в ситуацию, когда для обмена нам не нужны все альвеолы. А когда нам не нужны все альвеолы? Когда мы находимся в стадии покоя.
Состояние покоя – это состояние, когда нам не нужно много кислорода. Дыхание в покое обеспечивает основной обмен и метаболизм покоя. Но как только нам нужно много кислорода, должны включиться все альвеолы. Представим, мы сейчас сидим, дышим. Значит, нам нужно 30–40 % альвеол. Раз в две минуты вы делаете глубокий вдох, то есть вы вентилируете все альвеолы, меняете в них воздух, выдыхаете и начинаете дышать поверхностно. Опять делаете глубокий вдох, то есть вы вентилируете все 100 % альвеол, меняете в них воздух, выдыхаете и снова начинаете дышать поверхностно. И вдруг к вам подбегает бешеная собака. Хочет вас покусать. Как вы себя поведете? Вы все бросаете, бежите – обеспечиваете себе форсаж, обеспечиваете мышцы кислородом, убегаете. Убежали, опять садитесь, опять у вас работает небольшая часть альвеол.
Первый и основной признак гипоксии – это когда человек не хочет двигаться, у него пропадает потребность в физических нагрузках.
«Давай побежим, мяч погоняем!» – «Не хочу я с вами мяч гонять. Что-то мне плохо после игры в мяч. Потом начинает болеть голова, я устаю, и мышцы ноют!» А все побежали, гоняют мяч. То есть у человека снижается потребность в физической нагрузке. Потому что основные потребители кислорода – это опять же мышцы. Кто у нас основной потребитель кислорода? При физической нагрузке – это мышцы. Именно мышечное обеспечение, мышечная работа съедает львиную долю нашего кислорода, и тело это знает. Вы знаете, что когда вы занимаетесь физическим трудом, то начинаете активнее дышать.
Вторая зона, которая постоянно нуждается в кислороде, это мозговые клетки – нейроны. Они все время должны получать кислород. Если какое-то время они не будут получать кислород, то погибнут, быстро и гарантированно. Как только мы потеряли нервную клетку, у нас нарушается соотношение нейроны – соединительная ткань. Соединительная ткань не может выполнять функцию нервной системы. И, значит, объем мозга уменьшается! Поэтому нейроны на втором месте по потреблению кислорода.
На третьем месте потребителей О2 – это процессы питания. И действительно: всасывание пищи является очень кислородоемким процессом. Если мы не двигаемся, то 80 % кислорода уходит у нас на расщепление и всасывание пищевых веществ, обеспечение синтеза собственных тканей. А самый кислородоемкий процесс – это синтез белка. Синтез собственного белка имеет самую высокую кислородную цену. И это – мышцы – нейроны – питание. Если мы не получаем 100 % кислорода, то не можем обеспечивать два или три процесса одновременно: обеспечивать мышцы обеспечивать синтез белка. Поэтому человек в основном либо осуществляет мышечную работу, либо ест. Вспомним, что здоровые дети, постоянно находящиеся в движении, и едят на ходу, и постоянно о чем-то спрашивают. Почемучки, обжоры и попрыгунчики…
А при гипоксии с трудом осуществляется только один процесс – если мы работаем, то не едим, отработали – почувствовали голод, поели, но после этого работать нельзя. Тяжело физически. И мозг плохо работает. Потому что после еды все ресурсы кровоснабжения и кислородоснабжения переходят на обеспечение переваривания.
Так сколько же надо получить кислорода, чтобы вся пища расщепилась и переварилась? А при этом работал мозг и еще хотелось бы двигаться! Поэтому главный принцип после сытного обеда – посидеть в покое, помедитировать. Это уже признак гипоксии… А когда мы преодолели процесс питания, тогда уже снова можно включать мышечную работу. Если мы будем после еды еще и работать мышцами, то сразу попадем в гипоксию.
Теперь разберем, что происходит при гипоксии.
Об углеводах мы будем говорить чуть позже, но главным энергетическим субстратом у нас является глюкоза. Глюкоза плюс кислород – происходит выделение энергии, той энергии, которая нужна для обеспечения жизни. Энергия у нас образуется в митохондриях, находящихся в структуре клетки. Их главная задача – обеспечить нас энергией. И субстрат энергии на биохимическом уровне – это молекула аденозинтрифосфорной кислоты, АТФ, то есть вещество аденозин и к нему присоединяются фосфорные остатки. Аденозин и три остатка фосфорной кислоты. Вот это и называется аденозинтрифосфорная кислота. Когда она синтезировалась – батарейка заряжена. Как только нам нужна энергия, мы отщепляем один фосфорный остаток и получаем квант энергии, один квант чистой энергии. Еще одна нужна – еще один отщепляем, получаем второй чистый квант энергии. А затем аденозин нужно восстановить, чтобы батарейка снова зарядилась: он уходит в митохондрию, присоединяет два отщепленных остатка и снова становится трифосфатом. Аденозинтрифосфат, дифосфат и монофосфат.
Одна молекула Глюкозы + Кислород = 36 молекул АТФ + СО2 + вода.
То есть батарейка заряжается – это трифосфат, разряжается – монофосфат. Все просто. И вот из одной молекулы глюкозы при участии кислорода в митохондриях у нас получается 36 молекул АТФ. 36 молекул АТФ из одной молекулы глюкозы! И дальше образуется газ CO2, который будет удален в альвеолах и вода – H2O. Вот так выглядит энергетический цикл. Он называется аэробный путь гликолиза. Аэробный от слова кислородный. Аэробный путь гликолиза – из одной молекулы глюкозы получается 36 молекул АТФ + углекислый газ + вода. Вода, понятно, пойдет в обменные процессы – мы найдем, куда ее использовать. Но самое главное, что получилось достаточно энергии, даже очень много.
Здорово! Мы бодры, мы энергичны. А самое главное, посмотрите на схему, и нет ничего лишнего, ничего не осталось. Вода и CO2, CO2 мы легко удаляем и получаем чистую энергию.
Теперь смотрите, как трансформируются схемы, когда кислорода нет. Есть одна молекула глюкозы. Кислород не поступил. И клетка моментально (потому что она не может ждать, энергия ей нужна все время) переходит на так называемый анаэробный путь гликолиза. Анаэробный – это значит без кислорода. Анаэробный путь гликолиза, при котором происходит расщепление глюкозы. И тут случается катастрофа. Вместо 36 образуется всего 6 молекул АТФ, образуется CO2, H2O, а 30 молекул недосинтезированной АТФ уходят на молочную кислоту, она называется лактат. Причем ее количество эквивалентно 30 недосинтезированным молекулам АТФ – представляете, сколько это лактата? Его в 5 раз больше – в 5 × 6 = 30, чем энергии. 1 Глюкоза +… = 6АТФ + СО2 + лактат + вода. Представляете, что происходит? Фактически для того, чтобы выжить, мы загоняем себя в условия тотального тканевого токсикоза. И энергии нет. Потому что токсинов в 5 раз больше, но нам нужно выжить. И вот на этом пути мы будем находиться до тех пор, пока не придет кислород! Как только он начинает поступать, все автоматически переключается на аэробный гликолиз, но потом нам придется долго выводить молочную кислоту.
Это состояние всем знакомо, если вы долго не тренировались, сидели без движения, но вдруг вас позвали, – и вы побежали, стали энергично работать мышцами, хотя были не готовы к этому. И во время такой мышечной нагрузки вы попали в состояние гипоксии, у вас стал вырабатываться лактат. И утром следующего дня, после того, как потренировались, вы не можете встать, у вас все болит. Но потом вы встали, чуть-чуть походили, еще не раздышались, но жить уже можно!
И потом организм еще сутки будет выводит из вас лактат, молочную кислоту. Ее нужно ощелачивать, и на этом, кстати, формируется состояние ацидоза. Сейчас многие пугают людей закислением крови. Говорят, что кислая кровь – это смерть. Но откуда берется эта кислота? И что нас все время закисляет? Эта проблема – гипоксия. Как только чуть-чуть не хватило кислорода, сразу происходит ацидоз, потому что какой-то орган перешел на анаэробный путь гликолиза, не важно какой – печень, почка или что-то другое. Механизм везде одинаков. Митохондрия работает во всех клетках одинаково, что в нервной, что в мышечной, Ведь все обменные гипоксические процессы регулируются наличием кислорода. Если внимательно рассмотреть эту схему, мы увидим, что всегда выделяются и CO2, и вода. Вопрос в том, сколько вы недополучили энергии, и какое количество глюкозы у вас ушло в лактат, что регулируется временем гипоксии. Мы даже не почувствуем, что в состоянии гипоксии мы можем находиться довольно долго.
Пример – мы сели в маршрутку, это гипоксическая среда, проехали 20 минут, вышли, мы находимся в гипоксии, сразу хочется спать, отключается мозг, Так как все переходит на анаэробный гликолиз. Вышли из маршрутки, сделали пару глубоких вдохов, прошлись по улице – и мы опять бодры, то есть быстро восстановили аэробный путь, поскольку переключение происходит всего за несколько секунд. Вот что такое гипоксия.