Діяльність дихальної системи в екстремальних умовах

Під час виконання фізичного навантаження можуть виникнути різні проблеми, пов‘язані з диханням, що негативно впливають на рівень м‘язової.

Задишка характеризується порушенням частоти, глибини й ритму дихання. задишка може бути фізіологічною (під час виконання фізичного навантаження підвищеної інтенсивності) і патологічною (у разі захворювання органів дихання та серцево-судинної системи, а також у випадку деяких отруєнь). Часто фізіологічна задишка виникає у людей недостатньо фізично підготовлених, які намагаються працювати з інтенсивністю, що призводить до значного підвищення концентрації діоксиду вуглецю та іонів Н⁺. Ці сполуки надсилають сигнали до дихального центру, що призводить до збільшення частоти і глибини вентиляції. Задишка при цьому носить інспіраторний характер, тобто проявляється як утруднений вдих. І все ж вона викликана нездатною адаптацією Рсо₂ і Н⁺ крові. Нездатність знизити дію стимулів під час фізичного навантаження, можливо, пов‘язана з недостатньою підготовленістю дихальних м‘язів. Незважаючи на стимулюючий вплив на дихальний центр діоксиду вуглецю і іонів Н⁺ і зв‘язаний з цим активацією вентиляції, дихальні м‘язи стомлюються і не можуть відновити свій гомеостаз.

Гіпервентиляція. Деякі дихальні розлади, а також передстартове хвилювання можуть викликати різке збільшення легеневої вентиляції, що перевищує метаболічні потреби організму в кисні. Таке явище називається гіпервентиляцією. У стані спокою довільна гіпервентиляція призводить до зниження оптимального показника Рсо₂: в альвеолах до 40 мм.рт.ст., в артеріальній крові – 15 мм.рт.ст. Оскільки знижується рівень діоксиду вуглецю, то і зменшується концентрація іонів Н⁺, через що зростає рН крові. Через те, що кров надходить до легень майже завжди насиченою на 98% киснем, збільшення альвеолярного Рсо₂ не підвищує вміст кисню в крові. Тому намагання сповільнити дихання в поєднанні зі здатністю затримувати дихання після гіпервентиляції є результатом «розвантаження» діоксиду вуглецю, а не підвищеного вмісту кисню у крові. Глибоке й швидке дихання протягом кількох секунд може призвести до запаморочення і непритомності.

Відомо, що плавці-спринтери безпосередньо перед стартом проводять гіпервентиляцію, а потім затримують дихання під час плавання. Це сприятливо впливає на механіку гребка. Хоча у перші 8 – 10с запливу в них практично не виникає бажання зробити вдих, вміст кисню в альвеолах і артеріях може знизитися до критичного, оскільки кисень використовується, але не поповнюється. Це може порушити процеси окислення в м‘язах і транспорт кисню у центральну нервову систему.

Гіпервентиляцію практикують також нирці. Вона може знизити бажання зробити вдих, однак не збільшує запасів кисню в організмі. Подальша затримка дихання стає неможливою, коли Рсо₂ в артеріальній крові досягає 55 мм.рт.ст. Однак, в момент занурення під воду, якому передувала гіпервентиляція, вміст кисню в крові може знизитися до критичного рівня задовго до того, як акумуляція СО2 «дасть сигнал» підніматися на поверхню і зробити вдих. Людина може знепритомніти, перш ніж у неї виникне потреба зробити вдих.

Дихальна процедура, яку часто застосовують під час виконання певних фізичних вправ і котра може бути дуже небезпечною, називається проба Вальсальви. Вона являє собою посилений видих при закритій голосовій щілині. В нормі подібна дія здійснюється під час акту дефекації («натуживанні») або під час спроби підняти важкий предмет (подібні умови виникають, коли посилений видих відбувається у разі великого зовнішнього опору, наприклад, під час надування повітряної кульки). С початку виконання проби Вальсальви артеріальний тиск різко збільшується протягом декількох серцевих скорочень через передачу підвищеного внутрішньогрудного тиску в грудній частині аорти. Збільшений внутрішньогрудний тиск, що продовжує зростати, веде до зниження венозного повернення і, відповідно, різкого зниження артеріального тиску, що, в свою чергу, викликає рефлекторне збільшення ЧСС і звуження периферичних судин. В цей час почервоніле обличчя і переповнені периферичні вени вказують на підвищення периферичного венозного тиску.

Після закінчення проби відмічається різкий спад тиску протягом пари скорочень через зменшення внутрішньогрудного тиску. Згодом венозна кров швидко переміщується в центральний венозний пул; виникає рефлекторна брадикардія (зниження ЧСС). Поєднання підвищеного периферичного тиску, що змінюється підвищенням артеріального і пульсового тиску, особливо загрозливо для осіб з ризиком розвитку порушення мозкового кровообігу (інсульт), оскільки таке поєднання може призвести до розриву судин.

Якщо проба Вальсальви триває довгий час, то об‘єм крові, що повертається у серце, значно зменшується, призводячи до зниження серцевого викиду.