Роль органов дыхания и газообмена в условиях сауны - реферат
Роль органов дыхания и газообмена в условиях сауны
Доцент К.А. Кафаров
Доктор педагогических наук, профессор А.А. Бирюков
Е.П. Волжева
Введение.
Многие исследователи сауны, наблюдая учащение и углубление дыхания у людей в сауне, считают, что это связано с повышением энерготрат и усилением газообмена в клетках и легких организма, обусловленных нагреванием тела [1, 2]. Наши исследования позволяют предложить другое объяснение.
Материалы и метод. Исследования проведены на 40 здоровых людях, у которых изучались частота, глубина дыхания и минутный объем дыхания, а также напряжение рO2 и рСО2, (в мм рт.ст.) в артериальной и венозной крови до сауны, в конце пребывания в ней и через 60 мин после выхода из нее (прибор-микро-рН-метр Аструпа, методика Сигаард-Андерсена). Опыты проведены в сауне с температурой 70 и 100°С.
Результаты исследований представлены на рис. 1, 2 и 3.
Среднее время пребывания в сауне: при 70°С - 40, 2 мин, при 100°С - 19, 3 мин. Как видно из рис. 1, к концу пребывания в сауне возрастают и частота дыхания, и МОД. Причем, если ЧД увеличилась почти в одинаковой степени и при 70 и 100°С, МОД в большей степени возрос в опытах в сауне с 70°С, что, возможно, объясняется более длительным сроком пребывания в ней в этих опытах.
Через 1 ч после сауны показатели внешнего дыхания практически вернулись к исходному уровню, если в опытах с 70°-ной сауной отличия от исходных величин были незначительными, то в опытах с 100°-ной происходит более заметное снижение ЧД и МОД, ниже исходных величин.
Таким образом, изменения показателей внешнего дыхания в сауне как будто бы свидетельствуют о заметном усилении газообмена и, следовательно, основного обмена. Если это так, то должны наблюдаться адекватные изменения показателей рO2 и рСO2 в артериальной и венозной крови.
Обратимся к результатам наших исследований по этим, последним, показателям (см. рис. 2 и 3), соответственно отражающим данные опытов с сауной при 70 и 100°С. Как следует из рис. 2 и 3, pO2 в капиллярной крови почти не меняется и к концу пребывания в сауне, и через 1 ч после выхода из нее в обоих вариантах опытов с сауной. Можно только говорить о тенденции к увеличению рO2 к концу пребывания в сауне в обоих вариантах опытов и заметной тенденции к снижению через 1 ч после пребывания в 70°-ной сауне. pCO2 в капиллярной крови также незначительно меняется (понижается) к концу пребывания в 70°-ной сауне и заметнее увеличивается через 1 ч после нее.
В опытах со 100°-ной сауной pCO2 изменяется заметнее - уменьшается на 4, 8 мм рт. ст. и сохраняется еще заметно сниженной через 1 ч после сауны (на 2, 7 мм рт. ст.).
К концу пребывания в сауне рO2 в венозной крови резко увеличивается в одинаковой степени в обоих вариантах опытов. После сауны рO2 венозной крови хотя и возвращается к исходному уровню, но через 1 ч в опытах с сауной в 70°С уменьшается на 10, 8 мм рт. ст. ниже исходных значений, в то время как в опытах со 100°-ной она сохраняется еще повышенной на 6, 9 мм рт. ст.
К концу пребывания в сауне рСO2 венозной крови резко снижается: в опытах с 70°ной - на 4, 2 мм рт. ст., а со 100°-ной - на 8, 5 мм рт. ст.
Через 1 ч после сауны рСO2 венозной крови в целом возвращается к исходному уровню, но если в опытах с 70°-ной рСO2 превышает исходную величину на 3, 2 мм рт. ст., то со 100°-ной сохраняется еще сниженной на 3, 3 мм рт. ст.
Обсуждение. Подводя итоги наших исследований, можно сделать парадоксальное заключение:
исследование газов крови (рO2 и рСO2) не соответствует характеру физиологических изменений внешнего дыхания (ЧД и МОД) и свидетельствует не об усилении газообмена в тканях организма (и основного обмена), а о заметном их снижении.
Действительно, если мы не будем учитывать изменения рO2 и рСO2 в артериальной крови, где их уровень практически мало изменяется на протяжении всех опытов в сауне и после нее, то изменения в венозной крови однозначно свидетельствуют о снижении газообмена в тканях организма, так как венозная кровь возвращается к легким с более высоким содержанием О2 и менее значительным уровнем СО2 (в конце пребывания в сауне в обоих вариантах опытов). Причем в опытах со 100°-ной сауной выделение клетками СО2 уменьшалось в более заметной степени, чем при опытах с 70°-ной.
Ряд исследователей указывают на дыхание через кожу, которое, по их мнению, может заменить легочный газообмен или дополнить его. Данное объяснение не выдерживает критики, поскольку в
любом случае венозная кровь, оттекающая от клеток организма, минует кожные покровы и не может отдать им СO2 и получить О2, до прихода в легкие. К потовым железам кожных покровов подходит только артериальная кровь (которая отделена от венозной крови тканевой массовой), и ее газовый состав отражает характер процессов газообмена в легких.
Таким образом, наши данные однозначно свидетельствуют о том, что газообмен в тканях (и основной обмен также) в жарких условиях сауны заметно снижается. Данное явление не представляется необычным, если вспомнить механизм термо-регуляторных процессов в жарких условиях, известный из курса физиологии.
При воздействии жарких условий процессы терморегуляции в организме человека изменяются таким образом, чтобы, с одной стороны, усилить процессы теплоотдачи (что мы и наблюдаем в сауне: усиление потоотделения, расширение сосудов, учащение и углубление дыхания), а с другой - снизить активность процессов теплообразования путем подавления обменных процессов (обусловливающих в норме превращение 60% энергии в тепло), что снижает теплопродукцию в тканях и тем самым уменьшает степень и риск перегревания организма в определенных пределах при действии жарких условий сауны.
С учетом вышесказанного можно считать закономерным уменьшение газообмена в тканях организма человека в условиях сауны. Противоречивость явлений усиления функции внешнего дыхания (ЧД и МОД) и снижения газообмена в тканях позволяет также сделать другой вывод: легкие человека, его органы внешнего дыхания в жарких условиях сауны в большей степени выполняют задачу обеспечения эффективного функционирования терморегуляторного аппарата и процессов теплоотдачи (отсюда учащение и углубление дыхания) и в меньшей степени - обеспечения потребностей газообмена. Таковы основные выводы наших исследований. Что касается особенностей небольших изменений pO2 и pCO2 в капиллярной крови в условиях сауны и характера сдвигов показателей рO2 и pCO2 в капиллярной и венозной крови через 1 ч после сауны, то здесь можно сделать следующее заключение.
Изменения рO2 и рСO2 в капиллярной крови в условиях сауны свидетельствуют о некоторой активизации обмена газов в легочных альвеолах с некоторым усилением поглощения O2 и выделения СO2 протекающей через легкие кровью, что обусловлено, по-видимому, особенностями влияния горячего воздуха на легочные структуры и обменные процессы в них. Через 1 ч после посещения сауны (при 70°С) газообмен в легких ослабляется и активность поглощения O2 и выделения СO2, кровью снижается.
Через 1 ч после пребывания в 100°-ной сауне обмен газами в легких остается еще повышенным (менее значительно по O2 и более заметно по CO2).
Изменения показателей рO2, и рСO2, в венозной крови через 1 ч после посещения сауны свидетельствуют: в опытах с 70°-ной сауной - о восстановлении и заметном усилении газообмена в тканях (заметное увеличение рСO2 и уменьшение pO2 в венозной крови по сравнению с исходными, до сауны, величинами), а в опытах со 100°-ной - о сохранении еще в заметной степени сниженного уровня газообмена в тканях через 1 ч после сауны (pO2 - повышено, рСO2 - снижено сравнительно с величинами до сауны).
Указанные изменения газообмена в тканях, по-видимому, объясняются влиянием вегетативной регуляции в период после сауны: восстановлением тонуса симпатического отдела нервной системы, с некоторым его преобладанием над парасимпатическим влиянием в опытах с 70°-ной сауной, заметным преобладанием парасимпатического тонуса (вагуса), соответствующим снижением активности обменных процессов и, соответственно, газообмена в тканях в опытах со 100°-ной сауной.
В последнем случае возможно, что чрезмерная мобилизация симпато-адреналовой системы во время пребывания в сауне со сверхвысокой (100°-ной температурой) и перенапряжением терморегу-
ляторного аппарата в физиологических реакциях стрессового характера ведет к значительному утомлению симпатических отделов нервной системы и эндокринного аппарата (надпочечников и др.), что сопровождается заметным снижением тонуса симпатических отделов вегетативной нервной системы и относительным преобладанием (усилением) вагусных влияний.
Это лишний раз говорит о нежелательности пользования сауной при 100°-ной температуре, о чем не раз предупреждал профессор Н. Teir (1974).
Список литературы
1. Kraus Н. Clinical Experiences with the Oxygen Sauna. Sauna Studies. VI International Sauna Congress. Helsinki, 1974, 252.