В количестве, обеспечивающем энергией воссоздание собственного структуры и возможность выполнения работы, необходимой организму в целом.
Самая сложная функция в организме - управление и координация работы всех его органов и систем - осуществляется мозгом. Мозг человека, клетки которого усиленно функционируют, особенно во время бодрствования, отличается высоким потреблением кислорода - 27 - 28 мл/мин на 1 кг массы тела (около 15 % общего потребления кислорода организмом). Даже во сне, в условиях относительного покоя, мозг человека более интенсивно потребляет кислород, чем такая же по массе мышца . Этим объясняется сверхчувствительность мозга к недостатку кислорода.
Очень высока интенсивность потребления кислорода почками: на 1 кг их массы потребуется 67 мл/мин. Почки , масса которых 300 г, или 1/160 массы тела, требуют более 1/10 всего объема кислорода, необходимого организму. Такая высокая интенсивность окислительных процессов связана с тем, что этот постоянно работающий парный орган прокачивает через свою маленькую массу большой объем крови. Почки обладают двойной сетью капилляров: плотными, сильно закрученными капиллярными клубочками в наружном слое и густой сетью петель в почечных канальцах. В выносящей артерии клубочков энергия требуется для поддержания высокого давления, необходимого для фильтрации крови при образовании первичной мочи. В почечных канальцах, где осуществляется активное всасывание из первичной мочи большого количества (96 %) воды и веществ, клетки эпителия также должны затрачивать огромное количество энергии на такую работу.
Такой же высокой интенсивностью потребления кислорода в покое отличается сердце . У этого органа, непрерывно работающего на протяжении всей жизни, сокращающегося 60 - 70 раз в минуту, потребность в кислороде составляет 66 - 67 мл/мин на 1 кг массы. Однако при физических нагрузках, психическом напряжении в нормальных условиях и во время болезни , сопровождающейся повышением температуры, в измененных условиях существования (в горах, пустыне и т. д.) работа сердца усиливается, его потребность в кислороде многократно увеличивается.
Обработка поглощаемой человеком пищи (превращение крахмала в сахар и глюкозу; жиров - в глицерин и жирные кислоты ; белков - в аминокислоты) происходит в желудочно-кишечном тракте. Вся кровь , оттекающая от кишечника, доставляется воротной веной в печень , - химическую лабораторию организма , которая выполняет многие функции. Она активно участвует в обмене веществ. Вырабатываемая печенью желчь , поступая в 12-перстную кишку, способствует перевариванию жиров. Из поступающей с кровью глюкозы по воротной вене в печени синтезируется животный крахмал - гликоген. В печени происходит обезвреживание аммиака (продукта белкового, обмена) путем синтеза мочевины. Печень и желудочно-кишечный тракт потребляют 5,5 % общего количества кислорода, поглощаемого организмом. Интенсивность потребления кислорода печенью и желудочно-кишечным трактом ниже (14-25 мл/мин кг), чем тканями почек, сердца и мозга, но выше, чем тканями опорно-двигательного аппарата.
Интенсивность потребления кислорода мышцами в покое - всего около 2,5 мл/мин кг, но при напряженной работе она может возрастать в десятки раз. На мышцы , составляющие 35 - 45 % массы тела, в покое приходится лишь 15 - 20 % потребляемого организмом кислорода. Самой низкой оказывается интенсивность потребления кислорода костной тканью (1,2 мл/мин кг), выполняющей статическую работу, которая требует меньшего количества энергии.
Доставка кислорода к органам, тканям и клеткам зависит от той части общего объема кровотока, которая приходится на данный орган и его ткани . Особенно велика интенсивность кровотока (объема крови, поступающей в 1 мин из расчета на массу органа или ткани) в почке, мозге, сердце , печени. У покоящегося организма эти органы получают на единицу своей массы намного больше крови, чем другие части тела. Так, почки получают около 3000 мл/мин кг, сердце - около 70; мозг - 50; печень и желудочно-кишечный тракт - 300, тогда как мышцы - 26, а кости - всего 19 мл/мин кг. Такое распределение крови объясняется тем, что она, снабжая ткани кислородом, субстратами для окисления, выполняет другие функции, в частности, удаляет из работающих клеток отработанные продукты , ненужные организму конечные продукты обмена веществ - мочевину, соли неорганических кислот, избыток воды и пр. Почки должны отфильтровать как можно больший объем крови, поэтому в их кровеносную систему поступает около 20 % общего кровотока, т. е. примерно 900 мл/мин. Почки извлекают 1 мл кислорода из 45 л циркулирующей крови, тогда как мозг - из 18,3 л.
Почти треть минутного объема крови (27 %) получают печень и желудочно-кишечный тракт, масса которых у человека составляет около 4 кг. Печень извлекает каждый литр кислорода из 22 л крови, сердце из-за небольшой общей массы получает в покое всего 200 мл/мин (4,5 - 5 % МОК). У человека, находящегося в покое, сердце извлекает 1 л кислорода всего из 10 л циркулирующей крови.
Мозг, нуждающийся в большем количестве кислорода, хотя и экономно использует кровоток (1 л кислорода он извлекает из 18 л крови), но при относительно небольшой массе (1200 - 1500 г) получает около 16 % общего кровотока.
Большая часть МОК, особенно во время работы, приходится на мышцы. В покое они получают только 20 % МОК, во время физической нагрузки - до 80 %. Даже в покое кровоток используется мышцами очень экономно, но еще более - во время работы (в покое мышцы извлекают 1 л кислорода из 10 - 12 л крови, во время физической нагрузки - из 7 - 8 л).
Таким образом, распределение кислорода и циркулирующей крови в организме происходит не по принципу «каждой сестре - по серьге», а каждой ткани - «по труду».
На вопрос Сколько процентов кислорода забирает мозг? заданный автором Просчет
лучший ответ это Хотя у взрослого человека вес мозга составляет только около 2% от веса тела, мозг потребляет примерно 25% всего поглощаемого организмом кислорода...
Мозг расходует примерно столько же кислорода, сколько и активная мышца.
(«отдыхающий» мозг потребляет 9% всей энергии и 20% кислорода, «думающий» - потребляет около 25% поступающих в организм питательных веществ и примерно 33% необходимого организму кислорода)
Ответ от Marksman
[гуру]
Зачем так мозг нагружать....
Ответ от Невроз
[гуру]
Мизер
Ответ от Бросок
[активный]
Все питательные вещества и кислород и вообще все что нужно доставляется в органы посредствм крови, а как известно состав крови соблюдается организмом очень строго...малейшее отклонение ведет к различным паталогиям. С этой точки зрения концентрация кислорода в крови постоянна и доставляется в органы согласно их массовому отношению, а не 10-30 и тем более не 90% углеводов как замечено выше. Ну и как правильно было сказано зависит от токо в какой степени нагружаются работой те или иные ткани, где быстрее идут окислительно-восстановительные процессы там и перенос крови более интенсивный, а следовательно и погложение кислорода..ни о каких среднестатистических процентах речи быть не может. А наиболшьй расход кислорода всетаки в мышцах...а не в мозге:))))
Ответ от Ledi Galina cskdf
[гуру]
Если мозг напряжен, т.е. работает, то берет ровно столько, сколько ему нужно, ведь он же МОЗГ! Ну а если он ленивый, то зачем ему кислород? Он и так без стремления работать погибнет. Правда ведь?
Ответ от Кристина это Я
[активный]
у меня ни одного....
Ответ от Георгий Юрьевич
[гуру]
А есл мозги куринные
Ответ от Белкина Екатерина
[гуру]
Смотря какой мозг и мыслительный процесс.
Ответ от Иванов Иван
[гуру]
По разным оценкам 10-30%.
Но важнее не это, а что другие органы без кислогода могут очень долго обходиться,
то мозг минут через несколько гибнет частями (инсульт) или полностью.
Перекрыт кровоток, по которому гемоглобин несет кислород мозгу - и все.
А при недостатке О2 в воздухе, тоже нет механизма, чтоб он весь мобилизовался именно на мозг, так что и тут он первым страдает
Ответ от Ѓспех
[гуру]
Столько,сколько нужно для полноценной работы организма!
Ответ от Irka-durka
[эксперт]
a 4e tebya takou vopros zainteresoval=)
Ответ от Ђертый джинн
[гуру]
15 процентов кислорода.
Ответ от Александр Твёрдый
[гуру]
Поступление кислорода к мозгу зависит от цвета, в который покрашены волосы. Если у женщины волосы светлые, соломенные или под седину, то по каждому волоску в мозг поступает кислорода больше. А если темные, каштановые или черные, то структура волоса забивается краской и затрудняет поступление кислорода.
Наименьшее поступление кислорода к мозгу, замечено у тех женщин, которые красят волосы в разные цвета одновременно. (красный - фиолетовый - зеленый)
У женщин с длинными, светлыми волосами (их называю блондинки) самый высокий процент поступления кислорода в мозг! Ученые считают, что именно количество кислорода протекающему внутри волоса, влияет на окислительные, умственные и другие биологические процессы. Именно по этой причине у блондинок, головокружение, не одекватная оценка окружающего её мира происходит чаще.
Ответ от B-boy Haseky
[гуру]
1% мозга
Ответ от Ольга Сеник
[гуру]
В процентах оценить количество потребляемого кислорода сложно т.к. это достаточно индивидуальный и мобильный показатель, в условиях гипоксии (недостатка кислорода) другие ткани могут на время переходить на анаэробные пути метаболизма, а мозг работает только на кислороде (и глюкозе, кстати), поэтому в этих условиях дефицита кислорода ПРОЦЕНТНОЕ потребление кислорода мозгом соответственно возрастает.
Ответ от Пользователь удален
[гуру]
мозги попадает от 3 до 8 % кислорода
Ответ от светлана
[гуру]
ха-ха-ха-ха-ха
Ответ от Олег Агафонов
[гуру]
Привет.
Забирает 0%, т.к. он(кислород) туда(в мозг) попасть никак не может...))
Пока.
Ответ от Александра
[гуру]
Человеческий организм, когда он находится в спокойном, расслабленном состоянии, поглощает около трехсот кубических сантиметров кислорода в минуту. Мозг забирает на себя шестую часть - это пятьдесят кубических сантиметров, независимо от того, спит человек или бодрствует. А из пятисот граммов углеводов, которые поглощает человеческий организм, мозг берет на себя – девяносто.
Ответ от Aqua Irina
[гуру]
..все зависит от количества мозга...
Система кровообращения – одна из важнейших физиологических – включает в себя сердце, выполняющее функцию насоса, и кровеносные сосуды (артерии, артериолы, капилляры, вены, венулы). Транспортная функция сердечно-сосудистой системы состоит в том, что сердце обеспечивает продвижение крови по замкнутой цепи эластичных кровеносных сосудов.
Основными физическими показателями гемодинамики (движения крови в системе) являются: давление крови в сосудах, создаваемое насосной функцией сердца; разница давлений между различными отделами сосудистой системы «вынуждает» кровь продвигается в сторону низкого давления.
Систолическое, или максимальное артериальное давление (АД) - это максимальный уровень давления, развивающийся во время систолы. У взрослых относительно здоровых людей в покое обычно составляет 110-125 мм рт.ст. С возрастом оно увеличивается и к 50-60 годам находится в пределах 130-150 мм рт.ст.
Диастолическое, или минимальное АД – это минимальный уровень давления крови при диастоле. У взрослых составляет обычно 60-80 мм рт.ст.
Пульсовое давление – это разница между систолическим и диастолическим АД (в норме у человека 30-35 мм рт.ст.). Наряду с другими показатель пульсового давления используется в определенных ситуациях специалистами клиники и спортивной медицины.
Изменения АД при различных видах мышечной деятельности безусловно имеют место. Повышение уровня систолического давления при сокращении скелетных мышц - одно из необходимых условий адаптивных (приспособительных) реакций системы кровообращения и организма в целом к выполнению мышечной работы. Увеличение АД обеспечивает адекватное кровоснабжение работающих мышц, повышая уровень их работоспособности. При этом изменения показателей АД обуславливаются характером выполняемой работы: динамическая она или циклическая, интенсивная или объемная, глобальная или локальная.
Сердце - полый четырехкамерный (два желудочка и два предсердия) мышечный орган весом от 220 до 350 г у мужчин и от 180 до 280 г у женщин, совершающий ритмические сокращения с последующим расслаблением, благодаря которым происходит кровообращение в организме.
Сердце - автономное, автоматическое устройство. Сокращения сердца происходят вследствие периодически возникающих в самой сердечной мышце электрических импульсов. В отличие от скелетной мышцы, сердечная обладает рядом свойств, обеспечивающих ее непрерывную ритмическую активность: возбудимостью, автоматией, проводимостью, сократимостью и рефрактерностью (кратковременным снижением возбудимости). В каждом сокращении участвуют все мышечные волокна, а сила сокращения сердечной мышцы в отличие от скелетной не может изменяться путем вовлечения различного числа клеток сердечной мышцы (закон «все или ничего»). Работа сердца заключается в ритмичной смене сердечных циклов, состоящих из трех фаз: сокращения предсердий, сокращения желудочков и общего расслабления сердца. Однако в целом деятельность сердца корректируется многочисленными прямыми и обратными связями, поступающими от различных органов и систем организма. Функция сердца постоянно связана с центральной нервной системой, которая оказывает на его работу регулирующее воздействие.. Одним из важнейших показателей работы сердца является минутный объем кровообращения (МОК), или по-иному - « сердечный выброс» (СВ) – количество крови, выбрасываемое желудочком сердца в течение минуты. МОК – это интегративный показатель работы сердца, зависящий от ЧСС и величины систолического объема (СО) – количества крови, выбрасываемого сердцем в сосудистое русло при одном сокращении. Естественно, что эти показатели имеют одно значение в условиях относительного покоя и существенно меняются в зависимости от функционального состояния сердца, объема, интенсивности и вида мышечной деятельности, уровня тренированности и т.д..
Сердечно-сосудистая система состоит из большого и малого кругов кровообращения. Левая половина сердца обслуживает большой круг кровообращения, правая - малый.
Частота сердечных сокращений (ЧСС) - один из самых информативных и интегративных показателей функционального состояния не только сердечно-сосудистой системы, но и всего организма в целом. Зачастую понятие ЧСС не совсем правомерно отождествляют с понятием пульс. Пульс – это результат непосредственных ритмических сокращений сердца, представляющий собой регистрируемую каким-либо способом (например, пальпаторно) волну колебаний, распространяемую по эластичным стенкам артерий в результате гидродинамического удара порции крови, выбрасываемой в аорту под большим давлением при очередном сокращении левого желудочка. Однако частота пульса соответствует ЧСС.
ЧСС (или пульс) существенно разнятся в зависимости от того, когда и при каких условиях этот показатель регистрируется: в условиях относительного покоя (утром, натощак, лежа или сидя, в комфортной обстановке); при выполнении какой-либо физической нагрузки, непосредственно после нее или на различных этапах периода восстановления. В покое пульс практически здорового, не адаптированного к систематическим физическим нагрузкам (нетренированного) молодого мужчины в возрасте 20-30 лет колеблется в диапазоне 60 - 70 ударов в минуту (уд\мин) и 70-75 – у женщин. С возрастом ЧСС в покое несколько возрастает (у 60-75-летних на 5-8 уд\мин). Чтобы удовлетворить повышение доставки кислорода к мышцам в процессе выполнения работы, должен увеличиться объем поступающей к ним в единицу времени крови. Увеличение показателя ЧСС непосредственно связано с увеличением МОК. Если, например, мощность работы циклического характера выразить через величину потребляемого кислорода (в процентах от величины максимального потребления – МПК), то ЧСС возрастает в линейной зависимости от мощности работы и потребления кислорода.
У «особей» женского пола ЧСС в подобных случаях обычно на 10-12 уд\мин выше.
Нервная система
Нервная система состоит из центрального (головной и спинной мозг) и периферического отделов (неровные образования спинного мозга и расположенные на периферии нервные узлы). Основными структурными элементами нервной системы являются нервные клетки, или нейроны, основными функциями которых являются: восприятие раздражений от рецепторов, их переработка и передача нервных влияний на другие нейроны или рабочие органы.
Центральная нервная система (ЦНС) координирует деятельность различных органов и систем организма и регулирует ее в условиях изменяющейся внешней среды по механизму рефлекса. Рефлекс – это ответная реакция организма на действие раздражителей, осуществляемая с участием ЦНС. Нервный путь рефлекса называется рефлекторной дугой. У человека ведущим отделом ЦНС является кора больших полушарий. Процессы, протекающие в центральной нервной системе, лежат в основе всей психической деятельности человека.
Головной мозг представляет скопление огромного количества нервных клеток. Он состоит из переднего, промежуточного, среднего и заднего отделов. Строение головного мозга несравнимо сложнее строения любого органа человеческого тела. Мозг активен не только во время бодрствования, но и во время сна. Мозговая ткань потребляет в 5 раз больше кислорода, чем сердце, и в 20 раз больше, чем мышцы. Составляя всего около 2% массы тела человека, мозг поглощает 18-25% потребляемого всем организмом кислорода. Мозг значительно превосходит другие органы и по потреблению глюкозы. Он использует 60-70% глюкозы, образуемой печенью, и это несмотря на то, что мозг содержит меньше крови, чем другие органы.
Ухудшение кровоснабжения головного мозга может быть связано с гиподинамией. В этом случае возникает головная боль различной локализации, интенсивности и продолжительности, головокружение, слабость, понижается умственная работоспособность, ухудшается память, появляется раздражительность. Чтобы охарактеризовать изменения умственной работоспособности, используется комплекс методик, оценивающих различные ее компоненты (внимание, объем памяти и восприятия, логическое мышление).
Спинной мозг является низшим и наиболее древним отделом ЦНС, лежит в спинномозговом канале, образованном дужками позвонков. Первый шейный позвонок - граница спинного мозга сверху, а граница внизу – второй поясничный позвонок.
Спинной мозг выполняет рефлекторную и проводниковую для нервных импульсов функции. Рефлексы спинного мозга подразделяются на двигательные и вегетативные, обеспечивающие элементарные двигательные акты: сгибательные, разгибательные, ритмические (например, шагательные, беговые, плавательные и др., связанные с чередующимися рефлекторными изменениями тонуса скелетных мышц). В структуре спинного мозга находятся нервы, иннервирующие кожу, слизистые оболочки, мускулатуру головы и ряд внутренних органов, функции пищеварительных процессов, жизненно важных центров (например, дыхательного), анализаторов и т.д. Всевозможные травмы и заболевания спинного мозга могут приводить к расстройству болевой, температурной чувствительности, нарушению структуры сложных произвольных движений, мышечного тонуса.
Вегетативная нервная система (ее еще называют автономной) - специализированный отдел нервной системы, регулируемый как произвольно (в содружестве с соматическим отделом нервной системы), так и непроизвольно (через кору больших полушарий). Вегетативная нервная система регулирует деятельность внутренних органов - дыхания, кровообращения, выделения, размножения, желез внутренней секреции. Она, в свою очередь, подразделяется на симпатический и парасимпатический отделы этой нервной структуры.
Возбуждение симпатического отдела приводит к повышению кровяного давления, выходу крови из депо, поступлению в кровь глюкозы, ферментов, повышению метаболизма тканей, что связано с расходом энергии (эрготрофная функция).
При возбуждении парасимпатических нервов тормозится работа сердца, повышается тонус гладкой мускулатуры бронхов, сужается зрачок, стимулируются процессы пищеварения, происходит опорожнение желчного и мочевого пузыря, прямой кишки.
Действие парасимпатической нервной системы направлено на восстановление и поддержание постоянства состава внутренней среды организма, нарушенного в результате деятельности симпатической нервной системы (трофотропная функция).
Рецепторы и анализаторы
Способность организма быстро приспосабливаться к изменениям окружающей среды реализуется благодаря специальным образованиям - рецепторам, которые, обладая строгой специфичностью, трансформируют внешние раздражители (звук, температуру, свет, давление) в нервые импульсы, поступающие по нервным волокнам в центральную нервую систему.
Рецепторы человека делятся на две основные группы: экстеро- (внешние) и интеро - (внутренние) рецепторы. Каждый такой рецептор является составной частью анализирующей системы, которая называется анализатором.
Анализатор состоит из трех отделов - рецептора, проводниковой части и центрального образования в головном мозге.
Высшим отделом анализатора является корковый отдел.
Перечислим названия анализаторов, о роли которых в жизнедеятельности человека известно многим. Это:
· кожный анализатор (тактильная, болевая, тепловая, холодовая чувствительность);
· двигательный (рецепторы в мышцах, суставах, сухожилиях и связках возбуждаются под влиянием давления и растяжения);
· вестибулярный (расположен во внутреннем ухе и воспринимает положение тела в пространстве);
· зрительный (свет и цвет);
· слуховой (звук); обонятельный (запах);
· вкусовой (вкус);
· висцеральный (состояние ряда внутренних огранов).
Значение сенсорных систем в жизнедеятельности организма трудно переоценить. Велико оно и при мышечной деятельности в процессе организации физкультурно-оздоровительной и спортивно-массовой работы. Формирование двигательных умений и навыков происходит в результате аналитико-синтетической деятельности коры больших полушарий на основе сложного взаимодействия информации, поступающей со стороны зрительной, слуховой, вестибулярной, проприоцептивной и других сенсорных систем. Одновременно при этом сенсорные системы участвуют и в регуляции функционального состояния организма в процессе, во время и после выполнения физической нагрузки.
Железы внутренней секреции, или эндокринные железы, вырабатывают особые биологические вещества - гормоны. Гормоны обеспечивают гуморальную (через кровь, лимфу, межтканевую жидкость) регуляцию физиологических процессов в организме, попадая во все органы и ткани. Часть продуцируется только в определенные периоды, большинство же - на протяжении всей жизни человека. Они могут тормозить или ускорять рост организма, половое созревание, физическое и психическое развитие, регулировать обмен веществ и энергии, деятельность внутренних органов. К железам внутренней секреции относят: щитовидную, околощитовидные, зобную, надпочечники, поджелудочную, гипофиз, половые железы и ряд некоторых других.
Гормоны, как вещества высокой биологической активности, несмотря на чрезвычайно малые концентрации в крови способны вызывать значительные изменения в состоянии организма, в частности в осуществлении обмена веществ и энергии. Гормоны сравнительно быстро разрушаются, и для поддержания их определенного количества в крови необходимо, чтобы они неустанно выделялись соответствующей железой.
Практически все расстройства деятельности желез внутренней секреции вызывают понижение общей работоспособности человека.
©2015-2019 сайт
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2017-04-20
Потребление О 2 в состоянии покоя. Количество кислорода, потребляемого тканью, зависит от функционального состояния входящих в ее состав клеток. В табл. 23.1 приведены данные о потреблении кислорода различными органами и их частями, когда организм находится в состоянии покоя при нормальной температуре. Скорость потребления кислорода тем или иным органом () обычно
выражают в мл О 2 на 1 г или 100 г массы за 1 мин (при этом учитывается масса органа в естественных условиях). В соответствии с принципом Фика определяют, исходя из кровотока () через тот или иной орган и разницы в концентрациях О 2 в поступающей к органу артериальной крови и оттекающей от него венозной крови ():
(1)
Когда организм находится в состоянии покоя, кислород относительно интенсивно поглощается миокардом, серым веществом головного мозга (в частности, корой), печенью и корковым веществом почек. В то же время скелетные мышцы, селезенка и белое вещество головного мозга потребляют меньше кислорода (табл. 23.1).
Различия в потреблении кислорода разными участками одного и того же органа. Во многих органах можно измерить кровоток через ограниченные участки ткани путем определения клиренса инертных газов (например, 85 Кг, 133 Хе и Н 2). Таким образом, если возможно взять пробу крови из вены, по которой осуществляется отток от данного участка, то этот метод позволяет определить в нем потребление кислорода. Кроме того, несколько лет назад был разработан метод позитронной эмиссионной томографии (ПЭТ), позволяющий непосредственно измерять кровоток и потребление О 2 в отдельных частях органов. Этот метод успешно применяется для исследования головного мозга человека . До внедрения метода ПЭТ, как видно из табл. 23.1, измерить региональное потребление О 2 можно было лишь в немногих органах.
При изучении потребления кислорода тканями мозга различных млекопитающих было показано, что кора больших полушарий потребляет от 8 10 −2 до 0,1 мл О 2 г −1 мин −1 . Исходя из потребления О 2 целым мозгом и корой, можно вычислить среднее потребление О 2 белым веществом мозга. Эта величина составляет примерно 1 10 −2 мл г −1 мин −1 . Прямое измерение поглощения О 2 участками головного мозга у здоровых испытуемых методом позитронной эмиссионной томографии дало следующие величины: для серого вещества (в различных участках) - примерно от 4 до 6-10 −2 мл г −1 -мин −1 , для белого вещества-2-10 −2 млг −1 мин −1 . Можно предполагать, что потребление кислорода варьирует не только в зависимости от участка, но также в разных клетках одного участка. В самом деле, при измерении (с помощью платиновых микроэлектродов) регионального потребления О 2 поверхностными клеточными слоями коры головного мозга было показано, что в условиях слабого наркоза это потребление в пределах небольших участков варьирует примерно от 4-10 −2 до 0,12 мл-г −1 -мин −1 . Результаты радиоавтогра-
ГЛАВА 23. ТКАНЕВОЕ ДЫХАНИЕ 629
| Таблица 23.1. Средние значения скорости кровотока (), артериовенозной разницы по О 2 () и потребления 0 2 () в различных органах человека при 37 °С | ||||
| Орган |  |  |  | Источник данных |
| Кровь |  |  |  |  |
| Скелетные мышцы: в покое при тяжелой физической нагрузке |  |  |  |  |
| Селезенка | ||||
| Головной мозг: кора белое вещество |  |  |  |  |
| Печень |  |  |  |  |
| Почки: корковое вещество наружный слой мозгоаого вещества внутренний слой мозгового вещества |  |  |  |  |
| Сердце: в покое при тяжелой физической нагрузке |  |  |  |  |
Фических исследований регионального кровотока (с использованием иод- 14 С-антипирина) и регионального потребления глюкозы (с использованием 14 С-2дезоксиглюкозы) в коре головного мозга позволяют считать, что эти параметры также существенно различаются в соседних участках . У людей старше 30 лет региональный кровоток и потребление О 2 в сером веществе головного мозга с возрастом постепенно снижаются . Примерно такие же различия в потреблении кислорода были обнаружены между отдельными частями почек. В корковом веществе почек среднее потребление О 2 в несколько раз больше, чем во внутренних участках и сосочках мозгового вещества. Поскольку потребности почек в кислороде зависят главным образом от интенсивности активной реабсорбции Na + из просвета канальцев в ткани, полагают, что столь выраженные различия в региональном потреблении О 2 обусловлены в основном разницей между величинами этой реабсорбции в корковом и мозговом веществе .
Потребление О 2 в условиях повышенной активности органа. В том случае, если активность какоголибо органа по тем или иным причинам повышается, в нем возрастает и скорость энергетического обмена, а следовательно, и потребность клеток в кислороде. При физической нагрузке потребление
О 2 тканями миокарда может увеличиваться в 3-4 раза, а работающими скелетными мышцами -более чем в 20-50 раз по сравнению с уровнем покоя. Потребление О 2 тканями почек возрастает при увеличении скорости реабсорбции Na + .
В большинстве органов скорость поглощения О 2 не зависит от скорости кровотока в них (при условии, что напряжение О 2 в тканях достаточно велико). Почки составляют исключение. Существует критическая скорость перфузии, превышение которой вызывает образование ультрафильтрата; при этом уровне фильтрации повышенный кровоток сопровождается повышенным потреблением О 2 тканью почек. Такая особенность обусловлена тем, что интенсивность клубочковой фильтрации (а следовательно, и реабсорбции Na +) пропорциональна скорости кровотока.
Зависимость потребления О 2 от температуры. Потребление О 2 тканями крайне чувствительно к изменениям температуры. При снижении температуры тела энергетический обмен замедляется, а потребность большей части органов в кислороде уменьшается. При нормальной терморегуляции активность органон, участвующих в поддержании теплового баланса, увеличивается, а потребление ими кислорода возрастает. К таким органам относятся, в частности, скелетные мышцы; их терморегуляторная функция осуществляется за счет повышения мышечного тонуса и дрожи (с. 667). Увеличение температуры тела
63β ЧАСТЬ VI. ДЫХАНИЕ
сопровождается повышением потребности большинства органов в кислороде. Согласно правилу Вант-Гоффа, при изменении температуры на 10 o С в пределах от 20 до 40 o С потребление тканями кислорода изменяется в том же направлении в 2 3 раза (Q 10 = 2-3). При некоторых хирургических операциях бывает необходимо временно остановить кровообращение (а следовательно, снабжение органов О 2 и питательными веществами). При этом, чтобы уменьшить потребности органов в кислороде, часто используют гипотермию (понижение температуры тела): больному дают такой глубокий наркоз, при котором терморегуляторные механизмы подавляются.
Мозг жадно поглощает кислород. В этом легко убедиться, определив концентрацию кислорода в артериальной и венозной крови. Во время отдыха мозг потребляет кислорода почтой в 20 раз больше, чем мышечная ткань. При напряженной умственной работе потребление кислорода мозгом отчетливо возрастает.
О ненасытной потребности мозга в кислороде свидетельствуют и такие цифры. Вес головного мозга взрослого человека, как правило, составляет 2-2,5 процента веса тела. В то же время мозг потребляет 1 / 5 или даже 1 / 4 часть от всего кислорода, который расходует человеческий организм.
В душной комнате нам плохо думается. Это испытывал, по-видимому, каждый. Некоторые люди особенно тяжело переносят нехватку кислорода. А наши дети? Они еще хуже переносят кислородную недостаточность. И это не случайно. У ребенка до четырехлетнего возраста около половины потребляемого организмом кислорода расходует мозг.
Мозговая ткань - самая чувствительная к наркотикам и этиловому спирту. Даже небольшие концентрации алкоголя угнетают ее дыхание...
Исследователи рассчитали, что запасы кислорода, растворенного в крови, в кровеносных сосудах головного мозга и в самой ткани, весьма ограничены. Всего на 10 секунд хватает ему собственных ресурсов. Если кислород не поступает с током крови, то очень скоро может наступить биохимическая катастрофа.
А собственно говоря, для чего мозговой ткани нужно много кислорода?
Вероятно, для того, чтобы при этом совершалась работа, мозг мог жить. И вот тут мы встречаемся с явлением, которое характерно только для мозга.
Чтобы совершать работу, нужно сжигать какое-то топливо. Вот таким топливом, почти единственным, для мозга служит глюкоза. Кислород, главным образом, и расходуется на окисление этого вещества. Конечные продукты превращения глюкозы - углекислота и вода. Однако при этом образуется другой универсальный источник энергии - молекула АТФ. Она и обеспечивает практически все энергетические затраты мозга.
Мозг в определенном смысле бессребреник. Он не имеет никаких сколько-нибудь солидных запасов глюкозы и живет, как говорится, сегодняшним днем.
Убедиться в этом можно на простом, опыте. Обычной безопасной бритвой нарежем тончайшие ломтики внутренних органов лабораторных мышей: печени, почек, мышц. Срезы коры головного мозга сделать труднее, но можно.
Поместим срезы каждого органа отдельно в физиологический раствор, налитый в маленькие сосуды объемом несколько кубических сантиметров каждый. К сосудикам присоединим стеклянные манометры с делениями. В манометр нальем небольшое количество специально приготовленной и окрашенной жидкости. Теперь всю нашу конструкцию опустим в ванну с теплой водой, но так, чтобы манометр был снаружи ванны, а сосудик - внутри ее. Температура воды в ванне 37 градусов, то есть близка к температуре тела лабораторного животного.
Срезы органов дышат и потребляют кислород. Объем газа в сосудике уменьшается, и это отражается на показаниях манометра. Столбик жидкости ползет кверху. Конечно, медленно, но вполне заметно. Таким образом можно рассчитать, сколько кубических миллиметров кислорода поглотилось навеской ткани в 100 миллиграммов за одну минуту.
И вот тут мы сталкиваемся с необычным явлением. Срезы тканей печени, почек, мышц потребляют кислород с постоянной скоростью в течение довольно-таки длительного времени. Во всяком случае, этот процесс можно наблюдать и пять и десять минут. Другое дело мозговая ткань. Ее дыхание быстро замедляется, но стоит добавить каплю раствора глюкозы, как она оживает и дышит снова с прежней интенсивностью.
Опыт, который мы проделали, очень наглядный. Он свидетельствует, что нервные клетки коры головного мозга покрывают свои энергетические потребности почти исключительно за счет глюкозы, которая транспортируется с током крови.
И вот теперь возникает законный вопрос: каким образом при окислении глюкозы образуется другой универсальный источник энергии - молекулы аденозинтрифосфорной кислоты?
Гиппократ - великий врач Древней Греции - в одном из своих сочинений писал: "Есть в человеке и горькое, и соленое, и сладкое, и кислое, и жесткое, и мягкое, и многое другое в бесконечном числе, разнообразии по свойствам, количеству, силе". На примере окислительных превращений глюкозы в мозгу человека и образовании другого универсального источника энергии - аденозинтрифосфорной кислоты можно проследить систему удивительных превращений "сладкого", глюкозы, в АТФ, "кислое", по Гиппократу.
Если просто сжечь молекулы глюкозы в токе кислорода, образуются вода и углекислый газ. При этом выделится значительное количество энергии. Конечно, этот способ образования энергии неприемлем для живой клетки. Энергия в клетке потребляется небольшими порциями. Она должна образовываться постепенно и накапливаться "про запас". Располагая резервом "консервированной энергии", живая клетка способна чрезвычайно быстро отвечать на изменения внешней среды. Более того, процесс наработки энергии клетка может то замедлять, то резко убыстрять.
Каждый из нас наблюдал это бессчетное количество раз. Например, вы спокойно сидели на стуле. Расход энергии в мышечной ткани был сравнительно небольшой. Вы быстро встали и бросились стремительно бежать; биохимическая фабрика по производству энергии заработала на полную мощность.
Длинная цепь биохимических превращений глюкозы началась. Она насчитывает десятки химических преобразований постепенно расщепляемой молекулы исходного соединения. Но нас в данном случае интересует конечный результат. При полном окислении одной молекулы глюкозы синтезируется тридцать восемь молекул аденозинтрифосфорной кислоты.
Вот теперь становится понятным, почему в головном мозгу энергия нарабатывается главным образом путем окисления глюкозы, путем дыхания. При таком способе ее образуется особенно много. Процесс мышления сопровождается значительной затратой энергии в самом прямом смысле этого слова.
