Образование двуокиси углерода. Дыхательный коэффициент

Двуокись углерода является конечным продуктом того же метаболического процесса, в котором утилизируется кислород. Таким образом, потребление кислорода и образование двуокиси углерода на клеточном уровне представляет собой тесно связанные переменные величины. Зависимость между ними выражается при помощи дыхательного коэффициента (ДК): ДК= Продукция СО2/ Потребление 02

Величина дыхательного коэффициента обусловлена прежде всего диетой и может составлять от 0,7 (употребление жиров) до 1 (употребление углеводов). При белковой и усредненной смешанной диете ДК приблизительно равен 0,8.

Вследствие тесной взаимосвязи количество образовавшейся двуокиси углерода в любом случае не может существенно отличаться от количества потребляемого кислорода. Однако важно различать истинный дыхательный коэффициент, отражающий реальный метаболическийпроцесс, от относительных величин

Vo2 и Vco2, полученных на основе внешних измерений. Запасы двуокиси углерода в организме велики и неустойчивы, а количество С02, выдыхаемого за данный период, может быть намного меньшим или большим, образующегося в действительности за этот же период. Чтобы четко разграничить истинный и кажущийся ДК, последний получил название респираторного отношения газообмена и обозначен символом R: R=Vco2/VO2.

Для многих случаев VCo2 можно достаточно точно рассчитать, если известен предполагаемый или реальный Vo2, a R аппроксимировано. У здорового человека в покое или при легкой работе в обычных условиях Vco2 будет приблизительно равен 0,8xVo2. Во время очень длительного физического напряжения или при выполнении работы без обычного своевременного приема пищи R может снизиться до 0,7 при одновременном увеличении мобилизации запасов жира для образования энергии.

Во время накопления двуокиси углерода значение R может упасть ниже 0,7. Во время резкого физического напряжения величины ДК и R будут, как правило, повышаться до 1. Величина R может превысить это значение, если накопление молочной кислоты обусловлено метаболическим ацидозом с перемещением двуокиси углерода из бикарбонатов плазмы и компенсаторным увеличением легочной вентиляции. Снижение напряжения двуокиси углерода в артериальной крови (Расо2) способствует восстановлению значения рН до нормального.

Во многих случаях будет достаточно точным считать Vco2 = Vo2(R= 1). Однако необходимо признать существование таких ситуаций, когда такое допущение невозможно и разница между указанными величинами может играть определенную роль.

При рассмотрении физиологических потребностей организма, связанных с выполнением конкретной физической работы, лишь в редких случаях бывает достаточным использование только существующих общепринятых данных, касающихся Vo2 и Vco2 для различных уровней физической активности. Очень часто необходимо определение указанных параметров в реальной обстановке. Методы, применяемые для этого в условиях подводных погружений или высокого давления газовой среды, в основном аналогичны используемым в воздушных наземных условиях.

Окружающая среда создает ряд трудностей. Обычные для определения Vo2 приборы с закрытым циклом дыхания не приемлемы для использования под водой. Однако в литературе описаны случаи применения приборов, работающих по такому принципу. Обычно при определении Vo2 применяют чистый кислород, что потенциально опасно во время выполнения физической работы под абсолютным давлением, близким к 2 кгс/см2. Использование других газов в приборах с закрытым циклом дыхания создает риск развития гипоксии и требует также особой предосторожности.

Изменение объема газа, лежаще в основе измерения Vo2 по закрытому циклу дыхания, уменьшается пропорционально абсолютному давлению среды, что снижает точность определения, проводимого на глубине.

Метод открытого цикла дыхания основан на измерении объема дыхательной газовой смеси в единицу времени и разности в концентрациях 02 и С02 во вдыхаемом и выдыхаемом газах. Эта разность уменьшается с изменением абсолютного давления среды, что также затрудняет точность газового анализа, если образцы, полученные в экспериментах, проведенных под высоким давлением, исследуются при нормальном давлении среды. Возможно более точным методом определения является применение тщательно откалиброванных газоанализаторов электродного типа в среде под давлением, при котором проводился эксперимент.

Источник: http://meduniver.com