Чтение онлайн

В предыдущих разделах книги неоднократно отмечалась животворящая роль кислорода практически для всех организмов планеты, однако это не всегда верно. Практика использования кислорода в биологии и медицине показала, что этот газ может быть весьма токсичным и при некоторых условиях вызывает смерть реципиента. Оказалось, что кислород, как и озон, может иметь негативные последствия при его вдыхании в избыточных концентрациях, но если для озона допустимым является нахождение нескольких частиц на миллиард частиц воздуха, то для кислорода его безопасные концентрации в воздушной среде могут составлять десятки процентов в зависимости от парциального давления в газовой смеси.

Кислород (О2) – наиболее важный компонент человеческой жизни. Недостаток кислорода ведёт к анаэробному метаболизму, лактат-ацидозу и в конечном счёте к необратимому повреждению мозга. Избыток кислорода, с другой стороны, приводит к токсическому повреждению эндотелия лёгких, а у новорождённых – к ретролентальному фиброзу и слепоте [29]

Интенсивность насыщения кислородом плазмы крови описывается законами Дальтона и Генри. Закон Дальтона гласит, что общее давление смеси газов равно сумме давлений каждого газа, входящего в её состав. Давление каждого газа в смеси пропорционально процентному содержанию этого газа в смеси, и называется парциальным. С законом Дальтона непосредственно связан закон Генри, который формулируется так [30]: «Растворимость газа прямо пропорциональна его парциальному давлению над раствором…». Применительно к живому телу его можно перефразировать несколько иначе: «количество газа растворённого в жидкости (крови), прямо пропорционально его парциальному давлению». Следовательно, растворимость кислорода в крови пропорциональна его парциальному давлению в лёгких. При повышении абсолютного давления вдыхаемого воздуха или увеличении содержания в нём кислорода в лёгкие поступает избыток кислорода. При этом перенос (транспорт) кислорода будет осуществляться не только гемоглобином крови, но и за счёт растворения кислорода в плазме крови.

Механизм кислородного отравления таков. Появившийся в крови избыток кислорода вызывает увеличение количества окисленного гемоглобина и снижение восстановленного. Именно восстановленный гемоглобин осуществляет транспорт углекислого газа и удаление СО2 из организма. Снижение содержания восстановленного гемоглобина в крови приводит к задержке углекислого газа в тканях – гиперкапнии. Проявляется гиперкапния в виде одышки, покраснения лица, головной боли, судорог и, наконец, – потери сознания.

Кислородное отравление (гипероксия) определяется [31] как отравление, возникающее вследствие дыхания кислородосодержащими газовыми смесями или чистым кислородом при повышенном давлении. Отравление кислородом может произойти при использовании кислородных аппаратов, регенеративных аппаратов, при использовании для дыхания искусственных газовых смесей, во время проведения кислородной рекомпрессии, а также вследствие превышения лечебных доз в процессе оксигенобаротерапии. При отравлении кислородом развиваются нарушения функций центральной нервной системы, органов дыхания и кровообращения.

При избытке кислорода изменяется и его метаболизм (обмен веществ) в тканях [109]. Основной путь утилизации О2 в клетках различных тканей – четырехэлектронное восстановление его с образованием воды при участии клеточного фермента – цитохромоксидазы. В то же время небольшая часть молекул кислорода (1–2 %) претерпевает одно-, двух- и трёхэлектронное восстановление, когда образуются промежуточные продукты и свободнорадикальные формы кислорода.

Свободнорадикальные метаболиты обладают высокой активностью, действуя в качестве окислителей, повреждающих биологические мембраны. Липиды – основной компонент биологических мембран – представляют собой чрезвычайно легко окисляющиеся соединения. Свободнорадикальное окисление липидов часто становится разветвлённой цепной реакцией, склонной к самостоятельному поддержанию даже после нормализации содержания кислорода в организме. Многие продукты этой реакции сами являются высокотоксичными соединениями и способны повреждать биологические мембраны.

При избытке кислорода в тканях, его восстановление до воды возрастает с 1–2 % в норме, до высоких значений, пропорциональных степени этого избытка.

Из вышесказанного следует, что избыток кислорода в организме приводит к значительным нарушениям в транспорте газов и повреждению мембран клеток различных органов и тканей. Причём не существует скрытого периода при отравлении кислородом, так как биохимические нарушения начинаются сразу же с увеличением его парциального давления в дыхательной смеси. Отмечается, что кислородную интоксикацию [32,31] усиливает тяжёлая физическая работа, переохлаждение, перегревание, содержание вредных газообразных примесей в дыхательной смеси, накопление углекислого газа в организме, повышенная индивидуальная чувствительность. Отравление кислородом может быть более выражено в присутствии нейтрального газа.

Отравление кислородом разделяют по преобладанию проявлений на три формы: лёгочную, судорожную и сосудистую [32]. Дадим краткое их описание, выполненное для подводных ныряльщиков и плавцов, но пригодное и для «сухопутных» реципиентов.

Возникает при относительно длительном дыхании смесью, с парциальным давлением кислорода 1,3:1,6 бар и более. Она характеризуется преимущественным поражением дыхательных путей и лёгких. Сначала проявляется раздражающее действие кислорода на верхние дыхательные пути – сухость в горле, отёк слизистой оболочки носа с появлением чувства «заложенности». Затем появляется усиливающийся кашель,

сопровождающийся чувством жжения за грудиной. Всё это происходит на фоне повышения температуры тела. При нарастании степени отравления могут развиться кровоизлияния в сердце, печень, лёгкие, кишечник, головной и спинной мозг. После прекращения вдыхания избыточно обогащённой кислородом смеси интенсивность симптомов снижается в течение суток, и окончательно они исчезают в течение 2:4 суток.

Возникает при парциальном давлении кислорода в дыхательной смеси 2,5:3 бар и характеризуется преимущественным поражением центральной нервной системы. На фоне нарастающей бледности и потливости возникает сонливость, нарушение зрения, безучастность или эйфорическое возбуждение. При нарастании степени отравления возникает оглушение, сильная рвота, тик мимических мышц и наконец потеря сознания и судороги. Во время повторных приступов судорог может наступить смерть от остановки дыхания. Если приступ разовьётся под водой – велик риск утопления. Если дыхание избыточным потоком кислорода прекращено, судороги прекращаются в течение нескольких минут и сознание возвращается. После восстановления сознания пострадавший может проспать несколько часов, как после приступа эпилепсии. Судорожный приступ не оставляет остаточных явлений.

Необходимо отметить, что потребление кислорода у человека находится в пределах от 0,33 до 3 л/мин. При этом, максимальное потребление 3 л/мин могут выдержать в течение 10 минут только хорошо тренированные пловцы, далее развивается отравление. При нахождении под водой в состоянии покоя (например – при декомпрессии) потребление О2 составляет в среднем 0,66 л/мин. Если декомпрессия проходит в холодной воде, то его потребление составляет 1 л/мин. При тяжёлой физической работе кислород может потребляться в количестве 2 л/мин.

Наблюдается при парциальном давлении кислорода выше 3 бар. При этой форме отравления происходит внезапное расширение кровеносных сосудов, резкое падение артериального давления и сердечной деятельности. Часто появляются многочисленные кровоизлияния в кожу и слизистые оболочки. Подобные кровоизлияния могут быть и во внутренних органах. Во время резкого падения артериального давления может наступить смерть от остановки сердечной деятельности.