Приспособление к гипоксии
Страница 2

Так как на высотах понижено парциальное давление не только кислорода, но и углекислоты, организм при усиленном дыхании теряет ее в повышенных количествах. Это тоже уменьшает кислотность крови и может привести даже к сдвигу реакции ее в щелочную сторону. Но потери углекислоты вызывают падение возбудимости дыхательного центра в мозгу и ослабление дыхания. Буферные же системы имеют определенную емкость, и она может быть исчерпана. Реакция снова сдвигается в кислую сторону, что называют некомпенсированным ацидозом.

Для борьбы с избытком молочной кислоты организму остается возможность в малой части выделить ее с мочой, а все остальное – химически устранить, что происходит двумя путями. Первый – окисление молочной кислоты до CO2 и Н2О в печени и мышце сердца, но для этого необходимо повышенное поглощение кислорода, что исключено во время пребывания на высоте и возможно лишь при возвращении на более низкие уровни. Второй путь – гликонеогенез, т.е. переработка молочной кислоты в глюкозу и гликоген. Этот цикл реакций, названный по фамилии открывшего его американского биохимика К. Кори циклом Кори, предоставляет орга-ёнтзму ряд преимуществ. Так, устраняется не только молочная кислота, но и некоторое количество H+, присоединяемое к продуктам превращения молочной кислоты в глюкозу, а также увеличивается снабжение центральной нервной системы необходимой ей глюкозой. Таким образом, цикл Кори – один из важных приспособительных механизмов энергетического обмена.

Но длительное пребывание на высотах и тем более постоянное обитание там требует от организма долговременной адаптации к гипоксическим условиям. Сущность и молекулярные механизмы этого приспособления можно понять, сопоставив биохимические и физиологические особенности организма людей, живущих на уровне моря и акклиматизировавшихся к высотам при эпизодическом пребывании там, с постоянно живущими в горах.

Если житель равнины сразу поднимется на значительную высоту, он будет там чувствовать себя весьма неуютно, у него может развиться горная болезнь. Если же высота будет осваиваться постепенно или пребывание на ней будет достаточно длительным, то наступит акклиматизация, человек будет чувствовать себя на высоте достаточно комфортно и сможет выполнять там значительные физические нагрузки. Высотный потолок его возрастет, т.е. снижение насыщения крови кислородом и те изменения функций, которые наступали на данной высоте до акклиматизации, теперь проявятся только на значительно большем уровне. Наконец, у аборигенов гор наибольший высотный потолок, и в тех условиях, к которым жителям равнин надо акклиматизироваться, у них не наблюдается никакого повышения и напряженности физиологических функций, например у непальских шерпов и жителей южноамериканских Анд. Такие же закономерности обнаруживаются при сопоставлении горных животных с обитающими на уровне моря, а также акклиматизированными к высоте.

Схема 9. Цикл Кори

В чем же молекулярная и функциональная основа этих отличий? Все приспособления, происходящие на молекулярном уровне, можно разделить на три группы: облегчающие перенесение организмом недостатка кислорода, направленные на борьбу за возможно большее поглощение кислорода в гипоксических условиях и обеспечивающие наиболее эффективное использование кислорода, поступившего в легкие.

К первой группе относятся повышение содержания в мышцах КФ и активности креатинкиназы – одного из основных ферментов, обеспечивающих ресинтез АТФ. При этом на 20–30% увеличивается содержание гликогена в мышцах, а возможности гликолиза – на 40–100%; почти на 30% возрастает резервная щелочность крови. Все это создает лучшие условия для поддержания уровня АТФ в тканях и для сохранения постоянства реакции крови в условиях гипоксии.

При приспособлениях второй группы увеличивается возможность поглощения кислорода в легких прежде всего за счет большего объема крови, проходящей через них в единицу времени. У адаптированного к высоте человека он на 25% превышает величины, характерные для жителей равнин. Кроме того, возрастает кислородная емкость организма за счет повышения объема циркулирующей крови, количества эритроцитов в ней, созревание которых в костном мозгу стимулируется гипоксией, и содержания гемоглобина. При этом не изменяется объем плазмы крови, составляя и у жителей равнин, и у горцев около 45 мл на 1 кг массы тела, а объем эритроцитов у первых равен 35 мл/кг, а у вторых – 65 мл/кг. В горах возрастает и содержание гемоглобина в крови. Так, по данным одной из гималайских экспедиций, 2-недельное пребывание человека на высоте 4000–5000 м приводит к увеличению содержания гемоглобина на 32%, а на высоте 5800 м – на 41%. При акклиматизации крыс в барокамере с атмосферным давлением, соответствующим высоте 9000 м, гемоглобина в крови становится больше на 38%. У животных, постоянно обитающих в горах, оно существенно выше, чем у живущих на уровне моря: у горных сусликов, например, на 55% выше, чем у равнинных. То же можно сказать и о человеке. У жителей Памира содержание гемоглобина на 20% выше, чем у жителей равнины, а у жителей Анд – на 30%. Такие же изменения вызывает приспособление к гипоксии и в отношении миоглобина. Синтез его возрастает, а содержание в скелетных мышцах и миокарде увеличивается, повышая возможности депонирования кислорода в организме. Акклиматизация крыс к высоте 3810 м сопровождается повышением содержания миоглобина в их мышцах на 50 – 70%; у собак, обитающих на высоте 3730–4510 Mf на 40 – 70% более значительно, чем у живущих на равнине. Интересные данные в этом отношении дает сопоставление равнинных и горных животных. Как видим, у вторых оно значительно выше и в мышце сердца, и в скелетной мышце.

Страницы: 1 2 3 4


Похожие материалы:

Время и территории возникновения человеческих рас
Специалисты по эволюции гоминид считают, что в антропогенезе снижалась интенсивность биологической эволюции (явление самоустранения естественного отбора). Однако весьма вероятно, что у наших предков, уже принадлежавших к людям современног ...

Микроорганизмы – агенты биоповреждений
Благодаря широкому распространению в природе, разнообразному набору ферментов микроорганизмы способны использовать для питания и местообитания различные субстраты, вызывая разного рода их разрушения или приводя их в состояние негодности. ...

Выводы
Клетки эукариот содержат много мембранных органелл и множество различных внутриклеточных мембран, каждая из которых обладает уникальным белковым составом. Любой мембранный белок, информация о синтезе которого заключена в ядре, должен безо ...