Джеймс Нестор - Дыхание. Новые факты об утраченном искусстве

По мере того как кровь проходит через ткани и мышцы, «пассажиры» (молекулы кислорода) постепенно сходят на берег, обеспечивая горючее для голодных клеток. На освободившиеся места садятся другие пассажиры – молекулы двуокиси углерода, которые представляют собой «отходы» обмена веществ, и корабль отправляется в обратный путь к легким.

Кровь темнеет, когда в ней снижается содержание кислорода. Венозная кровь кажется даже чуть синеватой (на самом деле она темно-красная). Артериальная кровь, все еще наполненная кислородом, будет казаться ярко-красной. Именно эти газы придают венам и артериям их отличительные цвета.

В конце концов круизное судно завершает круг и возвращается в порт, откуда и начиналось путешествие – в легкие, где двуокись углерода удаляется из тела через альвеолы, гортань, рот и нос во время выдоха. При следующем вдохе пассажирские места занимают новые молекулы кислорода, и весь процесс повторяется с самого начала.

Каждая здоровая клетка тела получает энергию из кислорода. Весь круиз длится около минуты, а цифры, описывающие процесс, поражают воображение. Внутри каждого из 25 триллионов красных кровяных телец содержится 270 миллионов молекул гемоглобина, каждая из которых связывается с четырьмя молекулами кислорода. Это значит, что каждое красное кровяное тельце в ходе круиза перевозит миллиард молекул кислорода.

Таким образом в самом процессе дыхания и роли двуокиси углерода в газообмене нет ничего противоречивого. Это азы биохимии. Менее известно то значение, которое двуокись углерода играет в похудении. Молекула углекислого газа имеет вес, и выдыхаемый нами воздух весит больше, чем вдыхаемый. Таким образом, похудение осуществляется не только за счет потоотделения и сжигания жира. Мы теряем вес с каждым выдохом.

Из каждых десяти потерянных килограммов восемь с половиной покидают наше тело через легкие, и значительную часть этого веса составляет двуокись углерода в смеси с водяным паром. Остальное выходит из организма с потом или мочой. Этот факт упускают из вида многие врачи, диетологи и другие профессионалы. Легкие – это часть системы регулирования веса тела.

«Все только и твердят о кислороде, – сказал мне Ольсон во время интервью в Стокгольме, – но здоровому организму всегда хватает кислорода независимо от того, делаем мы тридцать вдохов в минуту или только пять!»

На самом деле нашему телу для правильного функционирования не так уж важно, насколько быстро или глубоко мы дышим. Ему требуется не столько свежий воздух, сколько двуокись углерода.

Это обнаружил более века назад в своей копенгагенской лаборатории один датский физиолог с большими мешками под глазами по имени Кристиан Бор. В свои тридцать лет Бор получил уже несколько ученых степеней в области медицины и физиологии и работал в университете Копенгагена. Дыхание было его коньком. Он знал, что кислород представляет собой клеточное горючее и что он переносится гемоглобином. Ему было также известно, что когда кислород поступает в клетку, из нее извлекается двуокись углерода.

Однако Бор не знал, почему происходит эта замена. Почему одни клетки усваивают кислород лучше, чем другие? Что заставляет миллиарды молекул гемоглобина отдавать кислород точно в нужное время и в нужном месте? Как на самом деле происходит дыхание?

Он начал эксперименты. Бор измерял, сколько кислорода потребляют куры, морские свинки, ужи, собаки, лошади и сколько углекислого газа они производят. Кроме того, он помещал кровь в среду, состоявшую из различных смесей газов. Кровь, содержавшая наибольшее количество двуокиси углерода (более кислая), способствовала отделению кислорода от гемоглобина. Таким образом двуокись углерода выступала как бы в роли адвоката в бракоразводном процессе. Она освобождала кислород и давала ему возможность присоединиться к чему-нибудь другому.

Это открытие позволило объяснить, почему мышцы, испытывающие физическую нагрузку, потребляют больше кислорода, чем неиспользуемые. Они просто производят больше углекислого газа, который как бы «притягивает» к себе кислород. Своего рода доставка под заказ на молекулярном уровне. Кроме того, двуокись углерода демонстрирует сосудорасширяющий эффект, чтобы сосуды могли доставлять больше кислорода голодным клеткам. Таким образом, более редкое дыхание позволяло животным производить больше энергии, причем более эффективным путем.

В то же время частое «паническое» дыхание вымывало двуокись углерода из тканей. Всего несколько секунд учащенного дыхания, не вызванного метаболической потребностью, могут снизить снабжение мышц, тканей и органов кровью. У человека в этом случае могут начаться головокружение, судороги, головная боль. Он может даже потерять сознание. Если ткани недостаточно снабжаются кровью продолжительное время, они начинают деградировать.

В 1904 году Бор опубликовал научную работу под названием «Влияние содержания двуокиси углерода в крови на ее способность связываться с кислородом». Она произвела сенсацию в среде ученых и инспирировала множество новых исследований этого во многом недооцененного газа. Вскоре после этого Янделл Хендерсон, директор лаборатории прикладной физиологии Йельского университета, начал собственные эксперименты. Хендерсон также посвятил много лет изучению метаболизма и, подобно Бору, был убежден, что углекислый газ не менее важен для организма, чем витамины.

«Хотя клиницисты по-прежнему с недоверием относятся к этой мысли, кислород не может считаться стимулирующим началом для живых существ, – писал Хендерсон в «Энциклопедии медицины». – Если зажечь огонь в среде чистого кислорода, а не воздуха, горение будет протекать с колоссальной интенсивностью. Но когда человек или животное дышит кислородом или воздухом, обогащенным кислородом, это не значит, что организм потребляет его в большем количестве и что он вырабатывает больше тепла или двуокиси углерода, чем при дыхании обычным воздухом».

Здоровому организму вдыхание чистого кислорода не принесет никакой пользы. Оно не только ничуть не повысит содержание этого газа в тканях и органах, но и, напротив, может вызвать кислородное голодание. Другими словами, чистый кислород, который футболист жадно глотает в перерыве между таймами или пассажир самолета покупает за 50 долларов в «кислородном баре» аэропорта, не пойдут им на пользу. Вдыхание кислорода может повысить его содержание в крови на один-два процента, но он не дойдет до голодающих клеток тела, а просто выйдет наружу с очередным выдохом [2] Хендерсон обнаружил еще сто лет назад, что чистый кислород полезен только тем, кто находится на большой высоте (так как там его содержание в воздухе снижено), или больным людям, которые неспособны поддерживать его необходимый уровень в крови (выше 90 процентов) за счет нормального дыхания. Но даже в случае болезни длительное потребление дополнительного кислорода вредит легким и снижает количество красных кровяных телец, что затрудняет впоследствии получение необходимой дозы кислорода из воздуха. .