Consommation d'oxygène par les organes humains. Besoins psycologiques

L'oxygène humain à différentes périodes de la vie et dans différents états n'est pas le même. Un embryon, un fœtus, un nourrisson, un enfant, un adolescent en pleine croissance et un jeune émergent en croissance et en développement, dans les organismes desquels il y a une synthèse accrue de substances plastiques - protéines, acides nucléiques, glucides, graisses, a besoin de quantités particulièrement importantes d'énergie biologique stockée dans l'ATP. Chez les personnes âgées et séniles, les processus plastiques sont réduits, donc beaucoup moins d'énergie est nécessaire; ces derniers visent principalement à maintenir la fonction des éléments existants et non à créer de nouveaux éléments fonctionnels. Par conséquent, chez les jeunes organismes, l'intensité des processus oxydatifs (la quantité d'oxygène consommée par 1 kg de poids corporel par minute) est plus élevée que chez les organismes matures, et encore plus chez les personnes âgées. Même au repos, l'intensité de la consommation d'oxygène n'est pas la même chez les hommes et les femmes, chez les personnes non entraînées et les sportifs.

Les besoins du corps en oxygène dépendent dans une certaine mesure des conditions de vie : température environnement, heures de clarté, altitude au-dessus du niveau de la mer, apport alimentaire.

Dans les régions subtropicales et tropicales, où la température moyenne annuelle est supérieure à 30 °C, dans le nord, où elle est inférieure à 15 °C, les besoins du corps en oxygène augmentent. Une image similaire est observée dans les montagnes à une altitude de 1500 à 3500 m.À haute altitude, la consommation d'oxygène du corps diminue et les besoins du corps ne sont pas entièrement satisfaits. La prédominance des protéines dans l'alimentation détermine les besoins du corps en oxygène, en graisse - sa diminution. Au repos, cependant, les limites dans lesquelles les besoins du corps en oxygène changent sont faibles. Le volume quantité requise l'oxygène dépend aussi de l'état dans lequel se trouve la personne. Pendant le sommeil et pendant l'éveil au repos (dans le soi-disant métabolisme de base), une personne consomme environ 200 à 300 ml d'oxygène par minute. Quel que soit le type d'activité (mentale ou physique), le stress émotionnel augmente considérablement le besoin d'oxygène. La demande en oxygène des muscles qui travaillent augmente proportionnellement à la puissance développée par une personne : par exemple, pour un travail nécessitant une puissance de 25 W (150 kg/min), un homme adulte dépense 0,4 l d'oxygène, 50 W - 0,9 l, etc.

Pour répondre aux besoins d'hygiène (habillage, lavage, douche, peignage, couchage), une personne consomme jusqu'à 1 litre d'oxygène par minute ; lumière devoirs(couture, tricot, travail avec un aspirateur, cuisine) - jusqu'à 0,75 l; pour les travaux domestiques plus lourds (lessive, laver les vitres, laver ou frotter les sols, assommer les tapis et les moquettes) - plus.

L'activité professionnelle nécessite à peu près la même quantité d'énergie et d'oxygène qu'un travail acharné. Seul le travail dans les ateliers chauds, dans les mines, dans l'exploitation forestière nécessite plus d'énergie oxygénée. La position médiane entre eux est occupée par le travail dans l'agriculture (labour, fauchage, traite, travail des éleveurs).

La plus grande quantité d'oxygène est consommée lors de la pratique de sports cycliques - pendant le ski de fond, la course de longue distance (en particulier sur un terrain accidenté), la natation, le cyclisme, le football, le handball.

La quantité d'oxygène consommée par le corps ne peut pas croître indéfiniment. Comme nous l'avons déjà mentionné, pour chaque personne, il existe une certaine valeur, appelée consommation maximale d'oxygène (MOC). Avec une augmentation progressive de la charge sur le corps, il arrive un moment où la puissance peut encore augmenter légèrement (en raison de l'énergie des sources), mais la consommation d'oxygène n'augmente plus, puisqu'elle a atteint le niveau du MIC. La poursuite du travail devient pratiquement impossible, la dette d'oxygène augmente, l'état d'une personne se détériore fortement et elle est obligée d'abandonner le travail, de l'arrêter. MPC est utilisé dans la pratique pour déterminer la productivité aérobie maximale du corps, ses performances.

Le MPC reflète la capacité aérobie maximale du corps, et donc dans la physiologie du travail et du sport, dans la pratique de ce dernier, cette valeur est considérée comme une mesure de la puissance aérobie. La valeur de l'IPC dépend de l'âge, de la profession, du degré de forme physique, de la spécialisation sportive ; chez les enfants et les personnes âgées, il est inférieur à celui des personnes d'âge moyen; les femmes ont moins que les hommes ; les personnes non entraînées en ont moins que les athlètes. Parmi ces derniers, les skieurs de fond, les coureurs de longues et moyennes distances, les patineurs, les cyclistes ont les valeurs les plus élevées de l'IPC et les haltérophiles ont les plus petites. Lors du calcul de la CMI pour 1 kg de poids corporel, les différences entre les individus non entraînés sont nivelées.

Étant donné que la consommation d'oxygène dépend de la puissance développée, le MPC peut être utilisé pour juger des performances d'une personne. Cet indicateur a été recommandé par le Programme biologique international pour l'adaptation de l'homme aux conditions environnementales comme critère pour déterminer la performance des habitants de diverses parties du globe. Ce programme comprenait des tests, des tests sur tapis roulant, des tests de marche (monter une marche à un certain rythme).

Chaque litre d'oxygène consommé correspond, comme déjà mentionné, à une certaine puissance et à la quantité d'énergie nécessaire pour fournir de l'énergie au corps. Le coût énergétique de 1 litre d'oxygène dépend du type de "combustible". Lorsque les glucides sont brûlés, la consommation de chaque litre d'oxygène fournit 1 kcal ; lors de la combustion des graisses - 1,2 kcal. Connaître les besoins du corps en oxygène pour répondre aux besoins domestiques, effectuer travail professionnel, activités sportives, vous pouvez calculer les besoins quotidiens en calories du corps, choisir un régime alimentaire qui réponde exactement aux besoins du corps, le protéger à la fois de la prise de poids excessive et de la perte de poids.

La quantité d'oxygène consommée par une personne à jeun en état de repos musculaire, allongée, est un indicateur de l'échange nécessaire au maintien des fonctions vitales de l'organisme au repos, c'est-à-dire le métabolisme de base. Le métabolisme humain de base se caractérise par une consommation d'oxygène de l'ordre de 200 à 250 ml/min avec une consommation d'énergie d'environ 1 à 1,2 kcal/min. Le sexe, l'âge, le poids et la surface corporelle, la composition des aliments, les conditions climatiques, la température ambiante... influencent le métabolisme basal. 1 kcal pour 1 kg de poids par heure est prise comme norme pour le métabolisme énergétique basal d'un adulte.

Une consommation accrue d'oxygène pendant le travail est nécessaire pour l'oxydation des produits de décomposition des glucides dans la phase aérobie (acide lactique), des graisses, ainsi que pour la resynthèse des substances contenant de l'azote dans la phase anaérobie. Plus le besoin d'oxygène du corps est grand, plus le travail est dur. Dans certaines limites, il existe une relation linéaire entre la sévérité du travail effectué et la consommation d'oxygène. Cette correspondance est assurée en renforçant le travail du système cardiovasculaire et en augmentant le coefficient de diffusion de l'oxygène à travers le tissu pulmonaire. Le coefficient de diffusion passe de 50 à 450 kg/min à 61 à 1590 kg/min.

La quantité d'oxygène par minute nécessaire à l'oxydation complète des produits de désintégration est appelée demande en oxygène, ou demande en oxygène, tandis que la quantité maximale d'oxygène que le corps peut recevoir par minute est appelée plafond d'oxygène. Le plafond d'oxygène pour les personnes non entraînées au travail physique est d'environ 3 l/min, et pour les personnes entraînées il peut atteindre 4-5 l/min.

Les coûts énergétiques pour un travail dynamique négatif représentent environ 50 % des coûts énergétiques pour un travail dynamique positif. Ainsi, déplacer une charge le long d'un plan horizontal est 9 à 16 fois plus facile que de soulever une charge.

Riz. 1. Dynamique de la consommation d'oxygène pendant le travail physique. Éclosion dans une cage - consommation d'oxygène pendant le fonctionnement; ombrage horizontal - demande en oxygène ; ombrage vertical - dette d'oxygène. Le dessin de gauche est un travail de poids moyen ; l'image de droite travaille avec une dette d'oxygène progressive.

La consommation d'oxygène pendant le travail positif dynamique est illustrée à la fig. 1. Comme on peut le voir sur cette figure, la courbe de consommation d'oxygène au début du travail augmente et seulement après 2-3 minutes est fixée à un certain niveau, qui est ensuite maintenu pendant une longue période (état stationnaire). L'essence d'un tel parcours de la courbe est qu'au début, le travail est effectué avec une satisfaction incomplète de la demande en oxygène et, par conséquent, avec une dette d'oxygène croissante, puisque processus énergétiques dans le muscle, lorsqu'il se contracte, il se produit instantanément et l'apport d'oxygène dû à l'inertie des systèmes cardiovasculaire et respiratoire est lent. Et ce n'est que lorsque l'apport d'oxygène correspond à la demande totale en oxygène qu'un état stable de consommation d'oxygène se produit.

La dette d'oxygène, constituée au début du travail, est remboursée après l'arrêt du travail, pendant la période de récupération, pendant laquelle la consommation d'oxygène atteint son niveau initial. Il s'agit de la dynamique de la consommation d'oxygène lors de travaux légers et modérés. Dans les travaux lourds, un état stable de consommation d'oxygène ne se produit pratiquement jamais, le manque d'oxygène au début du travail s'ajoute au manque d'oxygène formé pendant celui-ci. Dans ce cas, la consommation d'oxygène augmente tout le temps jusqu'au plafond d'oxygène. La période de récupération avec un tel travail est considérablement allongée. Dans le cas où la demande en oxygène pendant le fonctionnement dépasse le plafond d'oxygène, le soi-disant faux état d'équilibre se produit. Il reflète le plafond d'oxygène, et non la véritable demande en oxygène. La période de récupération est encore plus longue.

Ainsi, le niveau de consommation d'oxygène lié au travail peut être jugé sur la sévérité du travail effectué. Un état stable de consommation d'oxygène pendant le travail peut indiquer que la demande en oxygène est pleinement satisfaite, qu'il n'y a pas d'accumulation d'acide lactique dans les muscles et le sang, qu'il a le temps d'être resynthétisé en glycogène. L'absence d'état d'équilibre et une augmentation de la consommation d'oxygène pendant le travail indiquent la sévérité du travail, l'accumulation d'acide lactique, qui nécessite de l'oxygène pour sa resynthèse. Un travail encore plus dur est caractérisé par un faux état d'équilibre.

La durée de la période de récupération de la consommation d'oxygène indique également une charge de travail plus ou moins importante. Avec des travaux légers, la dette en oxygène est faible. L'acide lactique obtenu a, pour l'essentiel, le temps d'être resynthétisé dans les muscles en glycogène pendant le travail, la durée de la période de récupération ne dépassant pas plusieurs minutes. Après un travail acharné, la consommation d'oxygène diminue d'abord rapidement puis très lentement, la durée totale de la période de récupération pouvant aller jusqu'à -30 minutes ou plus.

La restauration de la consommation d'oxygène ne signifie pas la restauration des fonctions altérées du corps dans son ensemble. De nombreuses fonctions corporelles, telles que l'état des systèmes respiratoire et cardiovasculaire, le coefficient respiratoire, les processus biochimiques, etc., n'ont pas encore atteint le niveau initial à ce moment-là.

Pour l'analyse des processus d'échange de gaz, les changements de coefficient respiratoire CO 2 /O 2 (DC).

Avec un état stable de consommation d'oxygène pendant le fonctionnement du DC, il peut indiquer la nature des substances oxydées. Avec un travail acharné, DC monte à 1, ce qui indique l'oxydation des glucides. Après le travail, le DC peut être supérieur à 1, ce qui s'explique par une violation de l'équilibre acido-basique du sang et une augmentation de la concentration en ions hydrogène (pH): une augmentation du pH continue d'exciter le centre respiratoire et, comme en conséquence, le dioxyde de carbone est intensément lavé du sang avec une baisse simultanée de la consommation d'oxygène, c'est-à-dire dans le rapport CO 2 /O 2, le numérateur augmente et le dénominateur diminue.

À un stade ultérieur de la récupération, le DC peut être inférieur à l'indicateur de performance final d'origine. Cela s'explique par le fait que pendant la période de récupération, les réserves alcalines du sang sont libérées et le dioxyde de carbone est retenu pour maintenir un pH normal.

En fonctionnement statique, la consommation d'oxygène est différente. Dans le processus de travail, l'expression la plus concrète du travail statique est le maintien de la posture de travail d'une personne. La posture de travail en tant qu'état d'équilibre du corps peut être réalisée dans l'ordre de l'opposition active aux forces extérieures; en même temps, une tension musculaire tétanique prolongée se produit. Ce type de travail statique est très peu économique en termes d'innervation et d'énergie. La posture de travail, dans laquelle l'équilibre est maintenu en s'adaptant à la direction de la gravité, est beaucoup plus économique, puisqu'on note dans ce cas une tension musculaire tonique plutôt que tétanique. En pratique, on observe les deux types de travail statique, qui se remplacent souvent, mais le travail statique, accompagné de tension tétanique, est primordial du point de vue de la physiologie du travail. La dynamique de la consommation d'oxygène dans ce type de travail statique est illustrée à la Fig. 2.

On peut voir sur le diagramme que lors d'un stress statique, la consommation d'oxygène est bien inférieure à la demande en oxygène, c'est-à-dire que le muscle travaille dans des conditions presque anaérobies. Dans la période qui suit immédiatement le travail, la consommation d'oxygène augmente fortement, puis diminue progressivement (phénomène de Lingard), et la période de récupération peut être longue, de sorte que presque toute la demande en oxygène est satisfaite après le travail. Lingard a donné l'explication suivante pour le phénomène qu'il a découvert. Avec la contraction musculaire tétanique due à la compression vasculaire, une obstruction mécanique est créée pour le flux sanguin et ainsi l'apport d'oxygène et la sortie des produits de désintégration - l'acide lactique. Le travail statique est anaérobie, par conséquent, un saut caractéristique dans le sens de l'augmentation de la consommation d'oxygène après le travail est dû à la nécessité d'oxyder les produits de désintégration formés pendant le travail.

Cette explication n'est pas exhaustive. Sur la base des enseignements de N. E. Vvedensky, une faible consommation d'oxygène pendant le travail statique peut être due non pas tant à un facteur mécanique qu'à une diminution du métabolisme due aux influences du réflexe presseur, dont le mécanisme est le suivant. Sous l'effet de la tension statique (impulsions continues du muscle), certaines cellules du cortex cérébral entrent dans un état de forte excitation prolongée, aboutissant à terme à des phénomènes inhibiteurs tels qu'un blocage parabiotique. Après l'arrêt du travail statique (état pessimal), une période d'exaltation commence - augmentation de l'excitabilité et, par conséquent, augmentation du métabolisme. L'état d'excitabilité accrue s'étend aux centres respiratoires et cardiovasculaires. Le type de travail statique décrit est peu énergivore, la consommation d'oxygène, même avec un stress statique très important, dépasse rarement 1 l/min, mais la fatigue peut survenir assez rapidement, ce qui s'explique par des modifications survenues dans le système nerveux central.

Un autre type de travail statique - le maintien d'une posture grâce à la contraction musculaire tonique - nécessite peu de dépense énergétique et est moins fatigant. Cela s'explique par des impulsions rares et plus ou moins uniformes du système nerveux central, caractéristiques de l'innervation tonique. système nerveux et caractéristiques de la réaction contractile elle-même, impulsion rare et faible, malléabilité et confluence des impulsions, stabilité de l'effet. Un exemple est la position debout habituelle d'une personne.

Riz. 2. Schéma du phénomène de Lingard.

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1. Hypoxie

Hypoxie - déficit en oxygène - une condition qui survient lorsqu'il y a un apport insuffisant d'oxygène aux tissus du corps ou une violation de son utilisation dans le processus d'oxydation biologique. La réaction compensatoire du corps est une augmentation du taux d'hémoglobine dans le sang. Le mécanisme déclencheur du développement de l'hypoxie est associé à l'hypoxémie - une diminution de la teneur en oxygène dans le sang artériel.

Un corps sain peut être en état d'hypoxie si le besoin en oxygène (demande en oxygène) est supérieur à la capacité de le satisfaire. Les causes les plus fréquentes de cette condition sont :

2. arrêt temporaire ou affaiblissement de la ventilation pulmonaire lors de plongées à différentes profondeurs ;

3. une augmentation des besoins en oxygène lors de l'exécution d'un travail musculaire.

Dans les deux premières situations, avec un besoin en oxygène préservé voire réduit, la possibilité d'en obtenir diminue, alors que lors d'un travail musculaire, les possibilités d'apporter de l'oxygène sont en retard par rapport au besoin croissant lié à une consommation énergétique accrue. Rester en hauteur, effectuer un travail physique, plonger à différentes profondeurs est un élément normal de l'existence de nombreux organismes supérieurs, ce qui indique la possibilité d'adaptation aux conditions hypoxiques qui surviennent dans ces cas.

2. Radicaux libres

Selon les concepts modernes, environ 2% de tout l'oxygène entrant dans le corps se transforme en radicaux libres - des fragments agressifs de molécules qui détruisent le corps. Il a été établi dans un grand nombre d'expériences que les radicaux libres nous enlèvent plus d'une douzaine d'années de vie et provoquent les maladies les plus dangereuses, telles que le cancer, les maladies cardiaques, les maladies du cerveau, etc. De tous les facteurs qui détruisent le corps, les dommages causés par les radicaux libres sont généralement mis en premier lieu. Les radicaux libres oxydent le corps, en d'autres termes, contribuent à son acidité. (Même Lomonossov et Lavoisier ont comparé la respiration à la brûlure.) Certains scientifiques formulent ainsi : le vieillissement est aigre. Comme si tout était logique : moins l'oxygène pénètre dans l'organisme, moins il y a de radicaux libres, plus l'acidification est lente, Longue vie. Avec l'aide des substances les plus puissantes qui neutralisent les radicaux libres, il a été possible de prolonger la vie des animaux de 60 %.

3. Adaptation

La tâche principale de la Vie est de s'adapter, en d'autres termes, de s'adapter à l'environnement. Évidemment, la nature devait s'en occuper et doter les organismes des mécanismes appropriés. Et il existe un tel mécanisme universel. Il consiste en ce qui suit.

Supposons qu'un effet destructeur nocif ait été exercé sur le corps et que des changements destructeurs se soient produits dans le corps. En réponse à cela, des processus de récupération y sont lancés. Mais la sagesse de la nature réside dans le fait qu'après la restauration complète de la fonction détruite, la soi-disant super-restauration se produit. C'est-à-dire que le corps devient pendant un certain temps encore plus résistant qu'il ne l'était auparavant.

C'est sur ce principe que repose, par exemple, l'entraînement physique des sportifs. L'activité physique entraîne une certaine destruction des structures des cellules musculaires ou autres, après quoi, pendant le repos, les structures détruites sont d'abord restaurées à la norme, puis au-delà de la norme. Si chaque entraînement suivant est effectué au moment de la super-récupération, l'athlète progressera constamment. Il est très important de noter que chaque fonction du corps réagit à la charge de différentes manières. Ainsi, les athlètes doivent généralement s'entraîner plusieurs fois par semaine ; hautement entraîné quotidiennement et plus d'une fois. L'intensité de la charge est également extrêmement importante. S'il est petit, des dommages suffisants ne se produiront pas dans le corps, alors une super-restauration et une augmentation de la résistance du corps ne se produiront pas non plus. Si la charge est trop élevée, le soi-disant échec d'adaptation se produira avec de graves conséquences pour le corps.

Il est à noter que toutes les fonctions du corps sont soumises au principe de super-récupération. Les partisans de la longévité, par exemple, peuvent être intéressés par un tel fait. Des physiciens du Centre Pushchino ont effectué une exposition unique de jeunes souris à une certaine dose de rayonnement. En réponse à l'irradiation, les souris ont montré une vague de mutations dans leurs molécules d'ADN. Cependant, avec le temps, l'état des animaux est revenu à la normale. Puis ils sont devenus en meilleure santé que d'habitude : ils ont été moins malades, notamment du cancer, et leur espérance de vie a nettement augmenté.

Ainsi, en réponse à un effet destructeur nocif, notre corps répond par une réaction adaptative, ce qui le rend plus résistant à cet effet, et parfois pas seulement à lui, mais aussi à quelques autres. Dans le premier cas, il s'agit d'une adaptation spécifique, dans le second d'une adaptation non spécifique ou générale.

En utilisant correctement la capacité d'adaptation du corps, nous pouvons rendre notre corps plus fort, plus résistant, plus sain et augmenter considérablement l'espérance de vie ! La capacité d'adaptation à l'hypoxie (manque d'oxygène) est l'une des premières places ici.

4. Stratégies adaptatives

Les principales stratégies d'adaptation pour les trois cas d'hypoxie considérés sont communes :

1. essayer de maintenir l'approvisionnement énergétique du corps, c'est-à-dire la synthèse d'ATP, au niveau requis en luttant pour l'oxygène;

2. réduire les besoins énergétiques du corps, c'est-à-dire réduire l'activité et le taux métabolique;

3. utiliser des processus de synthèse d'ATP anaérobies, mais augmenter la tolérance, c'est-à-dire la capacité à tolérer les changements d'équilibre acido-basique.

Cependant, avec le point commun fondamental des mécanismes adaptatifs, l'origine de l'état hypoxique laisse une certaine empreinte sur la structure de l'adaptation. Par exemple, dans les conditions de haute montagne, dans la lutte pour l'oxygène, la charge principale incombe aux systèmes de transport (respiration et circulation sanguine), ce qui entraîne une augmentation adaptative de leur puissance. Et en plongée, cette stratégie est vaine et l'apport d'oxygène aux tissus se fait en augmentant ses réserves dans l'organisme. Il est également évident que réduire l'activité et, par conséquent, le niveau du métabolisme est une bonne stratégie d'adaptation à la plongée ou au séjour en haute montagne, mais c'est inacceptable lors d'un travail musculaire.

Néanmoins, caractéristiques communes dans l'adaptation à l'hypoxie d'origines différentes, il y a bien plus que des différences, par conséquent, nous examinerons en détail le tableau de l'adaptation à l'hypoxie de haute altitude, puis nous nous tournerons vers les caractéristiques des changements adaptatifs lors du travail musculaire et de la plongée.

5. Adaptation à l'hypoxie lors du travail musculaire

La réaction de tout l'organisme lors de l'exécution d'un travail musculaire vise à la fois à assurer l'activité musculaire et en même temps à maintenir les paramètres homéostatiques de base. La raison de l'apparition de l'hypoxie est l'augmentation de la consommation d'énergie de l'ATP et, par conséquent, la forte augmentation de la demande des muscles en oxygène, qui est activement dépensée pour les processus de phosphorylation oxydative dans les mitochondries. Avec une adaptation à court terme, une stimulation neuroendocrinienne se produit systèmes de transports: augmentation du volume de ventilation pulmonaire, débit cardiaque. Le flux sanguin est redistribué en faveur des muscles qui travaillent, du cœur, du cerveau en raison de les organes internes et la peau (de sorte qu'avec une intensité de travail élevée, une anémie des organes internes peut même être observée). Dans le même temps, l'activation des systèmes respiratoire et circulatoire est limitée à la fois par leurs capacités structurelles et fonctionnelles et par la fonctionnalité de l'appareil central de leur régulation. Dans un organisme non entraîné, ces possibilités sont moindres que dans un organisme entraîné. La fréquence, et non la profondeur de la respiration, augmente, il y a une discoordination entre la ventilation et le flux sanguin dans les poumons, ainsi qu'entre la respiration et les mouvements, le débit cardiaque augmente principalement en raison d'une augmentation de la fréquence cardiaque. Ainsi, comme dans l'hypoxie de haute altitude, il existe un hyperfonctionnement maximal et non économique des systèmes responsables de l'adaptation, la perte de la réserve fonctionnelle. En conséquence, les réactions motrices sont insuffisantes en intensité, durée et précision. Au cours de la formation à long terme, ainsi que lors de l'adaptation à l'hypoxie de montagne, la charge principale est déplacée des processus de transport vers les processus d'utilisation de l'oxygène, pour une augmentation de leur efficacité. Moins d'oxygène est consommé par unité de travail effectuée. Tout cela est renforcé par des changements aux niveaux moléculaire, subcellulaire, cellulaire et tissulaire. Dans le même temps, la puissance et l'efficacité de fonctionnement sont augmentées système de locomotives améliore la coordination intermusculaire.

Les caractéristiques d'adaptation à l'hypoxie au cours du travail musculaire se manifestent par la nature des changements observés dans les muscles eux-mêmes, en fonction de la gravité et de la durée de l'activité physique. Avec des charges modérées mais prolongées, le degré d'hypoxie qui se produit est inférieur à celui d'un travail intensif, qui ne peut pas être effectué pendant une longue période.

À cet égard, avec un entraînement constant pour un travail modéré, la croissance du réseau vasculaire dans les muscles, le cœur, les poumons, une augmentation du nombre de mitochondries et une modification de leurs caractéristiques, une augmentation de la synthèse d'enzymes oxydatives, une augmentation dans l'érythropoïèse, entraînant une augmentation de bouteille d'oxygène sang, peut réduire le niveau d'hypoxie ou l'empêcher. L'exécution d'un travail intensif entraîne la survenue d'une hypoxie pour toute durée d'entraînement. La spécificité d'un tel travail est que la consommation d'oxygène et de substrats d'oxydation dans les muscles par unité de temps est si élevée qu'il est irréaliste de reconstituer rapidement leurs réserves en augmentant le travail des systèmes de transport. Les muscles capables d'effectuer une telle charge travaillent en réalité en mode autonome, en s'appuyant sur leurs propres ressources. Les processus de glycolyse anaérobie sont mis en évidence - inefficaces, accompagnés de l'accumulation d'un métabolite indésirable - l'acide lactique et, par conséquent, d'un changement de pH, mais les seuls fiables dans cette situation.

Par conséquent, dans le processus d'adaptation au travail intensif (en règle générale, à court terme), un spectre différent d'adaptations adaptatives se développe dans les muscles par rapport au travail modéré à long terme. La puissance du système de glycolyse anaérobie augmente en raison de la synthèse accrue d'enzymes glycolytiques, les réserves de glycogène et de créatine phosphate, sources d'énergie pour la synthèse d'ATP, augmentent. La puissance du réticulum endoplasmique dans les fibres musculaires et la quantité de Ca2 + qui y est stockée, qui joue l'un des principaux rôles dans la contraction, sont augmentées. Cela vous permet de répondre avec une puissante poussée de calcium des réservoirs du réseau en réponse à l'impulsion d'excitation venant aux muscles et d'augmenter ainsi la puissance de contraction. La biosynthèse des protéines contractiles est améliorée, l'activité de l'ATPase, une enzyme qui décompose l'ATP, nécessaire à la contraction, est augmentée.

Toutes ces réactions n'éliminent pas le développement de l'hypoxie tissulaire et conduisent à l'accumulation de grandes quantités de produits sous-oxydés. C'est pourquoi aspect important les réactions adaptatives dans ce cas sont la formation d'une tolérance, c'est-à-dire la résistance au changement de pH. Ceci est assuré par une augmentation de la capacité des systèmes tampons du sang et des tissus, une augmentation de la réserve dite alcaline du sang. La puissance du système antioxydant dans les muscles augmente également, ce qui affaiblit ou empêche la peroxydation lipidique des membranes cellulaires - l'un des principaux effets néfastes de la réponse au stress.

Lors d'un entraînement pour un travail intensif, la sensibilité du centre respiratoire à gaz carbonique réduite, ce qui protège système respiratoire d'un stress inutile. Avec la mise en place systématique de modération activité physique accompagné d'une augmentation de la ventilation pulmonaire, le centre respiratoire, au contraire, augmente la sensibilité au CO2, ce qui est dû à une diminution de sa teneur due au lessivage du sang lors d'une respiration accrue.

6. Adaptation des organismes à l'hypoxie pendant la plongée

Si un organisme qui respire de l'air à l'aide des poumons est forcé de descendre sous l'eau, l'hypoxie se produit en raison de l'incapacité d'extraire l'oxygène de l'eau ou de l'apporter sous l'eau en quantité illimitée. Avec l'épuisement des ressources énergétiques et le manque d'oxygène, le corps active la glycolyse anaérobie, ce qui entraîne les mêmes conséquences que dans l'hypoxie à haute altitude. La plage de durée de séjour sous l'eau est de 1 à 4 minutes chez l'homme. Sous réserve des stratégies générales d'adaptation à l'hypoxie en plongée, ses spécificités s'expriment également. En raison de la nécessité de retenir sa respiration sous l'eau, il devient impossible d'activer la respiration externe, typique de l'adaptation à court terme à l'hypoxie de haute altitude ou à l'hypoxie lors d'un travail musculaire. Par conséquent, la lutte pour maintenir l'homéostasie de l'oxygène se manifeste le plus clairement par une augmentation des réserves d'oxygène transportées sous l'eau. La principale source d'oxygène chez les plongeurs ne se trouve pas dans les poumons, mais dans le sang et les muscles, en combinaison avec l'Hb et la Mb (myoglobine). Une concentration élevée d'Hb associée à la croissance du lit vasculaire entraîne une augmentation significative de la capacité en oxygène du sang. En plongée, une diminution du métabolisme global et des besoins énergétiques de la plupart des organes et tissus est particulièrement prononcée. Cela est dû au relâchement de la plupart des muscles et à une diminution activité fonctionnelle la plupart des organes, y compris le cœur. L'oxygène sanguin est principalement utilisé pour alimenter le cœur et le cerveau. L'apport sanguin au reste du corps pendant l'immersion est déconnecté du flux sanguin général en raison de la présence de sphincters spéciaux. En utilisant l'apport d'oxygène associé à la myoglobine, les muscles squelettiques et d'autres organes privés d'approvisionnement en sang passent à un mode d'approvisionnement énergétique anaérobie. La puissance de la glycolyse anaérobie est grande et vous permet de fournir de l'énergie au corps pendant longtemps. Les métabolites s'accumulant en grande quantité - les activateurs de la respiration - ne sont pas capables d'atteindre les principales zones réceptrices qui envoient des signaux au centre respiratoire. Ce n'est qu'après la remontée à la surface que l'acide lactique pénètre dans la circulation sanguine principale et que l'intensité de la respiration augmente considérablement. Étant donné que le CO2 et les métabolites acides réduisent la force de liaison de l'Hb à l'oxygène, leur accumulation entraîne une libération plus complète d'oxygène dans les tissus.

7. Différences dans les stratégies d'adaptation

Dans tous les exemples d'adaptation à l'hypoxie considérés, les mêmes stratégies adaptatives de base sont utilisées, combinant des processus visant à maintenir l'homéostasie de l'oxygène avec une résistance croissante à la carence en oxygène, y compris en en réduisant le besoin. Les différences existantes dans la plupart des cas sont de nature quantitative (par exemple, au niveau d'une diminution du métabolisme basal ou de la concentration de myoglobine), mais parfois elles sont très fondamentales (par exemple, une diminution de la sensibilité du centre respiratoire au CO2 dans les organismes plongeurs et son augmentation adaptative chez les habitants de haute montagne). Des déclencheurs universels de processus adaptatifs apparaissent à tous les niveaux de régulation.

8. Entraînement hypoxique

L'organisme stocke la mémoire génétique de la vie à faible teneur en oxygène dans l'environnement et, si nécessaire, s'adapte relativement facilement à l'hypoxie. Par exemple, tout spécialiste du sport sait que de toutes les qualités physiques (vitesse, force, etc.), c'est l'endurance, qui est associée au développement de l'adaptation au manque d'oxygène, qui s'entraîne plus facilement que les autres. Il en va de même pour l'entraînement hypoxique.

Comme lors de tout entraînement ou charge, lors d'un entraînement hypoxique, un certain nombre de processus destructeurs ont lieu, qui sont si nécessaires à la super-récupération ultérieure.

9. Changements dans le corps

Au fur et à mesure que l'adaptation à l'hypoxie se développe, des changements commencent à se produire dans le corps qui rendent notre corps plus résistant à la privation d'oxygène - des changements qui rendent le corps plus sain et lui permettent de vivre plus longtemps ! Il y a de profonds changements biochimiques et structurels. Il s'agit de l'adaptation des structures cellulaires aux nouvelles conditions de fonctionnement.

Les raisons des réactions d'adaptation biochimique sous exposition hypoxique sont apparemment des modifications du métabolisme intracellulaire, ralentissant le renouvellement des biomembranes. La destruction partielle des composants des biomembranes libère des enzymes protéolytiques qui, à leur tour, conduisent à la dégradation de certaines protéines et à la formation de polypeptides. Ces derniers jouent le rôle de régulateurs de la synthèse d'ADN et d'ARN.

L'activation de la synthèse des protéines, qui se produit dans des conditions d'accumulation de produits sous-oxydés, entraîne une modification de la structure et des propriétés des macromolécules, crée une marge de sécurité pour les réactions biochimiques et la possibilité de leur plein écoulement dans des conditions de faible teneur en oxygène.

Simultanément à la réorganisation de la structure dans la chaîne de phosphorylation oxydative, se produit le processus d'activation de la glycolyse anaérobie, qui contribue à l'approvisionnement énergétique du corps.

Des changements structurels se produisent dans les cellules, en particulier dans les membranes cellulaires. Changements dans meilleur côté la composition des enzymes, etc. En général, les cellules acquièrent la capacité de mieux utiliser et utiliser l'oxygène.

La microcirculation dans les organes et les tissus s'améliore en raison de l'ouverture, des capillaires de réserve, ainsi que de la formation de nouveaux vaisseaux. La fonction de transport d'oxygène du sang augmente et la stimulation du germe rouge de la moelle osseuse augmente, ainsi que la teneur en hémoglobine. Dans les études cliniques au niveau des organes et des systèmes, en tant qu'adaptation aux charges hypoxiques, un certain nombre d'effets sont observés :

1. Améliorer la microcirculation dans les organes et les tissus grâce à l'ouverture, aux capillaires de réserve, ainsi qu'à la formation de nouveaux vaisseaux auparavant inexistants. Une augmentation de la fonction de transport de l'oxygène du sang due à la libération de cellules sanguines du dépôt et à la stimulation du germe rouge de la moelle osseuse, ainsi qu'à une augmentation de l'hémoglobine.

2. Effet immunomodulateur, qui se traduit par la suppression des liens pathologiques de l'immunité et l'activation des liens dépressifs. Il y a une augmentation du nombre de cellules productrices d'anticorps et de la synthèse d'immunoglobulines, activation de la phagocytose. L'activité des réactions allergiques diminue.

3. Augmenter l'activité du système antioxydant - le système de protection des membranes cellulaires. L'activité de peroxydation des lipides dans les membranes cellulaires diminue.

4. Mobilisation des mécanismes endocriniens de régulation fonctionnelle du "cortex hypothalamo-hypophyso-surrénalien", qui se réalise par une augmentation du niveau de la résistance générale de l'organisme par rapport à divers facteurs extrêmes environnement externe.

5. Augmentation de la résistance aux intoxications chimiques (y compris les médicaments, par exemple, pendant la chimiothérapie), aux facteurs environnementaux physiques.

6. Action anti-stress. L'état de stress chronique est caractérisé par la présence d'un foyer congestif dominant dans le système nerveux central, des changements caractéristiques dans la formule et la biochimie sanguine.

7. Augmentation de l'efficacité, réduction de la fatigue, régression des maladies auxquelles ils s'appliquent. Dans un contexte d'amélioration du bien-être, il semble possible de réduire les doses quotidiennes de traitement d'entretien médicamenteux.

8. Action radioprotectrice. Premièrement, chronologiquement, il s'agit du premier essai sérieux de la méthode en clinique (1975). Il a été démontré que l'utilisation de l'entraînement hypoxique pendant la radiothérapie préopératoire des néoplasmes malins peut augmenter la dose focale totale de rayonnement de 25 %. Considérant que ce groupe de patients est très nombreux, la perspective d'utiliser la radiothérapie hypoxique devient évidente. Deuxièmement, l'effet radioprotecteur de l'hypoxie est généralement appelé spécifique, car il est directement lié à la pathogenèse du mal des rayons, empêchant une augmentation de la concentration de radicaux oxygène. Troisièmement, approche méthodique lors de la radiothérapie hypoxique, c'est quelque peu différent: pendant toute la durée de l'exposition aux rayonnements (par exemple, une séance de gammathérapie), le patient est continuellement dans un état d'hypoxie dosée, inhalant constamment du HGS-10.

Cependant, en plus de l'adaptation spécifique, c'est-à-dire de l'adaptation spécifique à l'hypoxie, une adaptation non spécifique se développe également - le corps dans son ensemble devient plus résistant. Cela se produit en raison du renforcement des mécanismes endocriniens - l'hypothalamus / l'hypophyse / le cortex surrénalien, etc.

Sous l'influence de l'entraînement hypoxique, notre corps acquiert la capacité de mieux s'approvisionner en moins d'oxygène. Désormais, nos cellules, tissus et organes sont mieux protégés contre la privation d'oxygène.

Et en plus, comme moins d'oxygène pénètre dans le corps, moins de radicaux libres se forment.

10. Thérapie hypoxique

hypoxique adaptatif normobare

La thérapie hypoxique est une technique visant à améliorer l'état fonctionnel, la capacité de travail, la viabilité et la qualité de vie d'une personne malade grâce à des effets hypoxiques dosés.

Même avec une légère charge hypoxique, le corps humain réagit violemment, incluant un grand nombre de mécanismes protecteurs d'autorégulation. L'utilisation de ces mécanismes puissants a constitué la base de la méthode de traitement proposée dans les années 1970 par le Pr. R. B. Strelkov (maintenant président de l'Académie des problèmes d'hypoxie) - la méthode de "thérapie hypoxique normobare intermittente".

Ces dernières années, nous avons assisté à un regain d'intérêt pour les méthodes naturelles de prévention et de traitement. Celles-ci incluent la phytothérapie, la thérapie magnéto-laser, les grottes de sel, un certain nombre d'autres méthodes et approches, y compris celles homéopathiques. La thérapie hypoxique normobare intermittente (PNH) s'inscrit naturellement dans ce cercle comme un stimulus naturel pour la résistance non spécifique du corps humain (méthode Mountain Air).

Aujourd'hui, de nombreuses cliniques utilisent la thérapie hypoxique dans le traitement de la dystonie neurocirculatoire, des maladies coronariennes, de l'hypertension, des troubles organiques et fonctionnels du système nerveux central, de l'asthme bronchique, de l'anémie, des affections asthénonévrotiques et psychasthéniques.

Les mécanismes physiologiques, psychophysiologiques, biochimiques et immunologiques de l'effet cicatrisant de la thérapie hypoxique sont utilisés pour augmenter les performances physiques, mentales et de l'opérateur, la tolérance à la température, au bruit, aux effets gravitationnels et vestibulaires.

Chez les patients en fond de traitement, on observe une amélioration du bien-être général, une résistance accrue au des situations stressantes, le stress psycho-émotionnel général diminue, les maux de tête liés au surmenage disparaissent, le sommeil s'améliore, l'irritabilité et la fatigue diminuent et la capacité de travail augmente. Rechercher ces dernières années ont montré que la thérapie hypoxique a un effet normalisant profond sur tout le corps, améliore le métabolisme des glucides, des lipides, des protéines et des électrolytes, restaure la microcirculation et augmente les processus énergétiques au niveau cellulaire. Cela a permis d'appliquer avec succès la méthode pour le traitement de maladies graves. Par conséquent recherche scientifique de bons résultats ont été obtenus dans le traitement et la prévention des maladies coronariennes, de l'hypertension, de l'asthme bronchique, de la polyarthrite rhumatoïde ; il y a eu une diminution significative de la mortalité après infarctus du myocarde. La thérapie hypoxique a la capacité d'augmenter l'immunité. Après la fin du cours, la résistance du corps aux infections augmente de 3 à 5 fois. Pour les personnes pratiquement en bonne santé, la thérapie hypoxique est indiquée pour augmenter les performances physiques (en particulier pour les athlètes) et mentales.

En conséquence, la méthode de thérapie hypoxique normobare est montrée:

I. Personnes pratiquement en bonne santé :

* pour augmenter les performances physiques et la résistance à la surcharge émotionnelle ;

* afin d'augmenter la résistance à effet secondaire les agents pharmacologiques (médicaments chimiothérapeutiques, etc.) et à l'action des poisons d'origine minérale et animale ;

* pour augmenter la résistance aux maladies infectieuses;

* comme prévention des complications lors de l'accouchement;

* dans le but d'augmenter la durée de la vie physique et intellectuelle.

II. Pour le traitement et la rééducation des patients :

* dans les maladies chroniques du système cardiorespiratoire (hypertension stade 1-11, coronaropathie, cardiosclérose post-infarctus, bronchite chronique, asthme bronchique) ;

* dans les maladies des organes hématopoïétiques (hypoplasie et déficience en fer, troubles post-irradiation de l'hématopoïèse) ;

* pour les maladies tube digestif(en dehors du stade d'exacerbation);

* avec processus inflammatoires chroniques de la région génitale, avec toxicose de la 2e moitié de la grossesse;

* avec des troubles métaboliques (diabète sucré, etc.);

* dans les états asthéniques et dépressifs, névroses, syndromes psychopathologiques somatisés) ;

* avec une résistance corporelle réduite aux conditions environnementales défavorables (facteurs environnementaux, climatiques et météorologiques, stress, etc.).

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Consommation d'oxygène et rejet de dioxyde de carbone

La quantité totale d'oxygène consommée par jour et de dioxyde de carbone libéré pendant cette période dépend principalement du niveau de consommation d'énergie et, dans une moindre mesure, de la composition de l'alimentation quotidienne. La consommation de base d'oxygène augmente de manière non linéaire avec le poids corporel, mais la principale variable qui détermine le niveau de dépense énergétique est l'activité musculaire, qui a le plus grand impact sur la consommation d'oxygène. On estime que pour chaque litre (STPD) d'oxygène consommé, 5 kcal d'énergie sont libérées. La consommation quotidienne d'oxygène d'une personne de petite taille varie de 300 litres (1500 kcal) au repos à 1000 litres (5000 kcal) lors d'un travail physique intense.

En raison des différents niveaux d'activité physique dans la plage de travail modéré, la consommation d'oxygène pour une personne de 70 kg peut varier de 0,5 à 1,0 kg par jour. Dans des conditions de gaz standard dans la cabine vaisseau spatial la consommation d'oxygène par les astronautes est de 7,3 à 7,5 litres pour 1 kg de poids. Cependant, compte tenu des conséquences graves d'une exposition même à court terme à l'hypoxie, il est conseillé d'effectuer des calculs de base des systèmes de survie basés sur une consommation standard d'oxygène de 1 kg par personne et par jour.

Sur la base de la valeur normale du coefficient respiratoire RQ, vous pouvez calculer la quantité de dioxyde de carbone libérée lors de l'absorption d'oxygène. Ainsi, si la quantité d'oxygène consommée est de 1000 litres par jour avec un coefficient respiratoire RQ = 0,83, alors 830 litres de dioxyde de carbone seront libérés. Des calculs plus précis peuvent être effectués en tenant compte de la composition des nutriments traités par l'organisme. Par exemple, reconstituer la dépense énergétique de 3000 kcal avec une alimentation quotidienne contenant 110 g de protéines, 90 g de lipides et 418 g de glucides nécessiterait 633 litres d'oxygène (882 g) et conduirait à la formation de 566 litres (1122 g) de dioxyde de carbone ; la valeur du coefficient respiratoire dans ce cas serait de 0,89. Des calculs supplémentaires pour des rations quotidiennes plus strictes seront donnés ci-dessous dans la section sur les produits finaux du métabolisme humain.

Besoins humains.

Pour vivre, être en bonne santé et heureux, les gens ont besoin de nourriture, d'air, de sommeil, etc. Ces besoins sont autosatisfaits tout au long de la vie. Ils dépendent en grande partie du comportement ou du mode de vie d'une personne. La maladie interfère également avec la satisfaction des besoins, conduit à l'inconfort.

En 1943, un psychologue américain A.Maslow a développé la théorie de la hiérarchie des besoins qui déterminent (orientent) le comportement humain. Selon sa théorie, certains besoins d'une personne sont plus importants que d'autres. Cette disposition a permis de les classer selon un système hiérarchique : du physiologique (niveau inférieur) aux besoins d'expression de soi (niveau supérieur).

A. Maslow a arrangé 14 besoins humains vitaux par ordre de priorité pour les satisfaire : du plus bas physiologique, inné au plus haut psychosocial, acquis dans le processus de croissance et de développement, en forme de pyramide. En même temps, à la base de la pyramide se trouvent les besoins physiologiques inférieurs, car ils sont à la base de la vie humaine, sans eux la vie est impossible au sens biologique du terme. Si une personne ne satisfait pas ces besoins, elle mourra tout simplement, comme toute créature vivante sur Terre.

La capacité à satisfaire leurs besoins chez les personnes est différente et dépend de plusieurs facteurs : l'âge, l'environnement, les connaissances, les compétences, les désirs et les capacités de la personne elle-même. Tout d'abord, ils satisfont les besoins de l'ordre inférieur, c'est-à-dire physiologique.

Besoins psycologiques

Pour vivre, une personne a besoin de satisfaire ses besoins physiologiques en air, nourriture, eau. De plus, chacun de nous a besoin de mouvement, de sommeil, de besoins physiologiques, ainsi que de communication avec les gens, de satisfaction de nos intérêts sexuels.

Rappelons que les besoins physiologiques sont les mêmes pour tous, mais qu'ils sont satisfaits à des degrés divers.

Besoin en oxygène(respiration normale) - le besoin physiologique de base d'une personne. Le souffle et la vie sont des concepts inséparables. L'homme a appris il y a longtemps : dum spiro spero(lat.) - pendant que je respire, j'espère. De nombreux mots en russe ont un sens "respirant": repos, inspiration, esprit, etc. Le maintien de ce besoin devrait être une priorité pour l'infirmière. Le cortex cérébral est très sensible au manque d'oxygène. Avec un manque d'oxygène, la respiration devient fréquente et superficielle (tachypnée), un essoufflement apparaît. Par exemple, une diminution prolongée de la concentration en oxygène dans les tissus entraîne une cyanose : la peau et les muqueuses visibles deviennent bleutées.

Une personne, satisfaisant le besoin d'oxygène, maintient le nécessaire à la vie composition du gaz du sang.

Besoin de nourriture. La nutrition est essentielle pour maintenir la santé et le bien-être. Les parents, satisfaisant le besoin de nutrition rationnelle du bébé, montrent non seulement les soins parentaux, mais offrent également à l'enfant la possibilité d'une croissance et d'un développement normaux. La nutrition rationnelle d'un adulte aide à éliminer les facteurs de risque de nombreuses maladies. Par exemple, les maladies coronariennes sont causées par la consommation d'aliments riches en graisses animales saturées et en cholestérol.

Il convient de noter que les besoins humains non satisfaits en matière de nutrition entraînent souvent une détérioration du bien-être et de la santé.

Exigence de liquide. Une personne en bonne santé devrait boire 12,5 à 3 litres de liquide par jour. Cette quantité de liquide compense les pertes physiologiques sous forme d'urine, de sueur, de matières fécales et d'émanations lors de la respiration. Pour maintenir l'équilibre hydrique, une personne doit consommer plus de liquides qu'elle n'excrète, sinon des signes de déshydratation apparaissent. La capacité du patient à éviter de nombreuses complications dépend des connaissances et des compétences de l'infirmière pour anticiper la déshydratation.

Le besoin de fonctions physiologiques. La partie non digérée de la nourriture est excrétée du corps sous forme de matières fécales. L'acte de défécation et d'uriner est individuel pour chacun, et leur satisfaction ne peut être différée longtemps. La plupart des gens considèrent ces processus comme personnels, intimes et préfèrent ne pas en discuter. À cet égard, l'infirmière, fournissant les soins aux patients,

qui a des problèmes avec l'administration des besoins physiologiques, devrait être particulièrement sensible et, dans le respect du droit humain à la confidentialité, lui donner la possibilité de garder sa vie privée.