CO2 и дыхание: простое объяснение физиологии

От клеток до лёгких

Чтобы понять связь CO2 с дыханием, нужно представить непрерывный круг. Клетки образуют углекислый газ, кровь доставляет его к лёгким, а вентиляция выводит его наружу. Уровень CO2 зависит от соотношения двух процессов: сколько газа образовалось и сколько было удалено.

В покое обмен веществ относительно стабилен, поэтому организму требуется сравнительно небольшая вентиляция. Во время движения мышцы производят больше CO2, и вентиляция закономерно усиливается. Один и тот же объём дыхания может быть нормальным при нагрузке и избыточным в покое.

Минутная и альвеолярная вентиляция

Минутная вентиляция — это объём воздуха, который человек вдыхает или выдыхает за минуту. Она зависит от дыхательного объёма и частоты дыхания. Но не весь этот воздух участвует в обмене газов.

Часть воздуха остаётся в проводящих дыхательных путях — носу, глотке, трахее и бронхах. Этот объём называют анатомическим мёртвым пространством. Для обмена O2 и CO2 особенно важна альвеолярная вентиляция: объём свежего воздуха, который достигает альвеол за минуту.

Поэтому оценивать дыхание только по частоте недостаточно. Редкие, но чрезмерно глубокие вдохи могут создавать большую вентиляцию. И наоборот, учащённое поверхностное дыхание не всегда означает эффективное обновление альвеолярного воздуха.

Как вентиляция влияет на CO2

При относительно постоянной продукции CO2 увеличение альвеолярной вентиляции снижает альвеолярное и артериальное парциальное давление углекислого газа. Уменьшение вентиляции действует в противоположном направлении. Эта зависимость лежит в основе физиологического определения гипервентиляции.

Важно учитывать условие «при одинаковой продукции CO2». Во время нагрузки образование углекислого газа возрастает, поэтому усиленное дыхание может лишь поддерживать его обычный уровень. Нельзя назвать гипервентиляцией любое заметное или глубокое дыхание, не сопоставив его с обменной потребностью.

Почему отдельный вдох не даёт полной картины

Каждый дыхательный цикл немного обновляет газ в альвеолах, но альвеолы не опустошаются полностью. В них всегда остаётся функциональная остаточная ёмкость — значительный объём газа, который сглаживает колебания между вдохом и выдохом. Одновременно кровь непрерывно приносит к лёгким новый CO2.

Поэтому уровень CO2 нельзя надёжно рассчитать простым вычитанием фиксированного количества «за один вдох». Для точной оценки нужны данные о вентиляции, мёртвом пространстве, продукции CO2, объёме лёгких и газообмене.

Что означает нормализация дыхания

Физиологически нормальное дыхание — это не заранее заданное число вдохов и не обязательная внешняя незаметность. Оно должно обеспечивать обмен газов в соответствии с состоянием организма. Потребность меняется при нагрузке, температуре, лихорадке, высоте, эмоциях и заболеваниях.

В методе Бутейко внимание направлено на ту часть вентиляции, которая является избыточной. Уменьшение глубины дыхания выполняется до физиологической нормы, преимущественно через расслабление, а не через насильственное ограничение воздуха.

Краткий вывод

CO2 определяется балансом его образования и удаления. Именно соответствие вентиляции текущему обмену веществ, а не внешний вид отдельного вдоха, позволяет понять, адекватно ли дыхание ситуации.

Источники

• Уэст Дж. Физиология дыхания. Основы. М.: Мир, 1988. Гл. 2 «Вентиляция».

• Методическая база школы Алика Муллахметова.