Дыхание. Новые факты об утраченном искусстве

Предположим, вы решили съездить в круиз по реке, и вот вы видите, как корабль пришвартовывается к пристани. Вы проходите контроль, поднимаетесь на борт, и корабль отплывает. Примерно так же ведут себя молекулы кислорода, попав в альвеолы. Каждая альвеола – это маленькая «пристань», окруженная рекой из плазмы крови, в которой плавают красные кровяные тельца. Когда эти тельца проплывают мимо, молекулы кислорода проходят сквозь мембрану альвеолы и устраиваются на судне.

На корабле есть пассажирские каюты. В красных кровяных тельцах эту роль играют молекулы белка гемоглобина. Кислород присоединяется к гемоглобину и путешествует вместе с ним в глубь тела.

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.