Въглероден диоксид

Въглеродният диоксид е отпаден продукт на дишането. Но е и храна за растенията. А и често се появява в новините, че е в основата на затоплянето на планетата и апокалипсиса, който ще последва ако не спрем да горим въглища и нефт. Друг път мога да пиша за спекулациите за вредното му влияние - понеже мисля, че на планетарно ниво той е един от най-полезните газове. Но в този пост ще се концентрирам за влиянието му върху здравето и психиката на човека.

Първо трябва да знаем някои факти, за да можем да достигнем до заключенията.

Газовете в атмосферата

Въглеродният диоксид (СО2) в атмосферата е в много малки концентрации - само 0.04%. Докато кислорода(О2) в атмосферата е в големи концентрации - над 20% [1]. 

Растенията се хранят с СО2. И тъй като концентрацията му е малка - процеса на усвояването му е много бавен. Растенията издишат кислород и тъй като концентрацията в атмосферата му е доста голяма - отделянето му сравнително по трудно отколкото при животните.

Докато животните се хранят с кислород - и понеже концентрацията му в атмосферата е доста голяма - ние можем много лесно да го усвояваме в телата си. Наситеността на О2 в кръвта е почти винаги над 95% [2]. И обратно животните издишаме СО2, и тъй като в атмосферата концентрацията му е изключително малка - много лесно се освобождаваме от него.

Т.е. животните сме привилегировани в поемането на енергия и отделянето на отпадните продукти. Може би затова и ние сме подвижни, а растенията статични. 

Регулиране на дишането

Мозъкът на човека се надгражда на слоеве. Най-отдолу близо до гръбначният стълб е мозъкт на безгръбначните - продълговатият мозък. Над него е мозъкът на влечугото - малкият мозък. Над него на бозайника. Следва на приматите. И най-отгоре - мозъчната кора вдъхваща съзнанието у човека.

Дишането е толкова основна функция, че регулирането му е заровено най-дълбоко в мозъка, възникнало още на ниво безгръбначно и влечуго - в продълговатият мозък. Толкова е важна тази функция, че имаме програма, която върви и се изпълнява - дори когато спим или сме в безсъзнание. Дори когато сме новородено - личността, координацията на мускулите на крайниците почти липсва.

Но интересното е, че продълговатият мозък регулира кога да диша на база на нивото на кислород, на въглероден диоксид, на температурата, нивото на стрес и хормони. Но интересното е, че при нормална ситуации нивото на въглероден диоксид е с най-голям приоритет [3]. 

Т.е. въпреки че въглеродният диоксид е отпаден продукт - при нормални ситуации - той контролира кога да вдишваме и издишваме. Най-нисшите нива на мозъка имат химо рецептори които мерят концентрацията му. Ако е висока над определени ниво - подава автоматична команда за учестено вдишване и издишване.

Ако запомните само този факт - ще имате по-пълна картина за главните енергийни фактори за здравето на човека: въглеродният диоксид, отпадъчният продукт от метаболизма, от производството на енергия е един от главните фактори за регулиране на дишането.

Хората сме уникални, понеже със съзнателно контролиране на дишането можем да влияем на най-дълбоко вкоренените енергитични процеси - обмяната на газовете, производство на енергия, контролиране на хормоналният баланс, температурата, имунната система и здравето.

Въглеродният диоксид, кръвоносни съдове и мускули

Постовете ги пиша по няколко дена, понеже лесно се разсейвам. Например вчера над час отлетя да търся добър източник за концентрацията на СО2 в кръвта, и като резултат прерочетох и няколко статии за мозъка. Тази сутрин продължавам в мола, докато дъщерята е на състезание по български. 

Нека да анализираме ситуацията, когато човек започва да вдига 5 килограмова раница с едната ръка (снимката стана размазана, но няма да правя друг опит, че изглеждам подозрително в пълният Старбъкс).

В този случай най-натоварени ще са мускулите на дясната ръката - бицепс, трицепс и малко мускулите около рамото, гърдите и гърба. Но мускулите на лявата ръка и на краката няма да са натоварени в този случай, нали? Какъв е биологичният механизъм, така че енергийните ресурси - кислород, глюкоза и мазнини да се насочат към дясната ръка преференциално ?

Оказва се, че процесът за енергийно пренасочване е саморегулиращ се и е базиран на.. да познахте.. на въглеродният диоксид. Процесите, стъпка по стъпка, са следните:
  1. При първоначалните няколко вдигания - мускулите имат локални запаси на енергия под формата на АТФ, която веднага почва да се използва. Но тези запаси стигат буквално за няколко секунди.
  2. Ако продължи натоварването, мускулите имат локални депа от гликоген, който експоненциално бързо се превръщат в глюкоза. А глюкозата безкислородно се превръща  в АТФ. Отпадъчният продукт от безкислородната гликолиза е водородни протони, които вдигат киселинността на кръвта около мускулите.
  3. Митохондриите се включват активно в кислородното разграждане на глюкозата и мазнините. Отпадният продукт е СО2, който също вдига киселинността на кръвта около мускулите.
  4. Повишената киселинност около мускулите кара:
    • кръвоносните съдове - артерии и вени - да се разширят. Т.е. засилва се притока на свежа кръв. Засилва се и оттока на "отработена" кръв.
    • Червените кръвни телца, които пренасят кислорода, в кисела среда засипват да се освобождават от кислорода и да засипват работещите мускули с енергия.
  5. Продълговатият мозък, със своите кръвни химорецептори за нивата на СО2, засича повишените нива на въглероден диоксид - и задълбочава и засилва дишането.
  6. Черният дроб, който има около 70 грама глюкоза, също засича повишените нива на СО2 и започва да я пуска в обръщение. 

От този пример става ясно, че тялото ни е еволюирало да реагира на повишени нива на въглеродният диоксид, а не на понижените нива на кислород. В следвствие на повишените нива на СО2 - кръвоносните съдове около работещите мускули се раширяват, кръвообръщението се засилва и кислородът и глюкозата "горят" за да произвеждат АТФ.

Въглеродният диоксид и кислорода

В миналите параграфи бяха споменати някои факти за кислорода, но тъй като са толкова важни, ще ги повторя и обобщя и в този параграф.

Червените телца в кръвта ни са почти винаги тъпкани до козирката с кислород (близо 100% наситеност). Това е така, понеже атмосферата на Земята е с много висока концентрация на О2, и лесно дифузира през стените на алвеолите от въздуха в кръвта. Но желязото в червените кръвни телца здраво стиска кислорода и не го пуска лесно в тъканите, органите, мускулите, мозъка. Нужна е лека киселинност, а въглеродният диоксид е един от начините да се увеличи киселинността. Но въглеродният диоксид е изключително рядък газ в атмосферата. Т.е. лесно можем да го загубим.

Например, ако едно дете е стресирано - почва да дишаме бързо и плитко, да хлипа. По този начин на вентилирано дишане, се губи много лесно голяма част от въглеродният диоксид. Кръвта става леко по-алкана, но достатъчно, за желязото в червените кръвни телца да се вкопчи в кислорода и да не го пуска.

Например ако спим с отворена уста - пак по същият начин губим лесно въглеродният диоксид. До няколко часа след вечеря сме "защитени" - понеже обработката на храната отделя големи количества въглероден диоксид. Но към 3 или 4 през нощта, храната е обработена, а през отворената уста лесно излиза въглеродният диоксид. След 50-те години именно през тези часове стават най-големите бели - инсулти и инфаркти.

Например, възрастни хора на смъртно легло дишат с отворена уста, учестено. Може да се каже, че понеже са на смъртно легло, поради болест или немощт - затова и дишат учестено. Но и обратното е вярно - при учестеното дишане с отворена уста, лесно се губи въглеродният диоксид. И липсата на кислород в тъканите бавно ни убива.



При всички примери - намалените нива на въглероден диоксид ни задушават. Въпреки че кръвта е почти 100% наситена с кислород - клетките ни се задушават от липса на такъв, понеже червените кръвни телца не ги пускат от желязната си хватка.

Заключение

Има още неща, който мога да споделя за въглеродният диоксид, но поста стана вече прекалено дълъг и се загубих. Вярвам на разсъжденията, които съм написал, но бих искал ясно да предупредя, че това са мои интерпретации и е много вероятно да има фактологични или логически грешки.

Но, ако остане в съзнанието ви, че въглеродният диоксид е важен чрез влиянието си върху кислорода - целта на този пост ще е постигната. Практически приложения:
  • Пробвайте целенасочено да задържате дъха си, за да задържате отлитащият въглероден диоксид, и по този начин да подобрявате кислородната обмяна.
  • Гмуркачите по естествен начин могат да задържат дълго дъха си - понеже го тренират редовно. Обикновено бялото на очите им е забележително бяло - признак за много добра кислородна обмяна. Обикновено са много спокойни.
  • Има направления в алтернативната медицина, които твърдят, че ако не можете да задържите 40 секунди дъха си и след това да говорите нормално - значи чувствителността на продълговатият мозък към въглеродния диоксид се е заострила. Т.е. вие дори в нормално състояние хипервинтилирате, т.е. дишате зачестено. Т.е. кислородната обмяна не е оптимална. Която умножена по стотиците дни на десетилетията ни живот се отразява в някоя страшна болест след 50-те години.
  • Спорта генерира много въглероден диоксид, като отпадъчен продукт на работата на мускулите. Спортът и гори енергия. Като цяло редовно спортуващите нямат проблеми с кислородната обмяна.
  • Спането с отворена уста е хроничен проблем за загубата на въглероден диоксид, и субоптимална кислородна обмяна.
  • Бебетата до шестият месец нямат много добре развити дихателни центрове в продълговатият мозък. Синдромът на внезапната детска смърт се получава, когато детето заспива и не се събужда. Няма мъка или болка. Моята спекулация, е че поради ниски нива на СО2, химео рецепторите на дихателните центрове не задействат дишането. Затова и е хубаво детето да спи в една стая с родителите - отделения въглероден диоксид от възрастните, да играе защитна роля в някава степен, за поддържане високи нива на въглероден диоксид в бебето и продължаващо дишане.
  • Понякога без причина може да усещаме задушаване и липса на кислород. Причината е плиткото и зачестено гръдно дишане, с което СО2 се загубва. Кислородът не може да се освободи от кръвта. Мозъкът, които е много енергично зависим се паникьосва. Решение е да си задържим дъхът целенасочено, до контракции в корема (много противопоказно за бременни!! е задържането на дъха до крайности). Или другият вариант е да дишаме в хартиена чанта. За да можем да си вдишаме обратно СО2.
  • В стая без кислород - например само с азот, няма да усетим задушаване. Понеже мозъкът ни мери нивата на СО2, а не на понижаващите се драстично с времето нива на О2. Няма да усетим паника - ако не знам, че сме в такава опасна среда. След минута две просто ще заспим..
  • Wim Hof - леденият човек, има специална програма за дишане - хипервинтилиране, и след това задържане на дъха за 2 минути. Хипервентилирането помага да задържим дъха дълко, понеже сваля нивата на СО2 - и докато не се качат тези нива, продълговатият мозък не се притеснява и не издава панически команди за започване на дишането. При толкова продължително задържането на дъха се отделя голямо количество кислород - и човек се затопля.

Въглеродният диоксид е и храна за растенията. Колкото по-високи са концентрациите му в атмосферата, толкова по зелена става земята. Да става и по-топла, което стимулира още повече раззеленяването и добруването на растенията.

Връзки:
  1. Атмосфера на Земята, от Уикипедия, свободната енциклопедия
  2. Symptoms Hypoxemia, By Mayo Clinic Staff
  3. Control of ventilation, From Wikipedia, the free encyclopedia

Vasil Karpachev

Мненията изразени в статиите са само моя гледна точка. Въпреки, че искренно се старая информацията да е правилна и вярна, "правилната" гледна точка не е само една. А най-вероятно в някои случаи греша.

0 коментара:

Абонамент за: Коментари за публикацията (Atom)