CO NALEŻY WIEDIEĆ O ODDYCHANIU? (1/3)
BMA
Oddech a równowaga kwasowo-zasadowa
Chciałbym dzisiaj przybliżyć Państwu nieco informacji na temat
pracy układu oddechowego, który w znacznym stopniu wpływa na równowagę
kwasowo-zasadową i którego wpływ jest trochę niedoceniany jeśli chodzi
o rolę w powstawaniu pewnych utajonych zaburzeń w organizmie.
Prawidłowy oddech w Tradycyjnej Medycynie Chińskiej odgrywa ważną
dużą rolę. Prawidłowy, odpowiednio głęboki i spokojny oddech jest
istotnym czynnikiem oddziałującym regulująco na układ wegetatywny. We
wszystkich filozofiach dalekowschodnich właśnie prawidłowy oddech jest
jednym z istotnych czynników pomagających przywrócić równowagę
Yin-Yang organizmu. Bardzo ważny jest jednak również wpływ prawidłowej
pracy płuc na metabolizm człowieka, a w szczególności na jego
równowagę kwasowo-zasadową i jonową.
Punktem wyjścia przemyśleń w tym temacie było pytanie: Ile kwasów
i zasad powstaje w organizmie? Jak ich ilość jest regulowana? Jak
wpływa to na stężenia jonów Na+, K+, Ca++, Mg++ i innych? Wszystkie
rozważania ilościowe, które podejmowałem, jednoznacznie zawsze wracały
do jednego związku chemicznego, który w chemii uważany jest za słaby
kwas, jednak dla naszego organizmu, którego kwasowość musi być
utrzymywane w bardzo wąskich, lekko zasadowych granicach, bez przesady
można powiedzieć, że jest to kwas dość silny. Chodzi o kwas węglowy -
H2CO3, powstający w naszym organizmie z dwutlenku węgla (CO2), którego
olbrzymie ilości powstają w każdej minucie i na bieżąco są usuwane z
oddechem.
Jest wiadomym, że w trakcie spalania pokarmów powstaje CO2.
Rozpatrzmy sytuację bardzo uproszczoną - spalanie 200g tłuszczu, tyle
mniej więcej tego paliwa może być spalane w ciągu doby na diecien
wysokotłuszczowej. Nawet analizując paliwo dające stosunkowo najmniej
CO2, powstaje go w organizmie w ciągu doby ok. 460g. Powstający CO2
łączy się z wodą dając kwas węglowy H2CO3. Ok. 95% kwasu węglowego
dysocjuje do anionu HCO3- i jonu wodorowego H+, którego stężenie
decyduje o pH krwi i tkanek. Ilość HCO3- we krwi waha się w okolicach
1.0-1.1g/l, natomiast CO2 w okolicach 0.05-0.06g/l. Przy zgrubnym
oszacowaniu ilość CO2 jest więc ilością pomijalną w porównaniu do
ilości HCO3-. Przeliczając na gramy, łączna ilość dwutlenku węgla, czy
to w postaci CO2, czy to w postaci HCO3¯ wynosi więc ok.
1.0-1.1g/litr. Przyjmując objętość krwi i płynów pozakomórkowych równą
13 litrów - daje to łączną ilość w całej krwi równą około 13-14g.
Wewnątrz komórek ilość CO2 i HCO3- jest ok. 2.5x mniejsza, jednak
płynu tego jest 2x więcej. Daje to ok.11-12g CO2. Łącznie w całym
organizmie jest to więc ok. 25g CO2, w większości (95%) w formie
zdysocjowanej czyli kwaśnej. Ilość ta wymienia się w przybliżeniu
20-krotnie w ciągu doby. Żaden inny związek kwasowy lub zasadowy
występujący w organizmie w większych ilościach nie ulega wymianie tak
szybko jak właśnie dwutlenek węgla!
W normalnych warunkach szybkość oddychania regulowana jest przez
ośrodek oddechowy w mózgu. Wzrost stężenia CO2 zwiększa aktywność
ośrodka i pobudza oddechy, spadek CO2 zmniejsza jego aktywność. Jak
podaje Harper z roku 1983: ''...zmniejszenie wentylacji do 1/4
szybkości prawidłowej wywołuje wzrost CO2 i obniżenie pH z 7.4 (norma)
do 7.0 (skrajna kwasica). Z drugiej strony zwiększając szybkość
wentylacji dwukrotnie, zmniejsza się prężność CO2, co prowadzi do
wzrostu pH do ok. 7.6. (silna zasadowica). Ponieważ wentylację płuc
można zmniejszyć prawie do zera lub zwiększyć ok. 15x, łatwo
zrozumieć, w jakim stopniu zmiany wentylacji mogą wpływać na pH płynów
pozakomórkowych''.
Zawsze zastanawiało mnie, dlaczego aktywność ośrodka oddechowego w
mózgu regulowana jest stężeniem CO2 we krwi, a nie stężeniem O2 - jak
mogłoby się wydawać słuszne. Powyższe rozważania uzmysławiają, że
właśnie CO2 jest bardzo silnie powiązany z równowagą kwasowo-zasadową
i jonową organizmu. Jeśli ilość tlenu spada, organizm może się do tego
zaadoptować ułatwiając odłączanie tlenu od hemoglobiny w tkankach.
Jeśli rośnie ilość CO2, równowaga kwasowo-zasadowa i jonowa w bardzo
krótkim czasie zaczyna się ''rozjeżdżać''.
Co się dzieje, gdy praca ośrodka oddechowego jest nieprawidłowa,
czyli gdy oddychamy troszeczkę zbyt szybko lub zbyt wolno?
Jeśli oddech jest zbyt wolny, ilość CO2 (a więc także H+ i HCO3-)
nieco wzrasta, organizm się lekko zakwasza. Czujemy się wtedy nieco
ociężale, sennie, jesteśmy zmęczeni. Sytuacja podobna ma miejsce, gdy
przebywamy dłużej w zamkniętym pomieszczeniu w wieloma ludźmi.
Dochodzi wówczas do wzrostu ilości CO2 w powietrzu i odpowiedniego
wzrostu tego związku we krwi. Osoby, które oddychają troszkę zbyt
mało, czują się stale tak, jakby były w dusznym pomieszczeniu, a
wyjście na świeże powietrze nie pomaga im.
Aby przywrócić prawidłowe pH wkraczają do akcji nerki. Mają one
zdolność do wyrzucania nadmiaru jonów H+, bądź zatrzymywania ich,
jeśli ich w organizmie brakuje. Wydolność tego układu jest jednak
znacznie mniejsza, niż wydolność płuc w wydalaniu CO2. Zadanie nerek
to przede wszystkim usuwanie powstających w organizmie niewielkich
ilości kwasów innych niż kwas węglowy, oraz bieżące wyrównywanie pH
związanego z nieprawidłowym natężeniem wentylacji płuc.
W przypadku, gdy ośrodek oddechowy pracuje nieznacznie zbyt słabo,
nerki muszą przez cały czas pracować nad przywracaniem prawidłowego
pH. Aby wyrównać powstające lekkie zakwaszenie zwiększają wydalanie
jonów HCO3-, zatrzymują jony amonowe NH4+, ale również mogą
zatrzymywać inne jony zasadowe Mg2+, Ca2+ i zwiększać wydalanie innych
anionów: np. (HPO4)2-, Cl-. Dominuje jednak wydalanie nadmiaru jonów
HCO3-.
Z osłabieniem oddechu mamy m. in. do czynienia u osób chrapiących,
a szczególnie, gdy w oddechu pojawiają się dłuższe okresy bezdechu.
Mechanizm pojawienia się swego rodzaju cyklu w bezdechu nocnym jest
następujący:
(1) bezdech wyzwalany jest obniżoną wrażliwością ośrodka
oddechowego (bądź też anatomicznie zapadaniem się nagłośni w krtani);
(2) w skutek braku oddechu dochodzi do nagromadzenia się CO2 i
pobudzenia ośrodka oddechowego, który uruchamia nasilone oddychanie;
(3) po usunięciu nadmiaru CO2, gdy jego ilość wróci do normy,
oddech z powrotem się zatrzymuje, aż do ponownego nagromadzenia się
CO2.
Niewielkie osłabienie natężenia oddechu może mieć też miejsce, gdy
np. długo siedzimy w jednej pozycji z mocno wygiętym kręgosłupem
lędźwiowym, tak, że odległość między miednicą a żebrami się mocno
zmniejsza. Brzuch wtedy uciska przeponę i ta nie jest w stanie
odpowiednio nabrać powietrza do płuc pomimo stymulacji ze strony
mózgu. Przy płytkim oddychaniu dochodzi również do zapadnięcia się
części pęcherzyków. Wymiana gazowa nie jest wtedy stuprocentowa, gdyż
krew opływająca pęcherzyki zapadnięte nie oddaje CO2 do powietrza.
Dlatego ważne jest w czasie pracy siedzącej wstać raz na jakiś czas i
wykonać kilka głębszych oddechów.
Co się natomiast dzieje, w przypadku, gdy ośrodek oddechowy
pracuje troszkę zbyt intensywnie i wydalamy zbyt dużo CO2? Organizm
się lekko alkalizuje i nerki znów muszą wyrównać pH, tyle, że w drugą
stronę. Mechanizmów jest kilka, są one podobne jak powyżej tylko
odwrotne. Jednym z mechanizmów jest wydalenie nadmiaru zasad poprzez
wydalenie jonów zasadowych, do których należą Na+, K+, Ca2+ i Mg2+.
Pierwsze trzy są precyzyjnie regulowane w nerkach niezależnymi
mechanizmami regulacyjnymi, gdyż ich ilość może się tylko nieznacznie
wahać w organizmie. Jedynie jon magnezowy nie jest tak wymagający pod
tym względem. Dlatego wydaje mi się prawdopodobne, że spośród tych 4
jonów właśnie jon Mg2+ jest w pierwszej kolejności wydalany aby
wyrównać zaburzenia pH.
Stany hiperwentylacji najczęściej obserwować można u osób z
nerwicą wegetatywną. Stymulacja ośrodka oddechowego przez adrenalinę
jest typowym dostosowaniem się organizmu do sytuacji walki lub
ucieczki, kiedy kwestia dobrego dotlenienia w czasie krótkiego acz
intensywnego wysiłku może decydować o przeżyciu lub śmierci w paszczy
lwa. Typowa neurastenia to sytuacja, w której mamy do czynienia ze
stałym podniesieniem poziomu krążącej adrenaliny, bądź też z
nieadekwatnie częstym lub nasilonym jej wyrzutem w sytuacjach nawet
niewielkiego stresu. Z reguły nie towarzyszy temu wysiłek fizyczny,
który jest naturalną przeciwwagą dla pojawiającej się hiperwentylacji.
Gdy osoba z nerwicą przykładowo przez całą noc oddycha troszeczkę
zbyt silnie, dochodzić może u niej do zaburzeń równowagi jonowej i pH.
Od dość dawna obserwuje się, że niektóre z pośród tych osób ''gubią
magnez''. Możliwe, że wydalanie tego pierwiastka w celu wyrównywania
niewielkich zmian pH spowodowanych hiperwentylacją, może być jednym z
ważniejszych mechanizmów jego ucieczki z organizmu u tych osób. Osobom
z neurastenią często zaleca się uzupełniać prewencyjnie magnez.