Измерение потребления кислорода
Каким образом кислород поступает к митохондриям? Кислород поступает в легкие при дыхании, затем через альвеолы легких проникает в кровь. Кислород связывается с гемоглобином эритроцитов крови, а сердце обеспечивает доставку крови, обогащенной кислородом, к мышцам. Затем кислород попадает в мышечные клетки к митохондриям, где он используется (потребляется) в процессе образования АТФ. Каким образом измеряется потребление кислорода при мышечной деятельности?
Потребление кислорода VO2 определяют, вычитая объем кислорода в выдыхаемом воздухе из объема кислорода во вдыхаемом воздухе: V02 = объем вдыхаемого кислорода объем выдыхаемого кислорода. Обычно при измерении потребления 02 человек дышит через специальный клапан, который позволяет вдыхать воздух в помещении (содержащий 20,93 % О2 и 0,03 % СО2) и направлять выдыхаемый воздух в специальный измерительный баллон (рис. 3.7).
С помощью прибора для измерения объема воздуха определяется объем воздуха, вдыхаемого в течение 1 мин (в литрах), как объем легочной вентиляции, по выдыхаемому воздуху определяется содержание кислорода и углекислого газа, после чего рассчитывается потребление (утилизация) кислорода простым умножением объема вдыхаемого воздуха на процентное потребление кислорода. Процентное потребление кислорода определяется как процентная часть кислорода, утилизированная организмом из вдыхаемого воздуха, т. е. как разность между значением 20,93 % содержания кислорода во вдыхаемом воздухе и процентным содержанием кислорода в выдыхаемом воздухе, находящемся в измерительном баллоне.
Приведенный ниже пример иллюстрирует общие операции, используемые для расчета потребления кислорода V02. Точная процедура описана в приложении Б. VO2 = объем легочной вентиляции (л • мин-’) х х процентное потребление кислорода (%). Если объем легочной вентиляции равен 60 л • мин ‘, а содержание кислорода в выдыхаемом воздухе составляет 16,93 %, то потребление кислорода VO2 = 60 л • мин’ (20,93 % О2-16,93%О2) = = 60 л • мин : • 4,0 % = 2,4 л • мин-1. Углекислый газ СО2 образуется в митохондриях, выделяется из мышцы в венозную кровь и переносится в легкие, из которых он поступает в альвеолы и выдыхается в измерительный баллон.
Количество образующегося углекислого газа VC02 рассчитывается, как и потребление кислорода. Если объем легочной вентиляции равен 60 л • мин-’, содержание выдыхаемого углекислого газа составляет 3,03 %, то VC02 = 60 л • мин ‘ (3,03 % С02 0,03 % С02) = = 60 л • мин-’ • 3,0 % = 1,8 л • мин-’. Отношение количества образующегося углекислого газа VC02 к потреблению кислорода V02 в клетке представляет собой дыхательный коэффициент (ДК). Поскольку значения VCOj и V02 измеряются не непосредственно в мышечных тканях, а на выходе из ротовой полости, то этот показатель называют показателем газообмена при дыхании R.
Показатель R является важным параметром, он позволяет определить тип вещества, которое служит источником энергии и используется при мышечной деятельности: *.’ R = VC02 / VO2. Используя рассчитанные выше значения, находим R = 1,8 л • мин-’/ 2,4 л • мин-’= 0,75.
