На рис. 13 видно, что проникнуть в отверстие капиллярной трубочки диаметром меньше 0,005 сантиметра (за вычетом толщины стенок) круглый эритроцит диаметром 0,008 сантиметра может только будучи сжат стенками кровеносного сосуда в цилиндрик. Такая форма увеличивает наружную площадь соприкосновения эритроцита со стенкой капилляра и усиливает нажим на стенку. Это несомненно способствует переходу кислорода из капилляра в лимфу мышцы. Кислород выжимается словно вода из губки, Эта форма превращает эритроцит в поршень, на который снизу сильно давит артериальная кровь, поступающая в капилляр. Гидродинамические силы не могут обеспечить движение жидкости в таких тонких сосудах вследствие трения. Здесь снова помогает электричество. Силы Кулона заставляют каждый впереди идущий эритроцит отталкиваться от заднего.
Рис. 12. Сравнительная диаграмма разности потенциаловэлектрозарядов в мышцах (бицепсах) рук пациента, поднимающегоправой рукой гирю. Падения потенциала при каждом сокращениисердечной мышцы отмечены пиками.
Рис. 13. Схема капиллярного сосуда (1 — 1) и эритроцита (I—2,3), Он может проникнуть в капилляр, только деформируясь в цилиндрик. Из артерии (II—4) в капилляр поступают эритроциты, неся по шесть (условно) отрицательных зарядов. Сокращённая мышца (II—3), производящая работу, имеет сниженный потенциал, поэтому в неё переходят заряды из эритроцитов. Потеряв заряд, эритроциты слабее отталкиваются друг от друга. Вследствие этого в капилляре скапливается их тем больше, чем сильнее падение потенциала. После расслабления в мышце (III—5) расход кислорода и зарядов уменьшается, силы отталкивания становятся больше и скопление эритроцитов меньше. IV — эпюра скоростей крова в артерии. У стенок, где скорости вследствие трения малые, — давление по уравнению Бернулли больше, чем в середине потока. Поэтому эритроциты оттесняются от стенок и идут в середине потока, где скорость выше средней скорости крови.
Мне думается, что эти большие электрические силы вместе с силами вибрации среды, окружающей капилляры, и обеспечивают продвижение крови в капиллярных сосудах.
Если человек без разминки сразу бросится бежать, то у него вскоре начнётся одышка и сердцебиение. Однако если продолжать бежать дальше, то по истечении некоторого времени явления кислородного голодания постепенно исчезают, устанавливается ровное дыхание, пульс снижается и появляется так называемое «второе дыхание». Установлено также, что «второе дыхание» наступает тем быстрее, чем лучше тренирован человек. Известно также, что средняя частота пульса у человека, занимающегося спортом, снижается с 70-80 до 50-60 в минуту.
Эти наблюдения можно объяснить только поведением эритроцитов. Схематически процесс протекает так. У человека, не занимающегося физическим трудом и зарядкой, секундное потребление кислорода колеблется мало и поддерживается природой на низшем уровне. При этом костный мозг и селезёнка (образно говоря -«заводы» для изготовления эритроцитов) выпускают и поддерживают в крови циркуляцию минимально необходимого количества этих «микроконтейнеров» для обеспечения снабжения тела кислородом и для пополнения убыли разрушающихся эритроцитов. Это требует минимального числа «рабочих рук» и материалов. Природе перепроизводства не нужно! — И вдруг человек очень быстро побежал или начал подниматься по лестнице. Необходимость в кислороде резко возрастает. У «директора завода» — в центральной нервной системе — раздался сигнал из мышечного отделения: «резко увеличьте секундное изготовление контейнеров для кислорода».
Но не так-то просто заводу быстро перестроиться!
Поэтому организму приходится на первых порах усиленно эксплуатировать наличный «контейнерный парк», пока «завод» не начнёт расширенное воспроизводство эритроцитов.
Чтобы увеличить подачу кислорода в мышцы при малом числе эритроцитов, природа автоматически увеличивает число сокращений сердца в минуту и усиливает пульсацию его, т.е. ускоряет циркуляцию крови и эритроцитов. Усиливает, учащает дыхание для увеличения загрузки ранее имевшихся в крови эритроцитов кислородом. В результате одышкой и сердцебиением сопровождается внезапная усиленная мышечная работа нетренированного человека.
По истечении 5-10 минут «завод» начинает справляться с повышенным выпуском эритроцитов «на линию». После этого даже при нормальном, чуть ускоренном пульсе и при слегка учащённом дыхании благодаря возросшему числу эритроцитов, поступающих под загрузку кислородом к альвеолам лёгких, мышцы начинают получать требуемое количество кислорода в секунду и наступает благополучное состояние организма, так называемое «второе дыхание».
Теперь становится понятным, почему у тренированного человека нет резкого перепада пульса в начале бега. Если человек тренируется ежедневно, то «директор завода» рабочих не распускает и немедленно, по первому требованию выбрасывает нужное количество эритроцитов в кровь. У тренированного человека переход на «второе дыхание» наступает поэтому очень быстро.
В связи с регулярными, ежедневными тренировками и требованиями добавочных эритроцитов со стороны спортсмена «директор завода» на всякий случай держит в крови в специальном «депо» — селезёнке — большой запас «микроконтейнеров», который может быть экстренно выброшен в кровь. И пульсация сердца даже замедляется с 70-80 до 50-60 ударов в минуту.
В качестве второй линии защиты организма от кислородного голодания у тренированного человека активнее работает костный мозг. Это снижает загрузку сердечной мышцы и способствует долголетию.
Однажды я сидел в президиуме позади кафедры. Оратор читал доклад. Через пятнадцать минут после начала выступления на его затылке и шее обозначились выпуклые вены, а через полчаса на шее появилась обильная испарина.
Почему это произошло? Ведь оратор спокойно читал по бумаге, не нервничал, в зале было прохладно. Я заинтересовался этим вопросом и обратился к врачу за разъяснением. Однако ничем другим, кроме нарушения нервной деятельности, он объяснить этого не мог.
Тогда я пошёл в поликлинику и попросил с помощью пневмографа (рис. 14) снять диаграмму моего дыхания, когда я нахожусь в спокойном состоянии. На рис. 15 показана эта нормальная общеизвестная диаграмма. За одну секунду лёгкие расширяются (подъем линии вверх), затем секунду продолжается выдох и 2 секунды пауза (горизонтальное положение линии). Итого средний никл длится 4 секунды, или 15 дыханий в минуту. Если измерить площадь диаграммы, прочерченной самописцем прибора, и помножить полученную величину на определённый коэффициент, то можно узнать объём в кубических сантиметрах одного вдоха. В спокойном состоянии он равен 500 кубическим сантиметрам, или минутный объём равняется 7500 кубическим сантиметрам.
Затем я взял газету, начал громко читать статью. Характер кривой дыхания резко изменился. Вдох был значительно резче, выдох — вначале резкий, потом затягивался, становился в полтора раза дольше, чем на первой диаграмме. Пауза совершенно отсутствовала. Цикл длился 8 секунд (рис. 16).
Рис. 14. Пневмограф, позволяющий записать на ленте изменение объёма грудной полости при вдохе. Запись объёмов воздуха трех пациентов при вдохе: первая — объём чрезмерно велик, вторая — норма, третья-объём недостаточен.