Кислород вред и польза и вред
В нашем теле кислород отвечает за процесс выработки энергии. В наших клетках только благодаря кислороду происходит оксигенация — превращение питательных веществ (жиров и липидов) в энергию клетки. При снижении парциального давления (содержания) кислорода во вдыхаемом уровне – снижается его уровень в крови — снижается активность организма на клеточном уровне. Известно, что более 20% кислорода потребляет головной мозг. Дефицит кислорода способствует Соответственно, при падении уровня кислорода страдают самочувствие, работоспособность, общий тонус, иммунитет.
Важно также знать, что именно кислород может выводить из организма токсины.
Обратите внимание, что во всех иностранных фильмах при аварии или человеку в тяжелом состоянии медики экстренных служб первым делом надевают пострадавшему кислородный аппарат, чтобы поднять сопротивляемость организма и повысить его шансы на выживание.
Лечебное воздействие кислорода известно и используется в медицине с конца XVIII века. В СССР активное использование кислорода в профилактических целях началось в 60х годах прошлого века.
Гипоксия или кислородное голодание — пониженное содержание кислорода в организме или отдельных органах и тканях. Гипоксия возникает при недостатке кислорода во вдыхаемом воздухе и в крови, при нарушении биохимических процессов тканевого дыхания. Вследствие гипоксии в жизненно важных органах развиваются необратимые изменения. Наиболее чувствительными к кислородной недостаточности являются центральная нервная система, мышца сердца, ткани почек, печени.
Проявлениями гипоксии являются нарушение дыхания, одышка; нарушение функций органов и систем.
Иногда можно услышать, что «Кислород – окислитель, который ускоряет старение организма».
Здесь из верного посыла делается неверный вывод. Да, кислород – окислитель. Только благодаря ему питательные вещества из пищи перерабатываются в энергию организма.
Страх перед кислородом связан с двумя исключительными его свойствами: свободными радикалами и отравлением им при избыточном давлении.
1. Что такое свободные радикалы?
Некоторые из огромного количества постоянно протекающих окислительных (вырабатывающих энергию) и восстановительных реакций организма не завершаются до конца, и тогда образуются вещества с нестабильными молекулами, имеющими на внешних электронных уровнях неспаренные электроны, называемые «свободные радикалы». Они стремятся захватить недостающий электрон у любой другой молекулы. Эта молекула, превратившись в свободный радикал, похищает электрон у следующей, и так далее..
Зачем это нужно? Определенное количество свободных радикалов, или оксидантов, жизненно необходимо организму. Прежде всего — для борьбы с вредными микроорганизмами. Свободные радикалы используются иммунной системой в качестве «снарядов» против «интервентов». В норме в организме человека 5% образовавшихся в ходе химических реакций веществ становятся свободными радикалами.
Главными причинами нарушения естественного биохимического равновесия и роста количества свободных радикалов ученые называют эмоциональный стресс, тяжелые физические нагрузки, травмы и истощение на фоне загрязнения воздуха, употребления в пищу консервированных и технологически неправильно переработанных продуктов, овощей и фруктов, выращенных с помощью гербицидов и пестицидов, ультрафиолетового и радиационного облучения.
Таким образом, старение — это биологический процесс замедления деления клеток, а ошибочно связываемые со старением свободные радикалы — естественные и необходимые организму механизмы защиты и их вредоносное воздействие связано с нарушением естественных процессов в организме негативными факторами окружающей среды и стрессом.
2. «Кислородом легко отравиться».
Действительно, избыток кислорода опасен. Избыток кислорода вызывает увеличение количества окисленного гемоглобина в крови и снижение количества восстановленного гемоглобина. И, поскольку именно восстановленный гемоглобин выводит углекислый газ, его задержка в тканях приводит к гиперкапнии – отравлению CO2.
При переизбытке кислорода растет число свободнорадикальных метаболитов, тех самых страшных «свободных радикалов», которые обладают высокой активностью, действуя в качестве окислителей, способных повредить биологические мембраны клеток.
Ужасно, правда? Сразу хочется перестать дышать. К счастью, для того, чтобы отравиться кислородом, необходимо повышенное давление кислорода как, например, в барокамере (при оксигенобаротерапии) или при погружении со специальными дыхательными смесями. В обычной жизни такие ситуации не встречаются.
3. «В горах мало кислорода, зато много долгожителей! Т.е. кислород вреден».
Действительно, в Советском союзе в горных районах Кавказа и в Закавказье был зарегистрировано некоторое число долгожителей. Если же посмотреть на список верифицированных (т.е. подтвержденных) долгожителей мира за всю его историю, то картина не будет такой очевидной: старейшие долгожители, зарегистрированные во Франции, США и Японии в горах не жили..
В Японии, где до сих пор живет и здравствует самая старая женщина планеты Мисао Окава, которой уже более 116 лет, находится и «остров долгожителей» Окинава. Средняя продолжительность жизни здесь у мужчин — 88 лет, у женщин — 92; это выше, чем в остальной Японии, на 10-15 лет. На острове собраны данные о семистах с лишним местных долгожителей старше ста лет. Там говорят, что: «В отличие от кавказских горцев, хунзакутов Северного Пакистана и других народностей, похваляющихся своим долголетием, все окинавские акты рождения с 1879 года задокументированы в японском семейном реестре — косэки». Сами окинвацы считают, что секрет их долголетия покоится на четырех китах: диета, активный образ жизни, самодостаточность и духовность. Местные жители никогда не переедают, придерживаясь принципа «хари хачи бу» — наесться на восемь десятых. Эти «восемь десятых» у них состоят из свинины, водорослей и тофу, овощей, дайкона и местного горького огурца. Старейшие окинавцы не сидят без дела: они активно работают на земле, и их отдых тоже активен: больше всего они любят играть в местную разновидность крокета.: Окинаву называют самым счастливым островом – там нет свойственной крупным островам Японии спешки и стресса. Местные жители привержены философии юимару — «добросердечное и дружеское совместное усилие».
Интересно, что как только окинавцы переезжают в другие части страны, то среди таких людей уже не встречается долгожителей.. Таким образом, ученые, изучающие этот феномен выяснили, что в долгожительстве островитян генетический фактор роли не играет. А мы, со своей стороны, считаем крайне важным, что Окинавские острова находятся в активно продуваемой ветрами зоне в океане, и уровень содержания кислорода в таких зонах фиксируют как наиболее высокий – 21,9 – 22% кислорода.
Поэтому, задача системы OxyHaus не столько ПОВЫСИТЬ уровень кислорода в помещении, сколько ВОССТАНОВИТЬ природный его баланс.
В насыщенных естественным уровнем кислорода тканях организма ускоряется процесс обмена веществ, происходит «активация» организма, повышается его сопротивление негативным факторам, растет его выносливость и эффективность работы органов и систем.
В кислородных концентраторах Atmung применена разработанная NASA технология PSA (процесс абсорбции переменного давления). Внешний воздух проходит очистку через систему фильтров, после чего прибор при помощи молекулярного сита из вулканического минерала цеолита выделяет кислород. Чистый, почти 100% кислород подается потоком под давлением 5-10 литров в минуту. Этого давления дкостаточно, чтобы обеспечить природный уровень кислорода в помещении площадью до 30 метров.
«Но ведь на улице грязный воздух, а кислород переносит с собой все вещества».
Именно поэтому в системах OxyHaus установлена трехступенчатая система фильтрации входящего воздуха. И уже очищенный воздух попадает на цеолитовое молекулярное сито, в котором отделяется кислород воздуха.
«Чем опасно применение системы OxyHaus? Ведь кислород взрывоопасен».
Применение концентратора безопасно. В промышленных кислородных баллонах существует опасность взрыва, поскольку в них кислород под высоким давлением. В кислородных концентраторах Atmung, на базе которых построена система, нет горючих материалов, в них использована технология PSA (процесс адсорбции переменного давления), разработанная NASA, она безопасна и проста в эксплуатации.
«Зачем мне ваша система? Я могу снизить уровень СО2 в помещении открыв окно и проветрив»
Действительно, регулярное проветривание очень полезная привычка и мы также его рекомендуем для снижения уровня СО2. Однако, городской воздух нельзя назвать по-настоящему свежим – в нем, кроме повышенного уровня вредных веществ, снижен уровень кислорода. В лесу содержание кислорода около 22%, а в городском воздухе – 20,5 – 20,8%. Эта кажущаяся незначительной разница ощутимо влияет на организм человека.
«Я попробовал подышать кислородом и ничего не почувствовал»
Воздействие кислорода не стоит сравнивать с воздействием энергетиков. Положительное воздействие кислорода имеет накопительный эффект, поэтому кислородный баланс организма необходимо пополнять регулярно. Мы рекомендуем включать систему OxyHaus на ночь и на 3-4 часа в день во время физических или интеллектуальных нагрузок. Использование системы 24 часа в сутки не обязательно.
«В чем разница с очистителями воздуха?»
Очиститель воздуха выполняет только функцию уменьшения количества пыли, но не решает проблему баланса уровня кислорода духоты.
«Какая концентрация кислорода в помещении является наиболее благоприятной?»
Наиболее благоприятно содержание кислорода близкое к такому же, как в лесу или на берегу моря: 22%. Даже если у вас, за счет естественной вентиляции, уровень кислорода будет чуть выше 21% — это благоприятная атмосфера.
«Можно ли отравиться кислородом?»
Кислородное отравление, гипероксия, — возникает вследствие дыхания кислородосодержащими газовыми смесями (воздуха, нитрокса) при повышенном давлении. Отравление кислородом может произойти при использовании кислородных аппаратов, регенеративных аппаратов, при использовании для дыхания искусственных газовых смесей, во время проведения кислородной рекомпрессии, а также вследствие превышения лечебных доз в процессе оксигенобаротерапии. При отравлении кислородом развиваются нарушения функций центральной нервной системы, органов дыхания и кровообращения.
Источник
В атмосфере содержание кислорода составляет всего 21%! В таких условиях миллионы лет эволюционировали организмы. А что будет если дышать 100-процентным кислородом? А если это будет 10 минут, сутки, месяц?
В целом, для тела чистый кислород полезен, но вот у легких, со временем, будут проблемы. Наша кровь эволюционировала в иных условиях, когда концентрация кислорода в воздухе относительно невелика. Кровь захватывает кислород, и связывает его с транспортной молекулой – гемоглобином. Если дышать «непривычным» кислородом — чистым, концентрация которого выше атмосферной, то кислород в легких начинает подавлять способность крови его использовать.
Дышать чистым кислородом можно, но медицинский предел — 24 часа. После этого могут возникнуть необратимые последствия для организма. Дело в том, что чистый кислород производит, так называемые, свободные радикалы.
На химическом уровне поведение радикалов выглядит так. Свободные радикалы не имеют одного электрона у себя. И они поглощают дополнительные электроны из среды, чтобы прийти в стабильное состояние. А эти электроны они получают в ходе реакций, заимствуя их у важных внутриклеточных компонентов, таких, как ДНК, белки, жиры и т д. Это повреждает клетку, она перестает функционировать и умирает.
Грубо говоря, окисляет клетки организма. Как железо от кислорода ржавеет, так «ржавеет» и тело.
Ученые ставили эксперимент на морских свинках, заставляя их дышать чистым кислородом. В результате, у них в легких в клетках эпителия альвеол накапливалась жидкость. Параллельно повреждались легочные капилляры.
У людей при вдыхании чистого кислорода происходит вот что:
- жидкость накапливается в легких;
- боли в груди при глубоком вдохе;
- объем воздуха в легких уменьшается примерно на 20%.
- В дальнейшем возникают симптомы отравления кислородом: тошнота, головокружение, судороги, помутнение зрения и галлюцинации. В дальнейшем, спустя неделю и более — летальный исход.
Но в некоторых случаях чистый кислород спасает жизнь. Например, при сердечных приступах, приступах астмы, отравлении угарным газом. Но его применяют только по медицинским показаниям.
Поэтому, отвечая на вопрос, заданный в начале статьи. За 10 минут серьезных последствий не будет. За час – начнутся первые неприятные симптомы. Ну а месяц человек просто не проживет.
Самолеты и кислород на высоте
Впрочем, как мне пояснил Илья Тайцлин из Национального управления океанических и атмосферных исследований при Минфине США, важна не концентрация кислорода сама по себе, а парциальное давление. Вред чистого кислорода актуален, когда вы земле, а на высоте правила меняются.
«Вы можете дышать чистым кислородом при давлении 0,21 атмосфер (около 11 км над уровнем моря) в течение долго времени без каких-либо проблем», – уточнил эксперт.
11 км над уровнем моря – это самое начало стратосферы. Даже пассажирские самолеты, обычно, летают чуть ниже этого уровня. По технике безопасности, 11 км – предельно рекомендуемая высота. Воздух там разреженный, а самолету все-таки нужно отталкиваться от воздуха, чтобы лететь. Но ограничения касаются пассажирских самолетов. Современные же военные самолеты часто летают на высотах до 20 км.
И напоследок. Мой хороший приятель, автор Comedy Club Production и победитель Comedy Battle, Алексей Сапрыкин завел канал в Яндекс.Дзене. Рекомендую вам его подборку 10 веселых карантинных игр. В общем, читайте, во что там играют на карантине в Comedy Club. Иногда мне и правда кажется, что они там что-то курят. Но настроение подняло ????????!
Источник
Статья на конкурс «био/мол/текст»: Долгое время активные формы кислорода считались вредными побочными продуктами обмена веществ. За последнее десятилетие, однако, учёные показали, что живые организмы не только могут использовать активный кислород в своих целях, но и целенаправленно его вырабатывают. Возникает вопрос: нужно ли бороться с активными формами кислорода с помощью антиоксидантов?
Вот уже много лет производители продуктов питания и косметики твердят о пользе для нашего здоровья антиоксидантов. В связи с этим в головах людей прочно укрепляется точка зрения, что эти чудодейственные вещества являются своего рода панацеей от многих болезней и даже предотвращают процесс старения. Однако недавние исследования показывают, что всё не так однозначно, как считалось ранее.
Со времён изобретения сине-зелёными бактериями кислородного фотосинтеза [1] мы живём в чрезвычайно агрессивной окислительной среде. Правда, сам по себе кислород не очень страшен для нас, живых организмов, поскольку, чтобы пошла реакция окисления, необходимо преодолеть высокий энергетический барьер (или, говоря другими словами, нас нужно было бы поджечь). Однако иногда в процессах неполного окисления кислород превращается в так называемые активные формы (АФК), и тогда эти молекулы становится поистине страшным окислителем, взаимодействуя с любой органикой, встретившейся на пути: белками, жирами, углеводами, нуклеиновыми кислотами… И в наших клетках ежесекундно вырабатываются тысячи таких молекул — как побочные продукты дыхания, реакций синтеза и распада биомолекул.
К счастью, в нашем организме предусмотрены системы защиты от нежелательного окисления. Существуют специальные ферменты, занимающиеся нейтрализацией активных форм кислорода и их восстановлением до воды. Окислительные повреждения белков и ДНК, которые ещё можно обратить, восстанавливаются специальными ферментами репарации, а молекулы, подвергнувшиеся необратимым изменениям, уничтожаются. Таким образом, наш организм наделён природными антиоксидантами и способен сам постоять за себя.
Но иногда антиоксидантные системы организма дают сбой, и тогда активные формы кислорода могут причинить ощутимый урон. Опасность заключается ещё и в том, что процесс накопления окислительных повреждений обладает положительной обратной связью: повреждения молекул, отвечающих за регуляцию выработки и деградации АФК, порождают ещё большее увеличение содержания АФК в клетке. Так, известно, что при старении, травмах и некоторых заболеваниях (например, болезнях Альцгеймера и Паркинсона) повышается уровень окислительных повреждений в мозге [2], [3].
В свете сказанного понятно, почему врачи и фармацевты возлагают большие надежды на использование природных и синтетических антиоксидантов для лечения (или хотя бы облегчения протекания) болезней, сопровождающихся окислительными повреждениями тканей. И действительно, исследования на модельных животных показали, что использование антиоксидантов способствует смягчению симптомов некоторых заболеваний и даже может увеличивать среднюю продолжительность жизни. Так, в лаборатории академика В.П. Скулачёва были получены искусственные антиоксиданты, широко известные под названием «ионы Скулачёва» и способные встраиваться в мембраны митохондрий — одного из основных источников активных форм кислорода в клетке. С помощью этих антиоксидантов удалось обратить вспять некоторые вызванные старением нарушения у лабораторных животных [4].
И всё же, за последний десяток лет отношение учёных к активным формам кислорода кардинально изменилось. Всё началось с открытия в клетках иммунной системы фермента NADPH-оксидазы, единственная функция которого — осуществлять продукцию активных форм кислорода для борьбы с патогенными организмами. С его помощью макрофаги «поливают» нежелательных гостей токсичными молекулами супероксида, пероксида водорода, гипохлорита и др. в ходе так называемого «окислительного взрыва». Каково же было удивление учёных, когда этот фермент и ещё целых шесть его «родственников» (изоформ) были обнаружены практически во всех тканях организма!
Сейчас известно, что активные формы кислорода участвуют в регуляции многих процессов в клетке, влияя на скорость деления клеток и дифференцировку, а также на другие клеточные функции. Некоторая ирония заключается в том, что развитию «полезных» функций АФК способствовали свойства, следующие из его токсичности — высокая способность взаимодействовать с биомолекулами и наличие систем для его быстрого разрушения в клетке. Иными словами, активный кислород можно использовать как сигнальный маяк, быстро включая или выключая по необходимости. Таким образом, наш организм научился извлекать выгоду даже из такого, казалось бы, «вредного» побочного продукта, как активные формы кислорода.
Как же осуществляется такая регуляция? Для слаженной работы нашего организма клеткам необходимо обмениваться между собой информацией посредством гормонов, факторов роста и других специальных молекул. Эти вещества узнаются и связываются белками-рецепторами, о чём последние извещают клетку с помощью целого каскада ферментативных реакций. Особую роль в этих процессах играет осуществляемая специальными ферментами — киназами [5], [6] — реакция фосфорилирования белков. Она заключается в том, что к некоторым аминокислотным остаткам белка — тирозину и серину — присоединяется фосфатная группа, что приводит к его активации или, наоборот, подавлению активности. Этому процессу противостоит реакция дефосфорилирования, осуществляемая ферментами-фосфатазами и вызывающая в точности обратное действие. Баланс этих двух реакций и определяет уровень активности регулируемого белка в клетке. Например, инсулин — гормон, отвечающий за регуляцию потребления глюкозы клетками, — связывается с инсулиновыми рецепторами, находящимися на поверхности практически всех клеток организма, что приводит к появлению тирозинкиназной активности рецептора. Это запускает цепочку ферментативных процессов, в результате которых на мембране клеток увеличивается число белков-переносчиков глюкозы, и потребление клеткой глюкозы увеличивается [7].
Оказалось, что активные формы кислорода способны обратимо окислять остатки цистеина в каталитических участках некоторых фосфатаз и подавлять их активность. Это приводит к смещению уровня фосфорилированности регулируемых ими белков, что, конечно, влияет на передаваемый клетке сигнал. Так, выделение активных форм кислорода было зафиксировано при связывании клеточными рецепторами инсулина, и было показано, что подавление их продукции добавлением антиоксидантов ослабляет действие гормона на клетку [7].
В многочисленных исследованиях было показано, что активные формы кислорода участвуют в синтезе некоторых соединений (например, тиреоидных гормонов), регуляции подвижности клеток соединительных тканей, роста сосудов и нервных окончаний и т.д.
Ещё один совсем недавно открытый эффект — участие АФК в регуляции процессов в мозге, лежащих в основе обучения и памяти. Как известно, основная функция нервных клеток — получать и передавать электрические сигналы посредством межклеточных контактов — синапсов. Именно здесь определяется, будет ли входящий с другого нейрона электрический сигнал передан дальше следующим нейронам, или же он пропадёт бесследно. При этом мозг — динамичная структура, причём в нём не только постоянно образуются новые и рассасываются ненужные клеточные контакты, но и проводимость самих синапсов может меняться [8]. Без этих процессов мы не смогли бы обучиться никаким навыкам или, например, запомнить сведения, приведённые в данной статье.
Так вот, на клеточных культурах, а потом и в исследованиях на модельных животных было показано, что активные формы кислорода не только влияют, но и необходимы для регулирования проводимости синапсов. Так, чрезмерная продукция антиоксидантных белков в мыши приводила к развитию когнитивных нарушений у этих животных [9].
Рисунок 1. Механизм регуляции сигнальных каскадов пероксидом водорода. Активация различных клеточных рецепторов активирует NADPH-оксидазу, выделяющую пероксид водорода. Он, в свою очередь, инактивирует тирозин-фосфатазы и активирует тирозин-киназы, регулируя тем самым степень фосфорилирования многих клеточных ферментов и, следовательно, их активность.
* * *
Таким образом, за последние десятилетия активный кислород превратился в глазах учёных из опасного побочного продукта в важный компонент сигнальных путей клетки. В связи с этим и нам нужно пересмотреть свое отношение к антиоксидантам как к безусловно полезным веществам, которых чем больше — тем лучше. Антиоксидантов, получаемых с потреблением свежих фруктов и овощей, вполне достаточно для ежедневных нужд организма. А к активному использованию антиоксидантов в медицине надо относиться внимательно, имея в виду возможные побочные эффекты при чрезмерном подавлении продукции активных форм кислорода.
- Волонтер фотосинтеза;
- Marina S. Hernandes, Luiz R.G. Britto. (2012). NADPH Oxidase and Neurodegeneration. Current Neuropharmacology. 10, 321-327;
- Cynthia A. Massaad, Eric Klann. (2011). Reactive Oxygen Species in the Regulation of Synaptic Plasticity and Memory. Antioxidants & Redox Signaling. 14, 2013-2054;
- V. P. Skulachev. (2007). A biochemical approach to the problem of aging: “Megaproject” on membrane-penetrating ions. The first results and prospects. Biochemistry Moscow. 72, 1385-1396;
- Рецептор «нетрадиционной ориентации»;
- Mark A. Lemmon, Joseph Schlessinger. (2010). Cell Signaling by Receptor Tyrosine Kinases. Cell. 141, 1117-1134;
- Barry J. Goldstein, Kalyankar Mahadev, Xiangdong Wu, Li Zhu, Hiroyuki Motoshima. (2005). Role of Insulin-Induced Reactive Oxygen Species in the Insulin Signaling Pathway. Antioxidants & Redox Signaling. 7, 1021-1031;
- Элементы: «Какой же вклад протеинкиназа M-дзета вносит в формирование памяти?»;
- Dick Jaarsma, Elize D. Haasdijk, J.A.C. Grashorn, Richard Hawkins, Wim van Duijn, et. al.. (2000). Human Cu/Zn Superoxide Dismutase (SOD1) Overexpression in Mice Causes Mitochondrial Vacuolization, Axonal Degeneration, and Premature Motoneuron Death and Accelerates Motoneuron Disease in Mice Expressing a Familial Amyotrophic Lateral Sclerosis Mutant SOD1. Neurobiology of Disease. 7, 623-643;
- S. G. Rhee. (2006). CELL SIGNALING: H2O2, a Necessary Evil for Cell Signaling. Science. 312, 1882-1883.
Источник