Поиск в себе рыбьих черт – занятие не совсем обыденное. Посмотрев на себя в зеркало, вы абсолютно точно сможете сказать, что у вас нет ни жабр, ни плавников, ни уж тем более хвоста. Однако рыба прячется внутри вас, хоть вы об этом и не подозреваете.

На самом деле часть своих свойств и необходимых в дыхании приспособлений мы позаимствовали у рыб. Интересно, что во многих славянских языках слово «жабры» и слово «ребра» очень похожи. Например, в Праге во многих ресторанчиках можно заказать себе свиные «жебра», и поверьте, ни о каком ГМО или жутких экспериментах животноводов речи не идет. Просто в чешском языке «жабры» и «ребра» еще более схожи, чем в русском языке. И хоть эти слова этимологически никак не связаны, наши ребра действительно прошли очень долгий путь от жабр рыб и умудрились сохранить при этом свое участие в дыхательном процессе.

Ребра человека в процессе эмбрионального развития закладываются вместе с развивающимся позвоночником и от позвонков удлиняются и растут в сторону грудины. Иногда встречаются аномалии развития, и тогда ребрами обзаводятся не только грудные позвонки, но и шейные. Изначально у нас начинают развиваться целых 29 пар ребер, практически на всем протяжении позвоночника (всего позвонков 33), но потом продолжают расти только 12 пар ребер, а остальные 17 пар рассасываются.

Многие люди, имеющие лишние шейные ребра, об этом даже не догадываются, и их наличие никак не проявляется.

Первые ребра возникли у древних примитивных рыб, при этом у многих рыб осталось два набора ребер – спинные и брюшные, но они скорее служат для поддержки мышц и увеличения жесткости тела и не играют особой роли в дыхании. У рептилий же впервые появляется грудная клетка. Коротенькие ребра, с которыми бегали и продолжают бегать амфибии (лягушки, жабы, тритоны), у рептилий увеличились в длину, изогнулись и замкнулись спереди на грудине, создав защитный каркас для нежных легких и сердца и позволив таким образом эффективнее раздувать легкие при каждом вдохе. Обратите внимание на ребра рыб, короткие ребра лягушки, не до конца сходящуюся грудную клетку ящерицы и полноценную закрытую грудную клетку кошки и птицы (см. рис. 1).

Рис. 1. Эволюция грудной клетки

Если вы все еще стоите перед зеркалом, то запрокиньте голову назад и приложите пальцы к горлу прямо под нижней челюстью, там вы сможете нащупать маленькую косточку в форме подковы. Именно она иногда «встает не туда», если вы проглотили слишком большой кусок пищи или неудачно повернули шею. Если пошевелить ее вправо и влево, возможно вы почувствуете легкий хруст. Это подъязычная кость, и когда-то давно она тоже была участком жабр древних рыб. Теперь же она помогает нам глотать, дышать, наклонять голову, открывать, закрывать рот и разговаривать.

Говорят, что у болтливого человека язык без костей, но как раз без этой маленькой косточки или при ее переломе, разговаривать не получится. Нашему языку просто необходима хотя бы одна эта кость для опоры и движения. У хамелеонов тоже есть такая косточка, она работает как спусковой механизм в пружине и помогает ему выстреливать своим языком в добычу. У человека таких сверхспособностей подъязычная кость не имеет, в противном случае социальные взаимодействия определенно вышли бы на новый уровень.

У некоторых людей эта косточка располагается ниже, чем это необходимо, либо спускается вниз из-за увеличения объема мягких тканей в подчелюстной области (именно так изящно можно называть второй подбородок). В таком случае косточка при расслаб лении мышц во сне способствует храпу и обструктивному апноэ, когда человек посреди очередной трели храпа вдруг затихает и кажется, что он не дышит. Вам не кажется, он действительно не дышит в этот момент, но об этом подробнее мы поговорим в следующих главах.

Если приглядеться, форма верхней и нижней челюсти – дугообразных костей, тоже похожа на жаберные дуги, из которых они формируются. Первая и вторая жаберные дуги кроме костей и связок, участвующих в дыхании, жевании и говорении, дали нам еще и возможность слышать и сформировали три слуховые косточки – молоточек, наковальню и стремечко. Так слух и воспроизводство звуков совершенствовались на протяжении миллионов лет, и теперь благодаря им мы можем одинаково наслаждаться и оперой, и караоке.

Оставшиеся жаберные дуги – 4 и 5 – пошли на материал для хрящей трахеи. Вы скажете, что все это было чертовски давно, миллиарды лет назад, если вообще было, а я в ответ скажу, что эти чудесные превращения жаберных дуг в челюсти, трахею и слуховые косточки с вами лично произошли совсем недавно, и даже могу назвать точные даты, когда именно. Для этого нужно от даты вашего рождения отнять 8,5 месяцев, и получится как раз тот период, когда вы были больше похожи на рыбку, чем на человека (см. рис. 2). В самом начале нашей жизни мы все были похожи на маленькую рыбку. А из жаберных дуг потом формируются некоторые кости и полости лицевого отдела черепа, мышцы шеи, грудная клетка (см. рис. 3).

Рис. 2. Эмбриональное развитие жаберных дуг

Рис. 3. Жаберные дуги и жаберные карманы у человеческого зародыша в 5 недель

Между жаберными дугами у рыбы, например у акулы, есть щели (см. рис. 4). В процессе эмбрионального развития щели также претерпевали изменения. Наше тело приспособило жаберные щели и жаберные карманы для новых функций. Жаберные карманы – это такие же щели, но, если бы вы их видели уже изнутри, скажем, глотки акулы, скорее всего, это было бы последним, что вы бы увидели. Из них сформировались наружный слуховой проход, барабанная перепонка, евстахиева труба и барабанная полость в височной кости (см. рис. 5), где у вас молоточек стучит по наковальне и раздражает тем самым стремечко, которое колышет овальное окно внутреннего уха, а вы благодаря этому слышите все звуки вокруг.

Рис. 4. Щели между жаберными дугами у акулы

Рис. 5. Строение уха человека

Остатки незарощенных жаберных щелей иногда проявляются такими пороками развития челюсти, как заячья губа и волчья пасть.

Некоторые мягкие ткани в жабрах рыб и в носу человека схожи между собой. В слизистой носа, как и в акульих жабрах, есть эректильная пещеристая ткань, снабженная большим количеством кровеносных капилляров. При необходимости капилляры могут расширяться, и ткань от этого набухает. Отек проходит, когда капилляры сужаются. Если акуле нужно увеличить захват кислорода из воды, ее нервная система посылает сигнал капиллярам в пещеристой ткани жабр, они набухают, их объем и кровоток увеличивается, и кислород более эффективно смешивается с кровью. У человека по этому принципу работает назальный цикл.

Сейчас, когда вы читаете эту книгу, какой ноздрей вы дышите? Чтобы проверить, можно закрыть одну ноздрю, сделать пару вдохов и выдохов, а потом закрыть вторую. Почувствовали разницу? Даже если вы абсолютно здоровы, у вас работает в основном одна ноздря, а другая отдыхает.

На снимке МРТ (см. рис. 6) видно, что этот человек сейчас хорошо дышит правой ноздрей, там назальные пути шире, а левая ноздря отдыхает.

Рис. 6. Снимок МРТ

Назальный цикл – процесс носового дыхания – меняется каждые 2,5 часа. Дело в том, что поддерживать слизистую увлажненной, а клетки здоровыми сразу в двух носовых ходах очень энергозатратно. Пока одна ноздря работает вовсю, увлажняет вдыхаемый воздух, фильтрует бактерии, шевелит ресничками слизистой, чтобы гнать сопли и поддерживать здоровье носовой полости, другая половина носа отдыхает, слизистая за это время восстанавливается и готовится к работе. Отдыхающую ноздрю «закладывает» с помощью все той же пещеристой ткани, как в акульих жабрах. К ней приливает кровь, она расширяется и перекрывает частично или полностью носовой ход. Если назальный цикл нарушается из-за нервного влияния или из-за сосудосуживающих капель, слизистая истощается и пересыхает, может начаться хронический насморк или аллергический ринит. Вот что бывает, если не беречь свои пещеристые ткани и пытаться вылечить естественный физиологический процесс, подумав, что это у вас ноздря заложена.

Кстати, как и в слизистой носа, в жабрах присутствует большое количество иммунных клеток, которые всегда готовы отразить атаку вирусов и бактерий извне. Если акула начнет «сопливить», потому что подхватила в воде какой-то вирус, то это будет происходить в жабрах[1].

Если вы думаете, что видоизмененные жабры – не такое уж роскошное наследство и рыбы могли быть более щедрыми на подарки своим далеким потомкам, не спешите с выводами. Эти ребята порядком наследили в дыхательной системе человека.

Некоторые рыбы, чтобы не утонуть, используют плавательный пузырь, такой надувной круг для плавания, только находящийся внутри тела рыбы. У рыб он формируется из кишечника и помогает держаться в толще воды. Плавательный пузырь – это прототип наших легких, они имеют одинаковое происхождение. Если бы эволюция свернула немного не туда, мы бы тоже ходили с плавательным пузырем. Как и легкие, он формируется из выпячивания кишки. Как и легкие, внутри он смазан особым жироподобным веществом – сурфактантом, которое помогает ему не спадаться и не слипаться его стенкам, а еще с его помощью некоторые рыбы, как и мы с помощью легких, умеют издавать звуки и даже кричать (например, рыбы-жабы).

Некоторые виды рыб используют плавательный пузырь для дыхания, если в водоеме становится мало кислорода. Кстати, наши легкие тоже помогают нам не только дышать, но и плавать. Если задержать дыхание на вдохе, оставаться на плаву в воде намного легче, чем если до конца выдохнуть, потому что в этом случае объем внутреннего «спасательного круга» значительно уменьшится.

До сих пор ведутся споры, дал ли плавательный пузырь рыб начало легким, или они сформировались независимо друг от друга. В ходе эволюции природа перепробовала все варианты дыхания, у некоторых животных для этого используются любые органы, контактирующие с кислородной средой, – кожа, глаза, кишки, жабры, трахея, легкие, плавательный пузырь, слизистая рта и носа. Но одной из самых удачных конструкций, позволяющей жить в богатой кислородом среде, все-таки оказались легкие.

Чем дальше в ходе эволюции развивались легкие, тем на большее количество сегментов они разделялись. Такое деление увеличивало площадь дыхательной поверхности и позволяло легким увеличивать количество кислорода, доставляемого в кровь. У древних рыб, амфибий и рептилий легкие очень простые, не разделенные на большое количество камер, и больше напоминают сегментированные пузыри, обильно обросшие кровеносными капиллярами (см. рис. 7).

Рис. 7. Легкие рыб, амфибий, рептилий и млекопитающих

Площадь поверхности таких пузырей, если развернуть их слизистые оболочки, не очень велика и не способна снабжать организм большим количеством кислорода. Из-за этого такие животные не могут позволить себе отапливать собственное тело. Процесс создания энергии за счет реакции кислорода и глюкозы в их клетках, который сопровождается выделением тепла, не настолько мощный и быстрый, чтобы поддерживать постоянную температуру тела. Уровень метаболизма у рептилий составляет только 10 % от нашего. То есть если человек в сутки тратит 2000 ккал, то крокодил весом с человека – всего 200 ккал. Поэтому он может есть раз в год, а мы нет. Птицам в этом плане еще сложнее, им необходимо намного больше энергии из-за полета и высокой температуры тела (40–41 °C), поэтому их метаболизм в три раза выше, чем у млекопитающих.

Если бы мы летали, нам нужно было бы не 2000 ккал в сутки, а все 6000 ккал. И летали бы мы, видимо, от одного кафе к другому. Голуби так и делают, да и взлетать стараются в крайнем случае, потому что потом придется съесть огромное количество пищи, чтобы скомпенсировать это необдуманное действие. Ходить с метаболической точки зрения «дешевле».

Прежде чем рассказывать об особенностях работы дыхательной системы человека, мне необходимо представить вам главные действующие лица, то есть части, из которых эта система состоит.

У человека в ходе эмбрионального развития паренхима легких – ткань с пузырьками-альвеолами развивается отдельно, а трахея и бронхи – отдельно. Трахея разделяется на два главных бронха – это толстые хрящевые трубки, а они ветвятся на множество бронхиол – трубочек потоньше. Всего у нас около 150 000 бронхиол, на которых, как виноград на ветке, разместились 700 миллионов альвеол – маленьких пузыриков из эпителиальной ткани, достаточно тонких, чтобы газ легко проникал через их стенку. Именно в них кислород переходит из воздуха в кровь.

Если развернуть все альвеолы и сшить из них полотно, им можно будет застелить теннисный корт или пять однокомнатных хрущевок.

Бронхиальное дерево ветвится и заполняет собой всю предоставленную ему площадь, как корень растения, которое много лет не пересаживали. Такое ветвление помогает очень плотно и эффективно упаковать максимальное число альвеол и увеличить площадь поверхности для обмена кислородом между воздухом и кровью. Чтобы понять, как это работает, представьте, что вы открыли бутылку газировки и оставили ее без крышки. Скорее всего, газ выйдет из нее минут за 20–30. Если же вы выльете эту газировку в большое плоское блюдо, то на это понадобится 5–10 минут. Чем больше площадь поверхности этой жидкости, тем быстрее газообмен, тем быстрее газ из газировки перейдет в воздух комнаты. В легких это правило тоже работает, именно поэтому и необходима такая огромная площадь, только там процесс идет наоборот – газ из альвеол смешивается с жидкостью – кровью.

Чтобы альвеолы не слипались и не схлопывались при каждом выдохе, внутри они смазаны сурфактантом. Это особая смесь жиров и белков получилась настолько удачной, что почти не менялась на протяжении миллиардов лет и практически одинакова что у древних и более примитивных животных, что у человека. Ее состав немного меняется только в случае, если животное живет в очень холодном или очень жарком климате или на экстремальной высоте.

К самим легким не приделано никаких мышц, чтобы сжимать их или растягивать, они просто висят на трахее и бронхах в грудной полости, как груша на ветке. Сами-то они легкие, не зря так называются, но они пронизаны большим количеством кровеносных капилляров с кровью, а кровь не такая уж и легкая. Из-за сосудов и крови в них легкие весят 1,2–1,3 кг. Для сравнения, мозг весит примерно столько же. Растягиваются и сжимаются они исключительно за счет работы атмосферного давления и собственной эластичности. Как тугая трикотажная кофточка, которая растягивается на вас, когда вы вдыхаете, и стягивается, когда выдыхаете. Кофточка ничем к вам не прикреплена и не приклеена, но из-за эластичности и давления вашего тела меняет свою форму. Однако изменять объем грудной клетки все-таки нам помогают дыхательные мышцы.

Основная дыхательная мышца – это диафрагма. Внутри тела она перемещается вверх и вниз с амплитудой от 1,5 до 7 см (см. рис. 8). Это действительно уникальная мышца, она и в дыхании занимает центральное место, и пищевод пережимает, чтобы еда не шла обратно, и на внутренние органы брюшины давит, например для опорожнения кишечника, и подкачивает кровь из вен вверх, и лимфу от конечностей к верхней части тела, а сухожильный центр диафрагмы примыкает к сердцу и является одной из его внешних оболочек. По сути, движение диафрагмы и наше дыхание может в той или иной степени влиять на все эти органы. Вдобавок ко всему диафрагма может сокращаться частями, а не вся сразу. Так происходит, например, при рвоте, когда волокна, охватывающие пищевод, расслабляются, чтобы дать выход содержимому желудка, а остальные сокращаются, чтобы надавить на желудок и вытряхнуть из него все, что переварить не получилось.

Рис. 8. Движение грудной клетки и диафрагмы при вдохе и выдохе

Наружные межреберные мышцы дополнительно поднимают грудную клетку при вдохе и обеспечивают нормальную глубину дыхания. Также вспомогательными дыхательными мышцами служат лестничные мышцы и грудино-ключично-сосцевидные мышцы, которые поднимают грудную клетку, особенно при затрудненном дыхании или после тяжелой физической нагрузки. Поэтому люди, которым тяжело дышать, стараются упереться руками в бедра или какую-то опору, это помогает включить эти мышцы и облегчить подъем самых верхних ребер. Кстати, именно так отдыхают бегуны и другие спортсмены, упирая руки в бедра и сгибая немного колени. Это наиболее быстрый способ восстановить дыхание и обеспечить себе глубокий вдох.

Выдох может происходить пассивно, в этом случае мышцы расслабляются, а грудная клетка опускается под действием силы тяжести. Но мы можем и активно выдохнуть. Помогают нам в этом внутренние межреберные мышцы, которые подтягивают каждое ребро к тому, что располагается ниже, словно складывают мехи гармошки. Внутренние мышцы брюшного пресса тоже помогают выдохнуть резко и сильно, не дожидаясь милости от гравитации, пока она соизволит опустить тяжелую грудную клетку и выжать из нее воздух.

Голосовая щель и надгортанник регулируют, куда пойдут вещества из гортани дальше – если это вода или еда, их надо направить в желудок, а если воздух – в легкие. На рис. 9 мы видим строение ротовой полости и глотки. Надгортанник снабжен мышцами, которые отклоняют его, как стрелку на железнодорожных путях, по сути он делит горло на две части – одна трубка для еды, вторая – для воздуха. При глотании пищи или рвоте, он отклоняется в сторону дыхательного горла и перекрывает его, чтобы пища не попала в легкие, а голосовая щель дополнительно сжимается. При этом пищевод остается открытым, и пища идет в него. Надгортанник при глотании прикрывает голосовую связку и голосовую щель, и поэтому говорить и глотать одновременно практически невозможно. Щитовидный хрящ, который у мужчин образует кадык (адамово яблоко), тянет за собой голосовую связку, удлиняя ее. Из-за деформации этого хряща голос у мальчиков ломается и становится ниже.

Но когда вы разговариваете, между фразами вы набираете воздух, да и голосовая щель то открывается, то смыкается, чтобы выдавать звуки. Если одновременно с этим есть, надгортанник пытается вовремя отклоняться, чтобы в легкие не попала пища, но это все начинает напоминать игру в тетрис на очень высокой скорости. В какой-то момент он может не успеть, и крошка печенья полетит в легкое. Дальше вы будете долго кашлять и особенно ясно осознавать смысл фразы «когда я ем, я глух и нем». Правда, «глухота» вряд ли поможет работе надгортанника, но зато может улучшить пищеварение.

Рис. 9. Органы пищеварительной системы

Если человек теряет сознание, контроль над надгортанником теряется, в этом случае при рвоте в бессознательном состоянии частицы еды могут попасть в легкие и вызвать их воспаление, поэтому человека без сознания нужно укладывать не на спину, а на бок или живот, чтобы он не захлебнулся в случае рвоты. В состоянии опьянения также человек не способен контролировать мышечные сокращения диафрагмы и не управляет своим надгортанником, помните об этом.

А сейчас я расскажу вам интересную историю про надгортанник. Мы, взрослые, не умеем пить и есть лежа на спине. Если вдруг прикинуться младенчиком, лечь и попробовать попить из бутылочки, скорее всего, вы захлебнетесь. А грудничкам это нипочем, они не захлебываются молоком. Эта история похожа на историю Русалочки. Там, как вы помните, героиня отдала свой голос в обмен на ноги. Тут произошло наоборот. Мы обменяли возможность пить лежа на голос. Когда ребенок маленький, его надгортанник расположен очень высоко, он соприкасается с увулой – тем самым маленьким язычком, который трясется в задней части рта при громком крике. Анатомически дыхательное горло у младенца почти полностью отделено от глотательного, а значит, захлебнуться он не сможет, даже когда пьет лежа, а еще он может сосать и дышать одновременно. Но у такого положения надгортанника есть свой минус. Звуки, которые выдают маленькие дети, совсем не похожи на взрослый голос. И дело не в высоте звука, а в его прижатости и утробности, звуки как будто идут из глубины маленькой грудной клеточки. Из-за положения надгортанника, звуки не могут сформироваться в полноценную речь, и ребенок может выдавать только простые слоги. Ближе к двум годам шея удлиняется, надгортанник опускается и это позволяет голосовой щели и связкам работать активнее, их движения становятся разнообразными, а ребенок приобретает возможность говорить, но теряет способность не захлебываться. Вот такой обмен.

Легкие – очень нежная ткань, вместе с тем они очень активно движутся внутри грудной клетки при каждом вдохе и выдохе. Сила трения очень быстро стерла бы их о ребра в сплошную кровавую мозоль, если бы не несколько хитрых приспособлений. Во-первых, легкие обернуты в специальную очень мягкую ткань – плевру. Это своеобразная пупырчатая пленка для упаковки хрупких легких, только она еще и скользит. Такой же слой ткани выстилает изнутри ребра и грудную полость, а между слоями этой защитной оболочки есть жидкость, которая как смазка уменьшает трение легких и бережет их от стирания, она называется плевральная жидкость. Ее совсем немного – 15–20 мл, тонкий слой между двумя слоями ткани. По сути, легкие, как игла со смертью Кощеевой, которая в яйце, которое в утке, которая в зайце, – упакованы максимально бережно. С одной стороны, легкие скользят внутри грудной клетки, с другой стороны, благодаря жидкости-смазке они очень плотно прилегают к внутренней поверхности ребер. Это заставляет легкие двигаться вместе с грудной клеткой, не будучи прикрепленными к ней. Вспомните, как иногда блюдце присасывается к донышку чашки чая, особенно если чай немного пролили, вот тут такой же принцип. При дыхании не воздух раздувает легкие и они расширяются, а легкие увеличиваются в объеме, потому что их растянула грудная клетка, и в этот объем засасывается воздух, как в резиновую грушу, которую вы сперва сжали, а потом отпустили.

На рис. 10 показана модель работы легких. Только у нас вместо пластиковой бутылки – грудная клетка, вместо резиновой мембраны – диафрагма и плевральная полость, а вместо шариков – сами легкие. Когда мембрана снизу оттягивается и места в бутылке становится больше, в шарики набирается воздух. Когда мембрана не оттянута, шарики сдуваются, ведь нет никакого отрицательного давления вокруг и дополнительного места, куда им можно было бы расширяться.

Рис. 10. Модель работы легких

Внутри плевральной полости, между легкими и грудной клеткой, давление ниже атмосферного, что совсем уж странно. По законам физики, воздух из области высокого давления идет в область низкого давления, именно поэтому на земле существуют ветра. Та же история, но в меньшем масштабе, происходит в легких. Так как внутри давление ниже, чем в атмосфере, воздух легко заходит в легкие. Например, сегодня, когда я пишу эту книгу атмосферное давление 757 мм рт. ст., а значит, давление внутри моей грудной клетки 754,5 мм рт. ст. При этом на вдохе грудная клетка расширяется, диафрагма опускается, а значит, объем внутри грудной полости увеличивается и давление внутри плевральной полости становится еще более отрицательным, а воздух затягивается внутрь, то есть вот сейчас я вдохну и давление внутри моих легких упадет до 751 мм рт. ст., если вдохнуть очень глубоко, оно может упасть даже до 727 мм рт. ст.

На такое низкое давление в грудной полости реагирует не только воздух, но и жидкости организма. Они тоже намного легче идут туда, где давление ниже, так сказать по течению. Поэтому каждый вдох притягивает лимфу и венозную кровь из нижних отделов тела наверх и служит дополнительным насосом, без которого сердцу пришлось бы очень туго. Сердце, кстати говоря, тоже чувствует снижение давления и если на выдохе оно смотрит своим нижним краем влево, то на вдохе отклоняется вниз и встает практически вертикально в грудной полости. И так оно колеблется каждый раз при вдохе и выдохе.

Вы же не думали, что оно прочно намертво закреплено? Внутри вообще все довольно подвижно, но чаще всего находится на своих местах.

Воздухоносные пути – от самого носа до крошечных альвеол в легких – это только половина нашего дыхания. Чтобы дыхание принесло пользу организму, кислород необходимо доставить до всех органов и клеток. Только там, в клетках, маленькие энергетические станции – митохондрии, смогут из кислорода и глюкозы смастерить для нас энергию. Наличие энергии, ее постоянная выработка дает телу жизнь. Если по какой-то причине произвести энергию нельзя – клетка умирает. Причиной может быть недостаток кислорода, отсутствие питательных веществ, которые можно использовать для окисления, или блокирование ферментов, которые производят энергию. Именно блокирование ферментов, задействованных в клеточном дыхании, происходит после приема такого яда, как цианистый калий, которым так любят отравлять друг друга герои британских детективов. По сути, человек в этом случае умирает от удушья, только яд перекрывает не дыхание в дыхательных путях, а дыхание в клетках. Так же действуют синильная кислота, угарный газ (СО), метанол и некоторые другие яды.

Клеточное дыхание – последний этап дыхательного процесса, но в случае с клеткой, это похоже не на вдох и выдох, а скорее на разгон пламени печи кузнечными мехами. Кислород здесь нужен для того, чтобы поддать жару и сжечь сахар и жир, превратив их в тепло и энергию. Обычное горение, например, дров, это тоже реакция с кислородом. В клетке, конечно, не зажигается маленький огонек, но по своей сути реакции действительно похожи. Отчасти поэтому энергия, которая поступает в наше тело и указывается на упаковке любого продукта, выражается в калориях. Калории – не что иное, как количество тепла, которое выделяется при сгорании продукта в специальной камере, калориметре. Энергия, которая образуется при окислении в клетке, запасается в виде особенных молекул АТФ. Эти молекулярные батарейки при расщеплении выделяют энергию. А дальше эта энергия может тратиться на движение сократительных белков в мышцах, транспорт молекул в клетку или из клетки, на разрушение некоторых продуктов или на синтез новых веществ. Только эта энергия отделяет живое от неживого. Именно она удерживает наши клетки и органы от хаоса и разрушения. Если есть энергия, мы способны отогнать смерть и восстановиться, но, если ее нет, наступает конец. Так привычный вдох и выдох, которые мы совершаем по 23 000 раз в день, дают энергию и жизнь каждой клетке нашего тела[3].

Мы по своему человеческому обыкновению привыкли думать, что все лучшее в природе досталось нам. Альпинисты, поднимающиеся на Эверест, точно так не думают, особенно когда стоят на вершине с кислородными баллонами и горной болезнью в обнимку и видят пролетающих над ними горных гусей. В этот момент становится понятно, что природа изобрела гусей, чтобы спасать Рим и бесить альпинистов, других задач у этих птиц нет. Легкие птиц насыщают их кровь кислородом не только на вдохе, но и на выдохе, они куда более стойкие к механическим повреждениям, чем наши, и вместе с тем сама ткань, где происходит газообмен, намного тоньше и нежнее, чем в человеческих легких, поэтому газам легче переходить из воздуха в кровь и наоборот. Более того, упаковка легких у птиц более плотная, поэтому количество альвеол и площадь поверхности легких намного больше. У человека (см. рис. 11) кровь прокачивается кислородом только на вдохе, при этом мы выдыхаем воздух, в котором еще довольно много кислорода (на вдохе – 21 %, а на выдохе – 16 %, то есть за один дыхательный цикл мы поглощаем только 5 % кислорода). У птиц же воздух идет на вдохе через легкие в воздушные мешки, а на выдохе выжимается из воздушных мешков и снова проходит через легкие, то есть снабжение крови кислородом происходит и на вдохе, и на выдохе (см. рис. 12).

Рис. 11. Процесс дыхания у человека

Рис. 12. Двойное дыхание у птиц

Сравнивать возможности дыхания человека и птицы – это все равно, что сравнивать веер с вентилятором. У нас, увы, не самая последняя версия легких, недостатки не устранены, оптимизация не очень, износ высокий, энергозатраты тоже. Но и не самая плохая, но есть на порядок лучше. Благодаря более высокой эффективности дыхательные пути птиц помогают им выживать на большой высоте не только в условиях недостатка кислорода и углекислого газа, но и при экстремально низких температурах. Если человек выйдет из самолета на высоте 11,5 километров и какое-то время проведет на этой высоте, он замерзнет и задохнется. Но это не мешает сипам (крупным птицам семейства ястребиных) летать, а значит, и дышать на такой высоте. Например, африканский сип, такой же, как на рис. 13, попал в турбину самолета на высоте 11 277 метров над Кот-д’Ивуаром.

Рис. 13. Африканский сип

Хотя до уровня птиц нам далеко, наш организм тоже кое-что придумал для адаптации на большой высоте, и об этом я обязательно расскажу в следующих главах.

Обычно мы хорошо запоминаем самое первое. Первый класс в школе, первый поцелуй, первую работу. Но вот свой самый первый вдох вы вряд ли запомнили. Сейчас мы исправим это недоразумение!

Не думаю, что вы задавались вопросом, почему мы дышим? Что толкает нас на это действие? Ответ очевиден – нехватка кислорода. Но почему мы начинаем дышать, когда рождаемся на свет? Вы можете предположить, что по той же причине – нам нужен кислород. Только вот дело в том, что новорожденный ребенок очень стойко переносит недостаток этого газа. Девять месяцев в утробе матери он получал жалкие остатки кислорода из крови, которая прошла почти через все ее тело и только потом дошла до плода. Кислорода в ней остается очень немного, ведь на этом пути его разобрали себе ткани и органы мамы. Но ребенку хватает. Его гемоглобин более шустрый и жадный, чем гемоглобин мамы, а потому он легко захватывает кислород.

Кровь ребенка примерно на 30 % лучше переносит кислород, чем кровь матери. Все органы и ткани ребенка привыкли к нехватке этого газа и не страдают от его недостатка. Если взрослый человек при остановке дыхания может жить максимум 7 минут, то новорожденный – порядка 20 минут.

Неясно, что именно провоцирует нас сделать вдох в первый раз, но, судя по всему, кислородное голодание тут совсем ни при чем. Видимо, основная причина, это резкие новые раздражители – свет, холодный воздух, звук, прикосновения врача в холодной скользкой перчатке, это все бесконечно возмущает нового человека, ну как тут не закричать. Представьте, до этого вы сидели в абсолютно комфортной комнатке с постоянными питанием и защитой, там было тепло, мягко и приятно, и тут вас просто насильно выселяют, можно сказать, пинками из уютной матки.

Самый первый вдох мы делаем в основном для того, чтобы выразить свое возмущение и накричать на врача. Если ребенок возмущен недостаточно, врач еще и шлепает его дополнительно, чтобы тот осознал, куда попал и что дальше будет только сложнее.

Сложно представить, что именно чувствует малыш в этот момент. Для него рушится один мир и появляется новый, незнакомый и враждебный. Кроме этого, его собственное тело резко меняется. С первым вдохом происходит целая цепь событий. До него легкие ребенка были спавшиеся, слипшиеся, он никогда ими не пользовался, а сосуды в легких были сужены, так как этот орган снабжался кровью только для поддержки роста. Легкие не нужны ребенку в утробе, дышать там все равно нечем, поэтому и активно гонять через них кровь бессмысленно. Как только легкие расправляются от первого вдоха, сосуды в них тоже расширяются. Давление в них падает и туда устремляется кровь, которая до этого шла через дыру в сердце, напрямую соединяющую правую и левую стороны сердца. Это овальное окно – отверстие в перегородке между предсердиями, через которое кровь идет из правого предсердия в левое, в обход малого круга кровообращения, и оттуда по всему телу (см. рис. 14). Подобную конструкцию имеет сердце крокодила.

Рис. 14. Овальное окно в сердце новорожденного

Хлынувшая в сосуды легких кровь захлопывает овальное окно и сердце становится настоящим, человеческим и перестает быть крокодильим. Дыра между предсердиями зарастает очень быстро, всего за 1–2 дня после рождения. Было бы неплохо, если бы и в последующем раны на сердце так быстро затягивались, но увы.

Кислород крови и брадикинин – особое вещество, которое начинают выделять легкие, – сжимают сосуды пуповины. Через 3–5 минут после рождения артерии в пуповине полностью смыкаются, так что даже без перевязывания пупка, зажимов и других мероприятий, все предусмотрено для того, чтобы пуповина отсохла и отпала, а по сосудам пуповины кровь не вытекла из младенца. Остальные наши манипуляции скорее обусловлены стремлением к красоте и требованиями гигиены.

Всего один маленький вдох для человека, который совершает огромные изменения во всем его теле! Ваш первый вдох был одним из самых эпичных событий в вашей жизни, хоть вы и не смогли его запомнить.

После этого легкие будут продолжать расти и развиваться вплоть до 8 лет, именно поэтому маленькие дети чаще болеют и сопливят, ведь дыхательная система еще до конца не развилась и не может обеспечить такую мощную защиту, которую она дает взрослому.

Как такой нежный, хрупкий орган, как легкие, может нас защищать? Наверное, если спросить, ЧТО в теле человека выполняет защитную функцию, многие упомянут кожу, череп и скелет; возможно, зубы и ногти. Но легкие, как и кожа, тоже место, в котором окружающая среда соприкасается с нашим нутром. И без линий защиты эта самая среда безнаказанно бы в нас вторгалась и вредила нам. В первую очередь я говорю о частицах, которые летают в воздухе, – от пыли и сажи до бактерий и вирусов. Давайте проследим за частичками, которые вы вдохнули прямо сейчас, когда прочитали эти строки.

С каждым вдохом мы засасываем пол-литра воздуха. В нем кроме азота, кислорода и углекислого газа содержится еще четверть миллиона различных частиц. И если с газами все понятно, мы их вдыхаем, часть усваиваем, а часть выдыхаем обратно, то как быть со всем остальным? Неужели пыль, частицы сажи, дыма, бактерии от чужого чихания, пыльца и шерсть останутся с нами навсегда и залягут в легких мертвым грузом? Такой сценарий был бы весьма мрачным.

Домашняя пыль – довольно разносторонняя субстанция. Тут и минеральные частицы – от побелки, дивана вашего дедушки, зеленой подъездной краски или гипсокартона, крошечные волокна вашего нового платья, частицы паспорта и документов на квартиру, чешуйки кожи – вашей, не вашей, совсем не вашей, например домашних животных, немного цветочной пыльцы с фиалки на подоконнике, щепотка сажи и дыма. Также довольно большой процент домашней пыли носит происхождение совсем не домашнее. Примерно треть того, что вы стираете с подоконников и мониторов, – пыль из космоса.

Остатки планет, астероидов, взорвавшихся звезд, хвосты комет и частицы далеких туманностей. Вся эта звездная пыль сыплется на нашу Землю в количестве 100 тонн В ДЕНЬ. Вот такое щедрое небо. Часть этой пыли оседает и в вашей квартире. Поэтому если у вас есть аллергия на пыль, можно сказать, что у вас в какой-то мере аллергия на звезды.

Прежде чем попасть в легкие, воздух проходит через несколько фильтров.

Самый первый из них – носовая полость. Наши сопли – это не просто склизкий неприятный субстрат, они работают как увлажнитель воздуха. Сухой воздух сильно повреждал бы тончайшие ткани легких, для его увлажнения в носу и носоглотке есть специальная слизь, из которой вода переходит в воздух и дальше он уже идет увлажненным. Кроме этого, носовая полость работает как радиатор, то есть она нагревает или охлаждает воздух. Это только кажется, что нос – это дырочка и прямой ход назад и вниз в носоглотку, но в реальности это целая система пещер, полостей и переходов прямо посреди нашего лица (см. рис. 15).

Большинство людей не любят свой нос (так говорят опросы и частота ринопластики), но, к большому счастью, он прикрывает все ходы и лабиринты, которые скрываются за ним.

Рис. 15. Полость носа на иллюстрации из учебника и на снимке МРТ

За счет такого сложного строения увеличивается площадь слизистой носа и воздух не просто прогоняется напрямую в дыхательное горло, а проходит по всем этим лабиринтам, контактирует со слизистой и очищается. Между дыханием через рот и через нос разница огромная. Все равно что вы бы пили воду прямо из реки или воду, прошедшую многоступенчатую очистку.

Носовые полости дают нам еще одно преимущество – громкий глубокий голос, они служат резонаторами. В стенах старых храмов и некоторых университетов часто делали пустоты, чтобы голос или звук органа звучал громче, вот и в носу пустоты помогают нам стать громче и убедительнее среди соплеменников. Попробуйте сейчас с чувством и достоинством произнести такую фразу (только сначала убедитесь, что поблизости нет медработников): «Я Железный человек!» А теперь зажмите нос и произнесите снова: «Я Железный человек!» Дотягивает ли до супергероя второй вариант?

Итак, в носу есть несколько фильтров. Самые крупные частицы, такие как пыльца, кусочки шерсти, волокна ткани и все, что больше 50 мкм в размере, задерживается самым первым грубым фильтром носа, и это – ваши волосы. Наверняка вы задумывались, зачем они вообще нужны, кроме как для стимуляции продаж триммеров для носа? Но оказалось, что такое нехитрое приспособление оберегает нас от серьезных проблем.

В 2011 году было проведено исследование, которое показало, что волосы в носу снижают вероятность астмы у людей с аллергическим ринитом[6]. Если волос у исследуемых было мало, вероятность астмы вырастала до 45 %, в то время как обладатели густого волосяного покрова в носу болели астмой в 2,5 раза реже (до 17 %). То есть если у вас есть аллергия, в том числе на пыльцу, и при этом вы активно удаляете волосы в носу, вы увеличиваете риск развития аллергической астмы в 2,5 раза. Может быть, если организм отрастил какое-то приспособление, то оно зачем-то нужно? Вполне возможно, что волосы в носу препятствуют и развитию аллергии тоже, ведь пыльца и шерсть физически не доходят до слизистой оболочки носа, где и развивается аллергическая реакция.

Есть еще одна причина оставить в покое нос, не ковыряться в нем и не выщипывать волосы. Исследование австралийских ученых, опубликованное в 2022 году в Science Reports[7], говорит о том, что бактерия хламидия (Chlamydia pneumoniae) при повреждении слизистой носа может проникать в мозг и вызывать там отложение белка бета-амилоида, который приводит к болезни Альцгеймера. Болезнь Альцгеймера – тяжелое заболевание, связанное с дегенерацией мозга, при котором человек теряет сначала умственные способности – память, мышление и речь, а затем нарушается и движение. В основном им страдают пожилые люди, но с каждым годом болезнь «молодеет».

Дело в том, что наш нос – это самая короткая дорога в мозг. Если путь к сердцу мужчины лежит через желудок, то путь в его мозг – через нос. Веточка обонятельного нерва проходит от носовой полости в обонятельный центр мозга, а бактерии и вирусы пользуются ей как скоростным шоссе, чтобы быстро пролезть в мозг в обход крови и, соответственно, остаться невидимыми для иммунитета. Проходя по такому пути, они практически не встречают сопротивления, ведь обонятельный тракт идет в обход гематоэнцефалического барьера – Великой китайской стены мозга, которая не пускает к нему чужаков из крови. Иммунных клеток непосредственно в мозгу тоже нет, вся королевская рать в виде лейкоцитов остается за пределами этого «дворца». В итоге клеткам мозга приходится отвечать на вторжение производством белка бета-амилоида, который пытается обернуть собой инородного захватчика, чтобы потом вывести его из мозга.

Интересно, что именно с обонятельных областей мозга начинается отложение бета-амилоида при болезни Альцгеймера, а одним из самых ранних симптомов этой болезни является потеря или изменение обоняния. Этот симптом может появиться за несколько лет до нарушения памяти и движения. Вывод один – не нужно облегчать бактериям задачу и повреждать слизистую носа. Мозг вам за это спасибо не скажет.

Конечно, мы не можем просто взять и перестать ковырять в носу, большинство делает это в среднем 4 раза в день (возможно, кто-то из вас делает это прямо сейчас), но, по крайней мере, можно чаще мыть руки и до, и после этого процесса, и покороче стричь ногти, чтобы не повредить нежную слизистую и не занести на этот хайвей до мозга никаких опасных пассажиров.

А теперь вернемся к нашему не очень-то чистому воздуху…

Если пылинка оказалась меньше 50 мкм (см. рис. 16), она пролетает мимо волос в носу дальше. Но нос устраивает ей американские горки с турбулентностью и перегрузками. Носовые полости устроены так, что воздух не идет напрямую в сторону горла, он закручивается и образует микровихри из-за выростов и поворотов в носу.

Пылинки часто натыкаются на препятствия и остаются на слизистой пазух, а из-за турбулентности они оседают и падают в слизь. Здесь работает тот же принцип, что и в пылесосах типа циклон. Из-за многократного закручивания воздуха более тяжелые частицы оседают и дальше не летят. Пылинки, попавшие в слизь, перемещаются с помощью ресничек на слизистой оболочке носа. Реснички, как маленькие весла, гонят слизь вниз, к горлу, где вы сможете ее выкашлять или проглотить.

Рис. 16. Размеры разного типа пыли по сравнению с человеческим волосом

Более мелкие частицы, например вирусы, бактерии или частицы дыма, слишком легки, чтобы оседать из-за турбулентности. Они пролетают дальше. Многие из них через нос долетают до носоглотки и упираются в ее заднюю часть. Как раз там их ждет следующий фильтр, на этот раз иммунный. В этой области располагаются аденоиды. Есть только два типа людей: первые никогда не задумывались об аденоидах, а вторым они принесли много мучений. Эти органы нужны не только для того, чтобы отравлять детство, но и для задержки и убийства бактерий, вылетающих из носовой полости к легким. Те бактерии, что не попали к аденоидам, могут осесть чуть ниже – на миндалинах. И миндалины (они же гланды), и аденоиды – это сборище лимфатических узлов, где хранятся отряды иммунных клеток, которые отлавливают и уничтожают бактерии.

Любопытно, что именно органы иммунной системы, к которым относятся миндалины и аденоиды, часто считают ненужными и удаляют. Также долгое время считалось, что вилочковая железа – основная иммунная железа – во взрослом состоянии не нужна, и ее отрезали при операциях на грудной полости, чтобы не мешалась, а не так давно выяснилось, что у нее сохраняются иммунные функции и во взрослом организме. Аппендикс, судя по всему, тоже играет свою роль в иммунитете, но в некоторых странах, например в США и Японии, даже существовали программы превентивного удаления аппендикса детям – мол, лучше вырезать заранее, чем потом, когда он воспалится. Конечно, такое разбазаривание органов ни к чему хорошему ни разу не приводило, ухудшало иммунитет и снижало общую продолжительность жизни. Не исключено, что в будущем у зубов мудрости или кутикулы на пальцах тоже найдутся важные функции и мы будем горько сожалеть об их удалении.

Для фильтрации вирусов есть еще одно приспособление. Вы когда-нибудь задумывались, зачем при болезни закладывает нос? Именно не почему, а с какой целью? Это крайне неприятное ощущение, но, как ни странно, оно предусмотрено. Часто заложенность носа – это вовсе не блокировка носовых ходов слизью, а расширение сосудов слизистой носа и ее набухание. Такая странная реакция – защита от вирусов. Когда на слизистую попадают вирусные частицы, она начинает выделять больше слизи, чтобы вирусы не проскользнули мимо и не добрались до живых клеток, которые можно заразить, пускай в слизи барахтаются сколько угодно.

Но кроме этого, слизистая пытается уничтожить их с помощью температуры. Дело в том, что при температуре воздуха +37 °C жизнеспособность многих респираторных вирусов резко снижается, и они не могут больше заражать клетки. Чтобы устроить вирусам такую баню, слизистая набухает и перекрывает ток воздуха, иначе воздух снаружи будет остужать вирус и даст ему шанс. Кроме этого, приливает много горячей крови, которая быстро поднимает температуру до нужного уровня, выделяются вещества воспаления, например простагландин и брадикинин, которые еще больше увеличивают температуру ткани. В таких условиях иммунные клетки и ферменты, разрушающие вирусы, работают быстрее и у вас появляется шанс отделаться от гриппа только заложенностью носа и все. И вот представьте, что на этом фоне вы закапываете сосудосуживающие капли. Слизистая и иммунитет так стараются, чтобы вас защитить, строят баррикады, устраивают невозможные для вируса условия, а вы одним пшиком сводите на нет их старания, чтобы побыстрей избавиться от заложенности.

Исследования показывают, что холодный воздух зимой сильно снижает возможности защиты носовой полости[8]. Особенно плохо, если вы надышались холодным воздухом и зашли в теплое помещение, полное людей и вирусных частиц. В этом случае охлажденная слизистая не сможет так быстро активировать систему защиты и вирусы пройдут через нос без сопротивления. Поэтому в холода лучше дышать через шарф, бафф или маску, это согреет воздух и оставит вашу защитную систему в рабочем состоянии.

Зачастую слизистая носа и горла настолько хорошо справляется с уничтожением бактерий, что вся остальная часть дыхательной системы от трахеи и ниже несет крайне мало микроорганизмов. До недавнего времени легкие вообще считали стерильными, однако последние исследования[9] говорят о наличии в легких собственного микробиома. Конечно, он не так многочислен, как в толстом кишечнике, но все же бактерии там есть, и они явно могут влиять на здоровье легких.

Самые мелкие частицы, особенно от сажи и дыма, к сожалению, могут достигать бронхов и бронхиол. Бронхи и трахея очень чувствительны к мелким частичкам, а альвеолы – к едким газам, таким как диоксид серы и хлор. Вы наверняка замечали, что при уборке хлоркой хочется кашлять. Это вашим альвеолам хочется, хлорка их раздражает. От чувствительных веточек блуждающего нерва, пронизывающих легкие, сигнал идет в мозг, и он включает тумблер «кашель». Вроде бы для нас этот процесс кажется простым, но кашель – это целая цепь движений. Во-первых, надо глубоко вдохнуть, без этого не кашлянешь. Затем закрыть надгортанник и голосовую щель, чтобы воздух запечатался в легких и мы смогли создать давление внутри.

Как вы помните, надгортанник – это такой хрящевой отросток, который стоит посреди горла и разделяет дыхательное и глотательное горло. Он отклоняется при глотании или рвоте, чтобы закрыть путь к легким и предотвратить попадание в них пищи.

Потом сокращаются разом все мышцы – мышцы пресса, внутренние межреберные мышцы, как при резком выдохе, но легкие закупорены, поэтому это сокращение повышает давление в легких. А затем внезапно открывается голосовая щель и надгортанник, чтобы воздух резко вышел из них. Звук, конечно, неприятный, но механизм очень эффективный.

Представьте, что вы надули воздушный шарик, затем сжали пуцку (именно так называется резиновое колечко вокруг дырочки шарика), а затем резко надавили на шарик и отпустили его. Воздух из него вылетит с огромной скоростью. Примерно такая же последовательность при кашле.

С кашлем воздух выбрасывается со скоростью до 160 км/час. При таких давлении и скорости из легких вытряхивается любое инородное тело.

Если что-то неприятное раздражает слизистую носа, последовательность почти такая же, но вы закрываете рот, а значит, весь поток воздуха устремляется через нос, сметая всю пыльцу, пыль или чужой парфюм на своем пути. Вы даже глаза закрываете, чтобы через них воздух не ушел и вы не стравили давление таким образом. А еще, конечно, из соображений защиты, мало ли что вы там вычихнете.

В дыхательной слизистой есть специальные реснички (это называется мерцательный эпителий), которые постоянно гонят слизь вверх, чтобы удалить ее и частички пыли из легких, бронхов и трахеи. Эту слизь вы либо отхаркиваете, либо откашливаете, либо проглатываете; так или иначе, из легких она уходит. Такие реснички – довольно энергозатратный механизм, ведь для их движения постоянно используются энергия и кислород. Именно поэтому все слизистые очень обильно пронизаны капиллярами, чтобы вовремя доставлять все необходимые вещества и в случае нападения быстро переправить роту иммунных клеток и разобраться с бактериальным или вирусным вторжением. Но если мы заболеваем, начинаются проблемы. В таком случае слизи образуется намного больше, чем обычно, она застаивается, опускается ниже в дыхательные пути под силой тяжести и служит средой для развития бактерий. Реснички работают как эскалатор, по которому слизь передвигается наверх. Если для спуска вниз можно воспользоваться силой тяжести, то наверх так просто не поднимешься и слизь копится на нижних этажах нашей дыхательной системы.

Слизь – ключевой элемент в здоровье и болезнях дыхательных путей. С одной стороны, при ее недостатке, легкие повреждаются токсинами, частичками пыли и аллергенами, с ней же все эти вредные компоненты выводятся из дыхательной системы. Но если слизи много, она способствует развитию всех самых распространенных заболеваний дыхательной системы.

Слизь дыхательных путей, ее еще называют мокротой (правда, в таком случае имеется в виду патологическая слизь с бактериями в составе), состоит в основном из воды, а липкость и склизкость ей придает гликопротеин муцин. Муцины вообще входят в состав почти любой слизи, которую производят животные. Улитки тоже выделяют слизь с муцином, которая увлажняет их улиточные тела и обеспечивает скольжение без повреждений. Впрочем, в легких слизь делает то же самое – обеспечивает скольжение частиц пыли без повреждения тканей. Кремы и гели с муцином улитки можно найти во многих магазинах, а вот человеческий муцин почему-то такого распространения в косметологии не получил, хотя выделяем мы его немало. Но, видимо, банку с человеческой мокротой люди покупать, а потом еще и намазывать на себя, не готовы. С улитками все, конечно, иначе, их слизь нас не смущает. Хотя человек был бы, безусловно, куда более выгодным поставщиком слизи, ведь мы выделяем где-то 100 мл слизи ежедневно в дыхательных путях, а одна улитка – всего 10 мл.

Слизь образует гель, богатый полисахаридами – гликанами; кроме прочего, он содержит гликопротеины. Многие бактерии, заражая организм, пытаются закрепиться на клетках слизистой оболочки. Клетки тоже снаружи покрыты гликопротеинами – вот за них и пытаются ухватиться бактерии. Но вместо этого хватаются за гликопротеины слизи. То есть слизь срабатывает как декоративный фасад, а бактерии думают, что это уже настоящая клетка, и улетают прочь вместе с декорацией с первым же кашлем.

У курильщиков и пожилых людей количество ресничек уменьшается, а значит, и ток слизи замедляется, отсюда и периодический кашель, никак не связанный с простудой.

Очень мелкие частицы, например табачный дым (0,01 – 0,1 мкм) или автомобильные выхлопы, могут дойти до альвеол. Часть таких частиц мы можем выдохнуть обратно с током воздуха – как влетели, так и вылетели, но часть прилипает к стенке альвеолы, и выдохнуть их уже не получится. Для такого мусора в каждой альвеоле есть макрофаг – это большая ползучая клетка, которая перемещается по альвеоле и очищает ее, эдакий робот-пылесос для легких.

Макрофаг относится к иммунной системе, а потому уничтожает также и бактерии, попавшие в легкие. Конечно, макрофаг не всеяден. От некоторых частиц, особенно содержащихся в дыме и выхлопах, макрофагу становится дурно, и он гибнет. После этого его бренное отравленное тело отправится в последний путь по кровеносному руслу до печени, которая разберет макрофаг на части и попытается вывести яд. А на место умершего макрофага придет новый. Но смена караула в альвеоле не происходит очень быстро. Если вы разок прошли мимо задымленной трассы или надышались табачным дымом, они, конечно, справятся, но, если вы подвергаетесь таким испытаниям постоянно, например каждое утро бегаете вдоль шоссе или курите, часть альвеол останется без защиты и они начнут зарастать частицами дыма и пыли. В итоге мы получаем те самые черные легкие курильщика с пугающей картинки на пачке сигарет. Жаль, на беговых кроссовках не клеят такие картинки с предупреждением не бегать вдоль трасс.

Почти все процессы в нашем теле требуют соблюдения некоторых условий. Возможно, вы помните из школьной химии реакции, которые просто так не могут произойти, но если над стрелочкой появляется какое-то условие – катализатор, температура, то реакция возможна. Для человеческого тела есть два главных условия – это температура и pH, то есть кислотность среды. С температурой разбег довольно большой – печень прекрасно чувствует себя при 40 °C, особенно после того, как вы поели, а ноги и руки вполне могут функционировать при 24 °C и при этом они не отмирают и не отваливаются. Температура тела не везде 36,6 °C (см. рис. 17).

Рис. 17. Температура тела

А вот с pH ситуация сложнее. Дело в том, что реакции, которые происходят в крови, в том числе перенос кислорода и углекислого газа, требуют определенный диапазон pH – 7,35–7,45. За его пределами все идет кувырком. Вот вы когда-нибудь задумывались о кислотности крови? О том, что если не поддерживать ее в узком диапазоне, начнутся большие проблемы, вплоть до отека легких и гибели мозга? Такой чрезвычайно важный параметр, а мы совершенно не обращаем на него внимания и намного больше заботимся о ногтях или секущихся кончиках! Оценив невероятную значимость поддержки кислотно-щелочного равновесия крови, специалисты разработали диету, которая помогает нормализовать pH и сдвинуть его в более щелочную сторону. Кислота – это плохо, в кислоте развиваются болезни, начиная от артрита и до рака, а щелочь – это хорошо, – утверждают сторонники такой алкалиновой диеты. У диеты появилось много поклонников, в том числе и среди звезд, например, Виктория Бэкхем. Конечно, многие захотели стать такой же стройной, успешной и богатой, как она и сели на такую полезную волшебную диету.

И тут рождается резонный вопрос. Неужели такой сверхважный параметр как pH крови природа вот так взяла и отдала под контроль довольно забывчивому человеку? Неужели все, кто не заботится сознательно о кислотно-щелочном равновесии и вообще узнал о такой диете только сейчас из этой книги, обречены? Неужели долгожители Кавказа, Японии и Италии все поголовно слышали о Виктории Бэкхем и едят только защелачивающие продукты?

Нет, мать-природа не доверяет нам настолько и правильно делает. Именно поэтому в крови есть целых пять буферных систем – это системы реакций и веществ, поддерживающие кислотно-щелочное равновесие крови и постоянный pH. Как вы, наверное, уже поняли, дыхание и кровь очень тесно связаны, и в этом процессе легкие тоже не остались в стороне. Легкие обеспечивают выведение лишней кислоты из крови и таким образом защищают нас от ацидоза, то есть закисления крови. Одно из веществ, делающих кровь кислой – это углекислота. По сути, это углекислый газ, растворенный в воде. Она совсем слабая и при любом удобном случае пытается разделиться на углекислый газ и воду, что и происходит при выдохе. При этом вода остается в крови, а углекислый газ выходит из крови в альвеолу, откуда мы его просто выдыхаем, избавляясь таким образом от лишней кислоты в организме. Если кислоты в крови становится слишком много, датчики-хеморецепторы в сосудах чувствуют это, передают сигнал в мозг и вы просто начинаете дышать активнее, чтобы вывести больше углекислого газа.

Поэтому если однажды вас начнут убеждать есть «щелочные» продукты, защелачивать организм содой, лежать в ванной из соли, соды и слез единорога, просто сделайте несколько активных вдохов и выдохов. Это простое действие намного эффективнее выведет лишнюю кислоту из вашего тела. А еще оно безвредно и бесплатно, что в наше время редкость.

Вообще не совсем понятно, почему защелачивание вдруг стало полезным, а закисление – вредным. И то и другое губительно для тела, pH должен быть строго определенным, при сдвиге его в одну или другую сторону дела становятся плохи. Алкалоз крови, или защелачивание крови, случается при дыхании на высоте холодным воздухом. В этих условиях углекислого газа в воздухе совсем мало, подкислять кровь нечем, а из-за низкой температуры кислород легче растворяется в крови, и его становится слишком много. Это может привести к судорогам, остановке дыхания, головокружению, понижению давления и кровотока в мозге. При высокой температуре или поражениях мозга такое тоже возможно, если человек дышит очень активно и теряет таким образом слишком много углекислого газа.

Когда после глубокого и частого дыхания у вас кружится голова, это признак того, что pH крови чуть-чуть сдвинулся и стал более щелочным. Вряд ли можно сказать, что это улучшило ваше самочувствие, верно?

Так или иначе, при сдвиге pH в более щелочную сторону дыхательная система компенсирует это более глубоким вдохом и коротким выдохом, чтобы сохранить больше углекислого газа и «подкислить» таким образом более щелочную кровь. Ваше дыхание – это самый быстрый и очень эффективный способ восстановить кислотно-щелочной баланс крови. Вы просто дышите по-разному, а организм получает разный эффект и управляет этим невероятно важным параметром, который, к счастью, нам не нужно сознательно контролировать. А то забывчивые люди были бы обречены.

Дыхательная система пытается защитить нас от многих опасностей нашего мира. Однако некоторые приспособления, которые тоже, как предполагают, служат для защиты, ставят ученых в тупик. Так ответить точно, зачем нам икота и зевота, не представляется возможным, но зато эти два процесса обеспечили благодатную почву для размышлений и домыслов.

Конечно, если бы зевота имела хоть какой-то коммерческий потенциал, например приносила мучение человеку, или строго осуждалась обществом, или считалась некрасивой и немодной, исследования этого процесса и изобретение средств избавления от нее велись бы куда интенсивнее. Однако фундаментальное изучение этой темы все-таки проводилось, и вот что удалось выяснить.

В XVIII веке в Англии на просторах Теддингтона, небольшого городка недалеко от Лондона, жил пастор, звали этого человека Стивен Гейлс. Несмотря на его искреннюю веру в Бога, в нем билась неугасимая страсть к познанию природы и человеческой физиологии.

Этот человек первым измерил кровяное давление. Первым измерил объем крови, перекачиваемой сердцем. Изобрел самый первый аппарат искусственной вентиляции легких, даже два. Изобрел катетер для мочевого пузыря и специальные щипцы для извлечения камней. Изобрел устройства для принудительной вентиляции воздуха, которыми оборудовались морские суда и тюрьмы. Одновременно с этим он служил приходским священником, а в перерывах между проповедями возвращался к своим многочисленным экспериментам. Например, описал движение сока по растениям и предположил, что они используют свет для энергии. Изобрел пневматическую ванну для сбора газов. Описал работу клапанов сердца. И наконец, первым обратил внимание на связь работы дыхания и сердечного ритма. Сейчас кажется, что на такое не хватило бы даже четырех человеческих жизней, не то что одной, и даже целого исследовательского комплекса, не то что одного преподобного в сельском пригороде. Но, видимо, в XVIII веке время текло медленнее, а в сутках было часов 36, не меньше. Именно о последней догадке Стивена Гейлса мы и поговорим в этой главе.

Кто бы вы ни были с той стороны страницы, молодой человек, пожилая дама, мужчина среднего возраста или любое другое человеческое существо любого пола, я могу сделать для вас абсолютно точное предсказание. Это предсказание, возможно, вас удивит и даже сперва расстроит. Не хочу вас пугать, но у вас аритмия. Да-да, прямо сейчас. И у меня тоже. И неважно, насколько у вас здоровое сердце, аритмия у вас все равно есть.

Несмотря на то что слово «аритмия» мы привыкли воспринимать как что-то плохое, в этой аритмии нет ничего страшного. Аритмия – это нерегулярность сердечного ритма. Как если бы сердце своими стуками «чеканило шаг», а потом в какой-то момент «сбивалось с шага».

Дело в том, что на каждом выдохе наше сердце бьется медленнее, а на каждом вдохе ускоряется. Это называется дыхательная аритмия, или дыхательная брадикардия. На выдохе сердце будто идет в горку, замедляя шаг, а на вдохе – под горку, бодро ускоряясь. Такие изменения частоты сердцебиения на вдохе и на выдохе называются вариабельность сердечного ритма.

Наше дыхание оказывает влияние не только на сердечный ритм, но и на артериальное давление. На вдохе оно повышается, а на выдохе – снижается. Взгляните на рис. 18 и обратите внимание на расстояние между самыми большими и острыми зубцами. Вы видите, что на вдохе расстояние между ними становится короче, то есть сердце бьется чаще, а на выдохе – длиннее, сердце бьется реже.

Рис. 18. Дыхательная аритмия на ЭКГ

Ритмы сердцебиения, изменений артериального давления и дыхания взаимосвязаны. По изменению одного ритма можно предсказать изменения двух других. А значит, меняя целенаправленно один ритм, мы можем менять и все остальные.

К сожалению, сознательный контроль деятельности сердца и скачков давления хоть и возможен, но требует очень долгой тренировки с биофидбеком – каким-то датчиком, который будет показывать человеку плоды его усилий. Такие техники тоже существуют и используются, например, при резистентной гипертензии, то есть повышенном давлении, которое не поддается лечению лекарствами. Также можно научиться управлять тахикардией (это когда сердце бьется слишком быстро) и снижать сердечный ритм усилием воли, когда это необходимо.

И все же намного проще управлять тем ритмом, который сам по себе подвластен нашему сознательному контролю – дыханием. А через него менять два других параметра – сердцебиение и артериальное давление.

Дыхательная аритмия может нам в этом помочь. Дело в том, что это явление, хоть и звучит как заболевание, скорее отражает хорошую, правильную работу сердечно-сосудистой системы и в особенности нервной системы, которая все это контролирует.

При вдохе сердце наполняется венозной кровью, к нему притекает больше крови, чем обычно, и в попытках быстренько прогнать эти количества дальше сердце сокращается быстрее. При выдохе, наоборот, крови к сердцу притекает меньше, а ритм замедляется. Но как дыхание вообще влияет на то, сколько крови придет к сердцу? Дело в том, что сердце – не единственный насос для крови в организме. И если бы работало только оно и не было второго, дополнительного насоса, износ сердца происходил бы куда быстрее.

Я говорю о диафрагме и грудной клетке. Как я уже упоминала в первой главе, при каждом вдохе, когда грудная клетка расширяется, в ней возникает область пониженного давления, прямо как в прогнозе погоды. Это давление ниже атмосферного, и именно оно засасывает внутрь легких воздух. Область пониженного давления «чувствует» не только воздух, но и кровь в сосудах. Ей всегда легче течь туда, где давление ниже. Из-за работы дыхания на каждом вдохе кровь из вен подсасывается наверх. Чем интенсивнее вы дышите, тем меньше кровь застаивается в венах, именно поэтому физические нагрузки и диафрагмальное дыхание помогают при варикозе и венозной недостаточности. И напротив, при нарушении работы дыхания или работы сердца, варикоз и отеки ног усиливаются. Лимфа в лимфатических сосудах тоже подвергается действию дыхательного насоса и поднимается вверх. То есть с каждым глубоким вдохом вы прокачиваете лимфу и венозную кровь и избавляетесь от отеков и застоев без дополнительных усилий. Не нужны ни специальные сухие щетки, ни профессиональный лимфодренажный массаж, просто улыбаемся и глубоко дышим.

Во взаимном влиянии дыхания и сердца дело не могло обойтись чисто физическими процессами изменения давления, тока крови и растяжения сердечных полостей. Нервная система тоже помогает контролировать это взаимодействие.

Сердцебиением, кровяным давлением, пищеварением, выделением мочи и в какой-то мере дыханием управляет автономная, или вегетативная нервная система. Эта система для организма как ЖЭК для дома: она следит за водопроводом, отоплением, электроэнергией, чтобы мусор вывозился вовремя, в общем, обеспечивает формальное функционирование помещения. В целом, если вегетативная система не повреждена, то тело человека живет, все основные функции выполняются, даже если при этом мозг умер и передвигаться или думать это тело уже не может. По сути, происхождение слова «вегетативная» (от лат. vegetativus – растительный) подталкивает нас к идее, что эта система способна поддерживать «овощное» состояние организма. С другой стороны, если происходит поломка в вегетативной системе, смерть наступает очень быстро, ведь именно эта система отвечает в том числе за дыхание и работу дыхательного центра. А еще мы не можем сознательно управлять этой системой. Мы не умеем менять температуру тела силой мысли, останавливать сердце, замедлять или ускорять простым приказом мозга прохождение еды по кишечнику или заставлять почки работать быстрее. Но это не значит, что наша сознательная деятельность никак не влияет на эту систему. Стресс, страх, эмоции, радость, удовольствие, влечение приводят к очень сильным изменениям в ее работе.

В этой системе есть две педальки – газ и тормоз. Газ – это симпатическая система, она активирует все, что может, и ее главным химическим союзником является адреналин. Вам наверняка известна реакция, которая возникает при стрессе и страхе, – «бороться или бежать». Зрачки расширяются, бронхи тоже, сердце бьется как бешеное, температура тела растет, кровь приливает к мышцам, сердцу и мозгу, потому что и для борьбы, и для бегства нужны мускулы и очень быстрые решения из разряда «кого бить» и «куда бежать». Давление крови повышается, во рту пересыхает, пищеварение тормозится, потому что не до него сейчас, а вот все, что было в толстой кишке, можно сказать «на выходе», ускоряется, чтобы не нести с собой в бой лишнюю тяжесть. Или оказать деморализующее действие на врага, как знать.

Противоположная педалька – тормоз – это парасимпатическая система. Она работает вне стрессовых периодов, когда все спокойно и можно тихо переварить то, что в желудке, восстановить баланс солей и воды, не тратить лишнюю энергию на движение и не подогревать активно тело. В общем, это автопилот для штатного режима работы. Из необычного, эта система в том числе частично отвечает и за половые рефлексы. В принципе, логично, при стрессе и страхе, нужно думать о спасении, а не о размножении, а вот в покое можно и род продолжить. И отчасти поэтому стресс очень сильно бьет по половой функции.

У обеих систем – и газа и тормоза – есть ритмы активности, то есть периодически активируется то одна система, то другая. Так вот при вдохе, когда сердце бьется быстрее, организм жмет на педальку «газ», при выдохе – на «тормоз». Это рождает в том числе волны артериального давления, на вдохе – более высокого, на выдохе – низкого. И вот что интересно: несмотря на то что не совсем понятно, почему у человека развивается стойкое повышенное давление – гипертензия, совершенно точно, что в этом замешаны педалька «газ» и ее постоянное дерганье. Наиболее распространенные препараты от высокого давления – это бета-адреноблокаторы, такие как бисопролол, атенолол, метопролол и другие лекарства, заканчивающиеся на – олол. Они как раз блокируют действие адреналина (активатора симпатической системы) на сосуды, сосуды расслабляются, их просвет расширяется, а давление падает. Многие исследования показали[10], что если у человека повышена активность симпатической системы («газ»), это приводит к устойчивой гипертензии, причем даже в молодом возрасте.

Есть предположение, что не только симпатика и парасимпатика ритмично действуют на дыхание, сердце и давление, но и наоборот. Например, дыхание действует на тонус этих частей нервной системы, может их активировать или тормозить. В организме почти у всех явлений есть обратная связь. Условно говоря, не только хорошее настроение вызывает улыбку, но и улыбка в течение нескольких минут, скорее всего, поднимет вам настроение.

С помощью вдоха и выдоха мы можем в некоторой степени влиять на систему, к которой у нас нет доступа вообще, никаких паролей и кодов. Это, можно сказать, «взлом» автономной нервной системы. При вдохе активность блуждающего нерва – основной линии сигналов «тормозной» парасимпатической системы, снижается, а при выдохе – увеличивается. Этот нерв (на латыни он называется nervus vagus) замедляет сердцебиение, снижает давление, улучшает выделение пищеварительных соков, активизирует переваривание еды в желудке и работу поджелудочной железы, улучшает моторику кишечника (см. рис. 19). Через блуждающий нерв все эти процессы и системы могут влиять друг на друга. И для того, чтобы все это активировать, можно просто медленно выдыхать.

Рис. 19. Функции блуждающего нерва

Если вам хоть раз попадались какие-то дыхательные упражнения для расслабления и снятия тревожности, вы наверняка знаете, что в них основной упор идет на укорачивание вдоха и удлинение выдоха. Чаще всего это вдох на 4 счета, задержка дыхания на 7 счетов и длинный выдох на 8 счетов.

И это логично. Когда мы встревожены или напряжены, из-за стресса сердечный ритм ускоряется. И наоборот, если он ускоряется, мы чувствуем неясную тревогу, даже если причин для нее нет. На выдохе частота сердечных сокращений уменьшается, то есть чем короче вдох и длиннее выдох, тем в итоге медленнее бьется ваше сердце в минуту. Таким способом можно успокоить сердце и унять тревогу, потому что мозг решит, что раз сердце больше не колотится как бешеное, значит опасность и стресс миновали. Такие дыхательные техники вовсе не эзотерические чудеса, а просто использование дыхательной аритмии – естественного физиологического процесса, который «прописан» в программе нашего тела.

С артериальным давлением происходит почти то же самое: оно растет на вдохе и снижается на выдохе (это называется волны Траубе-Геринга). Тем же самым дыхательным упражнением: вдох на 4, задержка на 7, выдох на 8 вы сможете снизить и артериальное давление. Учитывая, что нервная система тоже успокаивается, эффект может быть значительным, ведь у многих людей с гипертонией повышение давления происходит именно на фоне стресса. Дыхательные упражнения, предполагающие удлинение выдоха, действительно могут повлиять на влияние парасимпатической нервной системы, на артериальное давление и пульс. По результатам обзора[11], который включил 20 исследований, систолическое давление в результате дыхательных упражнений в среднем падает на 7 пунктов, а диастолическое – на 3–4 пункта, при этом пульс снижается на 3 удара в минуту. Конечно, у одних людей изменения были более выражены, у других – менее. Но снизить систолическое артериальное давление на 7 пунктов только с помощью дыхания – это очень значимый результат. Представляете, было 140, а стало 133. Это сравнимо с эффектом многих лекарств от гипертонии.

В рандомизированном исследовании 2016 года[12] ученые из Польши описали метод тренировки медленного дыхания при хронической сердечной недостаточности. Тренировка медленного диафрагмального дыхания в течение 10–12 недель (15 минут в день) с частотой дыхания 6 вдохов/мин помогла улучшить качество жизни пациентов и при этом не вызывала ортостатического падения давления при смене позы (при подъеме с кровати не темнело в глазах). А значит, давление снижается, но физиологично, без вреда даже в условиях сердечной недостаточности.

Другой метаанализ[13], сделанный на основе 223 исследований, показал, что медленное глубокое дыхание (6 циклов вдох-выдох в минуту) приводит к увеличению вариабельности сердечного ритма – той самой дыхательной аритмии, а значит, усиливает активность парасимпатической системы и блуждающего нерва, что хорошо сказывается на здоровье сердца, пищеварении и кровяном давлении. Такой немедикаментозный метод лечения очень недорогой, общедоступный, а еще он не требует высокотехнологичного оборудования или длительного обучения и имеет очень мало побочных эффектов.

Если у вас на нервной почве появляется вздутие живота, изжога, подскакивает давление, вы ощущаете ком в горле и сухость во рту – это потому что в данный момент блуждающий нерв «затормозился» стрессом. Чтобы снова «включить» его, глубоко подышите.

Чем лучше работают дыхательная и сердечно-сосудистая системы, тем больше разница в сердечном ритме на вдохе и на выдохе. Например, после инфарктов или при острой сердечной недостаточности и других заболеваниях сердца такая разница практически исчезает. Если у человека после инфаркта спустя некоторое время восстанавливается дыхательная аритмия, это хороший знак, он показывает, что человек выздоравливает. А вот если ее нет или она слабо выражена, это может быть предвестником смерти и говорит кардиологу о том, что за пациентом нужно тщательно присматривать. Так дыхательная аритмия помогает при диагностике и прогнозах после операций.

Из этой главы может возникнуть ощущение, что блуждающий нерв и парасимпатическая система – абсолютное добро, а симпатическая система – зло. Первый надо холить, лелеять и активировать, а последнюю тормозить. Но это далеко не так. Мы существуем только в балансе. Симпатика помогает нам выжить при стрессе, физической активности, ранениях, помогает собраться и сконцентрироваться, быть внимательными и сильными, а парасимпатика – обеспечить процессы для жизнедеятельности тела в покое. Чрезмерная стимуляция блуждающего нерва может сыграть злую шутку. Дело в том, что этот универсальный солдатик умеет останавливать сердце. При резком возбуждении этого нерва сердце может просто встать. Конечно, дыхательными техниками такого добиться невозможно, тут можно не беспокоиться. Но этот нерв активируется при сильном раздражении брюшной стенки и кишечника, поэтому резкий удар в живот может остановить сердце, и человек умрет. И это все тот же «добрый» блуждающий нерв. Та же история может произойти при резком прыжке в холодную воду. Особенно опасно, если человек еще и ударится о воду животом. Именно резкое усиление активности этого нерва часто приводит к гибели пловцов, особенно в холодной воде, или к смерти от удара в живот. Все процессы хороши в меру. Жизнь балансирует на тонкой грани между двух катастроф, а значит, слишком много в нашем представлении хорошего – тоже плохо.

Вегетативная система контролирует еще и терморегуляцию. То есть именно она определяет, как мы будем согреваться или охлаждаться. И с тем и с другим процессом бывают сбои. Если вы тот самый человек, у которого зимой холодные руки и ноги, а летом вам жарко всегда и повсюду, вполне возможно, что ваша внутренняя система отопления и охлаждения не работает как надо.

Вегетативная нервная система, связь ее с дыхательным, сердечным ритмом и артериальным давлением – это довольно сложные взаимодействия внутри организма. Но кроме этой схемы, легкие пользуются и другой, более простой и действенной. Помимо функции дыхания у легких есть еще несколько побочных функций и одна из них – выделение особенных активных веществ. Некоторые из таких веществ напрямую влияют на давление в сосудах и вносят очень большой вклад в гипертонию и борьбу с ней – это брадикинин и ангиотензин-превращающий фермент (АПФ). Первое вещество давление снижает, а второе повышает. Они есть и в других тканях организма, но в легких их особенно много.

Любому гипертонику известны такие препараты, как эналаприл, каптоприл, беназеприл и прочие – прилы, которые очень часто прописывают врачи. Эти вещества эффективно снижают артериальное давление. Но дело в том, что действуют они в основном на легкие, потому что именно там засел коварный компонент, который это самое давление повышает, это как раз АПФ. Вообще, регуляция давления штука сложная. Для человека она усложнилась многократно с тех пор, как мы себе придумали ходить на двух ногах вместо четырех. Из-за этого часть тела, а именно голова, оказалась существенно выше сердца, то есть пришлось придумывать всякие приспособления, чтобы накачать в этот чердак на самом верху крови, иначе радость от обретения прямохождения будет недолгой и оно быстро превратится в прямолежание в обмороке. Именно поэтому систем, повышающих давление, намного больше, чем систем, снижающих давление. Тело пытается во что бы то ни стало обеспечить все свои части кровью, а без хорошего напора в сосудах этого не сделаешь.

Для повышения давления сформировалась внутренняя сложная система гормонов, которая включает в себя работу печени, почек, надпочечников и легких. Называется это система почти так же сложно, как и работает, – ренин-ангиотензин-альдостероновая система. По сути, если не вдаваться в механизм ее работы, система представляет собой эстафету, где каждое вещество активирует какое-то следующее, и так, пока давление не повысится. Целый каскад химических реакций в разных местах тела, как отборочные соревнования на какой-нибудь чемпионат, которые проходят в разных городах и странах. Одно из самых сильных веществ в этой цепи, которое в основном и приводит к повышению давления, – это ангиотензин. Но сначала он образуется в неактивной форме, эдакое вещество-золушка – некрасивое, неактивное и никому особо не интересное. Побродив бесцельно по крови в таком виде, золушка попадает в легкие, где фея-крестная превращает его в принцессу. Фея-крестная – это как раз легочный ангиотензин-превращающий фермент. Без него все мечты незрелого ангиотензина о повышении давления остались бы только мечтами.

Кроме повышения давления наш фермент умеет еще и разрушать вещества, которые давление снижают, например брадикинин, который образуется в том числе и легкими. С одной стороны, этот фермент делает много сосудосуживащих ангиотензинов, а с другой стороны, разрушает другие вещества, которые могут помешать сузить сосуд.

У некоторых из нас в геноме заложена склонность к производству больших количеств АПФ. У таких людей чаще развивается гипертония и сахарный диабет 2-го типа, а если это спортсмен, то силу он сможет развивать быстрее, а вот выносливость пострадает. Это связано с ростом давления и использованием кислорода в начале нагрузки. Кроме того, у такого спортсмена будет выше риск разрастания сердца, особенно левого желудочка (это называется гипертрофия сердца). Если же у человека ДНК предполагает меньшее количество АПФ, у него вряд ли будет гипертония. Среди спортсменов такой вариант чаще всего встречается у элитных велосипедистов, бегунов на длинные дистанции и марафонцев. Меньшее количество этого фермента увеличивает их выносливость и снижает риск сердечно-сосудистых заболеваний.

Кроме основного АПФ, есть еще АПФ2, очень похожий на него фермент. Именно он, согласно исследованиям[15], открывает двери в клетки для коронавируса. Из-за того что этого фермента очень много именно в легких, легочные осложнения этого заболевания самые тяжелые. Кстати говоря, в обонятельных зонах мозга этого фермента тоже много, этим можно объяснить потерю обоняния при коронавирусе. В случае с этим вирусом ангиотензин-превращающий фермент 2 становится предательским часовым, который в результате подкупа пускает врага в крепость.

Лекарства от давления, блокирующие этот фермент могут вызывать побочные эффекты, очень похожие на симптомы ковида, те же самые сухой кашель и потеря обоняния. И ковид, и таблетка от давления, связываясь с этим ферментом, нарушают его нормальную работу, отсюда и побочные эффекты. А если эти две проблемы встречаются вместе в одном организме, то есть человек и ковидом заболел, и таблетки от давления, заканчивающиеся на – прил пьет, эффект усиливается, воспаление в легких развивается очень стремительно, потому что кроме не очень-то желательных эффектов повышения давления этот второй АПФ еще и увеличивает воспалительные процессы в легких. Кроме этого резко падает давление, человек чувствует невероятную слабость, головокружение, нарушение сердцебиения. А легкие на фоне больших количеств брадикинина, который теперь некому разрушать, производят огромное количество гиалуроновой кислоты. В итоге она сгущает мокроту, человек не может откашлять слизь, ставшую очень густой, и отек легких усиливается. У детей этого фермента АПФ очень немного; видимо, поэтому у них очень редко бывает высокое давление и они почти не болеют ковидом.

Любопытно, что таблетки от давления, блокирующие ангиотензин-превращающий фермент, создали на основе яда ботропса – это тропическая змея, обитающая в Бразилии. Видимо, по этой же причине именно бразильские ученые первыми описали АПФ, яд просто помог его найти.

Яд этой змеи вызывает очень сильные отеки и отмирание тканей вокруг укуса. Все правильно, АПФ не работает, брадикинина много – вот тебе расширение сосудов и отек. Конечно, бедных змей никто не доит, чтобы произвести таблетки, змеи бы быстро закончились, учитывая сколько на Земле людей с повышенным давлением. Из их яда выделили действующее вещество и на основе его химической структуры создали синтетический препарат каптоприл. А потом на его основе сделали другие, с похожим действием.

Благодаря опасной красотке, которую вы видите на рис. 20, у нас есть препараты от давления, такие как каптоприл и эналаприл. Вообще большое количество лекарств получено изначально на основе растительных и животных ядов. Так что даже если вы очень не любите змей, пауков и жаб, то, по крайней мере, можно испытывать к этим животным капельку благодарности за вещества для расслабления мускулатуры, которые сделали возможными полостные операции, за средства от давления, лекарства от сердечной недостаточности и препараты от тромбов. Так эптифибатид из яда просяного карликового гремучника спасает людей при инфаркте миокарда, а тирофибан – подарочек песчаной эфы – помогает растворять тромбы. Многие открытия и исследования в области медицины и биологии были бы абсолютно невозможны без использования токсинов.

Рис. 20. Жарарака обыкновенная из рода Ботропсов

Легкие, с одной стороны, могут проворачивать, словно шестеренка, большой механизм вегетативной нервной системы, которая регулирует множество внутренних процессов, включая пищеварение, сердцебиение, давление и температуру тела. А с другой – сами по себе служат реактором для производства веществ, влияющих на давление крови, работу сосудов и сердечную деятельность. Механизмы таких взаимных влияний разных систем продолжают активно изучаться, многое в них еще не совсем ясно и определено, но абсолютно точно одно – живой организм это не просто сумма всех органов и клеток, из которых он создан, но и огромное число путей взаимодействий между самыми разными процессами. Поэтому ни в здоровье, ни в болезни не бывает так, что при воздействии на один орган или процесс абсолютно никак не затрагиваются остальные. А значит, и лечить человека, и изучать надо комплексно, всего сразу, а не отдельными частями.

Однажды начинающая оперная певица Клаудия Маурици исполняла партию Лючии в опере «Лючия ди Ламмермур» композитора Гаэтано Доницетти. Это была уже седьмая репетиция оперы, и каждый раз при переходе к арии «Il suono dolce» напряжение голоса было настолько нестерпимо сильным, что к безумию несчастной Лючии, которое достигало апогея, добавлялась еще и проблема самой певицы. Каждый раз, в одном и том же месте арии приходила она. Изжога.

Даже если вы не любитель оперы, вы абсолютно точно слышали эту арию и знаете, о чем идет речь. Ведь именно ее исполняла лазурнокожая Плава Лагуна в фильме Люка Бессона «Пятый элемент». Конечно, в оригинале Доницетти не было электронного продолжения и интенсивные танцы тоже не были предусмотрены, ведь в XIX веке такие новшества публика бы не оценила.

Но вернемся к нашей оперной диве с изжогой. Чем сложнее ария, тем более вероятно, что во время ее исполнения может начаться изжога, или, по-другому, кислотный рефлюкс. К сожалению, эта проблема часто тяготит оперных певцов и поп-исполнителей по всему миру. И ладно, если бы дело ограничивалось только неприятным жжением, но изжога может поставить крест на карьере вокалиста. Дело в том, что кислота при таком забросе из желудка в некоторых случаях может доходить до голосовых связок и повреждать их, вызывая ожог. Голос теряет свою силу и становится сиплым, а может и вовсе пропасть. У людей, страдающих изжогой много лет, тоже часто появляются изменения в голосе.

Если вы не исполняете оперу, не ораторствуете и не преподаете, возможно, вы не считаете голос своим полноценным рабочим инструментом и некоторые изменения его тембра вас не особенно беспокоят. Но для многих людей от голоса зависит их работа, а потому такой побочный эффект изжоги становится очень серьезным.

Сама по себе изжога характерна не только для певцов, но и для нас, простых смертных, и может обернуться многими неприятностями. Кислота при изжоге может подниматься и выше голосовых связок, портить зубы во рту, вызывать хронические воспаления в носовых пазухах – синусит и гайморит и даже воспаление среднего уха и впоследствии глухоту.

Итальянские ученые из Римского Католического университета медицины и хирургии провели исследование, в котором проанализировали частоту изжоги у оперных хоровых певцов и обычных людей. Оказалось, что певцы страдали от изжоги примерно в полтора раза чаще, а от кислотной отрыжки в два раза чаще, чем обычные люди[16]. Другое исследование показало, что с той же проблемой сталкиваются еще и музыканты, играющие на духовых инструментах, и стеклодувы[17].

Оперные певицы, флейтисты и стеклодувы чрезмерно напрягают дыхание при своей деятельности. Их выдох – это уже совсем не пассивный процесс, а активный, мощный и строго контролируемый. Из-за усилия и сопротивления выдоху – в случае с оперой это сильно сжатые связки, а со стеклом – вязкая стеклянная масса, им приходится сильно увеличивать внутрибрюшное давление. Брюшная стенка и диафрагма напрягаются, чтобы создать красивые громкие звуки или красивый графин. Желудок оказывается придавлен таким усилием, и содержимое из него выходит вверх по пищеводу. В самом низу пищевода, в месте, где он переходит в желудок, есть сфинктер – круговая мышца, которая зажимает выход из желудка. Но мышца эта не всесильна и при большом давлении в брюшной полости не выдерживает и пропускает кислоту наверх. Чтобы это представить, можно вспомнить, что происходит, если рассмеяться или кашлянуть с набитым ртом. Губы – тоже сфинктер, круговая мышца. Обычно, если мы очень хотим засмеяться или кашлянуть, но еще не успели прожевать свой обед, они смыкаются так сильно, как только могут, но часть крошек все равно летит на собеседника. Увы. Так же и сфинктер пищевода может пропустить содержимое желудка. Дело в том, что оно – кислое, среда в пищеводе – слабо-щелочная, а щелочь с кислотой активно реагируют.

У здорового человека рефлюкс – такой заброс кислоты, случается регулярно, но он его не чувствует, потому что слизистая пищевода по природе своей устойчива к кислоте желудка, а сок, который выделяет пищевод, и слюна ротовой полости быстро нейтрализуют и смывают кислоту обратно. Если же слизистая уже повреждена или рефлюкс происходит слишком часто, то может возникнуть изжога и даже хроническое заболевание – гастроэзофагеальная рефлюксная болезнь (ГЭРБ).

На рис. 21 слева мы видим здоровый желудок, где нижний сфинктер пищевода работает как надо, закрывает желудок и все содержимое остается в нем. На рисунке справа сфинктер не справляется, и у человека начинается изжога. Обратите внимание, к сфинктеру примыкает диафрагма, а значит, с ее помощью можно тренировать его.

Рис. 21. Работа нижнего сфинктера пищевода

Иногда при таком заболевании появляются раздражение и язвочки на слизистой пищевода, а иногда никаких повреждений нет и мы «чувствуем» кислоту из-за стресса, на фоне которого усиливается чувствительность внутренних органов. Вы наверняка сами замечали, что при стрессе или недосыпе вы чувствуете все намного сильнее, особенно неприятные ощущения. Свитер начинает колоться, обувь натирать, глаза зудят, и даже небольшие воздействия и прикосновения могут ощущаться как боль. Так вот, такое усиление чувствительности свойственно не только нашей коже, но и органам внутри тела. На стресс реагируют кишечник, пищевод, желудок и многие другие органы. В этом случае ощущения от простого движения пищи по кишечнику для нас становятся дискомфортными и даже болезненными.

Нижний сфинктер пищевода может ослабевать с возрастом или при наборе лишнего веса и малоподвижном образе жизни. Но даже если со сфинктером все в порядке, при очень большом давлении в брюшной полости и желудке он может не справиться. Например, если вы переели, занялись спортом после еды, работаете в наклон, лежите после еды или у вас вздутие живота.

Вы можете никогда не петь и не выдувать золотых рыбок из стекла и при этом страдать изжогой.

Средства от изжоги по продажам уступают разве что средствам от простуды и БАДам. Люди просто запивают жжение таблеткой или эмульсией и живут дальше, но для некоторых изжога перерастает в настоящее мучение, нарушает сон, ухудшает качество жизни, приводит к назначению большого количества лекарств, в том числе ингибиторов протонной помпы типа омепразола, которые имеют много побочных эффектов от хрупкости костей до излишнего размножения бактерий в тонком кишечнике.

Вы, наверное, сейчас задумались, какая может быть связь между дыханием и изжогой?

Дело в том, что дыхание, как в случае с пением, может вызывать изжогу, но оно же может ее вылечить. Есть альтернативный способ избавления от этой проблемы с пищеварением. Мы можем с помощью дыхания натренировать сфинктер пищевода и плотно закрыть его для кислоты желудка. Сам сфинктер состоит из гладкой мускулатуры, так же как желудок или кишечник. Движением таких мышц мы не умеем управлять, увы. Но к нему примыкает диафрагма (см. рис. 22), ведь пищевод проходит сквозь нее как раз в районе сфинктера.

Рис. 22. Вид диафрагмы сверху (отверстие ОЕ – для пищевода, Ао и VC – для крупных кровеносных сосудо

Есть предположение, что в ходе эволюции именно из участка диафрагмы сформировался сфинктер пищевода. При движении диафрагмы вокруг сфинктера он тоже растягивается и сокращается. Двигая диафрагму и тренируя ее, мы тренируем и эту самую волшебную «пробку» нашего желудка. Исследования ученых Грацкого медицинского университета[18] а также группы китайских ученых и исследователей из Mayo Clinic, одной из крупнейших и авторитетнейших клиник США[19], показали, что дыхательные упражнения увеличивают силу сдавливания сфинктера в три раза. Многие пациенты, которым не помогал даже омепразол, смогли избавиться от изжоги просто с помощью упражнений. В среднем за 4–6 недель выполнения диафрагмального дыхания, частота изжоги снижалась, а у многих пациентов этот неприятный симптом полностью исчез.

Так получается, что современный человек очень сильно надеется на таблетку, часто забывая, что у каждого даже самого привычного препарата есть побочные эффекты. Они есть даже у минеральной воды и соды. При нагромождении препаратов, когда лекарств нужно пить все больше и больше, негативных эффектов от их взаимодействия избежать очень трудно. Но представьте, что от изжоги вы можете избавиться почти так же легко, как от икоты. Ведь когда мы начинаем икать, мы делаем упражнения – задерживаем дыхание, пьем воду, вытягиваемся, но не тянемся сразу за таблетками от икоты (а такие есть). Что, если и с изжогой можно поступать так же?

Конечно, лучше всего выполнять диафрагмальные упражнения, когда изжоги у вас нет и желательно до еды или через два часа после. Но есть один вариант, который можно считать «скорой помощью» при изжоге. В следующий раз попробуйте проделать это упражнение, прежде чем пить эмульсии и глотать таблетки. Предупреждаю: из-за движения в районе пищевода во время упражнения поначалу чувство жжения может усилиться, потому что чувствительность на этом участке пищеварительного тракта увеличится. Но если выполнять упражнение регулярно, изжога будет мучить вас все реже и реже.

Упражнение от изжоги «Скорая помощь»[20]

Делайте весь комплекс 3–7 минут, соблюдая следующие правила:

• сядьте на стул;

• не заваливайтесь на стуле, сидите ровно, но не прогибайтесь в пояснице;

• колени на ширине бедер, стопы полностью лежат на полу;

• угол в коленях и бедрах – 90°;

• грудина приподнята, затылок тянется вверх, шея вытянута, плечи опущены и расслаблены;

• дыхание необходимо выполнять «животом», то есть грудь почти не поднимается, двигается только брюшная стенка;

• вдыхаем через нос.

1. Положите обе руки на живот и немного надавите, чтобы появилось сопротивление движению брюшной стенки.

2. Затем сделайте пять коротких вдохов без выдохов между ними.

3. Задержите дыхание и медленно сосчитайте до трех.

4. Выдохните медленно на счет 10, при этом губы должны быть сжаты, как будто вы дуете на горячий суп.

5. Повторите такую последовательность 5 раз.

Между повторами можно отдохнуть и отдышаться, следите, чтобы голова не кружилась. Каждый вдох из наших пяти мини-вдохов делается с сопротивлением, которое вы создаете руками, не забывайте про него. Если вы будете повторять такое упражнение и в периоды, когда у вас нет изжоги, оно может помочь избавиться от этого симптома совсем и натренировать вашу диафрагму. В качестве побочного эффекта может улучшиться голос и подтянуться живот.

Очень жаль, что даже если мы следим за своим здоровьем и занимаемся фитнесом, тренировка такой важной мышцы, как диафрагма, остается чаще всего вне нашего внимания. А ведь это один из важнейших насосов в теле! Тренировка диафрагмы помогает решить проблемы с застоем крови в венах, улучшить отток лимфы и убрать отеки, поправить работу желудочно-кишечного тракта и даже избавиться от вздутия живота. Про это мы как раз поговорим дальше.

Диафрагма, наша основная дыхательная мышца, к сожалению, может меняться с возрастом или после перенесенных заболеваний, включая инфаркт, инсульт, хроническую обструктивную болезнь легких, нарушения в шее и спине и воспалительные заболевания. Она может слабеть, часть ее мышечных волокон теряется и замещается прослойками соединительной ткани, то есть на место мышечных волокон приходят пленочки и жир. Диафрагма становится жестче, а ее движение внутри тела сокращается. Это влияет и на глубину дыхания, и на скорость очистки дыхательных путей.

Такие изменения в диафрагме можно предотвратить тренировками и дыхательными упражнениями, а можно, наоборот, ускорить с помощью нездорового образа жизни. При наборе лишнего веса диафрагме приходится совершать бо́льшую работу. Она становится жестче, спазмируется и начинает доставлять человеку дискомфорт.

При ожирении жир откладывается не только под кожей, но и вокруг внутренних органов. Это самый опасный висцеральный жир. Из-за того что места в брюшной полости не так уж и много, внутренние органы довольно плотно упакованы внутри нас, как в тех видео, где милая девушка учит, как идеально уложить в маленький чемоданчик множество вещей. Жира там должно быть совсем немного, он, как пупырчатая пленка, оборачивает особенно нежные органы, не дает им биться о тело или замерзнуть. Но когда его становится слишком много, места для других органов не остается. Это все равно, что получить с доставкой гигантскую коробку, внутри которой в огромное количество пенопласта и пленки завернуты несколько кофейных чашечек. Вся эта жировая «упаковка» давит на желудок и другие органы и увеличивает таким образом давление в брюшной полости и давление на диафрагму.

Это приводит к тому, что места в грудной полости становится меньше и даже сердце ложится в груди практически горизонтально. Его смещенное положение, кстати, видно и на электрокардиограмме. Получается, прижаты и желудок, и сердце, и печень с желчным пузырем, и все остальные органы. Со временем такое постоянное давление сказывается на их работе.

Качество дыхания особенно страдает во время сна, когда мышцы расслаблены и не сопротивляются давлению лишнего веса, в итоге этот самый вес передавливает дыхательные пути. Из-за расслабления гортани и большого количества мягких тканей под подбородком, эта масса сдавливает горло и человек задыхается во сне. Это может привести к храпу и апноэ – остановке дыхания во время сна. А если человек не дышит, значит ткани не получают кислород. Сильнее всего от таких перебоев с поставкой кислорода будут страдать мозг и сердце.

Дыхательные упражнения, снижение веса и физическая активность могут помочь в восстановлении глубины и качества дыхания и повернуть процесс вспять. Я понимаю, что физическая активность, похудение и правильное питание уже набили оскомину, так часто о них говорят. Но это действительно самые эффективные и доказанные способы избавиться от многих проблем со здоровьем.

Хоть мы и беспокоимся чаще о подкожном жире, так как он влияет на нашу внешность, жир вокруг внутренних органов, в животе, должен вызывать куда большее беспокойство, ведь именно он укорачивает нашу жизнь.

В одной из первых глав я рассказывала о надгортаннике. Он работает как стрелка железнодорожных путей и своим отклонением контролирует, чтобы в дыхательные пути шел воздух, а в пищеварительный тракт – еда и ничего не перепуталось. Но иногда бывает так, что крошка попадает в трахею и мы кашляем, или воздух попадает в желудок и мы икаем. Пузырь воздуха в пищеварительном тракте не всегда приводит к икоте и не всегда его удается выгнать таким рефлексом. Когда мы заглатываем воздух, этот процесс называется аэрофагия – «поедание воздуха».

Если вы ездили хоть раз в санаторий или лежали в больнице, вашему взору наверняка предстал в этот момент такой странный способ лечения, как кислородный коктейль. По сути, этот напиток представляет собой пену, пузырьки которой наполнены кислородом. Человек должен был, глотая пузыри, видимо, насыщать пищеварительный тракт кислородом и каким-то образом оздоравливать его. Натуральное «поедание воздуха», заботливо снабженное препротивным яблочным или ягодным вкусом. Средство это возникло в советские времена и должно было снабжать кровь человека кислородом через слизистую желудка, если легкие с этой задачей не справлялись. Но эффективность данного метода так и не обнаружили, так как кислород крайне плохо растворялся в крови, да и безопасность кислородных коктейлей под сомнением.

Сейчас снова вошло в моду обогащать жизнь школьников странными методами профилактики неясно каких заболеваний. Учитывая, что коктейли платные, а родители желают для своих чад самого лучшего, бизнес идет в гору. Хоть с медициной и здоровьем он, в общем-то, никак не связан.

Но от продажи воздуха давайте вернемся к его поеданию. Чаще всего мы заглатываем воздух при жевании жвачки, курении, употреблении газировки, слишком быстрой еде и плохом пережевывании пищи, а также при неправильно подобранных зубных протезах. Это может привести к скоплению газов в кишечнике. Кишечник, в отличие от легких, дышать не умеет, газы в кровь почти не переходят и могут вызвать расширение кишечника, его воспаление, дискомфорт, боль и вздутие живота. Конечно, чаще всего вздутие вызывают не ошибки дыхания, когда воздух идет «не в то горло», а нарушения в микрофлоре кишечника, в движениях кишки (например, запор) или непереносимость отдельных продуктов. В этом случае проблему нужно решать со стороны органов пищеварения.

Есть исследования[21], которые утверждают, что аэрофагия может быть симптомом депрессии и тревожного расстройства, иногда она появляется у людей с нарушением глотания по разным причинам – от заболеваний пищевода и желудка до перенесенного инсульта или психических заболеваний. Аэрофагия может быть причиной икоты, отрыжки, боли в животе, изжоги и избыточного газообразования.

Наверное, лично для меня из всех ощущений тошнота – самое неприятное. Сразу вспоминается детство и душный «икарус», на котором мы ездили к бабушке, а меня всегда укачивало. С тех пор стало ненамного лучше. Меня укачивает на качельках, укачивает, если смотреть с берега на мелкую рябь, при просмотре фильмов в 3D или просто при экшн-сценах. Укачивает в лифте, на батутах, при купании в море, если есть волны, в кресле-качалке и даже за рулем, что уж совсем непостижимо. Я, будучи физиологом, попыталась найти решение этой неприятной проблемы.

Таблетки от укачивания в большинстве своем – гомеопатические препараты, которые помогают только в том случае, если вы беззаветно уверовали, что они вам помогут. Моя вера слаба, а значит, такие препараты – не для меня. Пластыри, браслеты, и прочие амулеты от укачивания тоже требуют веры и не имеют эффекта. Долгое время я использовала очень странный способ, который скорее отвлекал, чем помогал, – брала с собой таблетку но-шпы в путешествие и рассасывала ее при крайней необходимости. Из-за умопомрачительно горького вкуса тошнота отступала. Немного помогали и другие горькие вкусы: например, я пила тоники с хинином. Но у многих людей горький вкус может, наоборот, простимулировать рвоту, так что этот способ сомнителен.

И вот, спустя много лет мучений, я наткнулась на очень любопытную статью.

Оказалось, одним из способов унять тошноту могут стать дыхательные упражнения. Исследование 2020 года[22] показало эффективность такого вмешательства при тошноте, связанной с химиотерапией у раковых больных. Для снятия симптомов тошноты применялось медленное дыхание. Кроме этого, чтобы тошнота и рвота отступила, можно помычать, а именно повторять звук – «хмммммм» на выдохе или «омммммм», если вы занимаетесь йогой и вам привычнее такое созвучие. Можно назвать это гудением, если хотите, наподобие гудения шмеля, если бы он был размером с вас. Самое главное, чтобы при этом звуке вибрировало верхнее нёбо, то есть лучше всего подобрать такую высоту звука, при которой вибрация в губах, языке и небе максимальна. Судя по всему, вибрация, передающаяся через кость, влияет на вестибулярный аппарат и снижает ощущение тошноты. В нескольких исследованиях вибрацию кости в районе сосцевидного отростка (это участок сразу за вашей ушной раковиной), использовали для снижения тошноты при игре в очках дополненной реальности. На эти участки помещали небольшие вибрационные устройства, и игрока переставало укачивать. Издавая звук «хмммммм», вы тоже заставляете кость вибрировать, но делаете это изнутри черепа. По-видимому, от вибрации вестибулярный аппарат перегружается и перестает отсылать адекватные сигналы в мозг, из-за этого тошнота проходит. Вибрация двигателя в другом исследовании[23] помогала справиться с укачиванием пассажиров.

Дыхание можно использовать не только в качестве способа исправить проблемы с пищеварением, но и для диагностики болезней желудочно-кишечного тракта.

То, чем пахнет ваше дыхание, тоже может рассказать о вас много интересного. А именно, что вы ели, пили, как себя чувствуете в данный момент, какие лекарства принимаете и даже чем вы болеете.

Самый простой пример такого определения и самый привычный дыхательный тест, с которым сталкивались многие из нас, это алкотестер. После употребления спиртного часть спирта выходит из организма с дыханием. Это значит, что по количеству алкоголя в дыхании, можно определить, сколько его в крови. Первые алкотестеры появились еще в 1930-х годах, и развивалась их технология параллельно развитию автотранспорта. Самые распространенные алкотестеры представляют собой две металлические пластинки, на одну из которых нанесен особый катализатор, который реагирует только со спиртом. Этанол на одной из пластинок благодаря катализатору превращается в уксус, который замыкает цепь, и возникает ток. Чем больше спирта попало, тем сильнее ток.

Алкотестер это довольно точный прибор, но все же анализ крови на алкоголь точнее.

По запаху дыхания можно определить некоторые заболевания. Существует интересный прибор – электронный нос, который изначально разработали в NASA для улавливания утечки аммиака и других опасных соединений на космических станциях. Этот прибор имеет внутри множество молекул, связывающихся с молекулами разных запахов. В основном это чувствительные белки, похожие на те, что есть в нашем собственном носу. С их помощью можно определить, какую смесь запахов сейчас ощущает прибор. Он работает по принципу собачьего носа: воздух для анализа втягивается через короткие промежутки несколько раз, то есть прибор натурально умеет принюхиваться.

С помощью электронного носа можно не только находить утечки, но и диагностировать астму, хроническую обструктивную болезнь легких и даже рак мозга, правда сейчас такой метод диагностики применяется в исследовательских и экспериментальных целях, врачи пока что не используют его активно. А как было бы удобно, не правда ли? Зашли вы в кабинку, вас понюхал электронный нос и выдал вам список возможных заболеваний. Такой метод был бы неинвазивным, куда менее затратным и долгим, чем классические биохимические анализы крови и мочи.

В некоторых больницах и сейчас используют подобные датчики запаха, но не для диагностики заболеваний пациентов. Их устанавливают в систему вентиляции больницы и датчик «нюхает» больничный воздух, определяя, нет ли в нем внутрибольничных инфекций – золотистого стафилококка или пневмококковой инфекции. Если запах, характерный для этих бактерий, обнаружен, прибор бьет тревогу, а отделение закрывают на карантин.

Не только электронный нос, но и вполне обычный наш нос может помочь в определении заболеваний, нужно только принюхаться к дыханию. Самый простой вариант, почему изо рта пахнет плохо, – это разрастание бактерий, особенно гнилостных бактерий во рту. Чаще всего это происходит из-за гнилых зубов, воспаления в деснах и десневых карманах или из-за какого-то грибкового или бактериального заболевания слизистой, например кандидоза полости рта. При больном горле, гнойной ангине или скоплении пробок в миндалинах от дыхания тоже будет пахнуть плохо. Но почти все эти проблемы, как и беда с зубами, очевидны при осмотре полости рта, так что заглядывайте туда периодически с проверкой, а можете даже другим показать, особенно стоматологу и лору, им обычно интересно. Правда, они берут деньги за просмотр.

Но иногда вы ничем не болеете и зубы у вас в порядке, а вот пахнет изо рта нехорошо, особенно по утрам, особенно зимой. Такая ситуация может сложиться из-за недостатка слюны и пересыхания слизистой. Когда слюны мало, на слизистой размножаются другие бактерии, а вот нормальные, обычные в такой пустыне погибают. Поставьте рядом с кроватью увлажнитель или хотя бы повесьте мокрые полотенца неподалеку – и ваша беда пройдет. Кстати, при распитии алкоголя слизистая тоже пересыхает, и это усиливает неприятный запах с утра.

С возрастом слюны, как и слизи в носу, может образовываться меньше. Из-за этого полость рта пересыхает, начинает трескаться, на трещинках заводятся бактерии, которых там не должно быть, и запах изо рта меняется. По идее, орошение рта водой или лучше физраствором, обильное питье и увлажнение воздуха помогут справиться с этой проблемой.

Примерно до 20-х годов XX века общество не считало запах изо рта чем-то непозволительным и скверным. В целом, со стоматологией тех времен, курением и обилием чеснока в блюдах, дыхание было несвежим у всех. Но до дыхания добрались маркетологи того времени. Еще в конце XIX века два американских врача, Джозеф Лоуренс и Джордан Ламберт, придумали особую жижу для обеззараживания хирургических инструментов. Назвали они ее в честь своего коллеги и одного из основателей антисептики Джозефа Листера (см. рис. 23) – листерин.

Рис. 23. Джозеф Листер – английский хирург и основоположник антисептики

После того как Листер ввел обязательную антисептику хирургических инструментов, рук хирурга, кожи пациента и всех окружающих поверхностей, смертность после операций значительно снизилась. Продавалась жижа не очень хорошо, и производители попытались найти ей новое применение. В итоге она стала жидкостью для мытья пола, которая помогала дезинфицировать полы в больницах и дома. Но и тут продажи не пошли. И вот, наконец, рекламщики придумали сделать плакатик, где девушка не может найти возлюбленного, потому что у нее пахнет изо рта.

Бывшая жидкость для пола в новой рекламе предлагала избавить людей от заболевания «галитоза» – неприятного запаха изо рта. Термин придумали все те же рекламщики, в медицине такой болезни не было. Дело пошло, да еще как, жидкость для полоскания рта, помогавшая справиться с придуманной болезнью, не только продавалась на ура, так еще и сформировала новые этические нормы в обществе, которое вдруг решило, что изо рта должно пахнуть мятой или ромашкой, главное не ртом.

К слову, теперь в международной классификации болезней есть термин галитоз, правда как симптом некоторых заболеваний, а не как самостоятельная болезнь.

Представляете как бабушки в середине XX века, которые в молодости мыли листерином пол, глядели на своих внучек, которые полоскали им рот?

На фоне общественного неприятия запаха изо рта у некоторых людей формируется тревожность: мол, вдруг от меня плохо пахнет. И на ее фоне им все время мерещится плохой запах, исходящий от них, который они пытаются вылечить, но не могут, ведь объективных причин у него нет. В этом случае помогает психотерапия.

Но вернемся к болезням. Не одной ротовой полостью и ее проблемами ограничивается диагностика по запаху дыхания. При диабете от человека может начать пахнуть ацетоном. Такой запах выделяют кетоновые тела – побочный продукт расщепления жиров. Обычно их совсем немного, потому что наши клетки в основном используют сахара для получения энергии, а не жир. Но при диабете, если человек не ввел инсулин или у него есть инсулинорезистентность, глюкоза в клетки не попадает и этот источник энергии становится недоступен для человека. Остаются жиры. При их расщеплении образуются кетоны, один из которых – ацетон. Отсюда и специфический запах жидкости для снятия лака от таких людей.

Некоторые люди с сахарным диабетом начинают пахнуть забродившими яблоками, ведь кроме кетонов при расщеплении жира образуются еще и кислоты – ацетоуксусная и бета-масляная, которые и дают такой специфический запах. Образование большого количества кетонов и кислот приводит к закислению крови – метаболическому кетоацидозу. Это состояние очень опасно, может вызвать нарушение дыхания и кому, поэтому нужно обязательно обращать внимание на изменение запаха дыхания, это может быть тревожным признаком. Иногда кетоновые тела образуются на фоне голодания или пищевого отравления, в этом случае человек тоже будет «выдыхать» ацетон. У детей ацетоновое дыхание может быть никак не связано с диабетом и появляться при больших перерывах между приемами пищи или если ребенок наелся жирного. Ну и самое опасное комбо – если сначала долго не ел, а потом наелся жирного. Правда, в таком случае ацетоновый запах изо рта будет сопровождаться рвотой.

Если у человека часто бывает изжога, запах дыхания может стать кислым, особенно во время приступа, ведь кислота поднимается по пищеводу и может дойти до ротовой полости и даже выше. Также может появиться кислотная отрыжка. При проблемах с печенью и желчным пузырем в пищевод может забрасываться не содержимое желудка, а жидкость из 12-перстной кишки, в составе которой будет желчь. В таком случае дыхание будет иметь горьковато-кисловато-ореховый запах желчи.

При хронических болезнях почек от дыхания может начать пахнуть аммиаком или попросту мочой. Обычно аммиак в форме мочевины выводится почками с мочой, но, если почки не справляются с этой задачей, воспалены и не работают, дыхательная система пытается вывести часть аммиака с выдохом. Она намного менее эффективна в этом плане, чем почки, и в случае появления такого запаха от дыхания, нужно срочно обратиться к врачу.

При любых процессах, связанных с воспалением или отмиранием легочной ткани, запах дыхания тоже изменится на неприятный. Например, от людей, страдающих туберкулезом, пахнет прокисшим пивом.

Если человека долго лечат антибиотиками, гормональными препаратами на основе эстрогена и прогестерона, противовоспалительными глюкокортикоидами, препаратами от аллергии или антидепрессантами, у него меньше выделяется слюны и из-за этого меняется микробиом полости рта. Очень часто после курса таких препаратов у дыхания может появиться неприятный запах. К счастью, когда человек перестает употреблять эти лекарства, слюноотделение восстанавливается и запах изо рта исчезает.

Если вы переборщили с витаминными добавками, а именно холином (витамин В4), это грозит тем, что вы будете дышать на окружающих рыбным запахом. Чаще всего такая проблема возникает у маленьких детей из-за обилия этого витамина в смесях для кормления. Это может стать неожиданностью для родителей, ведь малыш рыбу точно не ел, ввиду возраста.

При отравлении цианистым калием от дыхания будет пахнуть абрикосовыми семечками или миндалем, а если человек отравился дисульфидом углерода, который применяют для борьбы с насекомыми, дыхание будет сильно пахнуть чесноком. Такой же эффект будет от крысиного яда и при отравлении фосфором. Есть ощущение, что эта информация пригодилась бы начинающим писателям детективов, ведь иногда действительно по запаху можно определить, чем именно попытались отравить человека.

Мы сильно недооцениваем информацию о запахах. Запах – это отражение химических реакций, происходящих в теле. Если он сильно изменился, неважно, запах это дыхания, слюны, пота или мочи, если он стал другим и непривычным, это всегда повод насторожиться. Да, возможно, вы просто поели что-то ароматное, например чеснок или лук, но, если запах не связан с пахучими продуктами, возможно, это первый звоночек о серьезных переменах в вашем метаболизме. Согласитесь, странно, когда от молочного заводика пахнет аммиаком? А от кондитерской ацетоном? Наверное, это будет означать, что либо в процессе производства молока и булочек что-то пошло не так, либо на этих предприятиях производят теперь что-то другое.

Если вы хотите определить, чем в данный момент пахнет ваше дыхание, не нужно дышать в ладошку и нюхать этот воздух, так вы мало что почувствуете. Лучше лизните тыльную сторону руки и понюхайте слюни, это намного эффективнее.

Кислород, которым мы с вами дышим, необходим для движения. Именно из него и сахара мышцы делают энергию. Наверное, еще одна вещь, кроме энергии для мышц, которая состоит из сахара и воздуха, – это сахарная вата. Конечно, молекулы АТФ, наши внутренние батарейки, на сахарную вату не похожи, а процесс, в ходе которого они образуются, несколько сложнее. Каждую молекулу глюкозы и 6 молекул кислорода мы меняем в «пункте обмена» энергетических валют, которым заправляют митохондрии, по очень выгодному курсу. За них нам дают целых 32 молекулы-батарейки. Но такие выгодные условия обмена обеспечивает кислород. Без него курс будет совсем невыгодный. За одну глюкозу нам дадут только 2 батарейки. В 18 раз меньше. Кроме грабительского курса мы еще в довесок получим много молочной кислоты, которую непонятно куда девать, она закисляет мышцы и вместе с микроповреждениями мышечных волокон вызывает ту самую неприятную мышечную боль после тренировки.

Но в каких же случаях наши мышцы начнут двигаться без кислорода? Тогда, когда ноги бегут быстрее, чем кровь в них. Если движения, которые мы совершаем, очень быстрые и мощные, например как у бегунов-спринтеров, кровь не успевает донести кислород в нужном объеме до мышц и им приходится жечь глюкозу в невыгодных условиях, получая совсем мало энергии. Если же движения более медленные, например как у марафонцев, нет резких рывков, то кислород доходит до мышц и марафонец обменивает съеденный сладкий батончик более выгодно и получает больше энергии для мышечных сокращений, а значит, и бежать сможет очень долго.

С другой стороны, если вы хотите поскорее избавиться от лишней запасенной энергии, невыгодный обмен глюкозы может сослужить вам хорошую службу. Момент в тренировке, когда мышцы переходят от кислородного окисления глюкозы на бескислородное, называют анаэробным порогом. Конечно, если все мышечные клетки вдруг перейдут разом на бескислородное окисление глюкозы, активно выполнять какие-либо упражнения вы просто не сможете, поэтому бессмысленно строить тренировки за этим порогом. При быстрых и резких движениях, какие бывают в рывковых видах спорта, единоборствах, футболе, спринте, интервальных тренировках, вы умышленно ставите свои мышцы в условия более быстрого сжигания глюкозных запасов. А как только сгорят они, начнут гореть и жировые склады. Это не значит, что у марафонцев нет шанса избавиться от лишнего жира, просто им для этого придется значительно удлинять тренировки. Если у вас нет большого количества времени на ежедневные многокилометровые пробежки, а избавиться от лишнего веса хочется, рывковые интервальные занятия могут быть в этом плане эффективнее.

Так как мы знаем, сколько кислорода тратится на сгорание каждой молекулы глюкозы, с помощью дыхания мы можем довольно точно подсчитать, сколько энергии мы тратим на ту или иную деятельность. Нужно только замерить, сколько кислорода в нас входит и сколько выходит, и посчитать эту разницу. Такое исследование энергозатрат организма называется непрямая дыхательная калориметрия. В некоторых особенно продвинутых фитнес-залах и у звездных тренеров из Голливуда в арсенале есть респираторные калориметры, которые помогают понять, сколько энергии их клиент тратит при каждом упражнении и какая нагрузка требует больше энергозатрат у конкретного человека, а какая – меньше. Этот прибор выглядит как дыхательная маска с трубками, куда подается воздух, состав которого строго определяется. На рис. 24 мужчина в газоанализаторной маске крутит педали, воздух, который он вдыхает и выдыхает, определяется калориметром по составу, вычисляется количество кислорода, затрачиваемого на нагрузку, и количество выделяемого углекислого газа. На основе того, сколько кислорода сгорело и сколько углекислого газа выделилось, можно посчитать, сколько сахара и калорий потратил человек.

Рис. 24. Проведение непрямой дыхательной калориметрии

Также подсчет энергии с помощью дыхательной калориметрии используют госпитали для лежачих или тяжелых больных, получающих энтеральное или парентеральное питание – через специальные трубочки сразу в желудок или по вене. Такой подсчет помогает понять, достаточно ли кормят человека, или ему не хватает калорий. Это может быть крайне важно, ведь в условиях голодания организм может не справиться с болезнью. С другой стороны, чрезмерное кормление человека без движения тоже может привести к дополнительной нагрузке на организм.

У вас вряд ли под рукой найдется респираторный калориметр? Нет ведь? Не подготовились вы, конечно, к чтению этой книги. Так уж и быть, какие-то подсчеты затрат энергии по вашему дыханию вы можете сделать и в домашних условиях.

Чем выше уровень обмена веществ в данный момент, тем больше частота дыхания. Когда вы бегаете, боитесь, занимаетесь любовью – вы тратите энергию и, чтобы обеспечить сжигание своих энергетических запасов, стараетесь вдохнуть как можно больше кислорода. А значит, по частоте дыхания можно примерно прикинуть ваши энергетические расходы в конкретный момент и при конкретной деятельности. Для этого есть специальная формула.

Формула расхода энергии

Расход энергии (килокалории в минуту) = (7,473 + 0,0369 × вес в кг – 0,265 × частота дыхания в минуту – 0,055 × возраст в годах) × 0,24

Учитывая, что в сутках 1440 минут, можно определить количество калорий, которое вы потратите за сутки, умножив ваш результат на 1440. При условии, что весь день вы будете дышать одинаково ровно. Метод с количественной оценкой газов точнее, но и намного дороже, увы.

Когда мы активно потеем в спортзале или выходим на пробежку, организм начинает требовать в 20 раз больше кислорода и образовывать в 20 раз больше углекислого газа, чем в покое. Но дышать в 20 раз чаще мы все же не начинаем. Если в покое мы обычно дышим 12–20 раз в минуту, при нагрузке – до 60 раз, всего в три раза чаще. Кажется, конечно, что мозг и легкие такие умные, что активируются сразу, как только падает кислород в крови и увеличивается количество углекислого газа. Но нет. Они еще умнее! Когда вы только начали тренировку, в первые несколько секунд кислород и СО₂ в крови еще в норме, а мозг уже заранее начинает стимулировать дыхательные мышцы, чтобы вы дышали чаще. Он предполагает, к чему идет дело, и заранее, без конкретного стимула, решает исправлять ситуацию. Интересно, что мозг учится это делать в течение жизни, такое заблаговременное включение дыхания – вовсе не врожденный рефлекс. То есть чем больше вы тренируетесь, тем раньше он срабатывает и, в итоге, вы не задыхаетесь, как новичок, после одной минуты бега, а спокойно бежите целых пять минут. Когда вы занимаетесь спортом много лет, дыхание включается еще раньше и вам еще легче.

Вообще тренировки и физическая нагрузка это не только тренировка тела, но и в куда большей степени – мозга. Для него это задачка с сотней неизвестных, интегралами, логарифмами и старцем Фура в середине уравнения. Ему приходится и дыхание контролировать, и сердце, и давление, и температуру тела, активировать множество систем и рефлексов, а еще планировать движения, управлять ими, контролировать равновесие, распределять мышечный тонус и еще много чего. В общем, хотите развивать мозги и стать умнее – тренируйтесь. Чтение книг тоже никто не отменял, но тренировки помогут мозгу пробить ваш сегодняшний интеллектуальный потолок.

Во всех видах физкультуры и спорта уделяется особое внимание дыханию. В спорте высоких достижений каждый лишний грамм кислорода, пришедший из легких, может привести к лучшим результатам. Развитие дыхательной и сердечно-сосудистой системы крайне важно для обеспечения мышц кислородом и энергией. Это одна из причин, почему в тренировки по всем видам спорта входят аэробные упражнения, например бег.

Мир делится на два лагеря – людей, которые очень любят бегать, и людей, которые ненавидят это делать. Вторых намного больше. Бег действительно большинству новичков дается нелегко. Но так тяжело бежать с непривычки вовсе не из-за большой нагрузки на ноги и мышцы, они способны выдержать намного больше движения. Так тяжело, потому что вы начинаете задыхаться. Но любопытно, что бег, создавая эту проблему, впоследствии ее и решает.

Когда вы начинаете бегать, тело претерпевает существенные изменения. Дыхание становится более глубоким и частым из-за нехватки кислорода в мышцах. У вас начинается гипоксия – недостаток кислорода. Из-за нее включаются особые регуляторы внутри клеток – факторы, индуцируемые гипоксией. Они запускают целый каскад реакций и приспособлений, но сработают они не сразу. Во время бега сокращается селезенка и выбрасывает в кровь эритроциты, которые она хранила про запас на тот самый черный день, когда вы пойдете на пробежку. От этого начинает неприятно колоть в левом боку. Если этого не хватает, сокращаются сосуды печени и оттуда в общий кровоток выжимаются еще эритроциты, чтобы лучше переносить кислород. Кстати, заметили, у вас в крови увеличилось количество клеток, а воду вы теряете с потом и дыханием. Кровь становится гуще. Поэтому крайне важно достаточно пить во время тренировок, иначе сердцу приходится перекачивать не жидкий компотик из вашей плазмы и клеток крови, а густой кисель. Оно вам не скажет спасибо за то, что подкинули ему работку.

Исследования показывают, что гипогидратация (обезвоживание) плохо сказывается и на способности усваивать кислород, и на физической силе и выносливости[24]. В сочетании с перегревом, если вы тренируетесь на жаре, это увеличит нагрузку на сердце, а вот толку от такой тренировки будет меньше, потому что вы не сможете сделать столько же подходов или кругов, сколько при нормальном питьевом режиме.

Как только вы начинаете выдыхать более 40 литров воздуха в минуту, вы открываете рот и дышите им, а не носом, нос больше не обеспечивает достаточную скорость вдоха и выдоха. От начала нагрузки до 70 % от максимума, который вы можете выжать из своего тела, давление, которое развивает диафрагма, возрастает вдвое, растет и скорость, с которой она движется. При этом волшебная мышца очень долго не утомляется и потребляет всего 3–5 % кислорода, который входит в тело. Выдох из-за работы диафрагмы, межреберных мышц и косых мышц живота становится активным, это уже не просто опускание грудной клетки, а активный насос. При этом такой выдох облегчает последующий вдох, потому что, сократившись в объеме, легкие стремятся снова расправиться, а сократившаяся диафрагма – растянуться снова и увеличить объем грудной полости для вдоха.

Очень интенсивная физическая нагрузка и прохождение больших объемов воздуха, особенно при дыхании через рот, может вызвать сужение гортани – дыхательное горло сожмется и не сможет в полном объеме пропускать воздух к легким, из-за этого начнется одышка и ощущение усталости. Чем больше увеличивается объем вдоха и выдоха, тем жестче становятся легкие, они перерастягиваются, и диафрагма упирается в их край, в итоге дыхательным мышцам приходится напрягаться намного сильнее, чтобы растянуть легкие для вдоха. Из-за увеличения нагрузки на них сосуды в этих мышцах расширяются, и мускулатура дыхательной системы начинает забирать много крови, а мышцам ног и рук ее не хватает. Диафрагма и другие дыхательные мышцы крадут себе кровь, из-за этого бегущие ноги устают быстрее. Чаще всего это происходит при нагрузке близкой к максимуму, поэтому нет большого смысла доводить себя тренировкой до изнеможения: на таких оборотах включаются различные механизмы, которые не дают вам ни нормально нагружать мышцы, ни эффективно дышать, ни развить в итоге достаточную силу или выносливость. От физической нагрузки, особенно, если вы дышите ртом, спазм может произойти не только в мышцах гортани, но и в бронхах. Убрать такой спазм помогает носовое дыхание. Когда вы дышите через нос, слизистая носа и легких начинает производить больше оксида азота, а бронхи и гортань расслабляются под его действием, хотя дышать через нос физически тяжелее. В общем, в случае одышки лучше всего остановиться и подышать носом, это восстановит нормальную работу дыхательных путей.

Перед тренировкой полезно будет подышать носом. Когда вы дышите носом, выделяется оксид азота. Он расширяет сосуды в дыхательной системе и служит сигналом для более оптимальной ее работы. Чтобы усилить выделение оксида азота в 15 раз, можно погудеть. Звуки «хммммм» с вибрацией в пазухах запустят выделение этого газа. Дыхательные пути от этого приема тоже расширяются, дышать становится легче. Оксид азота приводит к улучшению газообмена между полостями носа. Это может помочь не только улучшить дыхание перед тренировкой, но и по идее улучшить дыхание во время синусита или насморка. По крайней мере, стоит попробовать.

Вдыхание NO (оксида азота), который образуется в носовой полости, вызывает перераспределение кровотока в легких. Обычно кровь распределяется под действием силы тяжести, основная часть остается внизу легких, а верхушки легких получают мало крови. При вдыхании воздуха носом, оксид азота из носовой полости расширяет сосуды в верхней части легких, в средней части ближе к спине и в средней части ближе к животу. В итоге в верхушках легких кровоток усиливается на 24 %! Предполагается, что эта адаптация появилась у нас из-за прямохождения. Собственно, прямохождение и привело к такой проблеме стекания крови в нижние части легких.

Дыхание через рот не задействует дополнительные мышцы, типа грудино-ключично-сосцевидных и лестничных и не способствует более активным движениям диафрагмы. А вот если дышать через нос, сопротивление вдоху повышается и мы задействуем больше мышц.

Массовый переход мышечных клеток на работу без кислорода приводит к накоплению лактата. Большое его количество приведет к местному закислению ткани и развитию утомления. Есть определенный порог усилий, когда такой процесс включается. После него лактат растет очень быстро, и для развития навыков выносливости и силы и эффективного сжигания калорий лучше всего тренироваться примерно до этого самого порога. Превысите его – не сможете эффективно бежать/плыть/тренироваться, не дойдете до него – мышцы не будут так активно развиваться. В профессиональном спорте лактатный (его еще называют анаэробный) порог определяют с помощью анализа крови или с помощью расчетов потребления кислорода, когда спортсмен тренируется в специальной газо-анализаторной маске. Примерно предугадать его можно и без сложных анализов.

Разомнитесь перед замерами, пробегитесь в легком темпе в течение 3 минут, отдохните минуту, а затем пробегите три коротких спринта по 20 секунд каждый. Между ними необходим отдых в 20–30 секунд. Каждый спринт нужно постараться пробежать быстрее предыдущего. Частота сердечных сокращений после третьего спринта – вероятнее всего, ваш максимум.

Допустим, у вас получилось значение 200 ударов в минуту. Если вы новичок и никогда раньше не тренировались, ваш анаэробный порог будет лежать на 65–70 % от этого значения. Это означает, что в ходе тренировок нужно постараться, чтобы ваш пульс был около 130–140 ударов в минуту. Если будет выше, вы быстро устанете и мышцы после тренировки будут очень сильно болеть, если будет намного ниже – толку от тренировок будет меньше. Если вы не новичок в фитнесе и регулярно тренируетесь на любительском уровне, ваш лактатный порог, скорее всего, лежит в районе 75 %, то есть в значении пульса – 150 уд/мин, при условии, что максимум у вас был на 200 уд/мин. Для профессионального спортсмена порог выше и может достигать 90–95 % от максимального пульса. Но скорее всего, профессионалу такой порог уже измеряли и он знает точное значение. Конечно, необходимо придерживаться такого лактатного порога в том случае, если вы хотите стать более выносливым. В восстановительных тренировках и реабилитации используют нагрузку, которая дает около 60 % от максимального пульса.

Когда вы тренируетесь интенсивно, на грани ан-аэробного порога, вы его сдвигаете дальше. Это приводит к тому, что запасы организма, в особенности жиры, более эффективно расходуются. Если вы не занимаетесь никаким спортом и ведете малопо-движный образ жизни, порог становится ниже, намного меньшая нагрузка приводит к вашей усталости и боли в мышцах. Вместе с этим чем ниже порог, тем больше ваш организм окисляет глюкозу и меньше – жиры. Последние копятся в крови и уходят в подкожные жировые депо. Также понижение порога ведет к снижению чувствительности клеток к инсулину. В общем, человек не тренирующийся может есть столько же, сколько спортсмен, но при этом только набирать вес и жировую массу. А если спортсмен перейдет на булочки и пончики и забудет на какое-то время про тренировки, далеко не сразу они начнут превращаться в жирок. Ему даже может показаться поначалу, что вот, мол, не тренируюсь, питаюсь пирожными и фаст-фудом и нисколько жира не набрал. Это просто пока что тело пользуется преимуществами высокого лактатного порога, но в какой-то момент магия исчезает и набор веса становится очень стремительным.

18 февраля 1998 года эфиопский бегун Хайле Гебреселассие показал рекордное время в забеге на 2000 метров. Ему удалось пробежать это расстояние за фантастические 4:52,86. После соревнования во время интервью у Гебреселассие спросили, как он сумел добиться такого потрясающего результата? А он ответил, что секрет прост. Он просто синхронизировал свой бег с музыкой, звучавшей на стадионе. В тот момент играла композиция «Skatman» Скэтмена Джона. Действительно, под такой ритм можно довольно быстро бежать.

Попытки подвести свои движения к каким-то ритмическим звукам у человека, судя по всему, врожденные. Так, младенцы раскачиваются в такт музыке или хлопкам, пожилые люди с деменцией могут начать двигаться под звуки музыки, даже если обычно движения у них практически отсутствуют, а мы с вами стучим пальцами в ритм какой-нибудь песенке. Слухомоторная синхронизация облегчает движения и улучшает синхронность между дыханием и движением конечностей. Вы наверняка замечали, что под музыку двигаться, танцевать, бежать или быстро идти намного легче, чем без нее. И чем четче ритм у композиции, тем легче под нее двигаться.

Различные научные группы проводили исследования влияния ритма и музыки на показатели спортсменов в самых разных видах спорта (триатлоне, спринте, велогонках и т. д.) и везде результаты были примерно одинаковыми – с музыкой спортсмен может тренироваться на 20 % дольше, чем без нее. При этом мышцы потребляют меньше кислорода, то есть музыка каким-то образом делает наши движения более эффективными, оптимизирует их.

Проводили исследование, в котором испытуемые занимались на велотренажере без какого-либо ритма, под звук метронома или под музыку. Те, кто крутил педали под тиканье метронома, тратили примерно на 4 % меньше кислорода, чем те, кто занимался в тишине. Те же, кто слушал музыку, смогли крутить педали намного дольше и дольше не чувствовали усталость.

С этой точки зрения, ритмичная музыка с битом более 120 ударов в минуту может существенно улучшить и облегчить ваши тренировки по сравнению с прослушиванием классической музыки или подкастов и аудиокниг. И чем отчетливее будет бит, тем лучше синхронизируются бег и дыхание.

Если во время тренировок вы слушаете музыку, то наверняка замечали, что какие-то песни дают энергию и вы выполняете упражнения легче, быстрее и с бо́льшим удовольствием, а другие композиции, напротив, как будто крадут вашу выносливость и силу. А если вы забываете наушники дома, то вообще можете пробежать на треть меньше обычного. Так вот, это вам не кажется, музыка, ритм и даже слова в песнях действительно оказывают очень большое влияние на результаты тренировок. Так что лучше отнестись более серьезно к составлению плейлиста для тренировки.

Мотивационная составляющая песен тоже важна. Под композиции, которые заряжают вас энергией, улучшают настроение и мотивируют на движение намного легче тренироваться; кроме этого, текст отвлекает от усталости и мышечной боли, и вы можете пробежать дольше или сделать еще один подход. Мотивационная музыка снижает воспринимаемое напряжение на 10 %.

Не вся музыка эффективно подталкивает вас к движению. Для этого она должна быть ритмичной, громкой, быстрой, ударной, с подчеркнутыми низкими частотами. Мне в голову сразу приходит панк-рок, который обычно подходит по всем этим параметрам, но по идее такую музыку можно найти среди танцевальных хитов, электроники, рока и поп-музыки. Такие параметры помогают стимулировать нервную систему, улучшать синхронность работы дыхания и мышц, мотивировать двигаться быстро. А вот медленные романтические баллады и классические композиции вряд ли подойдут для таких целей, они, напротив, оказывают успокаивающее действие и их лучше использовать для расслабления, а не для активной тренировки.

Существует даже специальный опросник Брюнеля, по которому определяют качества музыки и соответствие ее поставленной на тренировке задаче. В одном из исследований, в качестве наиболее подходящих композиций для тренировок были выбраны эти пять.

Вы можете попробовать включить их в свой плейлист для тренировки, но, возможно, вам лучше подойдут те песни, которые вы любите и знаете. Кстати, для тренировок в исследованиях из песен вырезают вступление, завершение и бриджи, где ритм музыки отличается от основного. С точки зрения музыкальной композиции такие вставки придают песне красоту, но с точки зрения тренировки они здорово сбивают и ритм, и настрой спортсмена.

Любопытно, что по результатам исследований у женщин синхронизация с музыкой выражена намного сильнее и музыка во время тренировки дает им даже больше преимуществ, чем мужчинам. Дамы, мы можем активно пользоваться этой маленькой бытовой магией!

При увеличении нагрузки вы все больше синхронизируете дыхание с вашими движениями: условно говоря, выдыхаете на каждый шаг. Кстати, когда вы просто идете, вы тоже это делаете. Именно поэтому возникает дискомфорт, когда приходится идти за слишком медленным пешеходом. Ходьбу-то вы поменять можете сознательно в любой момент, но ритм дыхания останется прежним, и это приведет к диссонансу между движением и дыханием и неприятным ощущениям в теле. Точно так же, когда вы нервничаете и из-за стресса дышите быстрее, вы не можете при этом идти медленно без дискомфорта; скорее всего, ваш шаг будет очень быстрым. Мы редко замечаем такую локомоторно-дыхательную синхронизацию, но она заложена в нас и, если мы сбиваемся с этого ритма, нас это очень раздражает. Каждый ходит, как он дышит, если перефразировать Булата Окуджаву.

Локомоторно-дыхательная связь помогает оптимизировать затраты энергии, в том числе энергии на вдох и выдох. Во время удара ногой о землю часть воздуха все равно из вас выйдет, если при этом вы будете делать вдох, удар украдет часть полезного кислорода, просто вытряхнув его обратно. А вот сделать выдох приземление ноги как раз поможет, выдох при этом будет мощнее и эффективнее. Время удара стопы о землю и сила этого удара может увеличивать интенсивность выдоха на 10–12 %.

Многие бегуны сталкиваются с болью в животе, обычно в правой нижней части. Скорее всего, эта боль связана с чрезмерным возбуждением органов брюшной полости и чаще всего проявляется, если вы в момент бега ставите правую ногу на землю и выдыхаете в этот момент. Если вы поменяете ноги или будете делать выдох на каждое приземление ноги – и правой, и левой, правый бок колоть не будет. Чаще всего соотношение вдоха и шагов при беге четное, 4:1 (4 шага – 1 вдох) или 6:1, в этом случае выдох всегда приходится на удар одной и той же ноги, а вот если попытаться поменять ритм на нечетный 5:1 или 7:1, то выдох будет приходиться на разные ноги и неприятных ощущений в боку не будет. Не перепутайте стороны, левый бок у вас болит из-за сокращения сосудов в селезенке, эта боль пройдет при регулярных тренировках!

Связь бега и дыхания оптимизирует расходы энергии и улучшает потребление кислорода. Вы устаете меньше, а тренируетесь лучше. С другой стороны, генераторы дыхательных движений и шагательных движений – комплекс нейронов с определенным ритмом активности в нашем спинном мозгу – довольно древние приспособления. Когда они синхронизированы, мозг впадает в своего рода транс, ритмичность его успокаивает и он получает удовольствие от слаженной работы дыхания и ног. Отчасти поэтому и бег, и ходьба, особенно в быстром темпе, вызывает улучшение настроения и ощущение удовольствия. Медленная ходьба такой пользы мозгу и настроению не приносит, при ней синхронизация движений и дыхания проявляется не так сильно, поэтому разница для здоровья между медленной прогулкой по парку и быстрой прогулкой в хорошем темпе очень значительна.

Хотим мы этого или нет, но нашему организму жизненно необходимы воздух, еда, вода, сон и физическая нагрузка. И вовсе не для того, чтобы быть стройными, как модели из соцсетей, а для того, чтобы просто не развалиться на части. Физические упражнения должны быть частью нормального привычного образа жизни, как чистка зубов. Почему-то мы выполняем эту процедуру каждый день, чтобы предотвратить болезни полости рта, а вот легкую разминку на 10 минут, чтобы предотвратить инфаркт, инсульт, диабет, атеросклероз и еще целый ряд заболеваний, многие считают чем-то необязательным. С каких пор кариес стал страшнее диабета?

Чтобы чем-либо управлять, нужно знать потребности и возможности того, чем ты, собственно, управляешь, а еще отслеживать положение дел в данный конкретный момент, чтобы твои указания соответствовали ситуации и исправляли ее, а не усугубляли. Большинство нерадивых начальников сказали бы сейчас, что вовсе не обязательно что-то знать о подчиненных, но наш мозг – хороший начальник. Для управления дыханием он получает очень много сигналов из разных областей тела и, что немаловажно, его датчики дают информацию разного типа. Благодаря этому есть возможность довольно тонко настраивать дыхание в зависимости от потребностей тела.

Три основных сигнала приходят из крови – это информация о количестве СО₂ в крови, количестве О₂ (парциальные давления этих газов) и о pH крови. Все три параметра улавливает область мозга, которая называется дыхательный центр. Это такая станция по отслеживанию параметров крови, как контроль качества воды на водозаборе. В зависимости от содержания газов в крови центр активирует либо вдох, либо выдох. Впервые дыхательный центр был найден и описан русским физиологом Николаем Миславским, работавшем в Казанском университете.

Из-за своей древности часть мозга (она называется продолговатый мозг), в которой находится дыхательный центр, более устойчива к повреждениям и к недостатку кислорода. Если у человека часто отключается сознание в экстренных и не очень ситуациях (например, во сне), то остановка дыхания – не настолько частое явление и обычно говорит об очень сильном повреждении мозга, несовместимым с жизнью. Не исключено, что эволюция нарастила нам большие полушария мозга, только чтобы защитить и спрятать под них куда более важный с точки зрения жизнеобеспечения продолговатый мозг. Ведь действительно, если легонько ткнуть иголочкой в эту область мозга, дыхание прекращается и организм умирает. Конечно, у эволюции были и другие причины отрастить нам большие полушария. Если бы у них была только защитная функция, их было бы лучше сделать из мягенького жира, а не из хрупких нервных клеток.

Кроме датчиков в самом мозгу, есть еще и датчики на периферии – хеморецепторы внутри кровеносных сосудов (см. рис. 25). Такие есть в дуге аорты – это самый большой сосуд, через который кровь распределяется по всему телу, а еще в месте разветвления сонных артерий, по которым кровь идет к мозгу. Естественно, если уж и контролировать качество крови, то, в первую очередь, той, что идет к себе любимому, думает мозг. А что там получат ноги, руки, жир и прочие вассалы, не настолько важно и интересно. В реальности по всему телу в покое вся кровь прокачивается за 1 минуту, то есть рецепторы в мозге узнают о том, сколько СО₂ и О₂ было в крови наших ног в течение всего лишь 1 минуты. Довольно быстрое оповещение. Рецепторы мозга больше всего реагируют на сдвиги pH крови и на количество СО₂ в ней. Именно СО₂, а не кислорода. Даже малейшее увеличение количества этого газа в крови, допустим всего на 2,5 %, заставляет нас дышать чаще на 40 %, и вместо обычных 15 вдохов в минуту мы делаем уже 21.

Если вы приложите пальцы к боковой части шеи, как на рис. 26, вы почувствуете пульс именно в сонной артерии.

Рис. 25. Сонная артерия с каротидным тельцем – датчиком кислорода крови

Рис. 26. Измерение пульса в сонной артерии

Именно увеличение углекислого газа в конце каждого выдоха заставляет нас вдохнуть. И чем его больше, тем сильнее желание вдохнуть и тем слаще кажется воздух. Такое же удовольствие мы получаем, когда проветриваем затхлую комнату или открываем окно в душном автобусе, несмотря на крики тех, кому дует. После этого рецепторы СО₂, которые истошно «орали» нашему мозгу о том, что здесь душно, наконец замолкают и от этого становится так хорошо, так спокойно.

Недостаток кислорода намного лучше чувствуют рецепторы в кровеносных сосудах, но для этого нужно, чтобы его количество в крови снизилось очень сильно. Это редко бывает в покое, но случается при физической нагрузке, недостатке кислорода в воздухе, например в горах или при недостаточной вентиляции легких у больных. У нормального человека в обычных условиях датчики кислорода почти всегда молчат.

Кроме этого, мозг знает, насколько сильно растянулись легкие при вдохе. Если рецепторы растяжения активно посылают сигнал, мозг тормозит вдох и запускает выдох, а то еще, не ровен час, порвутся легкие! Еще в самой легочной ткани есть так называемые J-рецепторы, которые говорят мозгу о боли, об отеке легких, в случае, например, пневмонии. И конечно, ирритантные рецепторы, датчики раздражения в бронхах и дыхательных путях. Они запускают в мозге программу «кашель» и программу «чихание». Сигналы от дыхательных мышц – диафрагмы, межреберных мышц, мышц пресса и вспомогательных мышц шеи, информация о движении рук и ног тоже отправляются в дыхательный центр. Если мы интенсивно двигаемся, мозг подстраивает дыхание и учащает его заранее, еще до того, как мы реально начали страдать от избытка углекислого газа и недостатка кислорода.

Если по какой-то причине в крови меняется pH, датчики тоже срабатывают и меняют дыхание. Дыхание – самый быстрый способ нашего тела поддержать pH. Дышим чаще, и вот, лишняя кислота нейтрализовалась, ведь мы выдохнули много углеКИСЛОГО газа. Дышим реже и глубже – углекислый газ с нами и готов нейтрализовать лишнюю щелочь в крови.

Долгое время ученые искали и никак не могли найти какие-то нейроны или механизмы, которые задавали бы дыхательный ритм, возбуждались сами по себе, чтобы вызвать вдох и выдох. У некоторых ритмических процессов в нашем теле есть такие внутренние метрономы, которые задают ритм. Такие есть в сердце, поэтому оно умеет биться, даже если его вынуть из тела, есть в пищеварительном тракте и кишечнике – он тоже умеет двигаться даже отдельно от хозяина, для дыхания тоже логично было бы наличие такого внутреннего ритма. И вот, в 1991 году в журнале «Science» вышла статья, описывающая группы нейронов, которые, судя по всему, обладают такой ритмической активностью, то есть сигнал в них рождается сам по себе, без внешних влияний и задает ритм дыханию. Сначала описали такие нейроны для выдоха, потом и для вдоха, и назвали центр Бётцингер и пре-Бётцингер. И нет, открыл эти нейроны вовсе не загадочный ученый Бётцингер, а американец Джек Фельдман. Видимо, Фельдману чертовски надоело, что всякие мозговые центры называют либо по их внешнему виду – миндалевидное тело, голубое пятно или черная субстанция, либо в честь ученых, которые их открыли. И он назвал открытые структуры в честь вина. А почему нет? Бётцингер – это сорт винограда, который выращивают в Германии. Получается, теперь даже у самого ярого трезвенника есть в мозгу участок с вином. Хотя бы с точки зрения названия.

Кстати, об опьянении. Этот комплекс несет на себе молекулы, чувствительные к опиоидам, поэтому часто при обезболивании веществами типа морфина или при наркотической зависимости от героина или кокаина, дыхание может остановиться и человек умирает, это очень частая причина смерти среди наркозависимых.

Судя по всему, дыхательные самовозбуждающиеся нейроны не так уж однозначно устроены, в отличие от более понятных сердечных клеток или клеток кишечника, работу и роль этих нейронов еще предстоит досконально изучить. Новые исследования показывают, что комплекс Бётцингера, возможно, возбуждается в ответ на сигналы, приходящие из других областей мозга, и, возможно, эта структура вовсе не задает автоматический ритм нашему дыханию.

После всех полученных сигналов у мозга складывается представление о том, как именно мы дышим прямо сейчас – насколько растягиваются легкие, опускается диафрагма, поднимается грудная клетка, и о том, что организму нужно в данный момент – сколько в крови дыхательных газов и какой pH.

Но дыхание изменяется не только в ответ на уменьшение кислорода и увеличение углекислого газа. Если становится жарче – мы дышим чаще, если погружаемся в холодную воду – тоже, если температура тела растет из-за болезни – дыхание снова учащается, а еще, если нам больно или страшно и если мы испытываем умственное или эмоциональное напряжение. Дело в том, что дыхательный центр находится в области, которая получает копию всех чувствительных сигналов и отвечает за бодрствование мозга. Видимо, поэтому многие сигналы, проходящие через эту область, в том числе влияют и на дыхание.

Вот, например, мы нервничаем и начинаем дышать чаще, потому что мозг знает, что стрессовая реакция заставит тело активно расщеплять питательные вещества, ведь нам нужно будет топливо, чтобы бить или бежать. Ну и что, что вы и не били, и не бежали, а просто отвечали у доски или сидели на совещании, наши клеточные машинисты уже вовсю кидают уголь в топку, а вы дышите чаще, нагнетая в эту топку кислород. Пока мы бодрствуем, любой резкий, раздражающий сигнал – громкий звук, изменение температуры, быстрое движение объектов в поле зрения – может вызвать изменение дыхания.

Чтобы дыхание вообще возникло и продолжалось, дыхательный центр шлет свои приказы «дыши давай!» нервным клеткам в спинной мозг. Их скопление в районе грудного отдела позвоночника называют генератором дыхательных движений, он управляет диафрагмой и межреберными мышцами ритмически – напрягает одни мышцы на вдохе и другие – на выдохе. Если человек получит травму спинного мозга выше этого генератора, дыхание может сбиться и стать поверхностным, особенно в период сразу после травмы. В этом случае область генератора стимулируют снаружи с помощью электростимулятора, чтобы человек снова начал глубоко и ритмично дышать. Этот генератор – очень древняя штука, он синхронизирует свой ритм с еще одним генератором – шагания. Мы говорили об этом в главе о движении.

Включить шагание, ритмичную перестановку ног попеременно, часто можно даже в случае паралича. Эти простые движения есть даже у новорожденных детей, которые ни ходить, ни даже держать голову пока не умеют. Но если держать их на весу и дать под ножки опору, так чтобы ступни почувствовали поверхность, малыш начнет шагать. Конечно, он не умеет пока удерживать вертикальную позу и контролировать такие движения, но запустить само шагание – вполне. Эта программа, как и дыхание, очень древняя и с нами с самого рождения и даже раньше, ведь первые дыхательные движения младенец делает еще в утробе. Можно сказать, что эти две программы предустановлены, как сапер и пасьянс-косынка на 98-м виндовсе. О синхронизации дыхания и шага я рассказывала подробнее в главе 5.

Мозг контролирует не только вдох и выдох, но и фазу между ними. Он замедляет выдох, чтобы было чуть больше времени выжать из воздуха весь кислород, а еще чтобы сделать выдох более плавным. Дело в том, что легкие настолько растягиваются во время вдоха, что, если их просто отпустить, они очень быстро сожмутся и могут даже повредить сами себя. Из-за этого мышцы вдоха расслабляются медленно и во время выдоха еще частично напряжены. Без контроля промежуточной фазы это все равно, что отпустить резко растянутую резинку. Мозг отпускает резинку под названием «легкие» медленно, чтобы они не схлопнулись и ни обо что не ударились. В норме выдох – это пассивный процесс, который происходит благодаря эластичности растянутых легких и их стремлению сжаться обратно. Активно выдыхаем мы только во время физической нагрузки, когда нам не хватает кислорода, а еще в быструю фазу сна. В этот момент сна мозг не так чувствителен к сигналам от датчиков в сосудах и в мозге, из-за этого запускается активный выдох как компенсация временной «слепоте» мозга, ведь он не знает, что творится с организмом и хватает ли ему кислорода. Поэтому иногда человек во сне дышит более шумно, а потом затихает. Шумное сопение, скорее всего, приходится на быструю фазу сна.

Каждые 5 минут дыхание наше прерывается вздохом – более глубоким вдохом. Пока вы читали эту главу, вы должно быть вздохнули раза два. Эти вздохи нужны вовсе не для того, чтобы вы осознали тщетность бытия и погрустили, а чтобы набрать в легкие вдвое больше воздуха, чем обычно, и расправить все альвеолы и дыхательные пути. Такие вздохи предотвращают спадение и слипание мягких тканей дыхательных путей. Эти вздохи совершенно естественны и не зависят от ваших эмоций, хотя, конечно, вздохнуть от тяжких раздумий мы тоже можем разок-другой. Бренность этого мира – дополнительный стимул расправить альвеолы и восстановить нормальную работу легких, чтобы хоть что-то в этом мире работало правильно.

То, что мы чувствуем – будь то эмоции или ощущения от тела – боль, тепло, холод и т. д., влияет на частоту и глубину дыхания. Но и напротив, дыхание и его ритм может влиять на то, что и как мы чувствуем.

Наша чувствительность может меняться при разном дыхании. Так, исследователь боли Мариан Арсено из Университета Монреаля выяснила[27], что на вдохе легче перенести боль, а на выдохе болевые ощущения будут намного интенсивнее. Согласитесь, если вам ставят укол, вы всегда вдыхаете и зажмуриваетесь, но уж точно не выдыхаете. Но чтобы снизить длительную боль, а не короткую, нужно дышать сосредоточенно, медленно и глубоко. Так что для уколов или восковой эпиляции глубокий резкий вдох подойдет, а вот чтобы выдерживать неудобную обувь, медицинский массаж и неправильную орфографию в личных сообщениях, лучше выбирать глубокое размеренное дыхание.

Нарушения дыхания вызывают чувство тревоги. При астме, хронической обструктивной болезни легких, изжоге, одышке и нехватке воздуха возникает ощущение страха и тревоги, ускоряется сердцебиение и активируется симпатическая нервная система (реакция «бей или беги»). Это происходит из-за того, что дыхательный центр связан с центром тревоги, который находится в миндалевидном теле в мозгу. Это же тело отвечает за гнев и страх. Связь тут двунаправленная. Если какой-то стимул вызывает гнев или страх, то нужно быстро активировать дыхание, чтобы кислорода хватало на бег или на борьбу. И наоборот, если дыхания не хватает, активируется эмоция страха, неудовольствия и тревоги.

Если эффективность дыхательных техник для влияния на сердечно-сосудистую систему или пищеварение пока что требует более весомых доказательств, например крупных клинических исследований, то в случае с тревогой и стрессом, доказательная медицина признает эффективность дыхательных упражнений для избавления от этого состояния. И эффективность их сравнима с когнитивно-поведенческой терапией, и даже некоторыми лекарствами.

Но зачем делать упражнения, если есть, например, таблетка? К сожалению, практически у всех препаратов есть побочные действия, а у психоактивных лекарств, коими являются анксиолитики – противотревожные препараты, их много и проявляются они довольно часто. Чаще всего при подавлении тревожности подавляется активность и всего остального мозга. Человек лишается тревоги, но вместе с ней и части эмоций, скорости реакций и мышления, что может быть опасно в быту, если вы садитесь за руль или пользуетесь опасными приборами и инструментами. Побочные эффекты противотревожной терапии могут приводить к недееспособности, особенно если работа связана с мелкими действиями: например, если вы хирург или ювелир. Ну и наконец, многие пациенты сообщают о снижении общей чувствительности, эмоциональном безразличии и отсутствии оргазма. Если с помощью дыхания можно сократить прием препаратов, нужно пользоваться такой возможностью.

Снижение частоты дыхания уменьшает тревожность, помогает справиться с паникой и стрессом и увеличивает дыхательную аритмию сердца, а значит, снижает активность симпатической «стрессовой» системы организма и увеличивает активность парасимпатической системы – системы покоя.

Многим из вас наверняка говорили – если вы злитесь или нервничаете, нужно подышать, сосчитать до 10 и только потом реагировать. В целом, эта схема работает, при условии, что вы будете дышать и считать медленно. Наиболее эффективное расслабление наступает при частоте дыхания 5–6 циклов в минуту. Такое дыхание напоминает дыхательный ритм, который сам по себе появляется, когда вы собираетесь уснуть и уже клюете носом. Дыхание становится глубже и медленнее. Скорее всего, при выполнении упражнения медленного дыхания, вас тоже потянет в сон. Во-первых, потому что вы успокоитесь, а во-вторых, если уж ваше тело стало дышать так, будто вы вот-вот уснете, значит так тому и быть, у мозга за много лет сформировалась четкая связь между этими двумя явлениями. Медленно дышим – скоро спать.

Человеку редко нравится идея дрессировки, но так уж вышло, что все мы работаем на Павловских условных рефлексах. Они делают за нас всю автоматическую рутинную работу так, чтобы о ней мы не задумывались, – чистка зубов, одевание, прием пищи, выключение света и тысячи прочих мелочей, которые вы проделываете на автомате. И поверьте, если бы вы о них постоянно думали и контролировали бы каждое движение, сил, времени и усилий мозга на мыслительную и творческую деятельность у вас бы не осталось. Так почему бы не использовать эти маленькие автоматические программки себе на пользу и исподволь дрессировать наше тело делать то, что нам нужно. Например, хотеть спать, когда нужно, лучше переваривать еду во время обеда и даже получать удовольствие и быть в хорошем настроении. Так же можно и натренировать наше тело приходить в состояние покоя, используя те схемы и связи, которые и так уже есть. Например, медленное дыхание = покой и расслабление, быстрое дыхание = стресс и возбуждение.

Пожалуй, упражнение на медленное дыхание против тревожности – самое простое из всех, о которых говорилось в этой книге. Такое упражнение может стать вашей палочкой-выручалочкой, когда вы нервничаете перед экзаменом или выступлением, когда не можете уснуть, мучимые призраками прошлого, или просто переживаете перед путешествием или походом к стоматологу. Можно, конечно, ничего не делать с тревогой и стрессом, многие полагают, что они бодрят нашу психику и придают жизни перчинки. Возможно, но только, если стресс не действует слишком долго. Длительный стресс разрушает тело, изменяет гормональный баланс, расшатывает ось гипоталамус-гипофиз-надпочечники, приводит к снижению иммунитета, аутоиммунным заболеваниям, диабету, ожирению, бессоннице и депрессии. Такая приправа к нашим будням больше смахивает на яд. Вы же не добавляете мышьяк в суп для вкуса?

Слишком уж просто, скажете вы? Это не может подействовать! Но в этом простом способе залегают фундаментальные основы взаимодействия дыхательной, сердечно-сосудистой и нервной систем. Это действительно работает и активно тиражируется в самых разных техниках и учениях. Только там простота и гениальность устройства нашего тела обернута эзотерической мишурой, чтобы вы прониклись древностью и мудростью и поверили наконец, что такая простая вещь действительно работает. Я не приготовила вам мишуры, ни эзотерической, ни какой-то другой, я просто и честно говорю вам, что в ходе метаанализа[28] выяснили, что любой метод медленного дыхания работает, неважно, визуализируете вы себе процесс, представляете себе, что вы перышко или птичка в небе или монах на вершине горы, занимаетесь ли вы тайчи, осознанной медитацией, пранаямой или цигуном или просто глубоко и медленно дышите без дополнительной нагрузки воображения. Сработает любой вариант.

Исследование, проведенное в 2017 году психофизиологами из Пекинского университета[29] показало, что регулярная практика диафрагмального медленного дыхания с частотой 4–5 вдохов в минуту, через 8 недель снижает уровень кортизола – гормона стресса, уменьшает тревожность и улучшает произвольное внимание. Если вы тревожный человек и у вас проблемы с концентрацией, дыхательные упражнения – это простой способ улучшить свое состояние.

Некоторые исследования утверждают, что чем больше разница между частотой сердечного ритма на вдохе и на выдохе, тем более устойчивым, уравновешенным, спокойным и внимательным будет человек. Его вегетативная нервная система сбалансирована, тревога на минимуме, и он умеет справляться со стрессорами и эмоциями. К счастью, вариабельность сердечного ритма, та самая дыхательная аритмия, о которой мы говорили в главе про сердце, поддается некоторой тренировке, опять же с помощью дыхательных техник, с помощью регулярных физических упражнений и с помощью осознанности человека.

Сейчас многие говорят об осознанности и понимают под этим словом самые разные вещи, от разумного потребления до медитативных практик. Но здесь имеется в виду, что человек адекватно анализирует сигналы собственного тела. Он понимает их и верно интерпретирует. Если его дыхание сбилось из-за быстрого шага, он замедлится, а не продолжит бежать вперед, но при этом и не впадет в катастрофизацию и не подумает, что у него, наверное, неизлечимый недуг и сердце его сейчас остановится. Осознанность позволяет человеку понимать, когда он голоден, а когда уже сыт, понимать, что ему не хватает движения и его тело затекло, чувствовать напряжение в глазах и мышцах от долгой работы и делать перерывы. Он не может забыть поесть или не идти в туалет два часа, потому что его что-то отвлекло, хотя его мочевой пузырь недвусмысленно намекает на аварийное положение. Он чувствует, что ему вредит, а что помогает. Анализирует свои эмоции и мысли, которые их вызвали. Все, что я описываю, можно назвать «уверенный пользователь персонального тела».

Наш мозг перетянул одеяло внимания практически полностью в область умственных и психических задач. Мы не вспоминаем о теле, пока оно не начнет болеть, мы отравляем его, портим его, не слышим его и абсолютно равнодушны к своевременному удовлетворению его простых, но очень важных нужд. Мы даже не предполагаем, что откладывание обеда на пару часов, пара ночей без сна из-за работы или экзамена, отсутствие времени сходить в туалет утром, пропуск завтрака, невнимание к тому, что вы замерзли или перегрелись, – все это стрессовые факторы, которые многократно усиливают нагрузку на организм. В этом случае какой-нибудь разнос на работе или конфликт с близкими становится последней каплей, тело не выдерживает уровня стресса, не успевает восстановиться из-за одновременного действия слишком большого количества факторов и начинает болеть. Каждый день у нас накапливается «по 150 пропущенных» от нашего собственного организма, а мы все не найдем времени, чтобы просто его послушать. И потом приходится тратить намного больше времени на лечение болезней, хотя их можно было бы вовсе избежать.

К счастью, дыхание человека – процесс автоматический и не прекращается даже при отключении сознания. Однако это не означает, что дыхание во сне ничем не отличается от дыхания при бодрствовании. Частота дыхания снижается, мы дышим реже и глубже. Мы замечаем, что человек заснул по тому, как глубоко он начал дышать.

К сожалению, некоторые люди во сне храпят. Сам по себе храп не всегда опасен для здоровья, разве что для психического здоровья их супругов. Но другое дело, если во время храпа человек перестает дышать. Такие остановки дыхания называются апноэ. Если вы хоть раз спали в одном помещении с человеком, который очень сильно храпит, вы наверняка слышали такое апноэ. Посреди трели храпа, человек вдруг замолкает на несколько секунд, а потом, будто из него вытащили пробку, снова начинает храпеть.

Считается, что до 5 апноэ в час, при условии, что каждое не дольше 10 секунд – это еще норма, а вот если задержки дыхания происходят чаще, здоровье страдает.

Рис. 27. Обструктивное апноэ во сне.

Слева воздух идет нормально, справа – мягкие ткани перекрыли дыхательные пути

Апноэ бывает двух типов, центральное и обструктивное. Первое связано с работой мозга, а второе – с тем, что что-то перекрыло дыхательные пути.

Центральное апноэ и недостаточное питание кислородом раньше упоминалось в медицинской литературе как проклятие Ундины. Эта история восходит к древним кельтским сказкам и написанным на их основе нескольким произведениям, в том числе роману Фридриха де ла Мотта Фуке «Ундина».

Ундина – русалка и дух воды – полюбила рыцаря Ганса. Он, забыв о своей прежней возлюбленной, женился на Ундине, очарованный ее нестандартной красотой. Она поклялась, что будет для него всем, «будет обувью для его ног и воздухом для его легких». Но, как это свойственно людям, Ганс изменил своей потусторонней возлюбленной с бывшей. Ундина терпеть этого не стала и ушла от него, ведь ноги-то у нее имелись с самого начала, в отличие от диснеевской Русалочки. После этого все, что тело Ганса прежде делало само собой, теперь не происходило, если он об этом не задумывался. Например, если он не думал о дыхании, он переставал дышать. При следующей встрече с Ундиной, он сообщил ей о таком побочном эффекте их развода, что, мол, обычные женщины забирают половину имущества, а ты каким-то образом утащила половину рефлексов. Ганс вспоминает, как им было хорошо вдвоем, когда он еще не был занят бесконечным контролем пищеварения, дыхания и мочевыделения и все происходило само собой «как по волшебству». От прилива чувств бывший муж целует русалку и при этом забывает дышать и умирает. Конец.

С тех пор синдром центрального апноэ, когда мозг по каким-то причинам перестает посылать сигнал дыхательным мышцам, а человек, соответственно, перестает дышать, называют проклятием Ундины. Чаще всего такая проблема возникает во сне, ведь во время бодрствования человек задумывается о том, что почему-то не дышит и сознательно контролирует этот процесс, а вот во сне он так делать не может. Из-за этого человек просыпается от удушья, снова запускает навык «дыхание» силой своего сознания и, очевидно, очень плохо спит. К счастью, такое апноэ возникает очень редко. С другой стороны, русалки тоже встречаются нечасто.

Намного чаще людей мучает обструктивное апноэ. Задержка дыхания на несколько секунд не кажется большой проблемой, но, с другой стороны, обструктивное апноэ случается у таких людей по 300–400 раз за ночь! Если человек перестает дышать на 10 секунд, это не так вредно для здоровья, но 300 раз за ночь – набегает уже 50 минут без кислорода! Для мозга и сердца такие перебои с поставкой их любимого газа – серьезная угроза.

Наши верхние дыхательные пути на всем своем протяжении – это вовсе не система жестких трубок. Там очень много участков с мягкими тканями, которые при неправильном положении просто спадаются, наваливаются одна на другую и перекрывают дыхание. Когда мы бодрствуем, мышцы удерживают такие ненадежные участки в открытом состоянии. Но когда мы спим, тонус всех мышц в теле снижается, в том числе и мышц гортани, подъязычной области и языка. Мягкие ткани начинают провисать, ведь их больше ничего не держит.

Мягкое нёбо, мягкие ткани горла и язык перекрывают дыхание, уровень кислорода в крови падает, а углекислого газа – растет. Когда их значения становятся критическими, мозг бьет тревогу и человек просыпается. Его мышцы снова напрягаются и открывают дыхательные пути. То есть каждый раз, когда он снова начинает дышать после такого перерыва в храпе – он просыпается. Человек сам может не осознавать, что просыпается 300–400 раз за ночь, он может думать, что все это время крепко спал, но, если посмотреть на структуру его сна на энцефалограмме, будет видно, что происходит пробуждение. При апноэ во сне у человека практически пропадает фаза медленного глубокого сна. Именно эта фаза сна отвечает за формирование воспоминаний и полноценный отдых. Из-за угнетения сна днем такой человек будет чувствовать себя сонливым и разбитым, концентрация внимания упадет, ухудшится память. Если это пожилой человек, он может даже подумать, что это проявление деменции, а на самом деле он просто храпит во сне. В дальнейшем апноэ приводит к развитию инсулинорезистентности, ожирению, диабету 2-го типа, жировым болезням печени, депрессии и проблемам с памятью и концентрацией. У людей с ночными апноэ сокращаются объемы некоторых областей мозга, в частности уменьшаются на 20 % мамиллярные тела, которые участвуют в формировании памяти, в эмоциональном и сексуальном поведении и в различении запахов. По-видимому, недостаток кислорода из-за апноэ приводит к повреждению мозга и к потере объема его структур.

Типичное состояние человека, страдающего ночным апноэ, описал Диккенс в «Посмертных записках Пиквикского клуба». Один из слуг, Джо – парень с лишним весом и заплывшим лицом, постоянно засыпал чуть ли не на ходу, и героям постоянно приходилось его будить и окликать, что, видимо, создавало комический эффект для читателей XIX века. К сожалению, лишний вес, невнимательность и дневная сонливость – частые последствия обструктивного ночного апноэ.

У человека могут возникать судороги во сне из-за недостатка кислорода, а если у него есть эпилепсия, на фоне апноэ приступы будут намного сильнее. Храп и апноэ во сне увеличивают риск болезни Альцгеймера, а если она уже есть, апноэ ускоряет дегенерацию мозга. Сердце, оставшись без кислорода, начинает страдать от ишемии, а если ишемия или сердечная недостаточность уже есть, апноэ может спровоцировать инфаркт во сне.

Вроде бы храп не кажется опасным явлением и есть ощущение, что проблемы с ним возникают в основном у родственников и вторых половинок сильно храпящих людей, которые мешают им заснуть. Сам по себе храп, если он не сопровождается апноэ, действительно не так страшен, но задержки дыхания во сне могут превратить храп в медленного убийцу. Человек будет лечить сердце, диабет, высокий холестерин и ожирение и может даже не подозревать, что все эти проблемы можно решить во сне, справившись с храпом и апноэ.

Лечить апноэ не так уж и просто, но можно для начала уменьшить факторы риска, из-за которых оно чаще всего возникает. Вы наверняка замечали, что некоторые люди обычно не храпят, но если выпьют алкоголь – храпят и очень громко. Дело в том, что алкоголь приводит к угнетению мозга и еще сильнее снижает тонус мышц гортани, они расслабляются и перекрывают дыхание. Если уж вы пьете алкоголь, лучшее, что вы можете сделать для своего организма, – это никогда не пить вечером и особенно на ночь. Спать надо ложиться исключительно трезвым. Алкоголь ухудшает качество сна, поэтому даже после бокальчика вина вечером утром вы просыпаетесь разбитым. Дело вовсе не в отравляющих свойствах алкоголя – один бокал не так много, чтобы произошла глобальная интоксикация, но этого хватает, чтобы сделать сон обрывочным, неглубоким, с частыми пробуждениями, храпом и апноэ.

В 80–90-е годы вышел ряд исследований о том, что алкоголь в небольшом количестве полезен, защищает сердце и сосуды и улучшает сон. Обрадовавшись такой приятной правде, многие люди, и врачи в том числе, подхватили эту мысль и несут ее уже много лет, передавая новым студентам-медикам и пациентам. В приятное всегда легче верится, а тут исследования вручили такие привлекательные индульгенции на распитие спиртного для пользы тела. Позднее выяснилось, что эти исследования спонсировались крупнейшими производителями алкоголя, иногда напрямую, иногда через некоммерческие фонды, которыми владели промышленники. Как бы сказал Винни-Пух – это «жжжжжж» было неспроста. В свое время табачные концерны точно так же спонсировали исследования, которые показывали, что курение не вызывает заболеваний, но впоследствии этот миф многократно развенчивали. К нашему времени накопилось много данных, показывающих, что алкоголь негативно влияет на любые воспалительные заболевания, в том числе на атеросклероз, вызывает алкогольную жировую болезнь печени, набор веса и диабет. Вызывает нейродегенерацию и нарушения в работе сердца. Сейчас мировое медицинское сообщество пришло к мнению, что не существует безвредных доз алкоголя, в любом количестве он оказывает негативное влияние на здоровье, а польза алкоголя для сосудов или крепкого сна – это не более, чем миф. Я вовсе не ханжа и не собираюсь устраивать антиалкогольные пикеты перед питейными заведениями, но существование опасного и распространенного заблуждения о том, что алкоголь может быть полезным, еще и сдобренного наукой, совершенно неприемлемо. Если человек пьет алкоголь, лучше, чтобы он отдавал себе отчет в том, что это вредно. Это по крайней мере честно по отношению к самому себе.

Следующий фактор риска – лишний вес. К сожалению, когда мы набираем лишние килограммы, увеличивается не только процент подкожного жира. В мягких тканях и вокруг внутренних органов жир тоже откладывается. Жир в брюшной полости ухудшает кровообращение внутренних органов и физически сдавливает их, из-за этого могут начаться воспалительные заболевания или, например, частая изжога. Из-за увеличения жира в брюшной полости диафрагма уходит вверх, а значит, остается меньше места для дыхания и для сердца.

Жир откладывается на сердце и приводит к дистрофии миокарда, мышечные клетки в сердце частично замещаются на жировые. И наконец, жир скапливается в районе мягкого нёба, под языком, под подбородком и в районе гортани. Увеличивается масса мягких тканей, которую удерживают всего лишь несколько небольших мышц. В этом случае даже при бодрствовании могут начаться проблемы с дыханием, ведь жир просто душит человека. Во время сна ситуация усугубляется, мышцы расслабляются, а массивные мягкие ткани давят на дыхательные пути и закрывают их. Снижение веса помогает справиться с ночными апноэ, но значительные улучшения наблюдаются только при сбросе 25–30 % веса. К сожалению, ткани лица и головы худеют далеко не самыми первыми и только сброс довольно большого веса приводит к значительному улучшению дыхания. Правда, одышка при движении уменьшится и при меньшей потере веса, эти изменения в своем дыхании человек заметит намного раньше.

Курение тоже негативно влияет на апноэ и храп. Отказ от этой вредной привычки может помочь справиться с этой проблемой, да еще и приведет в порядок пересохшую слизистую носа. Часто у курильщиков возникает атрофический ринит, постоянно раздраженная слизистая носа вызывает заложенность, чувство жжения и течение из носа. Эти явления тоже могут спровоцировать храп и ухудшить сон.

Снотворные и успокоительные на ночь – еще одна из возможных причин апноэ. Как ни парадоксально, многие снотворные ухудшают сон. Как и алкоголь, такие вещества снижают активность мышц, угнетают мозг и могут приводить к остановке дыхания во сне. Кстати говоря, человек, страдающий храпом и апноэ, обязательно должен предупредить об этом врачей, если ему предстоит операция с использованием местного или общего наркоза. Даже небольшие количества анестезирующего вещества могут не только привести к остановке дыхания во время операции, но и к смерти от остановки дыхания во сне после операции. Анестетик может гулять в крови еще какое-то время, а значит, может повлиять на дыхание во сне.

Лечат апноэ по-разному. Может помочь приобретение привычки спать на боку, изменения образа жизни, сброс веса, восстановление нормальной проходимости дыхательных путей. В 80-х годах австралийский врач Колин Салливан придумал небольшой аппарат с моторчиком, который помогает нагнетать воздух в дыхательные пути во время сна. Через маску, надеваемую на нос или на нос и рот, постоянно подается воздух под небольшим положительным давлением. Он помогает дыхательным путям оставаться открытыми и не спадаться во время выдоха. Такое устройство называется CPAP (СИПАП). К сожалению, привыкнуть спать в такой штуковине довольно непросто, поэтому многие пациенты быстро отказываются от использования маски или спят в ней только иногда. Я понимаю этих людей; думаю, у меня развилась бы клаустрофобия и каждую ночь снились бы кошмары, что к моему лицу присосался ксеноморф. Даже к маске на глаза для сна и берушам привыкнуть непросто, а тут устройство, еще и с трубками, которое явно ограничивает движения. Тем не менее для многих это единственный способ справиться с апноэ и выторговать у смерти время, чтобы успеть сбросить вес, бросить пить и курить и привыкнуть спать на боку.

В крайних случаях, если причина храпа и апноэ в разросшихся мягких тканях, а аппарат CPAP по каким-то причинам использовать невозможно, назначают операцию. Хирургическим способом можно уменьшить размеры мягкого нёба или убрать лишний жир под подбородком. Также в мягкое небо могут имплантировать полоски плотного пластика, чтобы увеличить жесткость конструкции, которая после операции будет держаться сама по себе, даже когда мышцы уснули и расслабились. В некоторых случаях с храпом и апноэ может помочь стоматолог-ортодонт. Существуют специальные ночные капы, которые выдвигают челюсть немного вперед, освобождая дыхательные пути. Иногда причина храпа – искривленная носовая перегородка, но, прежде чем решаться на ринопластику, надо оценить, действительно ли дело в перегородке, или это все-таки мягкие ткани перекрывают дыхание.

Ночные апноэ надо, во-первых, вовремя распознать, а во вторых – обязательно лечить. Чтобы хоть с чего-то начать, можно попросить своих близких понаблюдать за вами во сне и в особенности обратить внимание на задержки дыхания – как часто они бывают и как надолго вы прекращаете дышать. Если вы живете один, можно попробовать приложения для отслеживания сна. Такие приложения слушают ваше дыхание и шум от движений, распознают храп и апноэ и показывают вам поутру, что вы вытворяли во сне. Точность у них, конечно, оставляет желать лучшего, но хоть какое-то представление о том, как вы спите, у вас появится. Маленькие задержки дыхания из ночи в ночь могут привести к очень серьезным последствиям. Как ни крути, а дыхание – наша жизненная потребность, неудивительно, что его нарушения оставляют след практически во всех органах и системах.

Когда вы дышите, даже если вам кажется, что вы не чувствуете никаких запахов, в мозгу постоянно идет обработка, чем пахнет воздух, который вы вдыхаете. Это формирует в обонятельной области мозга специфический ритм активности. Любопытно, что этот ритм связан с ритмом активности другой части мозга – гиппокампа. Этот участок отвечает за формирование воспоминаний. Если у человека отсутствует гиппокамп, он не может запомнить ничего нового, его память будет держать события только несколько минут.

В самом гиппокампе воспоминания не хранятся долго, но он способен, получив новую информацию, вызывать очень долгие ритмические сигналы в коре головного мозга, где и откладывается информация. Гиппокамп, словно оперативная память компьютера, обрабатывает информацию, которая в нем есть сейчас, а кора – жесткий диск с большим объемом, в котором информация будет храниться дальше. На рис. 28 показана система областей мозга, связанных с восприятием запаха. Многие из них также отвечают за формирование эмоций; например, миндалевидное тело – это центр агрессии и страха. А гиппокамп отвечает за формирование воспоминаний, именно его удалили пациенту H. M.

Рис. 28. Области мозга, связанные с восприятием запаха

Сигналы, которые шлет гиппокамп, синхронизированы с дыханием и запоминание происходит лучше при носовом дыхании, но не при дыхании ртом. Группа ученых из Каролинского института Стокгольма провела любопытное исследование[30]. Испытуемым дали понюхать 12 разных запахов. После этого они просто сидели один час и дышали, половина группы – только ртом, а вторая половина – только носом. Затем им дали понюхать 24 аромата и определить, какие до этого они уже нюхали, а какие – нет. Те, кто час дышал носом смогли вспомнить запахи с минимальными ошибками, а вот те, кто час дышал ртом, забыли их почти полностью. За час у людей, принимавших участие в эксперименте, должны были успеть сформироваться воспоминания о запахах, которые им давали. Дыхание через нос этому процессу помогло, а через рот – помешало.

Гиппокамп после каждого нового блока информации запускает свою «шарманку» и играет от нескольких минут до нескольких суток, посылая один и тот же сигнал в кору и закрепляя там информацию. Он словно проектор в кинотеатре, который постоянно крутит один и тот же фильм для нашей коры, пока та не запомнит. Через какое-то время гиппокамп освобождается и начинает крутить другое кино. Разгрузка гиппокампа от информации и формирование новых воспоминаний в коре особенно активно происходят во сне, поэтому, если нос во сне не дышит, это может повлиять на остроту памяти.

Гиппокамп связан с обонятельной луковицей, долей мозга, куда приходит информация о запахах. Каждый вдох и каждый запах активирует гиппокамп; возможно, поэтому знакомый запах может быстро пробудить очень яркую череду воспоминаний. Например, когда я чувствую запах смородиновых листьев, я всегда вспоминаю детство, банку для ягод на шее, крапиву в кустах черной смородины, запах и текстуру березовых поленьев, которые лежали неподалеку. Эти воспоминания почти осязаемы, и кажется ничто, кроме запаха, не умеет делать их такими живыми и объемными.

Если вам нужно запомнить информацию или события и в процессе вы чувствуете какой-то запах, вы лучше запомните эту информацию. Не так давно в интернете распространилась идея, что вдыхание аромата розмаринового масла улучшает память. Но по сути, неважно, какой будет аромат, он может быть любым, но, если вы возьмете какой-то конкретный запах, запомните его и запомните события или информацию, потом этот запах будет своеобразным якорем для вас, с помощью которого вы легко выудите из своего мозга заученное.

Наши эмоции и структуры мозга, которые ими управляют, очень сильно реагируют на запахи. А запахи мы получаем во время вдоха. Интересно, что обонятельные области мозга, дыхательный центр и участки, отвечающие за эмоции, взаимосвязаны. Когда мы чуем неприятный запах, дыхание учащается, мы, с одной стороны, принюхиваемся, с другой стороны, это вызывает ощущение некоторой тревоги. Причем учащение дыхания происходит до того, как мы осознаем, что запах неприятен. С приятными запахами все наоборот, они провоцируют медленное и глубокое дыхание, это сопровождается приятными ощущениями и спокойствием.

Если посмотреть на развитие и эволюцию мозга, становится понятным, что вначале была обонятельная луковица и щепотка остального мозга. То есть обработка информации о запахах была основной задачей. Там же, рядом с обонятельной зоной, был центр агрессии и страха, а неподалеку – центры влечения, удовольствия, голода и насыщения, и все эти функции опирались на информацию о запахе. До сих пор вся эта древняя система умеет исподволь влиять на любую нашу деятельность. Мы потеряли в ходе эволюции острый нюх, но и совсем плохим наше обоняние не назовешь. Очень часто наши внезапные эмоции или решения, то, что мы называем предчувствием или интуицией, – это запах. В момент, когда мы чувствуем запах, в нас просыпается самая древняя часть мозга.

Любопытно, что запахи срабатывают намного быстрее других ощущений. Дело в том, что все чувствительные сигналы от тела – тактильные, зрительные, слуховые – все проходят через своего рода сетевой фильтр, который обрабатывает их и определяет, что пересылать дальше коре, а какие сигналы не достойны ее внимания. Этот фильтр – таламус, часть среднего мозга, немного замедляет осознание сигнала. Но обонятельные сигналы через такой фильтр не идут, они сразу бьют в обонятельную кору, которая связана напрямую с эмоциями. Из-за этого запахи могут влиять на наше настроение и чувства очень быстро, довольно незаметно для нас самих и очень сильно. Если вы когда-нибудь без особых причин начинали не любить какое-то место или человека, скорее всего, виной запах. Принюхайтесь в следующий раз, чем пахнет в этом месте, или чем пахнет человек, который почему-то необъяснимо вам не нравится. И вспомните, что именно напоминает вам этот запах. Скорее всего, беспричинная нелюбовь обретет вполне конкретную причину или ассоциацию.

На информацию, которую мы получаем и запоминаем, влияет не только запах, но и фаза дыхания. Ученые из Чикаго провели любопытный эксперимент[31], в котором у испытуемых регистрировалось дыхание – фазы вдоха и выдоха. Им предлагалось запомнить картинки, а через некоторое время им нужно было среди большого числа картинок выявить те, что им уже показывали. И вот что любопытно, те изображения, которые предлагались испытуемым на их вдохе, они запомнили намного лучше, чем те, которые появлялись на выдохе. Но работало это только при дыхании носом. Получается, память лучше срабатывает на вдохе, а носовое дыхание запускает синхронизацию самых разных процессов в головном мозгу и упорядочивает его работу.

В этом же исследовании анализировали распознавание эмоций на вдохе и выдохе, и оказалось, что в разные фазы дыхания мы по-разному распознаем чужие эмоции. Например, на вдохе нам намного легче распознать чужой страх. Вы наверняка замечали, что, когда в фильме ужасов в кадре появляется испуганное лицо героя, мы тоже вдыхаем и задерживаем дыхание. Таким образом мы сильнее сопереживаем ему и лучше понимаем его страх. Если дышать ровно на протяжении всего ужастика, не будет так страшно. Кстати, срабатывает такое распознавание эмоций опять же только если мы дышим носом. Возможно, поэтому человек, который дышит ртом, нам кажется менее эмоциональным и вовлеченным. Не кажется, в общем-то, так и есть.

Умственные задачи при медленном глубоком дыхании решаются легче. Отчасти поэтому мы начинаем сопеть, когда решаем какую-то сложную интеллектуальную задачку и часто вздыхаем, когда попадается что-то трудное. Так мы пытаемся помочь себе синхронизировать разные области мозга и наладить их совместную работу. Дыхание становится эдаким дирижером для ритмов разных отделов мозга, чтобы они в итоге заиграли слаженно. А вот когда мы что-то ищем, обычно, наоборот, дыхание становится более быстрым, из-за чего у многих людей поиски связаны с неприятными ощущениями тревоги и быстро выводят их из состояния душевного равновесия. У животных исследовательское поведение тоже увеличивает частоту дыхания. И нам, и им надо принюхаться, чтобы поскорее отыскать то, что нужно, или узнать как можно больше о месте, в которое мы попали. Вы наверняка не задумывались, что чисто автоматически каждый раз, когда вы ищете ключи или пропавший носок, вы пытаетесь найти его в том числе по запаху, как бы абсурдно это ни было. Хотя в случае с носком это действительно может помочь.

Мозг в черепной коробке не закреплен намертво. Он постоянно смещается. Так, во время сжатия желудочков сердца наши мозги сдвигаются назад к затылку на 23 миллиметра. Цереброспинальная (спинномозговая) жидкость, которая омывает мозг в мозговых желудочках, тоже сдвигается. Движение диафрагмы, особенно при активном и быстром дыхании усиливает это смещение мозга. Возможно, отчасти из-за этого гипервентиляция и слишком активное дыхание может вызвать приступ у человека, страдающего эпилепсией. В случае с движением диафрагмы мозг смещается при выдохе. Также активное дыхание вызывает продукцию спинномозговой жидкости. Сердце ускоряет перемещение этой жидкости, а диафрагма перемещает ее большие объемы.

Нейрофизиологи, регистрируя активность мозга как с помощью электроэнцефалографии, так и непосредственно с помощью электродов, погруженных в мозг, постоянно боролись с одним неприятным искажением электрического сигнала, вызванным дыханием. Дыхательные волны очень заметны при снятии сигнала с мозга и иногда мешают расшифровке самого сигнала. Что только не делали, чтобы это прекратить, а потом оказалось, что дыхание формирует собственные волны электрической активности, причем в областях мозга, вообще никак не связанных с дыханием. То есть не в дыхательном центре, а в гиппокампе, префронтальной извилине, височных областях, островковой зоне коры и так далее.

Изменение давления в венах головного мозга в такт дыханию тоже приводит к дополнительному движению массы мозга. Такое механическое смещение само по себе вызывает изменение ритмической активности мозга. Кроме этого, оказалось, что дыхательный центр оказывает влияние на работу самых разных областей мозга, посылая туда свой сигнал. Например, он влияет на миндалевидное тело, а значит, на тревогу, агрессию и страх, на гиппокамп, а значит, и на память, на энторинальную и пириморфную кору, а значит, на эмоции и восприятие запахов, на обонятельную луковицу – опять же запахи, на префронтальную кору (она участвует в памяти, планировании, мотивации и побуждении к действию и следит, чтобы наши цели осуществлялись, согласовывая мысли и действия).

В общем, то, что считалось досадным искажением, ошибкой, ухудшающей научные данные, оказалось важным самостоятельным процессом, который синхронизирует много разных областей мозга. В этом плане дыхание может служить своеобразным метрономом, чтобы все остальные процессы под него подстраивались и знали общий ритм. Но наше настроение, эмоции, состояние, да и просто волевой контроль могут перенастраивать этот метроном, чем успешно и пользуются йоги и ламы на протяжении нескольких тысяч лет.

О да. Дыхание может само по себе вызвать эпилептический приступ у человека, страдающего эпилепсией, и судороги даже у здорового человека. Если дышать часто и глубоко, начнется головокружение, онемение пальцев и губ, покалывание в лице и подергивание мышц. Когда проводят процедуру энцефалографии, одним из тестов с нагрузкой обычно является тест с гипервентиляцией – частым дыханием, чтобы посмотреть, насколько это изменит ритмы мозга и обнаружить скрытую эпилепсию, если она есть.

При частом дыхании мы теряем углекислый газ, который придает нашей крови кислотность. Если кислоты нет, кровь пытается скомпенсировать такую потерю и начинает тасовать вещества, которыми располагает. Она вытаскивает из рукава ион водорода, меняет его на кальций, и его в крови становится меньше, зато кровь закисляется и pH нормализуется. Но только вот без кальция нервные клетки начинают безобразничать. Кальций снаружи клеток снижает их активность, а без него электрические сигналы начинают бегать как сумасшедшие. Мозг превращается в трансформаторную будку, в которую попала молния и при этом на нее еще и льется вода. В общем, искрит. Это приводит к спазмам мышц, а само явление называется респираторным алкалозом.

Обычно организм сам себя регулирует, замедляя дыхание, а потом еще и с почками выводит больше щелочей и меньше кислот, чтобы обрести былое равновесие, но на такие ремонтные работы вашего поломанного pH нужно время. Если углекислого газа по-прежнему не хватает, а pH крови остается щелочным, например при подъеме на высоту или при слишком частом дыхании, мозгу становится еще хуже. В его тканях начинает скапливаться вода, сосуды мозга расширяются, и давление в них возрастает. Это приводит к отеку. Мозгу отекать, прямо скажем, некуда, череп у нас жесткий, не растягивается, и даже небольшой отек приводит к сдавливанию и повреждению тканей. Из-за этого у человека начинаются страшные головные боли, а затем галлюцинации, он не может спать. Человек перестает контролировать свое тело, а потом впадает в кому. Если отек усиливается и повреждаются центры жизнеобеспечения в стволе мозга, наступает смерть. Конечно, добиться такого эффекта, просто заставляя себя часто дышать, к счастью, не удастся, в этом случае мозг просто отрубит вам сознание и восстановит нормальное дыхание без вашего участия. Но при некоторых заболевания – опухолях мозга, менингите, энцефалите или при высотной болезни – такое бывает.

Сомнительные состояния организма, такие как респираторный алкалоз, используют некоторые такие же сомнительные техники. Например, в конце семидесятых, когда запретили экстази и ЛСД, врачи, «лечившие» пациентов этими веществами, а также гуру, которые с их помощью пытались открыть тайны мироздания, достичь нирваны и вдобавок заработать, толкая наркотик, оказались вне закона. Некоторые решили поискать альтернативные способы достичь эффектов вылета из собственного сознания и тела без веществ и открыли для себя респираторный алкалоз. Правда назвали это «холотропное дыхание». Адепты данного способа просветления утверждают, что во время частого дыхания человек переживает свое рождение снова, а еще может покинуть свое сознание и отправиться в сверкающие эфирные выси. Только умалчивают, что не всегда возвращается обратно. Головокружение, эпилептические приступы, судороги, тошнота и плохое самочувствие, видимо, должны сопровождать просветление. Кто бы мог подумать, что можно подвести такую философию под сдвиг кислотно-щелочного баланса крови и побочки, которые от этого возникают. Более того, кто-то умудряется успешно продавать это людям, сообщая о многочисленных преимуществах патологического защелачивания крови. Так или иначе, для людей с любыми нарушениями сосудов сердца или мозга, перенесших инсульт или инфаркт, для беременных, для страдающих эпилепсией, для людей с повышенным кровяным давлением, глаукомой и многими другими патологиями такие сеансы могут закончиться смертью.

С другой стороны, при слишком неглубоком дыхании и чересчур коротком вдохе, как, например, при дыхании по Бутейко, мозг тоже может пострадать. В самом начале я говорила, что задача дыхания – не принести как можно больше кислорода к тканям, а принести его не меньше и не больше нужного количества. Слишком много – начнется активное окисление и разрушение клеточных структур, слишком мало – заглохнет метаболизм и производство энергии и клетки начнут умирать от истощения. В случае с дыханием по Бутейко эта техника действительно признается в качестве альтернативной или вспомогательной терапии для больных астмой. Но здоровым людям, и уж тем более людям с другими заболеваниями, она может навредить. Нет никаких доказательств его эффективности при других заболеваниях, кроме астмы. Метод базируется на том, что недостаток углекислого газа и гипервентиляция – это болезнь, а не просто состояние организма, а увеличение CO₂ в крови приводит к «излечению» от этой болезни. Вот только исследования[32] показали, что увеличения СО₂ в крови у тренирующихся по этому методу не происходит. Более того, если увеличить количество углекислого газа во вдыхаемом воздухе, симптомы астмы не устраняются[33]. Скорее всего, весь терапевтический эффект метода – в расслаблении дыхательных мышц и организма в целом, а также в использовании носового дыхания, что само по себе несет очень много плюсов для нашего организма.

Хоть человечество и ищет всю свою историю волшебный эликсир или волшебную технику «от всего», пока что такими свойствами не может похвастаться ни один препарат. Но может похвастаться сон. Здоровое сбалансированное питание. Умеренная физическая нагрузка. Хорошее настроение. Эти «пилюли» действительно помогают от множества болезней. Принимайте регулярно, побочных эффектов нет.

Дыхание очень сильно может повлиять на работу мозга, как в положительную сторону, так и в отрицательную. В свою очередь, мозг так же сильно может повлиять на дыхание, на глубину и частоту вдоха и выдоха. Дыхание – это процесс, которым мы можем управлять, но, если не знать, как это делать, или управлять неправильно, можно наломать дров. В таком случае лучше просто довериться «автопилоту» – нашему дыхательному центру, который будет сам в автоматическом режиме регулировать, когда вам надо дышать больше, а когда меньше. В основном он справляется отлично.

Человеку определенно мало того факта, что он один из самых успешных видов на Земле и занял практически все биологические ниши, то есть обитает там, где большинство животных гибнет. Нам всегда нужно больше. Поэтому мы неизбежно лезем в горы, ныряем в глубины океана и даже летим в космос. Может быть, просто идея побега от обыденности у человека достигла невероятных масштабов, но, надеюсь, все-таки движущей силой здесь является тяга к познанию нового. Чтобы выжить в экстремальных условиях среды – в жаре и холоде, при очень низком или очень высоком давлении, в среде с низким содержанием кислорода или вовсе без него, приходится приспосабливаться. Жизнь на границе возможностей тела значительно изменяет это самое тело и, конечно, дыхательную систему в том числе. Часть приспособлений заложена генетически, часть мы приобретаем в ходе адаптации к новым стрессовым условиям, а часть обеспечивает не наше тело, а научно-технический прогресс. В этой главе мы попробуем мысленно забраться высоко в горы, нырнуть вглубь океана и даже улететь в космос и прочувствовать, что будет с нашим дыханием в этих экстремальных условиях.

Наверняка многие из вас, как и я, смотрели передачи про покорителей горных вершин, альпинистов и туристов, которые забираются на Эверест (или Джомолунгму, если вы лезете со стороны Китая, или Сагарматху, если карабкаетесь с Непальской стороны) и думали: «Эх, вот это острые ощущения – стоять на вершине мира и радоваться своему достижению, такую цель можно записать в мечты». Но давайте на секунду представим, что вы вот прямо сейчас с вашего диванчика отправитесь на Эверест. Ваши впечатления, безусловно, останутся на вашей совести, а вот ваши ощущения при этом подъеме я описать могу.

Проблемы могут начаться уже на высоте 2000 метров, а ведь это только четверть высоты Эвереста. Атмосферное давление на этой высоте будет примерно 600 мм. рт. ст., вместо привычных 750–760, а кислород в воздухе упадет на 20 %. Речь идет не о процентном содержании кислорода в воздухе, оно остается практически неизменным даже на большой высоте. Тут речь о парциальном давлении кислорода, которое на уровне моря будет около 160 мм. рт. ст., а на высоте 2000 метров упадет до 125 мм. рт. ст. Парциальное давление по сути отражает плотность насыщенности воздуха молекулами кислорода: чем выше мы поднимаемся, тем беднее становится воздух, он менее насыщен кислородом и в заданном вдыхаемом объеме все сложнее поймать много молекул кислорода, хотя соотношение газов – кислорода и азота – остается примерно тем же. Из-за таких изменений вы начнете чаще и глубже дышать, сердце тоже будет биться чаще, ведь чем меньше в крови кислорода, тем быстрее надо прогонять эту ненасыщенную кровь, чтобы ткани получили его. Кроме того, может начаться спонтанная электрическая активность в сердце – это называется желудочковые экстрасистолы. В какой-то момент сердце будет будто бы сбиваться с ритма и формировать дополнительный электрический возбуждающий сигнал, который иногда будет вызывать еще одно сердечное сокращение, а иногда отражаться только на ЭКГ. При высоте 2600 метров количество таких несанкционированных возбуждений увеличится в 7 раз. Артериальное давление при подъеме на 2000–3000 метров может подскочить до 190/120, можно сказать, что вы сможете почувствовать себя так же, как ваша бабушка-гипертоник, даже если вам всего 20 лет. В сумме такие перемены могут привести к печальным последствиям и даже к сердечному приступу. Представляете, решили вы на подъемнике подняться в гору, оценить вид с высоты – в общем-то, невинное развлечение и даже физически вы напрягаться не будете, а сердце и сосуды все равно воспринимают это так, как будто вы карабкаетесь в эту гору пешком. Чем вы старше, чем хуже работают сердечно-сосудистая и дыхательная системы, тем выше вероятность таких явлений. При физической нагрузке – например, если мы действительно идем сами в гору, все эти перемены будут куда более отчетливы, но подъем медленнее, это может немного сгладить симптомы. Влажность воздуха на высоте 2000 м вдвое ниже, чем у подножия, и вы начнете активно терять воду, кровь станет гуще, и сердцу будет тяжелее качать ее.

На высоте 3000 метров вы начнете чувствовать недостаток кислорода, может начаться одышка, слабость и головная боль, иногда даже тошнота и рвота.

На высоте 3700 метров (это примерно высота Фудзиямы) у вас резко испортится характер – вы станете раздражительным и нервным.

На высоте 5500 метров симптомы недостатка кислорода усилятся, а с ними усилятся тошнота, рвота, головокружение, начнутся очень сильные головные боли, из-за которых нарушается сон. Если до этого вы храпели во сне и у вас бывало апноэ, на высоте такие задержки дыхания во сне станут особенно мучительными, ведь кислорода и так не хватает. Вы будете просыпаться от удушья и чувствовать себя очень разбитым. Из-за нарушения работы мозга, плохого сна и отека вы станете плохо оценивать свои действия и свои силы, ноги и руки будут дрожать от слабости.

Высоту в 6100 метров и выше вы не увидите, потому что потеряете сознание на таком подъеме. А до вершины Эвереста, между прочим, еще 2749 метров подниматься!

Конечно, альпинисты не отправляются в такие восхождения, как вы сейчас – прямо с дивана. «Пробежаться» до крыши мира за пару-тройку дней не получится. Таким подъемам предшествуют длительная подготовка и тренировки. Мы сейчас с вами «забежали» на высоту горы Айленд-Пик в Непале без адаптации и без плана восхождения, что больше похоже на странный, мучительный и довольно дорогой способ самоубийства. Если бы мы были настоящими альпинистами, мы бы поднимались очень медленно и на каждой промежуточной высоте оставались бы в лагере от 2 до 5 дней, чтобы привыкнуть к низкому давлению и низкому количеству кислорода в воздухе. Потом днем мы бы поднимались выше, к примеру метров на 700–1000, а на ночь снова спускались бы в лагерь, но разбивали бы его уже на 300 метров выше предыдущего. И вот такими проходами вверх-вниз, вверх-вниз, мы бы в итоге вскарабкались на эти 6100 метров и даже не потеряли бы сознание.

С высоты начала маршрута до Эвереста (2000 м) до базового лагеря (5300 м) идти всего 50 км, но и это восхождение занимает 10–14 дней. Потом обычно туристы остаются в базовом лагере около месяца, привыкая к новым условиям среды, проходят акклиматизацию и пробуют свои силы на небольших подъемах. Восхождение от базового лагеря (высота 5300) до вершины (8849) – всего 20,5 километров пути, но оно займет еще 20–30 дней. Ведь, учитывая постоянные подъемы и спуски, альпинист проходит около 70 км вместо 20, а иногда и больше. Всего восхождение займет минимум два месяца, при хорошей погоде и нормальном самочувствии.

При дыхании разреженным воздухом во время восхождения дыхательная система справляется с недостатком кислорода, если человек поднимается медленно – в течение нескольких дней, а не часов. В этом случае человек начинает дышать глубже из-за работы особых датчиков кислорода, которые находятся в сонных артериях и в аорте. Почему именно в этих двух местах? Все очень просто, по сонным артериям кровь идет в мозг, а по аорте распределяется в большой круг кровообращения по всему телу. Логично было поставить «контрольно-пропускные пункты» для кислорода в начале именно этих крупных магистралей. Если кислорода в крови становится мало, эти датчики-хеморецепторы срабатывают и шлют сигнал в мозг. Дыхательный центр в мозгу заставляет нас дышать глубже, чтобы в итоге увеличить объем перегоняемого воздуха и, соответственно, общий объем кислорода, вдыхаемого за минуту. В норме же вовсе не недостаток кислорода заставляет нас сделать вдох. Вдох стимулирует углекислый газ и ионы водорода, которые копятся вследствие «сгорания» кислорода в клетках и тканях. Мы скорее пытаемся избавиться от лишнего углекислого газа, чем вдохнуть кислород.

Кроме недостатка кислорода еще одна опасность на высоте – это потери углекислого газа. Когда мы слишком активно и глубоко дышим, организм слишком быстро избавляется от СО₂, и кровь становится менее кислой. Начинается дыхательный алкалоз (защелачивание крови). Самое печальное в этом процессе то, что гемоглобин намного лучше отдает кислород клеткам, когда среда вокруг них кислая. А вот если она становится щелочной, гемоглобин жадничает и не отдает кислород. На фоне защелачивания крови снабжение тканей кислородом становится хуже, то есть не только в воздухе кислорода меньше, но еще и из-за сдвига pH ткани получают его хуже. Кроме этого, не столько недостаток кислорода, сколько обилие углекислого газа в крови провоцирует вдох. Именно СО₂ теребит дыхательный центр в мозгу, и тот посылает сигналы к мышцам, поднимающим грудную клетку для вдоха. Когда СО₂ мало, такого сигнала нет и дыхательный центр молчит, пока недостаток кислорода в крови не станет критическим. Из-за этого получается, что человек сначала перестает дышать, а потом дышит глубоко и интенсивно, а потом снова перестает дышать. Когда мы в сознании, мы можем управлять дыханием и дополнительно активизировать дыхательный центр, но вот когда мы спим, начинается разлад. В итоге альпинист, заснувший на высоте, может проснуться от удушья, потому что мозг забывает дышать.

За несколько дней на высоте организм адаптируется к низкому содержанию кислорода. Через несколько недель в высокогорном климате почки начинают вырабатывать эритропоэтин – гормон, который увеличивает способность крови переносить кислород. От эритропоэтина увеличивается количество эритроцитов – красных кровяных телец, поднимается уровень гемоглобина, и кровь в итоге начинает лучше переносить кислород. Кстати, в спорте применение эритропоэтина считается допингом: еще бы, с такой суперкислородной кровью спортсмен сможет пробежать/проплыть/проехать намного больше. Через месяц-два в условиях высокогорья в мышцах и тканях вырастают дополнительные капилляры, чтобы лучше снабжать тело кислородом в таких условиях.

Но этих адаптаций не всегда достаточно. В условиях низкого кислорода сосуды мозга и легких расширяются, давление в них повышается, а пульс зашкаливает до 140, даже когда вы лежите в палатке и размышляете, какого черта вы потащились в эту гору. Артериальное давление может возрасти до 190/120 и выше. Из-за увеличения давления в сосудах мозга вода из крови начинает просачиваться в ткани мозга сквозь сосуды и создает отек. Сначала это будет проявляться головной болью и раздражительностью, но потом могут начаться галлюцинации, появляется нечеткость зрения, мир видится в серых тонах буквально, цветовое восприятие ухудшается. Человек ведет себя неадекватно, его сознание и реакции затормаживаются, а движения теряют точность. В условиях, когда вам надо идти вверх, да еще и не свалиться с обрыва, это очень большие проблемы. В сосудах легких будет происходить то же самое. Они расширятся, и из-за повышенного давления крови вода начнет просачиваться сквозь сосуд в окружающую легочную ткань. Она будет скапливаться в легких, начнется сухой лающий кашель, но откашлять эту жидкость не получится, ведь она застряла не в бронхах, а в альвеолах и в межтканевом пространстве.

Как ни странно, курильщики намного реже страдают горной болезнью, чем люди некурящие. Дело в том, что сосуды их легких функционируют неправильно и выделяют мало оксида азота, который обычно расширяет эти сосуды. На нормальной высоте такое свойство ухудшает питание легких кровью и приводит к развитию заболеваний. Но в условиях высокогорья сосуды, которые отказываются расширяться, могут сыграть на руку, эта особенность не дает легким стремительно отекать. Конечно, при условии, что курильщик вообще физически сможет подняться на такую высоту.

Если отек легких и отек мозга у восходителя продолжат развиваться, наступит смерть. Дыхание с помощью баллона с чистым кислородом сможет немного оттянуть неизбежное, но не спасет человека, если он не спустится как можно быстрее. К сожалению, из-за поражения мозга альпинисты, особенно не очень опытные, в составе коммерческих групп, не прошедшие нормальную акклиматизацию и тренировку, не могут оценить свое состояние, упрямятся, отказываются спускаться (мы помним, что характер портится из-за отека в мозгу), говорят, что восхождение стоило им кучи денег и сил, и в итоге гибнут на вершине. С другой стороны, есть целый ряд альпинистов, их около 200 человек, которые смогли подняться на Эверест без кислородных баллонов. В целом, человеческая физиология не предполагает такие восхождения. Единственное объяснение подобных запредельных усилий организма человека на самом краю смерти, я полагаю, это везение и сила воли. Везение, потому что на такой экстремальной высоте любое крошечное генетическое или физиологическое преимущество, например чуть больше эритроцитов или чуть лучше работающие почки, которые препятствуют очень быстрому отеку мозга, может сыграть свою решающую роль. А воля – потому что ни одно адекватное животное не стало бы лезть в такие мертвые места, несмотря на то, что чувствует себя скверно и его тело недвусмысленно намекает на скорую смерть. Может быть, это и есть одно из наиболее существенных отличий человека от животных – полное отсутствие чувства самосохранения в случае одержимости какой-то идеей.

Если бы высоты вершины мира вам показалось недостаточно и вы решили воспарить еще выше, то чистый кислород из баллона смог бы поддерживать вашу жизнь до высоты 13 700 м. Это не означает, что вы могли бы двигаться, но на сохранение сознания все-таки хватило бы. Начиная с 14 000 метров вы бы потеряли сознание даже с кислородным баллоном, даже с тремя-пятью-десятью кислородными баллонами, а на высоте 19 200 метров кровь в ваших жилах натурально закипела бы. Из-за очень низкого атмосферного давления газы, растворенные в крови и других жидкостях организма, больше не сдерживаемые гнетом атмосферы, освобождаются и превращаются в пузырьки прямо внутри сосудов и клеток. Конечно, в этих условиях тело быстрее погибло бы от недостатка кислорода, чем от закупорки сосуда пузырьком газа. Так или иначе, без создания искусственного давления вокруг вашего тела жизнь на таких высотах уже невозможна.

К счастью, благодаря кислороду в салоне самолета и искусственному нагнетанию давления, мы способны много часов лететь на высоте 14 000 метров и выше, не теряя сознание, не закипая изнутри, и даже требуя орешки и курицу, а не рыбу. Кстати, если вы гипотоник, в самолете вас наверняка всегда клонит в сон. В салонах пассажирских авиалайнеров не создается давление, как на уровне моря, оно ниже, около 620–560 мм. рт. ст., то есть примерно как на высоте 1500–2000 метров. Поэтому не удивляйтесь своему разбитому состоянию после полета. Обезвоживание, дополнительная нагрузка на сердце, неподвижность, загустение крови, снижение кислорода в крови, перегрузки при воздушных ямах, посадке и взлете – все эти невидимые нагрузки утомляют ваше тело, пролететь 2 часа на самолете – совсем не то же самое, что проехать пару часов на автобусе.

Во время посадки или когда самолет попадает в воздушную яму, вес вашего тела, наоборот, уменьшается, вам кажется что если бы не ремень, вы бы сейчас воспарили над салоном самолета. Тело становится легким, как перышко, чаще всего оно уменьшается в весе все в те же 1,5 раза. Кровь возвращается к сердцу слишком активно, поэтому сердце бьется медленнее, но сильнее и вы можете начать чувствовать или даже слышать его удары. Много крови приливает к голове, ведь теперь сила тяжести не так мощно притягивает ее к ногам, из-за этого вы можете покраснеть, а ваше лицо отекает. Но такие моменты полета обычно очень короткие, так что куда более вероятно, что у вас отекут ноги, чем лицо. Чтобы минимизировать накопление крови в ногах, можно в полет надевать компрессионные гольфы или чулки, это поможет быстрее возвращать венозную кровь в сердце. Возможно, с помощью такого простого приема вы перестанете чувствовать такую сильную тревогу и даже избавитесь от аэрофобии.

Даже самый тренированный и опытный альпинист, у которого за плечами множество восхождений, никогда не сравнится по выносливости к недостатку кислорода – гипоксии, с человеком, который в условиях этой гипоксии родился и вырос и она ему, можно сказать, вторая мама. Покорение Эвереста было бы невозможно без помощи местных жителей, шерпов, которые помогают ослабевшим в разреженном воздухе восходителям добираться до вершины. Физиология этих ребят очень здорово отличается от нашей физиологии скромных жителей равнин. У народов высокогорья, будь то шерпы Непала, народ аймара в Андах или жители Эфиопского нагорья, тело с самого рождения и даже до рождения адаптируется к недостатку кислорода. Изменения, которые претерпели их дыхательная, сердечно-сосудистая системы и метаболизм – это та самая эволюция, которая произошла и до сих пор происходит, но не миллионы лет назад, а можно сказать, на нашем веку. У народов Тибета такие приспособления к высотной жизни появились за последние 3 тысячи лет, у жителей Эфиопии – за 5–7 тысяч лет, а у коренных народов Анд – за 11 тысяч лет. Эти изменения пришлись на нашу сознательную и документированную историю. Конечно, 3000 лет назад никто не бегал за шерпами с тонометрами и стеклышками для подсчета эритроцитов, абсолютно точных данных о том, как менялась природа их тел за эти 3000 лет, не существует. Но есть свидетельства, в том числе письменные, что представители этих народов в те времена проживали в высокогорье и что они переносили тяжелые подъемы намного легче всех прочих людей.

Любопытно, что щедрая рука естественного отбора отсыпала каждому из этих народов свой набор приспособлений, то есть горцы Анд приспособились к высоте совсем не так, как шерпы Тибета или племена в Эфиопии. Сейчас, благодаря молекулярной биологии и генетике, мы можем не только грубо оценивать внешние отличия горцев от жителей равнин, но и посмотреть, а что же такого необычного творится в их генах и клетках.

В 2019 году Нобелевскую премию по физиологии и медицине получили трое ученых – Уильям Келин-младший, Питер Рэтклифф и Грегг Семенза. Они открыли и описали любопытные молекулы-факторы, которые помогают клетке распознать недостаток кислорода и поменять свою работу с учетом новых условий. Эти факторы так и называются – факторы, вызываемые гипоксией, или HIF. По сути, это такие регуляторы внутри клетки, которые могут влиять на то, какая именно часть нашей ДНК прямо сейчас пойдет в работу и, соответственно, какие продукты будет производить клетка. Ну, например, не хватает нам кислорода, значит такой фактор заставит работать ту часть ДНК, которая хранит информацию о нашем гемоглобине. И с этой матрицы клетка быстренько считает информацию и «напечатает» еще гемоглобина. Факторы, индуцируемые гипоксией, вызывают усиленное производство гемоглобина, эритроцитов – красных кровяных телец, новых сосудов и капилляров. Пакет «все включено», если у вас мало кислорода. Эти факторы включаются не только у жителей гор, но и у любого человека, который сталкивается с гипоксией, причем не важно, вызвана ли эта нехватка кислорода поездкой в горы, спортом или заболеванием, например хронической обструктивной болезнью легких. Кстати, их нашли не только у человека, но и у некоторых других животных, живущих на высокогорье. Кто у кого «списал» этот участок генетического кода или каждый вид сам до него «догадался», непонятно.

У тех, кто живет в горах многими поколениями, метаболизм меняется намного существеннее, чем у тех, кто приезжает на неделю, месяц или даже несколько лет. Например, у шерпов и жителей Тибетского нагорья не подскакивает гемоглобин в крови, не повышается артериальное давление и сердцебиение, но зато сильно увеличивается объем легких, а в легких и в теле у них намного больше сосудов и капилляров. Тибетские горцы дышат чаще, чем обычный человек – 17–18 раз в минуту против наших 12–14 вдохов. Если альпинист, поднявшийся в горы, часто дышит, только пока не акклиматизируется, и гемоглобин у него подскакивает за две недели на высоте, шерп часто дышит всегда, а гемоглобин у него такой же, как у нас с вами, а иногда даже ниже. Грудная клетка шерпов шире внизу, а объем легких больше. Они не бывают высокого роста, их руки и ноги короче, что позволяет не тащить гемоглобин на дальние расстояния по сосуду, а кожа более смуглая для защиты от жесткого высокогорного солнца.

Жители Анд пошли по другому пути. У них увеличилось количество гемоглобина и эритроцитов, но не изменились эффективность и объем легочной вентиляции. Так как гемоглобин дело наживное и его количество меняется под давлением условий среды, жители высокогорных деревень в Южной Америке оказались приспособленными к высоте не навсегда. Если такой горец спускался с горы и отдыхал на море пару месяцев, потом в своей родной высокогорной деревне он начинал задыхаться и страдать горной болезнью, ведь за это время его гемоглобин снижался до нормального уровня. У некоторых даже развилась хроническая горная болезнь, при которой из-за недостатка кислорода синеет кожа, а пальцы разбухают на уровне последней фаланги и напоминают барабанные палочки. В общем, каникулы у моря очень дорого обходились для организма такого горца. Некоторые пожилые люди не смогли впоследствии снова адаптироваться к высоте, и им пришлось навсегда покинуть горы.

У жителей Эфиопского нагорья, которые привыкли к высоте 3000 метров и более, эволюция пошла по третьему пути. У них и гемоглобин несколько выше, чем у обычных людей, но, кроме этого, их гемоглобин переносит больше кислорода. Он немного другой по структуре, причем это свойство не исчезает при спуске на уровень моря. Чем эффективнее гемоглобин переносит кислород, тем лучше им снабжаются органы, ткани и, конечно, мышцы. Такие приспособления могут дать некоторые преимущества в спорте, не зря бегуны из Эфиопии часто побеждают в забегах на длинные дистанции.

Для абсолютного большинства людей отдых в горах вовсе не означает улучшение их здоровья. Одно дело тысячелетиями приспосабливаться к суровым высокогорным условиям, а другое дело равнинному жителю подвергать свое тело таким испытаниям. Некоторых может ввести в заблуждение популярный миф, что в горах обитает много долгожителей и, значит, благодаря высоте люди живут дольше. Но скорее здесь просто более выражен естественный отбор. Медицина в высокогорных отдаленных деревнях редко доступна, а потому слабый ребенок, скорее всего, просто не выживет. А значит, остаются априори самые сильные и приспособленные. Среди таких встречаются и долгожители. Но тем не менее средняя продолжительность жизни представителей народов Тибета – всего 72 года. А места с реально большим количеством долгожителей находятся на уровне моря, это остров Окинава, Сардиния, остров Икария в Греции, полуостров Никоя в Коста-Рике. Тут нет ни Кавказа, ни Тибета, ни Альп.

Тем не менее ученых заинтересовало, каким образом высота может повлиять на человеческое здоровье и можно ли с ее помощью «лечить» некоторые болезни. Разные исследовательские группы проводили эксперименты на мышах в условиях искусственного высокогорья – сниженного уровня кислорода или при низком давлении. У мышей с генетически ускоренным старением снижение количества кислорода замедляло темпы старения, в том числе тормозились и неврологические нарушения. Кислород в этих экспериментах снизили до 11 % – как на высоте 4500 метров, но давление при этом не снижали, просто часть кислорода заменили на азот. Если честно, это совсем не то же самое, что бывает в горах. Скорее всего, в условиях дефицита кислорода клетки делятся медленнее, а значит, и стареют медленнее. Возможно, на замедлении старения организма это скажется хорошо, но вот на регенерации тканей после травмы – плохо. Если клетки недостаточно быстро делятся, значит они не смогут закрывать собой язвочки и бреши, которые появляются при отмирании ткани. А в растущем организме, у эмбрионов или новорожденных, замедление деления клеток может привести к гибели. Возможно, именно по этой причине первые конкистадоры, переселившиеся в Анды в Южной Америке, в течение первых 70 лет не могли иметь детей. Все беременности испанских женщин заканчивались либо выкидышем, либо новорожденный умирал вскоре после рождения.

Другое исследование[35] на мышах в барокамерах с низким давлением и при низких уровнях кислорода (8 и 11 %) показало, что в первые три недели животные проходили адаптацию – мыши меньше двигались и ели. Спустя время, они снова начинали больше двигаться, но все равно теряли в весе, уровень глюкозы в крови понижался. При низком кислороде организм, судя по всему, начинает активнее перерабатывать глюкозу, ее уровень снижается. Но вот в мышцах и в буром жире, где обычно метаболизм глюкозы очень высокий, он, наоборот, снижается из-за гипоксии.

Неизвестно, как повлияют такие гипоксические периоды на весь организм. Но возможно, с правильной высотной адаптацией, можно будет отправлять человека в горы, в высотные санатории для снижения веса и улучшения метаболизма глюкозы и жира в организме, для лечения гиперхолестеринемии, атеросклероза и метаболического синдрома. Конечно, нельзя при этом забывать, что люди с такими заболеваниями всегда находятся в группе риска сердечных заболеваний. Есть опасность, что высота, помогающая снизить сахар в крови и сбросить вес, может при этом довести до инфаркта.

Высокогорье может дать некоторое преимущество спортсменам. При тренировках в течение нескольких недель на высоте более 2000 метров растет гемоглобин в крови, а значит, и физические возможности атлета. Многие страны строят тренировочные базы для спортсменов в горах. После спуска гемоглобин снижается не сразу, поэтому какое-то время спортсмен может воспользоваться своим преимуществом. Тренировки в горах – это вариант легального допинга. Один из самых распространенных допингов в спорте, на который атлетов проверяют прежде всего, это эритропоэтин – это гормон, увеличивающий количество эритроцитов в крови. На высокогорье количество эритропоэтина растет естественным образом, без инъекций, и такой натуральный горный «допинг» не запрещен антидопинговым комитетом.

Некоторые спортсмены пользуются преимуществами высоты другим способом. В футбольном чемпионате стран Южной Америки одной из самых слабых сборных всегда была сборная Боливии. Обычно эти ребята проигрывают с довольно разгромным счетом, но, несмотря на это, периодически они умудряются выигрывать. В 2010 они разгромили Аргентину со счетом 6:1, и даже Лионель Месси тут не помог, а позже смогли победить Бразилию 2:1. Но есть один нюанс. Выигрывают эти ребята, только когда играют дома. Можно сказать, им в прямом смысле «стены помогают». Дело в том, что стадион имени Эрнандо Силеса в столице Боливии Ла-Пасе расположен на высоте 3600 метров. На такой высоте у всех остальных футболистов начинаются проблемы из-за гипоксии, да и мяч в разреженном воздухе летит немного быстрее. Во время чемпионатов у команд нет возможности две недели сидеть на высокогорье и адаптироваться к таким условиям перед матчем, чаще всего команда прилетает на игру, а потом сразу улетает. Конечно, аргентинцы и бразильцы с берега моря здорово уступают в таких условиях боливийским футболистам, которые привыкли к высокогорью и активно пользуются его благами.

Радует, что не все соревнования в мире проводят в Боливии. В таком случае у остальных стран не было бы ни единого шанса получить медали.

В горы мы с вами поднялись, теперь пора спуститься в глубины океана.

Проблемы с дыханием вызывает не только подъем на большую высоту, но и спуск на глубину. Дыхательная система начинает работать иначе при увеличении давления.

При спуске под воду давление растет с каждым метром. Если у поверхности моря давление будет атмосферным, то на глубине 10 метров оно возрастет вдвое, а на глубине 20 метров – втрое. Чем выше давление снаружи, тем тяжелее расправлять грудную клетку на вдох. Более того, так как основной объем легких занимает газ, а газы, как мы знаем из физики, субстанция молекулярно рыхлая и легко сжимаемая, по мере погружения легкие уменьшаются в объеме. Когда мы опускаемся на 20 метров в глубину океана, от легких остается только одна треть объема. Чтобы физически сделать вдох и воздух смог растянуть легкие, он должен подаваться под таким же давлением, что давит на вас снаружи, то есть на глубине 10 метров – под давлением в две атмосферы. Это примерно как в шине вашего автомобиля. И тут начинаются проблемы. При обычном атмосферном давлении воздуха кислород и азот очень плохо смешиваются с кровью. Еще бы, представьте, что у вас задача смешать воздух в наполовину полном стакане (если вы оптимист) с водой. Надо очень долго и интенсивно перемешивать, чтобы хоть какие-то пузыри в воде образовались, а уж чтобы воздух прямо растворился в ней, этого добиться почти невозможно. Именно поэтому крови нужен гемоглобин, который очень хорошо взаимодействует с кислородом. С гемоглобином каждые 100 мл крови переносят 20 мл кислорода. Без гемоглобина кровь перенесла бы только 0,3 мл кислорода в том же объеме. Маловато, не разгуляешься.

Кислород – довольно наглый газ. При избытке он выпинывает из гемоглобина другого пассажира, а именно – углекислый газ, который шел к легким, чтобы вы его выдохнули. В итоге СО₂ сходит где-то посреди дороги и из тела не выводится, мозг чувствует его навязчивое присутствие в крови, сразу начинает болеть, появляется одышка, головная боль, судороги и потеря сознания, как при нахождении в очень душном крошечном помещении. Для тела это все равно, что если бы вы вдруг решили только вдыхать, но не выдыхать. Вроде бы вы даже делаете выдох, но эффективность этого процесса очень невелика.

Кроме этого, кислород из-за своей неусидчивости очень стремится с чем-нибудь прореагировать. Он дотягивается до клеточных мембран и окисляет жиры в них, в итоге мембраны перестают работать, например осуществлять транспорт или передавать нервный сигнал, и даже разрушаются. Чем дольше действует кислород, тем хуже обстоят дела. Минут через 6 начинается головокружение и тошнота, дрожат губы и руки, через 11 возникают обмороки и нарушение дыхания, через 20 – конвульсии и потеря памяти, а через час слепота и сон. Вероятнее всего, вечный. Остается надеяться, что эксперименты, в ходе которых были получены такие данные, все-таки не довели никого до смерти. Но почти все такие материалы – это исследования во время и после Второй мировой войны или во времена Холодной войны. Они проводились на военных, а их целью было изучить пределы человеческих возможностей. Очень надеюсь, что этические комитеты и многочисленные конвенции, которые образовались после тех мрачных времен, эффективно регулируют такие эксперименты и больше их на людях не ставят. Но понимаю, что надежда – глупое чувство.

Кислородное отравление проявлялось у первых водолазов, в шлем которых нагнетался обычный воздух. Стало понятно, что для безопасного погружения нужно уменьшать количество кислорода в дыхательной смеси. И чем глубже человек ныряет, тем ниже должно быть содержание кислорода.

Кроме кислорода, проблемы вызывает и азот, который на уровне моря, в общем-то, на наш организм никак не действует. А вот при погружении он под давлением толщи воды растворяется в крови и превращается в наркотик. На глубине ниже 30 метров азот вызывает опьянение. В начале такого отравления ныряльщик будет беспричинно веселиться и неадекватно себя вести, может начать буянить, забыть, зачем он вообще сюда нырнул, сознание будет спутанным, а работоспособность упадет. При дальнейшем погружении нарушается точность движений, могут появиться зрительные и слуховые галлюцинации. Если при этом продолжить спуск, дайвер заснет. Скорее всего, это будет его последний сон.

Глубина превращает привычный нам воздух в натуральный яд. Для погружений, в зависимости от глубины, используют смеси с пониженным количеством кислорода и азота, а долю этих газов замещают инертным гелием.

К сожалению, какой бы газ ни был: и азот, и кислород, и гелий могут вызвать большие проблемы, если дайвер решит слишком быстро подняться на поверхность. Представьте, что вы купили бутылку сильногазированной шипучки. Пока вы не открываете крышку, пузыриков газа особо не видно. В растворенном состоянии их держит давление, которое создалось внутри бутылки. Но если вы открутите крышку, давление внутри упадет, газы пойдут наверх, газировка зашипит и может даже вылиться из бутылки. Абсолютно то же самое случается с газами, которые растворены в крови. При погружении из-за большого давления снаружи они качественно растворяются в вашей плазме, в клетках и тканевой жидкости. Если вы резко снизите давление, например вынырнете, случится то же, что и при резком открывании газировки. Газы превратятся в пузырьки и побегут наверх. Только вот кровеносные капилляры довольно узкие и пузырьки азота или гелия могут закупорить их. В этом случае кровь по капилляру идти не будет, а значит, ткань вокруг такого сосуда перестанет питаться кислородом и погибнет. В случае с быстрым подъемом ныряльщиков в течение нескольких дней после подъема у них могут развиться поражения и некроз в многочисленных органах и тканях тела, азот оказывается в ловушке в суставах и связках и не может перейти оттуда обратно в кровь, остается там и вызывает боль, ведь ткань начинает распирать газом изнутри. Даже при надавливании на кожу могут быть слышны звуки, как будто лопаются пузырьки. Это называется декомпрессионная, или кессонная болезнь. Без лечения она может привести к многочисленным поражениям органов и даже к смерти.

В случае незапланированного слишком быстрого подъема с глубины аквалангиста в течение первых нескольких часов после всплытия необходимо поместить в барокамеру и провести рекомпрессию. То есть увеличить давление вокруг него, как если бы он снова нырнул, добиться таким образом перехода газов снова в растворенное состояние, а потом медленно снижать давление. Таким образом имитируется медленное всплытие, газы успевают выйти из организма с выдохом и не превращаются в пузыри. Ведь если у газировки откручивать крышечку очень-очень медленно, она не пузырится. Кровь в этом плане подчиняется тем же законам.

Для безопасного всплытия аквалангист должен подниматься не быстрее 18 метров в минуту. Чтобы подняться с глубины 100 метров без вреда для здоровья, придется всплывать целых 5,5 минут. Либо аквалангист может делать остановки по пути наверх, совсем как наши альпинисты делали при восхождении. Правда, ныряльщику достаточно нескольких минут для декомпрессии, а альпинисту для высотной адаптации надо много дней.

Не все ныряльщики отправляются в глубины океана с дыхательными баллонами за плечами. Есть небольшая категория людей, которые занимаются фридайвингом – нырянием на глубину на задержке дыхания. Физиология погружения фридайвера будет сильно отличаться от того, что происходит с телом аквалангиста. Максимальная глубина, на которую человек может нырнуть, просто задержав дыхание – 253 метра. Такой неофициальный рекорд поставил Герберт Нич, австрийский фридайвер. Правда из-за длительности погружения и глубины, а также из-за быстрого всплытия у него началось азотное отравление, он потерял сознание, чуть не умер, а затем впал в кому. К сожалению, азот из воздуха легких способен привести к эйфории и потере сознания даже фридайверов, которые ныряют на одном вдохе. Очень многие из них погибли, так как просто засыпали на глубине. Фридайверы в ходе дыхательных упражнений и тренировок могут значительно увеличить объем легких и подолгу задерживать дыхание – от 3–4 минут до рекордных 11,5. Но даже при развитии этих навыков кислорода одного вдоха не должно хватать на глубокое погружение. Фридайверы тренируют не только тело и дыхание, но и мозг, чтобы за счет концентрации и расслабления добиться минимальных затрат кислорода телом. В этом им помогает и сама вода.

Погружение лица в воду запускает интересный рефлекс, который называется рефлекс ныряльщика. Чем холоднее вода, тем сильнее он будет выражен. Холодная вода действует на рецепторы вокруг носа, губ и на внутренней поверхности ноздрей и в сочетании с задержкой дыхания запускает целый ряд реакций. В этот момент ваше сердце начинает биться медленнее, сосуды тела сужаются, а сосуды мозга расширяются. Это поразительно, но кровоснабжение мозга в такие моменты повышается в 2,5 раза, это означает, что мозг намного лучше снабжается кровью и кислородом, чем обычно, а ненужные продукты метаболизма выводятся из него быстрее. Кровяное давление поднимается, а мышцы горла и бронхов сокращаются, чтобы вы не вдохнули воду. Из селезенки выходят дополнительные эритроциты, чтобы лучше переносить тот кислород, что еще есть в легких. Происходит кровяной сдвиг – перемещение крови из конечностей в грудную клетку и мозг. Чем глубже погружается человек, тем сильнее такой сдвиг и тем лучше переходит кислород из легких в кровь, ведь давление вокруг растет. Таким образом, из-за перераспределения крови и кислорода даже только при погружении лица в воду и задержке дыхания, основное мощное питание приходится на сердце и мозг.

У фридайверов лучше идет обмен кислородом между кровью и скелетными мышцами, а в самих мышцах запасается больше кислорода. Плотность капилляров у них выше на 19 %. Конечно, для приобретения таких значительных приспособлений недостаточно пару раз нырнуть, они появляются в ходе долгих тренировок.

У маленьких детей рефлекс ныряльщика наиболее сильный, поэтому они могут плавать и нырять, не заглатывая воду, в возрасте до 6 месяцев. После этого рефлекс ослабевает, и у взрослых он проявляется в основном в холодной воде. Чем она холоднее, тем сильнее выражен рефлекс.

Этот рефлекс может сберечь вам жизнь, а его отсутствие – убить. У человека в состоянии алкогольного опьянения рефлекс не срабатывает, кровь при нырянии в воду не перераспределяется к мозгу и сердцу, а приливает к коже, которой вдруг почему-то стало холодно. Мозг остается без питания и в итоге засыпает, а человек тонет. Вдобавок ко всему дыхательные пути не сужаются при попадании воды в ноздри и на лицо, как это работает у трезвого, и пьяный очень быстро захлебывается в воде. При этом он может быть отличным пловцом, но в таком состоянии не сможет учесть, что один из рефлексов, который всегда помогал ему держаться на плаву, больше не работает. Ежегодно в мире тонет порядка 236 000 человек, из них 30–40 % утонувших – это люди, которые были в состоянии алкогольного опьянения с выключенным нырятельным рефлексом. Если во время отдыха на берегу в следующий раз кого-нибудь из ваших друзей потянет купаться после спиртного, у вас будет в рукаве еще один довод, чтобы отговорить бедолагу от этого опасного мероприятия. При условии, что вы сумеете донести до него важность рефлекса ныряльщика.

Профессиональные пловцы часто используют рефлекс ныряльщика, чтобы отдышаться. Когда вы быстро плывете, может начаться одышка, так же как и при быстром беге. Если бегуны отдыхают, опираясь руками на бедра, в полусогнутом положении, то пловцу занять такое положение будет затруднительно. Они отдыхают и восстанавливают дыхание, ныряя на выдохе и всплывая на вдохе. Вы наверняка видели, как они делают это у бортика бассейна во время соревнований. И действительно, рефлекс ныряльщика помогает в этом случае быстро снабдить кровью мозг, сердце и легкие и более эффективно восстановить дыхание после нагрузки.

Несмотря на то что при нырянии повышается давление, плавание и ныряние не провоцирует развитие гипертонии, а, напротив, тренирует сосуды, и вся система работает лучше.

И подъем в горы, и ныряние на глубину с точки зрения нашей физиологии – серьезный стресс и нагрузка, хотя многие люди эти два занятия рассматривают как отдых. Тысячи туристов решаются нырнуть с аквалангом на курорте или пойти на экскурсию в горы, раз уж приехали в южные страны. Но организм без тренировки может получить серьезный урон от такого отдыха. Лучше подобные увлечения перевести в раздел спорта. Вам же не придет в голову во время отпуска пойти в спортзал и ни с того ни с сего начать поднимать штангу в 120 кг. Вы понимаете, что к таким мероприятиям надо готовиться, тренироваться много месяцев, отрабатывать технику, чтобы штанга просто не переломила вас напополам, как хворостину. Погружение с аквалангом или подъем в горы тоже требуют тренировки. Многие туристы, нырнувшие с аквалангом, получают баротравмы, у них течет кровь из ушей и носа, лопаются капилляры в глазах. Скорее всего, в остальных органах и в легких такой процесс тоже происходит, но вы этого не видите. От горных походов у неподготовленного человека начинает барахлить сердце, повышается давление и кружится голова. Это не та программа отдыха, которую вы бы хотели получить, верно?

Регулярные тренировки, знание правил и техники безопасности, хорошие инструкторы снизят разрушительные последствия агрессивной среды, в которую мы постоянно пытаемся залезть. Сжальтесь над своим телом хотя бы в отпуске!

Причина, которая отправит нас на тот свет, с точки зрения статистики вовсе не тайна. На рис. 30–10 наиболее вероятных вариантов, которые обеспечат нам билет в один конец, в неизвестность.

При этом болезни дыхательной системы занимают целых три позиции в этом невеселом списке. Это хроническая обструктивная болезнь легких, инфекции нижних дыхательных путей и рак органов дыхания. К сожалению, образ жизни, в особенности вредные привычки (курение), и нездоровая окружающая среда провоцируют нарушение работы органов дыхания. Нашим драгоценным легким приходится совсем нелегко. Что мы можем противопоставить болезням легких и проблемам дыхательной системы и как убежать от этих трех смертей? Хоть и говорят, что всем смертям не бывать, а одной не миновать, но почему бы не попробовать исхитриться и избежать наиболее вероятных причин смерти, а себя исключить из этой печальной статистики.

Рис. 30. Основные причины смерти в мире

Наверное, самые частые симптомы, которые бывают у людей вообще, связаны с органами дыхания. И это кашель и насморк. Каждый год практически каждый человек сталкивается с этими двумя проблемами. В большинстве случаев все заканчивается хорошо, кашель и насморк проходят через одну-две недели, и мы живем дальше как ни в чем не бывало. Но иногда простуда, грипп или ОРВИ приводят к осложнениям, инфекция спускается ниже по дыхательным путям, где вызывает бронхит или даже воспаление легких. К сожалению, от осложнений простуды и гриппа, от инфекций дыхательных путей ежегодно гибнет около 3 миллионов человек. И чем младше или, наоборот, старше люди, тем опаснее для них могут быть такие осложнения.

Маленьких детей часто уничижительно связывают с повышенной сопливостью. В целом, это не только ругательство, но и физиологический факт. Почему же дети так часто сопливят и вообще болеют? Причин здесь две. Первая – необученность и вместе с тем очень бурная реакция иммунитета. Пока мы маленькие, наша иммунная система только учится распознавать новые болезни и бороться с ними. На всякий случай на любое вторжение бактерии или вируса иммунитет дает асимметричный ответ. То есть не просто локальное воспаление или легкое недомогание, нет, иммунитет поднимает все свое войско и массово давит заразу. Поэтому у детей ОРВИ часто сопровождается очень высокой температурой, выше 38,5 и даже 39, но зато проходит за пару дней, а взрослый тем временем будет медленно и мучительно ходить с температурой 37,5, но неделю. Вторая причина – анатомическая. У маленьких детей маленькие носы. Факт вроде бы очевидный. Чем короче носовые ходы, тем меньший путь проходит воздух, а значит, и вирусы до слизистых, горла и легких. Если у взрослого в его большом взрослом носу вирусная частица долго катается в турбулентном потоке и вполне может осесть где-то по дороге, так и не добравшись до горла и трахеи, у детей нос пока что слишком короткий и широкий, так что американские горки для вируса отменяются.

Годам к 6–8 нос увеличивается в размерах, и ребенок начинает болеть намного реже, а чем дальше будет расти нос, тем реже будут простуды. К 12–15 годам нос будет практически взрослого размера, дальше будут увеличиваться только мягкие ткани и хрящи, но носовые пути, скорее всего, уже не удлинятся. Внешняя же часть носа растет и удлиняется всю нашу жизнь.

Детские легкие тоже не совсем такие, как у взрослого. Они растут и формируются до 8–10 лет. В детстве ширина бронхов обычно небольшая, выводить из них жидкость, слизь и бактерии труднее, а значит, риск осложнений и воспаления легких у ребенка выше, чем у взрослого.

Пожилые люди и курильщики тоже в группе риска, но вовсе не потому, что у них короткие носы. Тут дело в работе слизистой оболочки дыхательных путей. В начале книги я уже рассказывала, что дыхательная слизистая оболочка несет на себе множество ресничек, которые гонят слизь с самого низа легких наверх, в трахею, где ее можно будет откашлять. Так же гонят слизь реснички на слизистой носовых пазух и ходов. Самый верхний слой на микрофотографии (см. рис. 31) – это реснички на эпителии трахеи, те самые, которые гонят слизь.

Рис. 31. Реснички на эпителии трахеи

Чем старше мы становимся, тем хуже работает наш внутренний мукоцилиарный эскалатор – подъемник для слизи. Реснички становятся слабыми, количество их уменьшается. Точно так же сокращается их число при курении или работе с вредными летучими веществами. Да и иммунная защита слизистой, и сама целостность слизистой тоже страдают.

Когда человек заболевает, дыхательные пути начинают производить в 400 раз больше слизи, чем обычно, чтобы не дать бактериям и вирусам добраться до живых клеток. Легкие пытаются утопить бактерии в слизи. Но такие количества сложно перемещать наверх. А если эскалатор работает плохо, это становится невозможно. Слизь под силой тяжести просто стекает вниз, закупоривает мелкие бронхиолы и остается в легких. Без движения такая слизь становится, как стоячая вода в пруду, отличным рассадником для микроорганизмов. В итоге обилие слизи, микробов в ней и продуктов их жизнедеятельности приводят к воспалению легких.

Особенно усердно на фронтах пневмонии, синусита и отита трудится бактерия Streptococcus pneumoniae, или пневмококк. Самое неприятное свойство пневмококков – это их устойчивость к антибиотикам. Бывает довольно непросто подобрать антибиотик, который бы действительно эффективно подействовал на эту заразу. Если человек взрослый, с сильным иммунитетом, обычно есть время, чтобы заменить антибиотик и успеть вылечить человека от воспаления легких, но, если иммунитет слабый, как у пожилых людей или сам организм пока маленький и слабый, а инфекция развивается стремительно, как это бывает у детей, времени перебирать антибиотики может не быть.

Если ребенок или пожилой человек часто болеет и при этом с осложнениями – затяжным синуситом, бронхитом, отитом и даже воспалением легких, можно сделать прививку от пневмококка. В России это необязательная вакцина, ее можно делать, а можно не делать, выбор за вами. Но обычно последствия приема антибиотиков, особенно если приходится пить их по несколько раз в год, куда хуже сказываются на здоровье, чем день-два плохого самочувствия после прививки, и то, только если вы чувствительны к прививкам. В США такая вакцинация обязательна для людей старше 65 лет, и это логично, ведь пневмония – одна из основных причин смерти пожилых людей. Для детей она тоже крайне опасна, каждые 39 секунд в мире от нее умирает один ребенок. За время, пока вы читали этот абзац, пневмония унесла одну маленькую жизнь.

Если же кашель у вас все-таки уже начался, прививку сделать не получится, пока вы не выздоровеете, а делать что-то надо. В таком случае мы обычно идем в аптеку за каким-нибудь сиропом. Но не каждый сироп может помочь вам, некоторые средства от кашля могут скорее навредить, да и использовать их тоже нужно уметь. Средства от кашля делятся на два типа – бронхолитические и муколитические. Первые расслабляют бронхи, делают их шире и убирают спазм. Вторые влияют на мокроту, делают ее более жидкой, менее вязкой, чтобы ресничкам было проще вывести ее из легких, и она легче отхаркивалась. Во время болезни бронхи раздражаются и их мышцы сокращаются. Бронх как бы закрывается, чтобы слизь и бактерии не прошли дальше, к альвеолам. С точки зрения бронха такое поведение абсолютно логично, но нам из-за этого тяжелее дышать.

Если вы будете пить бронхолитик, расслаблять бронхи на фоне гриппа или ОРВИ, альвеолы и глубокие участки легких останутся беззащитными, в них хлынет слизь и бактерии, может начаться воспаление легких. Бронхолитики назначают в основном при астме, хронических заболеваниях легких, чтобы подавить кашель, который начинает разрушать нежную легочную ткань, и расширить дыхательные пути для облегчения дыхания. Но большого количества слизи в бронхах в этом случае обычно нет. А вот при кашле и ОРВИ нужны муколитики, чтобы слизь было проще откашлять, тогда как бронхолитики могут подавить кашель, но это вам больше навредит и может привести к серьезным осложнениям. Кашель – это защитный механизм, который помогает очень быстро катапультировать из легких лишние бактерии и слизь, и убирать такую защиту чаще всего опасно.

Однако просто так муколитик работать не начнет, ему нужно помочь. Чтобы сделать мокроту более жидкой, надо добавить в нее воды. Муколитик с собой воду не приносит, но он качает ее из плазмы крови. Если же в организме жидкости и так не хватает, то воду взять неоткуда, и муколитик просто разводит руками в полном недоумении, как садовник, которого вы заставляете разбить сад в пустыне. Обезвоживание очень часто бывает при болезни, ведь температура повышается, со слизистых испаряется влага, организм производит десятки литров соплей и слизи, неудивительно, что воды не хватает. Поэтому фраза врача про обильное питье во время болезни – не просто его забота о вас, мол, кушайте хорошо, пейте много, носите шапку, а насущная необходимость. Пить надо в 2–3 раза больше, чем обычно, иначе ваша слизь загустеет так сильно, что ни высморкаться, ни откашлять ее будет невозможно.

Если вы пьете муколитик, пьете много воды, все должно заработать. И тут есть еще один нюанс, хитрость, спасительный лайфхак, если хотите. Если муколитик пить долго и много, он может перестараться и слишком сильно разжижить мокроту, до консистенции воды. Такая невязкая жидкость плохо липнет к ресничкам и поднимается наверх тоже плохо, зато она просто и быстро стекает вниз под силой тяжести. Если мокрота станет слишком жидкой и утечет в низ легких, она опять же вызовет бронхит и воспаление легких. Сколько же неприятностей нам все-таки доставляет сила тяжести: и позвоночник от нее портится, и грудь и лицо обвисают, и мокрота течет вниз. Но в этом случае мы можем воспользоваться все той же силой тяжести, чтобы себе помочь. Чтобы мокрота быстрее перемещалась наверх, в трахею, нужно, чтобы нижняя часть легких оказалась выше этой самой трахеи, и мокрота потечет как миленькая. Такой прием называется постуральный дренаж. Он очень простой и доступный. Суть в том, чтобы при кашле 3 раза в день по 10 минут лежать так, как на рис. 32.

Рис. 32. Постуральный дренаж

Особенно важно проделывать такую манипуляцию с утра, ведь всю ночь вы лежите и мокрота застаивается в легких. Скорее всего, после дренажа вы будете сильно кашлять, но в этом, в общем-то, и суть, это означает, что мокрота ушла в трахею и вы ее откашливаете. С постуральным дренажем вы можете вылечить кашель в рекордно короткие сроки и не получить неприятных осложнений.

Внимание!!!!

С осторожностью нужно выполнять такие манипуляции при высоком давлении и проблемах с сосудами головного мозга!

Даже если человек совсем плохо себя чувствует и не встает, нужно его периодически переворачивать, менять позу, как на картинке, это очень поможет нормальной циркуляции слизи.

Многие пожилые люди, оказавшись в больнице, например с переломом бедра, травмой или инсультом, умирают в итоге от пневмонии. Дело в том, что они долго лежат, не меняя позы, слизь застаивается в легких и создает тепличные условия для роста бактерий. Поэтому если вы загремели в больницу с переломом, очень важно менять положение тела, делать легкую гимнастику, двигать руками. Когда врачи в больнице говорят пациентам – вставайте, ходите, гуляйте, нечего лежать – это вовсе не из-за их природной зловредности. Просто если человек будет подолгу лежать в постели в одном положении, он в итоге может умереть от пневмонии. Да и восстановление происходит быстрее, когда есть движение, ведь кровообращение тела при движении усиливается, а для восстановления тканей нужны питательные вещества, которые приносит кровь. Легкая гимнастика, движение, постуральный дренаж, смена позы, когда вы лежите, помогают двигать слизь в легких, быстро избавляться от кашля и предотвращать развитие воспаления в дыхательных путях, если вы лежите по какой-то другой, не связанной с легкими причине.

Когда ваши дыхательные пути нездоровы и вы подхватили инфекцию, почти всегда все дело в слизи. Ее может быть слишком много, она может быть слишком вязкой, перекрывает входы и выходы из легких, и вот в итоге – воспаление. Поэтому во время любой инфекции очень важно наладить нормальный отток слизи.

Иногда наша иммунная система дает совершенно неадекватный ответ на неопасные раздражители. Ну вот что такого сделает нашему телу цветочная пыльца? Чем опасны котовьи слюни? Что такого страшного в домашней пыли, она же нас сопровождала еще со времен жизни в пещерах?! В случае с аллергией иммунитет превращается в сумасшедшего коммандос, который видит угрозу в любом безобидном веществе. Отчасти это может происходить из-за отсутствия «социализации» нашего неприветливого иммунитета в детстве. Пока мы маленькие, иммунитет боится всего подряд и реагирует тоже на очень многие вещи, из-за этого у детишек диатез, покраснения и дерматит случаются очень часто. Иммунитету нужен хороший учитель, который бы притаскивал ему всякие интересные штуки из внешнего мира и показывал – вот это безопасное, выглядит, конечно, странно, все в шипах, но это всего лишь цветочная пыльца. Вот это – тоже неопасно, смотри, всего лишь молочный белок, ничего страшного.

Роль такого учителя досталась некоторым бактериям кишечника. Лактобактерии и бифидобактерии успокаивают иммунные клетки, обучают их и предъявляют им частицы из еды, из внешнего мира, подавляя при этом активную иммунную реакцию. Они знакомят наши иммунные клетки и показывают, что опасно, а что нет. В итоге формируется толерантность – терпимость иммунитета к неопасным раздражителям и собственным клеткам тела. Но в детстве микробиом формируется не сразу, до трех лет он незрелый и податливый, полезные бактерии очень уязвимы. Если при этом на них обрушиваются антибиотики, антисептики, кишечные отравления, кишечный грипп и абсолютно стерильная среда, в которой растет ребенок, они могут погибнуть. К тому же, если кишечный микробиом становится однообразным, там мало разновидностей бактерий, это значит, что любая хворь или лекарство, бьющее по этим ребятам, по сути лишает ребенка сразу всего микробиома. Вот представьте, у вас есть лужайка, на ней растет разная трава – газонная травка, клевер, ромашки, ползучий тимьян, немного мха и чуток одуванчиков. Если у вас в саду заведется какой-нибудь жучок, поедающий клевер, количество клевера на лужайке сократится, но все же она останется зеленой и на месте проплешин, где был клевер, прорастут другие растения. Если же ваша лужайка целиком состоит только из клевера, этот жучок уничтожит газон полностью, и вы получите выжженный пустырь.

Исследования показали[37], что контакты с братьями и сестрами, домашними животными, жизнь в сельской местности в детстве значительно сокращают риски воспалительных заболеваний кишечника и аутоиммунных заболеваний во взрослом возрасте.

Если в детстве микробиом пострадал и толком не смог восстановиться, наш иммунитет остается без учителя и становится нервным и реактивным. В этом случае при попадании инородного предмета в кровь или на кожу, иммунные клетки реагируют с поверхностью этой частицы и выделяют антитела. Антитела и сама частица прикрепляются к тучным клеткам – это такие толстенькие клетки с гистамином внутри. От такого количества висюлек на мембране тучные клетки просто лопаются и выделяют в ткань и в кровь все, что они держали в себе, – гистамин, ферменты, гепарин и еще много чего. Эти вещества заставляют сосуды расширяться, кожу и слизистую краснеть, а сквозь расширенные сосуды начинает просачиваться плазма. Это вызывает отек и сопли, если события происходят в носу.

В легких в некоторых случаях аллергены заставляют выделяться медленно действующую анафилактическую субстанцию, которая устраивает спазм бронхов. Из-за спазма воздух застревает в легких, вдохнуть человек может, а вот выдохнуть – нет. На выдохе и у здоровых людей дыхательные пути сужаются из-за повышения давления внутри грудной полости и снижения внутри бронхов и альвеол, а у больного, например, аллергической астмой это сужение оказывается критическим. Паника и попытки вдохнуть через рот еще больше усиливают приступ и еще больше воздуха оказывается в ловушке. В итоге, чтобы все-таки выдохнуть, человек задействует дополнительные мышцы, он выпрямляется, поднимает плечи, чтобы помочь себе мышцами плечевого пояса, упирается руками в стол, множество мышц давят на легкие, чтобы выдавить воздух через сжатые бронхи. Воздух выходит под давлением сквозь узкие просветы бронхов, из-за чего возникают свистящие хрипы. Так развивается приступ астмы.

Есть три заболевания, связанные со сбоем нашего иммунитета, которые часто появляются вместе. Они называются атопическая триада. Суть в том, что аллергический ринит (иногда сухой ринит), дерматит и экзема на коже и астма взаимосвязаны. При этом астма здесь появляется последней. Если у вас есть аллергия, течение из носа или жжение слизистой в носу и тут вдруг где-то на теле краснеет и чешется кожа, то, вероятнее всего, если вы вылечите нос – вылечится и кожа. Если аллергический ринит и дерматит уже присутствует, вероятность развития астмы повышается. Это означает, что важно очень тщательно следить за своей аллергией, не забывать пить лекарства, увлажнять воздух в помещении, проветривать и делать влажную уборку и, возможно, увлажнять слизистую носа физраствором. Ну и конечно, чем лучше и правильнее вы питаетесь, чем больше овощей и клетчатки присутствует в вашем рационе, чем лучше будет чувствовать себя ваш кишечник, тем меньше проблем вам будет доставлять иммунитет. Во взрослом возрасте взаимодействие кишечных лакто– и бифидобактерий с иммунными клетками сохраняется и не менее важно как для нормального пищеварения, так и для нормального иммунитета.

На четвертом месте среди причин смерти находится ХОБЛ – это эмфизема, или хронический бронхит, или сочетание этих двух заболеваний, которое чаще всего развивается на фоне курения.

Хронический бронхит – избыточная продукция слизи в комбинации с хроническим воспалением в мелких дыхательных путях. Хронический бронхит и эмфизема могут вызываться одними и теми же факторами, например курением, это наиболее частая причина. Из остальных причин – работа в горнодобывающей промышленности, на целлюлозно-бумажном и на пыльном производстве, особенно если есть кремниевая или кадмиевая пыль, которая образуется при производстве стекла, цемента и при выплавке металлов. Кстати, в сигаретном дыме тоже содержится кадмий.

Также ХОБЛ может спровоцировать пассивное курение в детстве, причем не просто курение при ребенке, но и нахождение малыша в помещении, где до этого курили, даже если его проветрили.

При постоянных повреждениях легочной ткани вирусными частицами, пылью, грязным воздухом и уж тем более табачным дымом, развивается хроническое воспаление. Лейкоциты, которые должны сидеть спокойно на месте и не устраивать дебош при каждом слабом раздражителе, становятся суперчувствительными, ведь частицы дыма или вирусов постоянно тычут их в мягкий белый бочок. В ответ на это лейкоциты выделяют ферменты, которые должны растворить чужеродного захватчика. Вот только есть проблема, ферменты разрушают белки и жиры не только теоретических бактериальных врагов, но и клетки самих легких. От этого страдают тонкие ткани альвеол. Представьте себе пенку на поверхности капучино. Сначала там много маленьких пузыриков. Затем они сливаются и образуются более крупные пузыри. А потом и более крупные сливаются и остается парочка больших. Примерно то же самое происходит с альвеолами при эмфиземе. Сеточка, которую вы видите на рис. 33, это мембраны альвеол и перегородки между ними. Сеточка справа менее густая, ведь многие мембраны альвеол разрушились.

Рис. 33. Слева – тонкий срез здорового легкого под микроскопом, справа – легкое с эмфиземо

Мелкие альвеолы лопаются, остаются только их наружные стенки, которые образуют более крупный полый пузырь. Вся суть такой мелкопузырчатой легочной структуры в том, чтобы упаковать в заданном объеме грудной клетки поверхность альвеол суммарным размером в футбольное поле. Такая поверхность нужна для более эффективного газообмена, ведь чем больше поверхность, тем больше газа растворится в ней и перейдет в кровь. При эмфиземе поверхность сокращается. На рис. 34 вы видите черные участки на легких – кусочки углерода, напоминающие уголь или пепел. Как вы видите, легким не удалось вывести это наружу. Дыхательное «футбольное поле» курильщика нагло оттяпала эмфизема, и самое печальное, что он сам пустил ее на эту территорию.

Рис. 34. Легкие, пораженные эмфиземой

Из-за недостаточной поверхности альвеол газообмен уменьшается и количество кислорода в крови снижается. Недостаток кислорода будет чувствоваться не только в том, что человеку не хватает дыхания. Кислорода не хватит на движение, на активную работу мозга и сердца, на прежнюю активную и полноценную жизнь. Люди с ХОБЛ чаще всего не могут долго идти без пауз и остановок, у них хуже работает сердце, они очень быстро устают. Все ткани начинают страдать от кислородного голода, ну а самые голодные всегда мозг и сердце, а значит, и основной удар придется по ним. При эмфиземе разрушаются эластические волокна в легких, из-за этого на выдохе они не остаются открытыми, а сжимаются, и воздух застревает в нижней части легких и не может нормально выйти. Из-за этого появляется ощущение удушья, как при астме.

В итоге в одних и тех же легких начинаются очень разные явления. Те области, которые поражены болезнью, теряют кровеносные сосуды вместе со стенками альвеол. Воздух в них идет, а потом выходит, не контактируя с кровью, то есть никакого газообмена и насыщения кислородом крови не происходит. Получается, что кислород в этой части легких есть, а по сути дыхания, обмена – нет. Кровь из этих участков приходит слабо насыщенная кислородом. В другой части легких, где альвеолы пока целы, но идет воспаление в бронхах из-за болезни, воздух плохо проходит в альвеолы. Кровь там есть, а воздуха не хватает. В итоге кровь плохо насыщается кислородом, оксигенация крови падает, и организм начинает страдать. Из-за утраты части сосудов в легких в оставшихся сосудах оказывается больше крови и повышается давление. Из-за такого высокого кровяного давления в легких страдает правая часть сердца, которая как раз выталкивает туда кровь. Правому желудочку сердца приходится попотеть, чтобы все-таки выплеснуть кровь, поборов это давление. Он утолщается, страдает, а у человека развиваются болезни сердца, проблемы с лимфой, а значит, отеки ног, нарушение тока крови по венам, потому что все эти процессы связаны с работой правой стороны сердца. В итоге одна болезнь или одна вредная привычка обеспечивает целый букет проблем.

Вы можете подумать, что если уж вы курили много лет, то все равно в легких уже накопилось множество отходов и их уже не спасти, сгорел сарай – гори и хата. Но это не так. Если бросить курить, даже при ХОБЛ воспаление уменьшится, снизится скорость развития заболевания, вы будете меньше задыхаться, реже болеть ОРВИ и другими респираторными заболеваниями и в итоге продлите себе жизнь.

Раньше бытовало мнение, что пациентам-курильщикам не надо бросать, несмотря на проблемы с легкими и сердцем, мол, только лишние переживания, которые могут сократить жизнь. Но это только миф. Очень опасный миф, стоивший жизни многим людям. Отказ от курения даже при большом стаже улучшает состояние сосудов, уменьшает вероятность болезни Альцгеймера, улучшает оксигенацию крови, улучшает работу легких и уменьшает вероятность развития рака. Используйте все возможные способы бросить курить: пластыри и никотиновые спреи, силу воли и поддержку родных, психотерапию, гипноз, молитвы и магию вуду. Любые средства хороши, ведь вы действительно продлите себе жизнь и, самое главное, значительно улучшите качество этой жизни. Ваш организм платит непомерно высокую цену за каждую выкуренную пачку.

С возрастом изменяется функционирование очень многих органов. Меняется эластичность тканей и скорость обновления клеток, и это не может не сказаться на работе легких. В легких пожилого человека бронхиолы становятся менее плотными и их диаметр увеличивается. При этом даже без каких-либо респираторных заболеваний уменьшается поверхность альвеол. Некоторые стеночки между альвеолами разрушаются, альвеолы становятся крупнее, а воздушного пространства становится больше. Если поверхность сокращается, газообмен ухудшается. Легкие становятся менее эластичными и более жесткими, так как меняется состав и качество волокон, которые залегают в легочной ткани между клетками – эластина, ламина и фибронектина. Клетки, образующие альвеолы, с возрастом начинают создавать больше холестерина и липидный состав этих клеток меняется.

В случае повреждения слизистой дыхательных путей из-за воспалительного процесса во время болезни или повреждения какими-либо вредными частицами и газами, в норме эпителий довольно быстро восстанавливается. В разных участках легких есть довольно много клеток-предшественников, готовых при необходимости превратиться в ту клетку, которая пострадала и умерла. Но с возрастом число клеток-предшественников уменьшается и ухудшаются их способности к волшебным превращениям в кого-то из своих собратьев. В итоге после любого повреждения, курения, затяжной болезни слизистая дыхательных путей восстанавливается долго, а само дыхание, как и местный иммунитет в легких, страдают. Если процесс разрушения идет быстрее, чем регенерация, начинаются тяжелые хронические заболевания, такие как эмфизема, ХОБЛ и фиброз легких.

Во второй главе я рассказывала, что в легочных альвеолах ползают иммунные клетки – альвеолярные макрофаги, которые пожирают всякие чужеродные частицы, попавшие с воздухом, и дают отпор вирусам и бактериям. Так вот, с возрастом эти макрофаги тоже меняются. Они устают. Макрофаги перестают так активно двигаться по альвеоле, а значит, хуже очищают ее, они хуже борются с вирусами и чаще пропускают их дальше в организм. Они хуже взаимодействуют с другими клетками иммунитета и не бьют тревогу вовремя, если засекли болезнетворную частицу. Они хуже едят, и в легких их становится меньше. Наши альвеолярные охранники и по совместительству дворники устают, теряют аппетит и становятся невнимательными, из-за чего пожилые люди чаще заболевают респираторными инфекциями, дольше с ними борются и чаще получают осложнения.

Другие иммунные клетки – нейтрофилы – в легких пожилого человека становятся не очень меткими. Если в норме они должны перемещаться к бактерии и убивать ее, при старении нейтрофилы промахиваются (это называется неточность миграции нейтрофилов) и начинают уничтожать собственные ткани. Словно старый пес, который плохо видит, на кого нападать, и вместо того, чтобы вцепиться в вора, грызет ногу хозяина. Кроме этого, нейтрофилы хуже «слышат» друг друга (нарушение хемотаксиса) и приходят бороться с заразой целой толпой, на всякий случай, чтобы точно навалять этим бактериям. Из-за этого количество гноя и мокроты сильно увеличивается, ведь они содержат в том числе и иммунные клетки.

В старых легких нарушается работа двух очень важных белков – сиртуина 1 и сиртуина 3. Эти белки отвечают за правильную работу митохондрий – энергетических станций клетки. Если сиртуинов становится меньше, митохондрии повреждаются и не могут нормально работать. При этом, если генетически убрать эти белки вовсе, у животных развивается состояние, очень похожее на хроническую обструктивную болезнь легких, то есть возникает эмфизема, разрыв альвеол, нарушение их работы, а само животное быстро устает и хуже переносит физическую нагрузку. Вообще, нарушение работы этих белков часто связывают со старением клетки. Недостаток сиртуинов приводит к изменению энергетического обмена в клетке, росту активных форм кислорода в ней, которые повреждают ДНК, приводят к мутациям и даже раку. Пока что не совсем понятно, как взять и «починить» наши сиртуины, но, возможно, в недалеком будущем генетическая терапия поможет нам в этом и мы сможем одним махом решить многие проблемы, связанные со старением и повреждением клеток. Не только в легких, но и в других органах и тканях.

Можно подумать, что раз проблема во вредных оксидантах – активных формах кислорода, которые портят наши клетки и, возможно, вызывают рак, то можно просто добавить побольше антиоксидантов – например, витамин Е или бета-каротин (пигмент из моркови), которые отлично обезвреживают активный кислород. Оказалось, не все так однозначно. В 1994 году были опубликованы результаты крупного исследования 29 000 немолодых курящих мужчин[40], в котором испытуемым давали добавки с бета-каротином и витамином Е, чтобы снизить вероятность рака легких, а дальше наблюдали за ними в течение восьми лет. Оказалось, что витамин Е просто никак не подействовал и нисколько не снизил вероятность рака, а вот бета-каротин даже несколько увеличил количество случаев рака и смертность. Другое исследование[41] показало, что витамин Е, несмотря на свою вроде бы противораковую активность, может спровоцировать рак простаты у мужчин. Судя по всему, митохондрии в норме выделяют определенное количество активных форм кислорода и это держит в тонусе внутренние антиоксидантные системы организма. А добавки, скорее всего, глушат все оксиданты – и пришедшие с сигаретным дымом, и образованные митохондриями. В итоге клетки от такой помощи только страдают, потому что внутренние антиоксидантные системы не работают. Все-таки мы еще слишком мало знаем о взаимодействии многих веществ и влиянии витаминов и добавок на наше тело, чтобы бездумно их использовать, как будто навредить они не могут.

В общем, точно установлено одно. Крупный метаанализ[42] показал, что люди, принимающие ЛЮБЫЕ БАДы, живут меньше тех, кто их не принимает. Конечно, производители БАДов пишут об их свойствах так, как будто мы точно, во всех деталях знаем, как они работают, а их действие и польза абсолютно доказаны. Но это не так. Мы даже насчет многих витаминов-то не уверены, не вредят ли они и как вообще работают, не то что насчет шелухи единорога, специфических китайских грибов, корешков кордицепса и прочих странных алхимических ингредиентов и их сочетаний.

В попытках помочь своему телу сомнительными методами можно сильно навредить. Хотите помочь? Спите хорошо и достаточно, двигайтесь побольше, питайтесь максимально разнообразно, учитесь управлять стрессом, не затягивайте с лечением болезней, даже самых мелких, вроде грибка ногтей, вздутия живота или стоматита, – вот это точно сработает.

Еще одна проблема, которая возникает во многих стареющих клетках, это укорочение теломер – кончиков хромосом. Хромосомы – это суперскрученная и упакованная максимально компактно молекула ДНК, которая разворачивается, когда это нужно, чтобы стать матрицей, с которой в итоге клетка «напечатает» нужный белок. С каждым делением клетки теломеры укорачиваются (см. рис. 35). В какой-то момент, если теломеры становятся слишком короткими, клетка перестает делиться. Если таких старых неделящихся клеток становится много, ткань начинает истончаться, деградировать и стареть. У курильщиков укорочение теломер происходит намного быстрее, причем не только в клетках легких, но и во всех остальных.

Рис. 35. Укорочение теломер

У мутантных мышей, теломеры которых генетически очень короткие, очень быстро развивается эмфизема легких при их окуривании сигаретным дымом. Конечно, с возрастом ХОБЛ и эмфизема могут развиться и у тех, кто никогда не курил, из-за некоторых генетических аномалий, работы на вредном производстве или жизни в экологически неблагоприятных условиях, но все-таки курение – основной фактор риска.

Если бы курильщики жили дольше, у них гораздо чаще обнаруживалась бы хроническая обструктивная болезнь легких. Но они быстрее умирают от сердечно-сосудистых заболеваний и рака, не доживая до ХОБЛ.

Фермент теломераза может удлинять теломеры, и терапия с помощью этого фермента может откатить назад возрастные изменения клеток, но есть одно но. В нашем организме теломераза активна только в эмбриональном периоде, а во взрослом возрасте большинство клеток ее не производят. Если же они начинают снова производить этот фермент, это приводит к развитию раковых опухолей. Пока исследования действия теломеразы проводились только на животных, и в некоторых случаях такая манипуляция продлевала им жизнь, не вызывая при этом развитие рака, так что, возможно, мы сможем приручить этот молекулярный инструмент и при этом минимизировать его побочные эффекты. С огнем тоже так было в свое время – сначала от него выгорело несколько пещер и лесов, а потом мы научились им пользоваться. Возможно, в будущем действительно появится таблетка или укольчик от старения. И даже не один. Судя по всему, механизмов старения много, и лечение тоже нужно будет проводить в зависимости от того, как стареет конкретный человек.

Еще одна проблема стареющих легких – это фиброз, разрастание соединительной ткани, формирующей рубец в легких, который делает всю конструкцию жестче и не дает легким нормально раздуваться и сдуваться при дыхании. Фиброз возникает из-за неправильной работы клеток-фибробластов, которые при старении не умирают, а продолжают жить и формировать поврежденные неправильные белки. Внутренняя система убийства таких неадекватных старых клеток не срабатывает, и они медленно перегораживают легкие рубцами. На рис. 36 справа вы видите легкое, пораженное фиброзом и воспалением. Пространства для воздуха в нем почти нет, ткань слишком плотная.

Рис. 36. Ткани здорового легкого (слева) и пораженного фиброзом (справа)

Сейчас никаких препаратов, растворяющих эти рубцы, не существует, и все лечение сводится к замедлению их развития. Разрабатывают лекарства, так называемые сенолитики, которые способны распознавать и уничтожать старые клетки. Они могут убить неадекватные фибробласты и остановить фиброз, но на месте мертвой клетки должна появиться новая, здоровая, а в пожилом возрасте обновление тканей происходит очень медленно, поэтому пока непонятно, как убить фибробласт и не оставить на его месте зияющую дыру, которую никто не залатает.

Когда в легких возрастают темпы аутофагии – это когда клетка налепила неправильных белков, осознала свою ошибку и сама себя сожрала – на месте пожравших себя клеток эпителия возникают фиброзные рубцы. Если этот процесс замедлить, «поговорить» с клеткой, объяснить, что самоедством делу не поможешь, фиброзной ткани станет меньше. Такие тормоза для самопоедания клеток уже нашли – это, например, препарат эверолимус, который тем не менее на фиброзе не особенно хорошо себя показал, и более обнадеживающий омипалисиб. Сейчас идут клинические испытания этого препарата на людях; возможно, скоро появится первое лекарство от фиброза легких. Если он сработает на легких, есть шанс, что при фиброзе печени и сердца он тоже сможет помочь. Время и исследования покажут.

Макрофаги, которые очищают легкие, в молодости действуют так: если в альвеолу попала какая-то частица или бактерия, сначала макрофаг выделяет вещества, вызывающие воспаление. Когда с чужеродной заразой покончено, макрофаг успокаивается и начинает производить вещества против воспаления. Чем старше мы становимся, тем хуже макрофаги умеют успокаиваться и тем больше выделяют веществ воспаления, даже когда уже все прошло. Вместе с тем иммунная система легких, ставшая с возрастом более чувствительной и возбудимой, хуже распознает патогены, хуже их уничтожает и хуже убивает собственные клетки легких, которые вышли из строя. Из-за этого дыхательные пути воспаляются чаще, да и вероятность рака тоже увеличивается.

С возрастом забота об иммунитете выходит на первый план. Становится действительно очень важно не подвергать себя лишним рискам, а значит, избегать инфекционных заболеваний, по возможности дышать чистым воздухом, питаться полезной пищей, следить за здоровьем кишечника и микрофлорой. Организм меняется, это неизбежно, а значит, нужно подстраиваться под его нужды и компенсировать его новые причуды. Поэтому формула «Я 50 лет ел сладкие пирожки, курил по две пачки в день и спал по 6 часов, ведь мне хватает» неизбежно приведет к краху. В изменениях – залог выживания. Только изменения помогают прожить как можно дольше здоровым и счастливым.

Если вы действительно захотите жить долго и как можно меньше болеть, вы изменитесь. Главное тут – не бросаться грудью на амбразуру предлагаемых БАДов и безумных способов оздоровления и профилактики неизвестно чего, а поддерживать здоровье всем известными простыми способами. Здоровый сон, отказ от алкоголя и курения, много овощей и фруктов, меньше сахара, быстрых углеводов и жиров, умеренное потребление пищи, умеренные физические нагрузки, ежедневная подвижность. А чтобы избегать сезонных болезней и простуд – чаще мойте руки, проветривайте помещения и старайтесь не находиться в толпе во время эпидемий. У всех этих способов одна цена – отказ от ваших прежних нездоровых привычек, но это не такая уж большая плата за хорошее самочувствие и долголетие. К тому же темпы старения нашего тела и отдельно легких и иммунной системы не обязательно соответствуют цифрам в паспорте.

У кого-то уже в 40 лет будут биохимические маркеры старения, будто ему 75, а у кого-то в 80 состояние тканей будет как у пятидесятилетнего. Наш внутренний отсчет времени нам частично подвластен, и своими действиями мы можем ускорить тиканье внутренних часиков или, наоборот, замедлить.

Проект «Микробиом человека» (The Human Microbiome Project) и несколько довольно обстоятельных исследований здоровых людей показали наличие микробиома легких, в том числе в нижних дыхательных путях. Раньше бактериальное сообщество там не могли обнаружить, так как изучение микробиома этих областей – довольно трудная штука, ведь приходится лезть в легкие с помощью бронхоскопа (см. рис. 37).

Рис. 37. Бронхоскопия

Начальные сведения о том, что там есть бактерии, восприняли очень скептически, подумав, что бронхоскоп насобирал бактерии в верхних дыхательных путях, а в легких все по-прежнему стерильно. Однако оказалось, что в здоровых легких обитают бактерии типа Firmicutes, Bacteriodetes, Proteobacteria, Fusobacteria и Actinobacteria. При заболеваниях микробиом дыхательных путей нарушается, но какой именно вклад он вносит в ту или иную болезнь, еще предстоит выяснить. Как знать, может быть, в будущем для здоровья легких достаточно будет пару раз вдохнуть пробиотик в аэрозоле и бронхит или астма больше не будут мучить.

Оказалось, что микробиом легких астматика отличается от микробиома здорового человека. У пациентов с астмой в микробиоте присутствуют патогенные протеобактерии – Haemophilus и Neisseria, а вот число обычных «жителей» легких – Prevotella и Veillonella spp. сокращается. Первые вытесняют последних. Правда, пока непонятно, изменения микробиома легких провоцируют астму или, наоборот, постоянное воспаление, слизь в дыхательных путях и вдыхание глюкокортикоидов при астме приводит к размножению других бактерий? Тем не менее одна из теорий возникновения астмы теперь представляет собой идею о дисбиозе легких, по аналогии с дисбиозом (дисбактериозом) кишечника.

При ХОБЛ тоже меняется микробиом, в нем становится слишком много Haemophilus influenzae, которые, судя по всему, ухудшают течение и прогноз этой болезни.

Есть предпосылки того, что некоторые лекарства против метаболических нарушений, такие как метформин от диабета и статины от высокого холестерина, могут помочь повернуть старение легких в обратную сторону. Особенно хорошо они работают в экспериментах с ХОБЛ и легочным фиброзом. Минус в том, что в экспериментах эти лекарства срабатывают только в большой дозе, которая точно приведет к побочным эффектам. Сейчас решают вопрос, как повысить концентрацию препарата только в легких, но не поломать остальные процессы в организме. Возможно, поможет ингаляционный способ введения, то бишь метформин можно будет вдохнуть в форме аэрозоля, чтобы он действовал преимущественно в легких.

Когда функции мозга угасают или умирает ствол мозга, в котором находится дыхательный центр, управление дыханием запаздывает, мозг не считывает вовремя сигналы о большом количестве СО₂ в крови и отвечает на такие сигналы с задержкой. Это приводит к тому, что появляется особое дыхание, которое часто бывает предвестником смерти. Человек дышит сначала глубоко, потом в течение какого-то времени его дыхание становится неглубоким и частым или вообще он перестает дышать. Потом снова начинает дышать глубоко. Такой дыхательный цикл повторяется много раз, пока все не заканчивается.

После остановки дыхания не происходит мгновенной смерти всех наших клеток. Первыми умирают мозг и сердце. Сначала гибнет кора мозга, она при жизни требует больше всего кислорода и погибает без него быстрее всего. Из ощущений мы сначала теряем зрительные сигналы, перестаем чувствовать запахи и прикосновения, а вот слышим мы почти до самого конца. Неизвестно, понимает ли умирающий мозг смысл сказанного, но исследования[43] показывают, что он точно слышит. Последними отмирают самые древние области мозга, отвечающие за простые рефлексы, такие как сужение зрачка, кровяное давление и, собственно, дыхание. Спинной мозг живет немного дольше, а если человек подключен к системе жизнеобеспечения, некоторые спинальные рефлексы можно вызвать даже после смерти головного мозга.

Мы начали путешествие по дыхательной системе человека издалека, с доисторических времен. Проследили, как она развивалась и менялась, какие приспособления от наших далеких предков мы взяли, а какие отринули из-за их неудобства. Но что произойдет в будущем с дыханием человека? Как изменение климата, состав воздуха, обилие загрязнений в нем будет влиять на то, как мы дышим, и что мы сами можем изобрести, чтобы лучше адаптироваться к новым условиям и продлить жизнь нашей дыхательной системе?

Дыхание – это первый лимитирующий фактор, о котором мы задумываемся при освоении другой среды для жизни. Неважно, будь то глубины океана, горы, задымленные города с токсичным воздухом, космос или другие планеты. В первую очередь, надо обеспечить там нормальное дыхание, ведь без него мы погибнем намного быстрее, чем без всех других необходимых благ. Если бы в фильме «Марсианин» у Мэтта Деймона не оказалось картошки, фильм бы растянулся только минут на 30 вместо 2,5 часов, а если бы не было воздуха, то и вовсе минут на 5–7. Получилась бы невеселая короткометражка.

С развитием человечества в последние 200 лет количество загрязняющих частиц в воздухе увеличилось многократно. Вы скажете: каким это образом можно проанализировать воздух двухсотлетней, а то и пятисотлетней давности? Разве что какие-нибудь доброхоты закатали такой воздух в банку и продают теперь ценителям древности и ученым. Но атмосферу можно изучать по отложениям и реакциям в горных породах. Именно из горных пород мы узнали, что был период, когда кислорода в атмосфере было очень много, и знаем, когда его количество уменьшилось. Частицы, летающие в воздухе, тоже оставляют свой след в летописи Земли, поэтому, если вы когда-нибудь переживали, что не оставите никакого следа в истории, не нужно. Останетесь не только вы, но и даже каждый ваш чих и частицы, которые вы вдыхали и выдыхали.

Я довольно сильно привязана к нашей зеленой планете, и фильмы о полетах к другим мирам, на мой взгляд, всегда пропитаны пронзительным одиночеством человека в пустом и совершенно необитаемом космосе. Да и для обеспечения человеческой жизни там нет ничего – ни еды, ни воды, ни воздуха. Тем не менее количество людей в космосе увеличивается с каждым годом. Одной из первых задач обеспечения жизни человека в условиях космоса становится проблема дыхания. Чем там можно дышать, если вокруг нет вообще ничего? Пустота – неподходящий субстрат для дыхания. Так неужели весь воздух для длительного пребывания на орбите космонавту нужно везти с собой? Такой багаж не влезет в ручную кладь, ведь для нахождения одного человека на МКС нужно одного кислорода целых 600 (!) литров в сутки.

Но в первую очередь задача инженеров космических станций состоит даже не в обеспечении кислородом, а в удалении углекислого газа. Обычно его в атмосфере около 0,04 %. Если его количество возрастает до 0,7 %, человек чувствует духоту, ритм сердца подскакивает, ухудшается умственная деятельность, настроение и сон. Когда мы заходим в помещение и чувствуем, что там душно, это вовсе не означает недостаток кислорода в нем. Так мы чувствуем избыток углекислого газа, то есть, буквально, там кто-то надушнил. Но как избавиться от лишнего СО₂ в космосе, ведь форточку там не откроешь? И тут на помощь приходит кошачий туалет.

Это прозвучит удивительно, но у системы жизнеобеспечения на МКС и кошачьего лотка много общего. И там и там используется цеолит. Это кошачий наполнитель, который умеет не только удерживать воду, но и в определенных условиях захватывать из воздуха углекислый газ. В камеры с космическим кошачьим наполнителем подается заранее осушенный воздух, иначе цеолит напитается водой. Цеолит захватывает углекислый газ, а потом камеру соединяют с внешней средой корабля, где возникает вакуум, и углекислый газ выветривается в окружающий космос из «лотка». После этого цеолит снова способен улавливать углекислый газ.

Следующая задача для нормального дыхания на орбите – обеспечить кислород, которого в атмосфере 21 %. Кислород привозят на МКС в кислородных баллонах, на всякий случай, но для длительной жизни на орбите пришлось бы привезти очень много кислорода. В среднем один космонавт на станции потребляет 1 кг кислорода в сутки (это примерно 600 литров), а для обитания на орбите 3 человек в течение недели понадобился бы 21 кг кислорода в довольно объемной таре. Самое неприятное то, что кислород невероятно огнеопасен. Он, можно сказать, олицетворяет собой любой огонь. Чем больше ты его везешь, тем опаснее такое путешествие.

Собственно, поначалу инженеры экспериментировали с атмосферой внутри корабля, и миссия «Апполон-1» должна была отправиться в космос, дыша чистым кислородом при пониженном давлении. Это сильно упрощало систему жизнеобеспечения. Но на этапе подготовки к полету произошел пожар и все космонавты трагически погибли. После этого атмосферу кораблей стали делать приближенной к земной, а еще сократили горючие материалы внутри корабля. Оказалось, что в кислородной среде пожароопасными становятся вполне обычные предметы вроде молний на одежде или липучек.

Чтобы решить эти проблемы и восполнять запасы кислорода, на МКС его производят, а именно воссоздают условия возникновения кислорода на Земле миллиарды лет назад. Для этого берут воду и пропускают через нее электрический ток. На заре возникновения нашей планеты бесчисленные молнии, которые били в воду, помогали создавать первый кислород, когда живых существ на планете еще не было. С помощью электролиза воды получают кислород и водород. Последний сбрасывают в космос, ибо хранить его сложно, уж больно этот газ текуч и взрывоопасен. Из одного литра воды получается 600 литров кислорода, как раз на один день. Воду доставить в космос несколько легче, чем газ. Ей не требуются особые баллоны, она не горит и не взрывается, да и объема занимает намного меньше, чем газообразные субстанции. Такие системы образования кислорода и фильтрации углекислого газа неидеальны и не позволяют полностью закрыть потребности космонавтов, но все же они резко снижают необходимость в поставках кислорода с Земли.

Однако в ходе этих двух процессов – удаления СО₂ и электролиза воды – мы несем потери: теряется два атома кислорода, а можно было бы ими подышать, да и водород просто выбрасывается в космос. Чтобы пресечь такое расточительство, можно провести реакцию Боша, в ходе которой углекислый газ, соединяясь с водородом, превращается в чистый углерод-графит и две молекулы воды, которые снова можно расщепить и сделать кислород. Но сама по себе реакция не пойдет, нужен катализатор, ускоряющий процесс. На нем будет оседать черный графит и выводить его из строя. Такой реактор пришлось бы постоянно чистить, а сам графит, если он улетучится в корабельный воздух, может вызвать пожар, попасть в системы жизнеобеспечения, создать замыкание, ведь он проводит ток. Поэтому, собственно, в космосе не используют графитовые карандаши, несмотря на популярный анекдот. Заставлять космонавтов по нескольку часов в день драить пластины катализатора негуманно, а потому такие реакторы не нашли применения. Но хрустальная мечта любого космического инженера – создать полностью замкнутую систему без потерь вещества, а значит, поиски альтернативных вариантов продолжились.

Кроме реакции Боша существует еще и реакция Сабатье, которая позволяет из углекислого газа и водорода создать метан и воду. Метан чистить не надо, его можно просто выпустить в космос, ведь это газ. Такие реакторы позволяют вернуть около 40–50 % кислорода обратно в систему. Пока не идеально, но уже очень неплохо.

В будущем было бы здорово и метан никуда не выбрасывать, а лепить из него, например, углеводы, которыми можно было бы кормить обитателей станции или использовать как топливо. В идеале нужно создать на космическом корабле такие условия, которые поддерживали бы жизнь внутри без притока вещества извне, сделать круговорот воды, газов и питательных веществ, который сам бы себя восполнял, как запечатанные стеклянные аквариумы с целой биосферой внутри, которая сама в себе поддерживает жизнь, несмотря на полную замкнутость. В таком случае существование на корабле даже при очень долгих полетах станет вполне реальным.

Уже много раз в нашей истории приспособления и изобретения, сделанные для космонавтов, потом пригодились обычным людям в быту. Так было с циркониевыми брекетами, пеной Memory Foam, которая сейчас в каждой второй подушке и стельке, инфракрасными бесконтактными термометрами, которыми нас «расстреливали» на входе в ТЦ во время пандемии. «Из космоса» прибыли тефлон для сковородок, нецарапающийся пластик для очков, и даже знаменитая вэдэшка (универсальная смазка WD-40). Медицина взяла себе реабилитационные методы, кохлеарные импланты для людей с нарушением слуха, лазерную коррекцию зрения с отслеживанием движения зрачка (такое же отслеживание применяют при стыковке кораблей в космосе), роботизированную хирургию и средства от остеопороза. Список можно продолжать и продолжать.

Вполне возможно, что при ухудшении состояния нашей атмосферы или для активного заселения высокогорья, для получения кислорода или снижения количества углекислого газа, тоже будут применяться космические технологии. Так, например, фильтры с цеолитом уже применяют в домашних очистителях воздуха. Задумывались ли вы, как много вещей, материалов и технологий, которые вас окружают, изначально были разработаны для космических полетов? Все-таки человек – крайне хозяйственное существо, ничего-то у него не пропадает зря. Чем ты там был? Материалом для снижения гравитационной нагрузки во время взлета? Ну, дружок, теперь будешь мне стелькой!

При серьезных поражениях обоих легких человеку может потребоваться пересадка. Но при пересадке абсолютно любого органа возникает множество проблем. Донорских органов не хватает, совместимость органов – всегда непростая задача, особенно если пациент – ребенок или подросток и ему требуется орган определенного размера, да и операции такого типа очень сложны. После пересадки всегда есть опасность отторжения органа, а человеку чаще всего приходится пожизненно принимать препараты для подавления иммунитета, чтобы чужой орган прижился.

Я смею надеяться, что в течение ближайших 20–30 лет необходимость в донорстве отпадет. Уже сейчас существуют технологии, позволяющие выращивать ткани из клеток самого пациента, которые не будут отторгаться, ведь это свое, родное. Сейчас такие ткани выращивают и используют для пересадки кожи, участков мочевого пузыря и печени. Пока что это не рутинная терапия, доступная всем в любой больнице, но она есть, развивается, а значит, будет упрощаться и удешевляться в будущем. Легкие – не самый простой орган с точки зрения клеточной организации и архитектуры, но я уверена, что и эту проблему преодолеют и клеточные 3D-принтеры смогут напечатать для человека его собственный новый орган. Для испытаний на животных такие легкие уже создали[44]. Компания-разработчик обещала перейти к клиническим испытаниям на людях к 2027 году. Пройдет еще какое-то время для усовершенствования, удешевления и внедрения технологии, но в принципе это направление в исследованиях может в будущем спасти сотни тысяч жизней.

Уже сейчас есть несколько механизмов, помогающих временно заменить легкие или улучшить их работу, когда сами они не справляются. Один из них – это аппарат ИВЛ (искусственная вентиляция легких). Во время пандемии об аппаратах ИВЛ узнали все, ведь они действительно спасли множество жизней. При ИВЛ через трубку-воздуховод, которая вставляется в трахею через нос или просто через маску, под небольшим давлением подается кислород и откачивается углекислый газ. В случае с интубацией (введение трубки в трахею), пациент находится под действием седативных препаратов и не чувствует ни неудобств, ни боли, а еда ему подается энтерально, через трубочку сразу в желудок. Если в ходе обычного дыхания из-за пневмонии кровь плохо снабжается кислородом, ИВЛ усиливает работу легких и подает больше кислорода, чтобы органы и ткани не страдали от его нехватки. В таких случаях ИВЛ дает время, чтобы организм справился с болезнью, а лекарства подействовали. Конечно, при утрате обоих легких ИВЛ ничем не поможет, ведь все-таки аппарат не насыщает кровь кислородом непосредственно, ему нужна легочная ткань, чтобы кислород переходил в кровь.

ИВЛ нельзя применять длительно. Так как воздух подается под давлением, это может при долгом применении повреждать легкие, да и, как я уже сказала, сами легкие должны функционировать, хотя бы часть легочной ткани должна оставаться целой и невредимой для эффективного дыхания. Если же легкие разрушены и человеку требуется трансплантация, чтобы поддерживать его жизнь, или развилась тяжелая дыхательная недостаточность, применяют искусственные легкие. Этот аппарат называется ЭКМО – экстракорпоральная мембранная оксигенация. По сути, аппарат забирает венозную кровь, бедную кислородом, прогоняет через тонкие мембраны оксигенатора, на которых она смешивается с кислородом и теряет углекислый газ, и возвращает богатую кислородом кровь в артерии. При этом забрать кровь и вернуть кровь нужно как можно ближе к сердцу.

Эта процедура инвазивная, требует установки канюль – трубок в сосуды близко к сердцу, сам аппарат громоздкий, поэтому ни о какой привычной жизни человека на искусственном легком говорить нельзя. Часто такую систему применяют при операциях на открытом сердце. По сути, аппарат искусственного кровообращения, заменяющий сердце во время кардиологических операций, совмещен с искусственными легкими и не только качает кровь, но и обогащает ее кислородом, поэтому его еще называют аппаратом «сердце-легкие» (см. рис. 38).

Рис. 38. Аппарат ЭКМО

Ученые пытаются найти способ создать искусственное легкое, которое было бы компактным и мобильным, а в идеале – могло бы работать как имплантат внутри тела человека. Более компактное устройство создать удалось, это паракорпоральное амбулаторное искусственное легкое (PAAL). Суть устройства не только в небольших размерах, но и в том, что в теории пациенту не придется лежать неподвижно до нескольких месяцев в ожидании донорских легких, он может бодрствовать и передвигаться, что снизит нагрузку на организм, не позволит развиваться пневмонии, инфекциям и пролежням. Как утверждают разработчики и исследователи, от такого аппарата кровь намного меньше сворачивается, а при стандартном ЭКМО такая опасность есть, поэтому человеку постоянно вводят противотромбозные препараты в довольно больших дозах. Пока что модель экспериментальная, хотя некоторые клинические исследования уже были проведены. Они пока единичны, а значит, до внедрения такого аппарата в практику пройдет еще несколько лет.

Мы пока далеки от того, что легкие можно будет заменить внутренним рабочим имплантатом и просто менять его периодически как воздушный фильтр в автомобиле. Запылились, задымились – пришел к доктору на техосмотр и все поменял. Но по крайней мере подвижки в сторону облегчения жизни тяжелобольных людей, ожидающих трансплантацию жизненно важных органов, есть. Первый аппарат искусственного кровообращения «сердце-легкие» сделали в 50-х годах. До этого операции на сердце могли проводиться только в самом крайнем случае и у хирурга было всего несколько минут, чтобы провести все манипуляции. Если сердце не бьется дольше – мозг умирает. Изобретение аппарата искусственного кровообращения выторговало у смерти от часа до нескольких часов для хирургов. Возможно в будущем искусственные легкие смогут дать больному несколько лет жизни. К тому же, зная, как построены крутые легкие птиц, мы точно знаем, как сделать легкие компактнее и эффективнее.

Также есть надежда вылечить тяжелые заболевания, связанные с нарушением генетической информации. Например, при муковисцидозе – наследственном заболевании, при котором в легких формируется аномально высокое количество густой слизи, в будущем, скорее всего, можно будет применять генную терапию. Уже сейчас активно развиваются технологии редактирования генома CRISPR Cas9, ZFN и TALEN, которые могут помочь удалить участок ДНК, несущий мутацию, или внедрить участок здоровой ДНК с кодом белка, которого не хватает, и вылечить многие, до этого неизлечимые болезни. Муковисцидоз имеет хорошие шансы на эффективность такой терапии, ведь это моногенное заболевание, то есть поломка только в одном гене, и хорошо известно, какой именно ген нужно редактировать.

Активно развиваются методы предотвращения старения. За последние 10 лет появилось множество подающих надежды сенолитиков – веществ, помогающих справиться с возрастными изменениями в органах и тканях, которые уничтожают постаревшие, не работающие как нужно клетки. Такие исследования особенно могут быть важны для терапии фиброза легких, хронической обструктивной болезни легких, пневмонии и хронических бронхитов у пожилых людей.

И наконец, люди становятся образованнее. Безу-словно, изобретение новых приборов, новые методы в медицине, разработка препаратов и терапии поможет излечить многие заболевания. Но профилактика этих болезней, сохранение здоровья дыхательной системы и организма в целом невозможны без вашего, дорогой читатель, знания о нем. Знания о том, что полезно и что вредит, что делать, а что не делать, как работает тело, как мы дышим, слышим и думаем. Без такого знания вред, который мы причиняем сами себе, всегда будет превосходить возможности медицины. Намного лучше не болеть вовсе, чем лечиться потом всеми доступными способами. Именно за такими людьми, как вы, уважаемый читатель, будущее, ведь вы интересуетесь своим телом, узнаете о себе больше, стараетесь не вредить себе и бережно относиться к организму. Такими простыми способами, как просвещение и образование, можно и снизить нагрузку на врачей, которых всегда не хватало и будет не хватать, и улучшить здоровье каждого конкретного человека, ведь он теперь станет лучше понимать свое тело. Будьте заодно со своим организмом, узнавайте о себе больше, это в ваших интересах!

P. S. За время чтения этой книги вы вдохнули и выдохнули 4050 раз, прокачали 1890 литров воздуха, вздохнули глубоко около 54 раз, а зевнули, если было интересно, 1 раз, а если не очень – 4 раза, хотя абзац про зевоту явно испортит эту статистику. И нет, я не слежу за вами.