Karl Kirsch Hanns-Christian Gunga Telová voda a gravitácia • Tlačová kancelária a

Servisná navigácia

  • Domovská stránka
  • Sitemap
  • index
  • Kontakt
  • odtlačok
  • súkromia
  • pohotovosť
  • Prístupnosť
  • Zamestnanci
  • Uchádzači
  • Utečenci
  • Študenti a doktorandi
  • Vedci
  • Absolventi a sponzori
  • Učitelia
  • Stlačte
  • ďalšie vzdelávanie

Tlač a komunikácia

Karl Kirsch a Hanns-Christian Gunga

Rovnako ako voda formovala ryby, gravitácia formovala štruktúru a funkciu ľudského tela - nevynímajúc obehový systém a populáciu slanej vody ľudí. Boli to vedecké snahy gravitačných fyziológov v minulom storočí, ktoré skúmali účinky gravitácie na ľudský organizmus pomocou centrifúg a iných pomôcok, ako aj rôzne účinky gravitácie na beztiažový priestor. Vzpriamený muž bol vynikajúcim predmetom štúdia, pretože sa musí neustále presadzovať v boji proti gravitácii.

hanns-christian

V závislosti od veku, pohlavia a úrovne tréningu pozostáva ľudské telo z približne 60 percent vody. U žien a starších ľudí je toto percento o niečo nižšie z dôvodu vyššieho obsahu tuku v telesnej hmote, zatiaľ čo u detí a dobre trénovaných športovcov je obsah vody v tele vyšší.

Hladina vody v ľudskom tele

Objem krvi tvorí asi šesť až osem percent telesnej hmotnosti, čo z neho robí jeden z najväčších orgánov v ľudskom tele. Keď ľudia stoja vzpriamene, vaskulárny systém možno chápať ako dlhý vertikálne umiestnený trubicový systém, ktorý sa tiahne od chodidla po hornú časť hlavy.

Asi 80 percent objemu krvi je v mierne roztiahnuteľných žilách, v ktorých sa krv zhromažďuje tesne pod srdcom, keď stojí, čo je naznačené čoraz čiernejším liahnutím na obrázku 1. Tlak v žilách sa kontinuálne zvyšuje zhora nadol. Napínacie tlaky vyskytujúce sa v žilových častiach obvodu sú uvedené na pravej strane obrázku 1 v mm Hg. Tieto hodnoty však platia iba vtedy, ak by sa zo srdca do žíl nôh vyvinul súvislý stĺpec tekutiny, čomu bránia žilové chlopne. Ak dôjde k úniku venóznych chlopní, žily sa veľmi rozšíria a môžu zaberať väčší objem. Vyvinú sa kŕčové žily. Pacienti s kŕčovými žilami majú preto asi o 10 až 15 percent zvýšený objem krvi, aby mohli adekvátne naplniť rozšírený žilový systém.

Gravitácia musí preto mať výrazný vplyv na všetky mechanizmy, ktoré regulujú objem tekutiny v obehovom systéme, pretože ovplyvňuje distribúciu tekutiny pozdĺž osi tela.


Obrázok 1: Distribúcia objemu krvi pozdĺž osi tela u ľudí v porovnaní so štvornohými priateľmi; Ilustrácia: Kirsch/Gunga

Objem krvi, distribúcia objemu krvi a gravitácia

U človeka, ktorý je vysoký 180 cm, je srdce asi 150 cm nad podlahou, ale stále je 30 cm od mozgu. Srdce teda musí pumpovať krv do mozgu proti gravitácii. To môže niekedy spôsobiť značné ťažkosti, ak napríklad dôjde k zníženiu ejekčného objemu srdca z dôvodu nedostatku objemu - napríklad v pokoji na lôžku a vysokej strate potu.


Obrázok 2: Srdce a krvný obeh u ľudí, žiraf a dinosaurov. Všímajte si vzdialenosť medzi srdcom a mozgom; Ilustrácia: Kirsch/Gunga

Druhý obrázok ukazuje problémy, ktoré gravitácia predstavuje pre obehový systém, presnejšie s transportom objemu krvi. Ak musí ľudské srdce dopraviť do mozgu objem krvi vysoký asi 30 centimetrov, sú to pre žirafu už dva metre a viac a pre zobrazeného dinosaura takmer osem metrov. U týchto zvierat vznikajú v arteriálnom systéme stĺpy kvapaliny, dlhé niekoľko metrov, niekedy vertikálne umiestnené, v ktorých vzniká krvný tlak niekoľko stoviek milimetrov ortuti, ktorý je potrebné prekonať, aby sa krv mohla dopraviť do mozgu.

Obrázok 3 zobrazuje arteriálny krvný tlak na úrovni srdca, meraný u ľudí a u žirafy. Systolický tlak, ktorý je u zdravých ľudí zvyčajne okolo 120 mm Hg, dosahuje u žirafy až 370 mm Hg. Táto tlaková práca predstavuje značné zaťaženie srdca týchto zvierat. Tieto srdcia sú zodpovedajúcim spôsobom veľké. Pre dinosaurov bolo možné vypočítať hmotnosť srdca vyššiu ako 300 kilogramov. Na porovnanie, hmotnosť ľudského srdca je iba asi 300 gramov.

Naopak, dynamické tlaky vyvíjané srdcom sa pridávajú k hydrostatickým tlakom pod srdcom. Aj u ľudí nájdeme v tepnách zadnej časti chodidla, v závislosti od veľkosti tela, tlak 150 až 180 mm Hg. Je ľahké vypočítať, aký vysoký by mal byť tlak v členkových tepnách žiraf a dinosaurov. Vyvstáva otázka, prečo tieto cievy neprasknú alebo prečo tieto tvory nevykazujú opuchy. Dalo by sa očakávať, že vysoké tlaky vytlačia tekutinu do tkaniva.


Obrázok 3: Arteriálny krvný tlak u ľudí a u žirafy

Kolobeh vo vesmíre

U ľudí je určite viac tekutiny vtlačené do tkanív nôh, najmä v oblasti členkov, čo vedie k opuchu, čo môžete vidieť večer, keď si vyzujete ponožky. Táto tekutina sa transportuje späť do obehu cez lymfatický systém. Zdvíhanie nôh podporuje tento spätný transport.

Z dôvodu posunu objemu krvi - z periférie nôh do stredu srdca a pľúc - sa malo predpokladať, že tamojší tlak bude musieť byť vyšší v porovnaní s hodnotami zistenými na zemi. Naše merania na misii Spacelab v roku 1983 a neskôr na misii D 1 v roku 1985 však ukázali opak. Venózny tlak v žilách blízko srdca drasticky poklesol. Americkí kolegovia tieto objavy neskôr potvrdili vyslaním astronautov do vesmíru vybaveného srdcovým katétrom. Na Zemi sme si nemysleli, že srdce je zvyčajne obklopené pľúcami naplnenými krvou, ktoré obklopujú srdce ako špongia naplnená tekutinou a ktoré pôsobia gravitačne. Pri vstupe do beztiaže tento externe vyvíjaný tlak na cievy blízko srdca zmizne a v dôsledku toho tlaky náhle poklesnú.

Toto bol príklad toho, ako je mechanika srdca rozhodujúcim spôsobom ovplyvnená gravitáciou, o ktorej dôsledkoch by sa dalo uvažovať, až keď sa skutočne uskutočnil vesmírny experiment.

Zmeny v distribúcii objemu pozdĺž osi tela, predpovedané a skutočne zistené astronautmi, viedli k mnohým úvahám o tom, ako by sa to dalo z dlhodobého hľadiska dosiahnuť v gravitačnom poli Zeme, aby bolo možné podrobne študovať mechanizmy regulujúce objem. To viedlo k mnohým výskumným modelom, ktoré následne značne obohatili experimentálnu fyziológiu obehu.

Dva z týchto modelov sú zobrazené na obrázku 4. Na jednej strane môžete - ako je to znázornené v hornej časti - položiť osobu hlboko do hlavy v uhle šiestich stupňov. Je to dobre tolerované a môže sa udržiavať niekoľko dní a týždňov. Toto posúva tekutinu z nôh do hrudníka a hlavy. Vďaka tomu sa zvyšuje vylučovanie moču a objem plazmy, tj. Tekutina v krvi, klesá asi o 15 percent. Zároveň sa zvyšuje krvný obeh v oblasti hlavy. Po šiestich až ôsmich hodinách by testovaná osoba mala po vstávaní veľké ťažkosti stáť vzpriamene, cítila by sa nepríjemne a oči by jej sčerneli. Krv by sa zhromažďovala v nohách a srdce by malo k dispozícii menší objem. Výsledkom by bol obehový kolaps. To sú presne príznaky, ktoré astronauti po návrate z vesmíru pociťujú.

Aplikácia tohto modelu smerujúceho nadol priniesla na svetlo sveta ďalšie poznatky. Ak sú testované osoby ponechané v polohe hlavou nadol niekoľko týždňov, zvyšuje sa hrúbka kostí lebky, pravdepodobne v dôsledku zvýšeného krvného obehu v hlave, zatiaľ čo kosti nesúce váhu v dolnej polovici tela strácajú obsah. Predtým sa predpokladalo, že za úbytok kostnej hmoty zodpovedá samotné znehybnenie tela. Dnes vieme, že distribúcia prietoku krvi pozdĺž osi tela je tiež nevyhnutným faktorom pre vývoj kostí.


Obrázok 4: Distribúcia objemu krvi u ľudí v polohe nadol (hore) a vo vode; Ilustrácia: Kirsch/Gunga

Obrázok 4 nižšie zobrazuje ďalší model prerozdeľovania telesných tekutín, ktorý poznáme z každodenného života. Ak sa vo vode postavíte na hrudník alebo na krk, hydrostatický tlak vody stlačí mierne stlačiteľné žily nôh a krv unikne najskôr do ciev brucha a hrudníka (stred B) a neskôr, keď je voda po krk, ako je zobrazené úplne vpravo (C), takmer výlučne v orgánoch hrudníka. Srdcové komory sú natiahnuté a to naznačuje príliš veľký objem. V skutočnosti je to príliš veľa na neznámom mieste. Toto rozdelenie objemu nastáva aj vtedy, keď si ľahnete vodorovne do vane. Rovnaký efekt má aj potápanie so šnorchlovaním. Vo všetkých týchto situáciách sú pľúca vystavené normálnemu atmosférickému tlaku, zatiaľ čo sa hydrostatický tlak pod vodou v zvyšku tela zvyšuje.

Telo na to reaguje, ako už bolo popísané vyššie: dochádza k zvýšenému výdaju moču. Vstupuje do hry Gauerov-Henryho reflex a hladina tekutín v tele je znížená. To bolo okrem iného súčasťou liečebného účinku, ktorý sa kúpeľom pripisoval v predchádzajúcich storočiach, keď pre pacientov so srdcom ešte nebolo k dispozícii použitie diuretík. Pobyt v kúpeli tiež viedol k odvodneniu pacienta, čo znamenalo úľavu pre chorý obeh. Toto pozorovanie už popísal rímsky spisovateľ Livy. Potápačov šnorchlov rímskej flotily, ktorým by sa dnes hovorilo bojové plavce, hovorili urinatores.

Boli to teda gravitační fyziológovia, ktorí po 2 000 rokoch objasnili mechanizmus kúpeľnej diurézy v rámci vesmírnych experimentov. Vidíte, že veda musí často trvať dlho, než dôjde k svojmu cieľu. Jednoduché predpovede nie sú možné u systému tak zložitého ako ľudský organizmus.

Nie je potrebné zdôrazňovať, že veľa z toho, čo tu bolo popísané a vypracované gravitačnými fyziológmi, je dnes v lekárskych odboroch bežné učebnicové vedomosti. Je však potrebné povedať, odkiaľ tieto poznatky pochádzajú.