Karl Kirsch Hanns-Christian Gunga Apă corporală și gravitație • Birou de presă și

Navigare de serviciu

pagina principala
Sitemap
index
a lua legatura
imprima
intimitate
de urgență
Accesibilitate

Angajați
Solicitanții
Refugiați
Studenți și doctoranzi
Oamenii de știință
Absolvenți și sponsori
Profesori
presa
educație suplimentară

Presă și comunicare

de Karl Kirsch și Hanns-Christian Gunga

La fel cum apa a modelat peștii, gravitația a modelat structura și funcția corpului uman - fără a exclude sistemul circulator și populația de apă sărată a oamenilor. Eforturile științifice ale fiziologilor gravitaționali din secolul trecut au examinat efectele gravitației asupra corpului uman cu ajutorul centrifugelor și altor ajutoare, precum și diferitele efecte ale gravitației asupra greutății spațiului. Omul drept a fost un subiect excelent de studiu, deoarece trebuie să se afirme constant în lupta împotriva gravitației.

În funcție de vârstă, sex și nivel de antrenament, corpul uman este format din aproximativ 60% apă. La femei și vârstnici, acest procent este puțin mai mic din cauza proporției mai mari de grăsime din masa corporală, în timp ce la copii și sportivi bine antrenați, conținutul de apă din corp este mai mare.

Cantitatea de apă din corpul uman

Volumul de sânge reprezintă aproximativ șase până la opt la sută din greutatea corporală, făcându-l unul dintre cele mai mari organe din corpul uman. Când oamenii stau în poziție verticală, sistemul vascular poate fi înțeles ca un sistem de tuburi lungi, poziționate vertical, care se extinde de la talpa piciorului până la vârful capului.

Aproximativ 80 la sută din volumul de sânge se află în venele ușor extensibile, în care sângele se colectează chiar sub inimă atunci când stă în picioare, indicat de eclozarea din ce în ce mai neagră din Figura 1. Presiunile venoase cresc continuu de sus în jos. Presiunile de expansiune care apar în secțiunile venoase ale circuitului sunt indicate în partea dreaptă a figurii 1 în mm Hg. Cu toate acestea, aceste valori se aplică numai dacă o coloană continuă de lichid s-ar dezvolta de la inimă la venele picioarelor, care este prevenită de valvele venoase. Dacă valvele venoase se scurg, venele se extind foarte mult și pot ocupa mai mult volum. Se dezvoltă varice. De aceea, pacienții cu vene varicoase au un volum de sânge crescut de aproximativ 10 până la 15% pentru a umple în mod adecvat sistemul venos dilatat.

Prin urmare, gravitația trebuie să aibă o influență considerabilă asupra tuturor mecanismelor care reglează volumul de lichid din sistemul circulator, deoarece influențează distribuția fluidului de-a lungul axei corpului.

Figura 1: Distribuția volumului de sânge de-a lungul axei corpului la oameni comparativ cu prietenii cu patru picioare; Ilustrație: Kirsch/Gunga

Volumul sanguin, distribuția volumului sanguin și gravitația

Pentru o persoană care are o înălțime de 180 cm, inima este la aproximativ 150 cm deasupra podelei, dar este încă la 30 cm de creier. Inima trebuie să pompeze sângele către creier împotriva gravitației. Acest lucru poate provoca uneori dificultăți considerabile dacă, de exemplu, volumul de ejecție al inimii este redus din cauza lipsei de volum - ca în repaus la pat și pierderea ridicată a transpirației.

Figura 2: Inima și circulația la oameni, girafe și dinozauri. Observați distanța dintre inimă și creier; Ilustrație: Kirsch/Gunga

Problemele cauzate de gravitație în sistemul circulator, mai precis transportul volumului de sânge, sunt prezentate în a doua figură. Dacă inima umană trebuie să transporte volumul de sânge de aproximativ 30 de centimetri înălțime la creier, acesta este deja de doi metri și mai mult pentru girafă și de aproape opt metri pentru dinozaurul prezentat. La aceste animale, coloane de lichid, de câțiva metri lungime, uneori poziționate vertical, apar în sistemul arterial, în care apar presiuni de sânge de câteva sute de milimetri de mercur, care trebuie apoi depășite pentru a transporta sângele către creier.

Figura 3 prezintă tensiunea arterială la nivelul inimii, măsurată la om și la o girafă. Presiunea sistolică, care este în mod normal în jur de 120 mm Hg la persoanele sănătoase, atinge până la 370 mm Hg în girafă. Această muncă de presiune pune o presiune considerabilă pe inima acestor animale. Aceste inimi sunt în mod corespunzător mari. Greutatea inimii de peste 300 de kilograme ar putea fi calculate pentru dinozauri. În comparație, greutatea unei inimi umane este de doar aproximativ 300 de grame.

În schimb, presiunile dinamice exercitate de inimă se adaugă la presiunile hidrostatice de sub inimă. Chiar și la oameni, în funcție de mărimea corpului, găsim presiuni de 150 până la 180 mm Hg în arterele din spatele piciorului. Este ușor să calculăm cât de mari ar trebui să fie presiunile în arterele gleznei girafelor și dinozaurilor. Se pune întrebarea de ce aceste vase nu izbucnesc sau de ce aceste creaturi nu prezintă edem. Ar fi de așteptat ca presiunile ridicate să forțeze fluidul în țesut.

Fig. 3: Tensiunea arterială la om și la girafă

Ciclul în spațiu

Cu siguranță, la om, mai mult lichid este presat în țesuturile picioarelor, în special în zona gleznei, ceea ce duce la umflături, așa cum se poate vedea seara când scoateți șosetele. Acest fluid este transportat înapoi în circulație prin sistemul limfatic. Ridicarea picioarelor susține acest transport de întoarcere.

Datorită deplasării volumului de sânge - de la periferia picioarelor la centrul inimii și plămânilor - ar fi trebuit să presupunem că presiunile de acolo ar trebui să fie mai mari în comparație cu valorile găsite pe pământ. Cu toate acestea, măsurătorile noastre în misiunea Spacelab în 1983 și mai târziu în misiunea D 1 în 1985 au arătat contrariul. Presiunile venoase din venele de lângă inimă scăzuseră drastic. Colegii americani au confirmat ulterior aceste descoperiri trimițând astronauți în spațiu echipat cu un cateter cardiac. Nu ne gândisem pe pământ că inima este în mod normal înconjurată de plămânii plini de sânge, care înconjoară inima ca un burete plin de lichid și care exercită presiune datorită gravitației. Când intrați în greutate, această presiune exercitată extern pe vasele din apropierea inimii dispare și, ca urmare, presiunile scad brusc.

Acesta a fost un exemplu al modului în care mecanica inimii este influențată decisiv de gravitație, ale cărei consecințe ar putea fi luate în considerare numai atunci când experimentul în spațiu a fost efectiv realizat.

Modificările în distribuția volumului de-a lungul axei corpului, prezise și găsite de fapt de către astronauți, au dus la numeroase considerații cu privire la modul în care acest lucru ar putea fi realizat pe termen lung în câmpul gravitațional al Pământului pentru a putea studia în detaliu mecanismele de reglare a volumului. Acest lucru a condus la numeroase modele de investigații, care ulterior au îmbogățit considerabil fiziologia circulatorie experimentală.

Două dintre aceste modele sunt prezentate în Figura 4. Pe de o parte, puteți - așa cum se arată în partea superioară - să puneți persoana cu capul adânc la un unghi de șase grade. Acest lucru este bine tolerat și poate fi susținut timp de zile și săptămâni. Mută fluidul din picioare în piept și cap. Ca urmare, excreția de urină crește și volumul plasmatic, adică lichidul sanguin, scade cu aproximativ 15%. În același timp, circulația sângelui în zona capului crește. După șase până la opt ore, o persoană de testare ar avea mari dificultăți să stea în picioare după ce s-a ridicat, s-ar simți inconfortabil și ochii i s-ar înnegri. Sângele s-ar strânge în picioare, iar inima ar avea un volum mai mic disponibil. Rezultatul ar fi un colaps circulator. Acestea sunt exact simptomele pe care le experimentează astronauții atunci când se întorc din spațiu.

Aplicarea acestui model cu capul în jos a adus la cunoștință alte perspective. Dacă subiecții testați sunt lăsați în poziția cap în jos timp de câteva săptămâni, grosimea oaselor craniului crește, probabil datorită circulației sanguine crescute în cap, în timp ce oasele purtătoare de greutate din jumătatea inferioară a corpului pierd substanță. S-a crezut anterior că imobilizarea singură a corpului este responsabilă pentru pierderea osoasă. Astăzi știm că distribuția fluxului sanguin de-a lungul axei corpului este, de asemenea, un factor esențial pentru dezvoltarea osoasă.

Figura 4: Distribuția volumului de sânge la oameni în poziție cu capul în jos (deasupra) și în picioare în apă; Ilustrație: Kirsch/Gunga

Sub aceasta, Figura 4 prezintă un alt model pentru redistribuirea fluidelor corporale, pe care îl cunoaștem din viața de zi cu zi. Dacă stați în apă până la piept sau gât, presiunea hidrostatică a apei comprimă venele piciorului ușor compresibile și sângele scapă mai întâi în vasele abdomenului și pieptului (centrul B) și mai târziu, când apa este până la gât, așa cum se arată în extrema dreaptă (C), aproape exclusiv în organele toracice. Camerele inimii sunt întinse și acest lucru indică un volum prea mare. În realitate este prea mult într-un loc necunoscut. Această distribuție a volumului apare și atunci când vă așezați orizontal în cadă. Scufundările cu snorkeling au același efect. În toate aceste situații, plămânii sunt expuși la presiunea atmosferică normală, în timp ce se adaugă presiunea hidrostatică sub apă în restul corpului.

Organismul reacționează la acest lucru așa cum s-a descris deja mai sus: există o cantitate crescută de urină. Reflexul Gauer-Henry intră în joc și nivelul fluidului corpului este redus. Printre altele, aceasta a făcut parte din efectul de vindecare atribuit băilor în secolele anterioare, când utilizarea medicamentelor diuretice nu era încă disponibilă pentru pacienții cu inimă. Șederea într-o baie a dus și la drenarea pacientului, ceea ce a însemnat o ușurare a circulației bolnave. Această observație a fost deja descrisă în scriitorul roman Livy. Scufundătorii din flota romană, care ar fi numiți astăzi înotători de luptă, au fost numiți urinatori.

Deci, fiziologii gravitației au fost cei care, după 2.000 de ani, au elucidat mecanismul diurezei băii ca parte a experimentelor spațiale. Puteți vedea că știința trebuie adesea să facă ocoluri lungi pentru a-și atinge scopul. Previziuni simple nu sunt posibile cu un sistem la fel de complex ca organismul uman.

Inutil să spun că o mare parte din ceea ce a fost descris aici și elaborat de fiziologii gravitaționali este în prezent cunoștințe obișnuite pentru profesioniștii din domeniul medical. Cu toate acestea, este necesar să spunem de unde provin aceste cunoștințe.