过量氧会产生较多的氧自由基,是有害的,那么缺氧是否会有益呢?有人提出胎儿就是在缺氧的环境中发育的,因此也有人做了短时间的缺氧试验,当然并未得到预期的效果。可另一方面,人们又发现,生活在高山地区低氧环境中的人平均寿命确实要长一些,经分析认为原因是适度的缺氧能使心跳加快、心脏排血量增加,同时,呼吸运动也会有所加强,表现为心率加快,冠状动脉扩张,血液排出量增加,肺活量增加。于是,缺氧负荷就产生了对心肺功能的锻炼效果,也使得造血机能旺盛,高原居民的红血球与血红蛋白水平都比平原居民高。因此,在高原训练基地培训运动员就得到了普遍推广,因为适度缺氧对人的心肺功能有利。低氧还能使人体内蓄积必要的二氧化碳,这对健康是十分有益的,因为人的生命是既要靠氧气也要靠二氧化碳来维持的。人体血液中不仅要有2%的氧,也必须有6.5%的二氧化碳,如果人体二氧化碳含量过低,就会造成血液pH值偏高,这就会破坏正常的新陈代谢,损害人的神经系统和免疫机能,最终导致丧失对疾病的自我防御能力。
虽然发现了低氧环境对人体有着一定的好处,可是更多的大量事实却表明,人是不应该缺氧的。在安静状态下,成人每分钟耗氧量约250毫升;活动时,耗氧量就会大大增加。一旦缺氧,最易受损害的就是人的神经细胞,一般大脑只要停止供氧两三分钟就会受到伤害。成年人脑重约1.3千克,相当于体重的l/50,可脑消耗的氧气却占全身耗氧量的20%,所用能量为一般组织的10倍。人脑工作一日需要10千克ATP提供能量,脑内含有的ATP才不过l克,因此只有分解l万次然后不断再合成出来才足够使用。要维持大脑工作就需要ATP不间断供给能量,这就要求呼吸不能间断。呼吸如停止3分钟,意识就会丧失,成为植物人。完全停止5分钟以上便会发生不可逆转的死亡。
在医学上,一天之间就有一个被称为“魔鬼时间”的时段,那就是6∶00~10∶00。清晨起床后人体的耗氧量是睡眠时的l~2倍,对于老年人来说,他们特别容易因此时缺氧突发脑卒中和心肌梗死。相对而言,心脏比大脑有利的是心肌还能储存氧,每克心肌有2毫升的储存氧,但它最多也只能缺氧5分钟左右。
人体血液含氧量低的最初表现为头疼、疲劳、呼吸急促,这就是人们来到空气污浊、相对较密封的场所时就会感觉胸闷、头疼、心烦的缘故,而这仅是轻度缺氧的表现。如果供氧情况进一步恶化,人就会出现晕眩、意识不清或恶心,就连皮肤也会显现出蓝色,最终昏迷甚至死亡。
人在轻度缺氧时,人体会自然增加血红细胞的数量。但如长时间缺氧,随着血液逐渐变得黏稠,心脏就需要更用力跳动才能把血液运送至全身,这有可能导致心脏病的发生。
德国著名医学家、1931年诺贝尔生理学和医学奖获得者奥托·海因里希·瓦尔堡(Otto Heinrich Warburg)教授发现,癌细胞的耗氧量比正常细胞低,当人体组织细胞中的氧含量低于正常值的65%时,缺氧的组织细胞就容易癌变。
为了获得充足的氧,人体的呼吸部位甚至包括了整个体表,连足跟和头部也包括在内。人体的胸、腹、背的呼吸能力甚至还超过了肺部,只不过肺部有7亿多肺泡,表面积至少有100平方米,而人的体表面积才不到2平方米。又如,青蛙虽然像我们人一样也用肺呼吸,但它的肺并不发达,仅仅是一对薄壁的囊,气体的交换量也很少,依靠它得到的氧气,不能满足生命的需要,还得由皮肤呼吸来补足。青蛙的皮肤经常分泌黏液,保持湿润状态,使外界空气中的氧和皮肤微血管血液中的二氧化碳进行交换,以补充肺呼吸量的不足。青蛙透过皮肤呼吸所得的氧,大约占吸氧总量的40%。两栖鱼类(空气呼吸)50%的气体交换是在皮肤进行的,文昌鱼埋在沙里时,基本上是皮肤呼吸。对于年幼的哺乳动物或在无毛或无羽期的鸟类,皮肤呼吸要比成年期重要得多。人类的皮肤虽然不能作为主要的呼吸器官,但是皮肤的组织也要消耗O2,并产生CO2。这些消耗或产生的全部气体,以及来自流经皮肤血管的CO2也都是在皮肤与空气间直接进行交换的。皮肤呼吸是脊椎动物普遍具有的能力,而不是特殊的功能,这种能力对于动物适应环境具有重要的意义。
生活在高原地区的人缺氧的时间持续较长,如果又过度缺氧,就会造成对机体的伤害,甚至血红蛋白就会变成蓝色或紫色,智利在海拔6600米处就发现了蓝色人。另外,短时间的缺氧也会造成大脑神经的损伤。在海拔较高的地方,会有一些人发生视觉和感觉上的幻觉,有时候甚至会有情感上的突变。有报告说,在攀登到海拔2400米以上后,有些登山者会突然看不见身边的同伴,一些人还会看见光从自己或者其他人身上发射出来,有些人甚至看到了自己的第二个身体或者突然有种恐惧感,这就是缺氧造成的高原病。由于缺氧,大脑内部控制视觉、听觉甚至情感活动的区域受到了干扰,从而使人产生各种各样的幻觉。
缺氧也会造成人体消化系统功能下降。在我国古代名著《西游记》中曾描写过“子母河”,提到西凉女儿国没有男子,女子成年后就可以去取子母河水吃,吃过即可怀孕。其实在我国西部的大高原上,常有“子母河”的传说,大凡有人在高原上多喝了河水同时又多吃了食物后,真的就会发现自己“大肚子”了,这是什么原因呢?有经验的高原汽车司机告诉大家,原来这是高原上缺氧导致了胃消化功能的减退而造成的,他们的经验是在高原上,再好的食物也不能多吃,再饿也只能吃七分饱,否则就只能像大肚子孕妇了。
人类还在努力地研究和探索人体与氧之间关系的机制,对此我们应该抱有信心。同时,我们从生命体与氧的关系中也看到,氧的缺少与过量都是有害的,从生命元素在生物体内需要保持平衡的角度来看,任何生命元素在生命体内的不平衡必将导致循环的破坏和机体的损耗。研究还证明,人的耗氧能力的减退是与年龄有关的。正常人,特别是健康的年轻人动脉的氧分压大约是100毫米汞柱,随着人年龄的增加,动脉氧分压会下降到70毫米汞柱乃至更低,据认为这也是衰老的一个原因。另外,生物体在衰老时,体内会有着水分的显著下降,人体从30岁到80岁会丧失体内18%的水分,而这一过程偏偏又和氧有着密切的关系,那就是人体的氧的消耗能力大致是跟人体的水分的量成正比。这一切都明摆着,氧在人体中作用的变化与人体的衰老有着极其密切的关系,一旦氧在生命体内的循环和平衡遭受到严重的破坏,生命就必将停止它的脚步。
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