К системам, обеспечивающим компенсацию кислородного голодания на высоте, относятся:
1. Система крови, которая участвует в этом процессе путем увеличения количества эритроцитов в крови и возрастанием коэффициента утилизации кислорода.
2. Дыхательная система компенсирует кислородную недостаточность повышением минутного объема дыхания за счет возрастания глубины и частоты дыхательных движений.
3. Сердечно-сосудистая система, принимая участие в ликвидации кислородной задолженности, увеличивает минутный объем кровообращения за счет возрастания систолического выброса и частоты сокращений сердца.
4. При высотной болезни включаются и тканевые механизмы, которые увеличивают активность тканевых окислительных ферментов, способных в условиях гипоксии извлекать из крови большее количество кислорода.
С повышенным атмосферным давлением человеку приходится сталкиваться, например, при водолазных, кессонных работах, подводном плавании. Рабочие кессонов - подводных сооружений, в которых искусственно создается большое атмосферное давление, чтобы в них не просачивалась вода; водолазы - при погружении под воду, где через каждые 10 метров увеличивается давление на поверхность тела на 1 атм; аквалангисты, в среднем достигающие глубины до 30 метров. Спортсмены-любители подводной охоты должны пребывать на глубине ограниченное время, так как в этих условиях атмосферное давление может достигать почти 5 атм.
Известно, что газы в крови растворяются пропорционально парциальному давлению - чем больше глубина или больше атмосферное давление, тем больше растворяются газы в крови и тканях. Углекислый газ и кислород как газы, которые химически связываются с кровью, представляют меньшую опасность, чем азот. Углекислым газом можно вообще пренебречь (он содержится в атмосферном воздухе в малых количествах). Кислород же участвует в газообмене и используется организмом. Однако, при повышенном атмосферном давлении в организме может развиваться кислородное отравление, сопровождаемое рядом классических синдромов (временная потеря сознания, судороги), но это все не так опасно. Особенно опасным является азот, которого больше всего в атмосферном воздухе, к тому же, он не принимает участия в процессе газообмена и хорошо растворим в липидах. Поэтому азот накапливается в нервной ткани, где преобладающими являются липиды, образуя закиси азота. Таким образом, азот может оказывать токсическое влияние на нервную систему, проявляющееся в ослаблении процесса активного внутреннего торможения, что создает эйфорическое состояние - бесконтрольность поведения (азот известен как веселящий газ). Иногда образно говорят, что в этом случае аквалангист может снять маску и “отдать” ее проплывающей мимо рыбе, подвергая себя губительной опасности.
Осложнения, связанные с растворением азота в тканях, могут привести к развитию кессонной болезни. Она проявляется тогда, когда человек из условий высокого давления выходит быстрее, чем это положено делать. В этом случае быстро выделяющийся из ткани азот в силу разности давлений не успевает весь выделиться в окружающую среду и происходит накопление его в крови и ткани в виде пузырьков газа, вызывая эмболию сосудов, то есть, закупорку их газовыми пузырьками. В таком состоянии выражены: боли в мышцах, суставах; головокружение, рвота, отдышка, судороги, потеря сознания и др.
Человека, страдающего данной болезнью, следует сразу же поместить в барокамеру, создать высокое давление и снижать его таким образом, чтобы азот постепенно выводился из организма без образования пузырьков в крови. Отсюда профилактика кессонной болезни сводится к выведению человека из условий высокого давления со строго определенной скоростью. Для этого имеются специальные приборы, датчики, которые регистрируют концентрацию этого газа в крови. Если водолаз проработал несколько часов на глубине, например, 80 метров, то его следует выводить из этих условий очень долгое время, чуть ли не сутками. Совершенно очевидно, что человек мог бы работать длительное время на большой глубине (давление воды не представляется опасным, так как организм состоит на 75% из воды, которая несжимаема). Организм человека способен выдержать давление воды до 500 тонн. Как известно, киты могут находится на большой глубине около двух часов без существенных нарушений различных функций, так как они, имеют различные приспособительные механизмы и некоторый запас кислорода. В течение этого времени могут не дышать, выполняя при этом значительную мышечную работу.
Последнее время, в целях профилактики кессонной болезни, ученые предлагают различные газовые смеси, позволяющие в костюме аквалангиста производить работы на большой глубине (до 300 метров). Такой газовой смесью является, в частности, “гелиокс”, где вместо азота используется гелий, практически нерастворимый ни в воде, ни в крови. Впервые газовую смесь приготовил известный швейцарский математик Келлер и доказал, что пребывание на больших глубинах, даже продолжительное время, не приводит к развитию кессонной болезни. В настоящее время полагают, что можно создать такие газовые смеси, которые позволят человеку погружаться в обычном костюме аквалангиста на глубину 2-3 км.