高山病はなぜ致命的になるのでしょうか?

人間はなぜ酸素を必要とするのでしょうか?

酸素吸入がグルコースの燃焼を助け、ATP を得るためだけのものであるならば、ATP を静脈内に直接注入すれば酸素は必要ないということでしょうか?咳は気道の防御反射ですが、気道のけいれんについてはどうでしょうか?

無呼吸酸素化とは何ですか?麻酔マスクを使用した酸素吸入による安全な窒息時間はわずか 3 分程度であるのに、高流量酸素吸入による安全な窒息時間は 15 分にも及ぶのはなぜですか?

人間は酸素の 21% を吸い込み、16% ～ 18% を吐き出すため、実際に利用するのは 3% ～ 5% にすぎません。この場合、酸素濃度が5％以上あれば十分でしょうか？

空気の主成分は窒素です。肺胞を通して血液循環にも入りますか?そうでなければ、その存在の意味は何でしょうか?

**プラトー低酸素症は酸素濃度不足によるものでしょうか、それとも酸素分圧不足によるものでしょうか? **人は高山病を経験しますが、車も高山病を経験します。共通する特徴はありますか？

脳細胞は 5 分間酸素を奪われると回復不能な損傷を受けるのに、指は切断されてから数時間後に再接着するとまだ生き残ることができるのはなぜでしょうか?

スマートフォンの登場により、地球の両端の人々が「顔と顔を合わせて」チャットできるようになりました。高速鉄道の高速化により都市間の距離が「短縮」された。 「AlphaGo」が囲碁チャンピオンを楽々と破った。人間は二酸化炭素を使ってデンプンを合成します。マスク氏は人類を火星に送ると脅しているが、火星には酸素がないので、人類はどうやって生き残ることができるのだろうか？

過去200年間の人類の発展の成果は、それ以前のすべての時代における総計を上回っています。しかし、地球の年齢46億年に比べれば、人類の歴史は瞬きのようなものです。こんなに長い時間の間に何が起こったのでしょうか?大胆な推測ですが、地球上には先史文明が存在するかもしれません。さらに大胆な推測としては、人類は宇宙移民である可能性があるということでしょうか?

広大な宇宙には地球外生命体や居住可能な惑星が存在するのか、人類は探究し続けてきました。いわゆる居住可能な惑星には、地球と同様に太陽光、水、空気、そして適切な温度が備わっています。人間は、発達した脳と退化した手足を持つエイリアンの姿を描写することさえできる。彼らはエイリアンではなく、人間が自らの進化を想像して生み出した存在です。

地球上には多くの種類の生物が存在しますが、それらには共通の性質があります。それは、それらはすべて炭素ベースの生物であるということです。高等動物、つまり脊椎動物は、人間と同じ感覚器官、器官、そして非常に類似した遺伝子配列を持っています。しかし、知的な生き物は人間だけです。他の動物の脳は、おとぎ話の世界でしか開けられない鍵のようなものです。

人類は多能性幹細胞を発見して以来、胎児を育てるのと同じように、組織や臓器を培養するためにそれを利用し、例えば皮膚を作るのに 21 日、赤血球を作るのに 120 日、そして心臓や腎臓などを作ることを試みてきました。さらに、幹細胞や遺伝子を使用して、損傷した組織細胞や老化した組織細胞、アポトーシスを起こした組織細胞を継続的に修復することも望まれています。この技術が最終的に成功すれば、人間は永遠に生き、神になることができますが、神はそれを許しません。

太陽光、水、空気は人間の生存に不可欠な3つの要素です。人間は、食べ物なしでも1週間、水なしでも3日間生きられますが、呼吸をしなければ3分しか生きられません。

3分間呼吸をしないと体にどんな変化が起こるでしょうか？

人体の主なエネルギー源は、ブドウ糖の好気的代謝です。腸から吸収されたブドウ糖と肺胞から吸入された酸素は、細胞のミトコンドリアで「燃焼」され、水、二酸化炭素、ATPが生成されます。 ATP は、人間の運動、思考、代謝、体温、成長などを維持します。細胞膜にはナトリウム - カリウム ポンプと呼ばれる勤勉な「運搬者」があり、これが継続的にナトリウム イオンを細胞外に排出し、カリウム イオンを細胞外から細胞内に取り込みます。また、栄養素の摂取や代謝老廃物の排泄にも関係しています。この「ポーター」には「給料」を支払う必要があり、つまり ATP を消費する必要があります。体が酸素不足になると、ATP の生成が減少し、「ポーター」は意欲を失い、いつでも「攻撃」する可能性があります。これにより、細胞内のナトリウムイオン濃度が上昇し、代謝産物が蓄積し、栄養供給が中断され、細胞が膨張して壊死します。

細胞は組織や臓器を構成する最小の単位です。細胞が死ぬと、その細胞を構成する組織や臓器は活力を失います。しかし、人体のさまざまな組織細胞の低酸素に対する反応は一貫していません。最も脆弱なのは脳細胞です。低酸素状態が 5 分以上続くと、脳細胞は回復不可能な損傷を受けます。これは、脳組織のエネルギーがグルコースの好気的代謝から得られるためです。グリコーゲンや糖分の蓄えはほとんどなく、酸素の蓄えはわずか10秒程度しかありません。脳虚血・低酸素症が起こると、脳組織に蓄えられたエネルギーは約3分で枯渇し、大脳皮質の神経細胞は5分以内に死滅し、回復不可能な損傷を引き起こします。

人体の特定の組織細胞には一定量のエネルギー貯蔵量があり、酸素が不足すると嫌気性代謝によって少量の ATP を得ることができます。たとえわずかな「給料」であっても、これらの地域の「ポーター」たちは仕事を続けることができるのです。心筋組織のエネルギー貯蔵量は脳組織のエネルギー貯蔵量よりわずかに多い。腎臓と肝臓は30分間の虚血と低酸素状態に耐えることができ、四肢は60分間の虚血と低酸素状態に耐えることができます。これは、心肺蘇生中の素早い対応、つまり黄金の 4 分間を示唆しています。 5分を超えると、心臓が動き始めても脳機能の回復は難しくなります！

低酸素症は ATP 生成不足につながる可能性があるので、 ATP を直接静脈内に注入することでそれを補うことができますか?

実際、成人の細胞で毎日合成される ATP の総量は数十キログラムで、体重に匹敵することもあります。したがって、静脈注射による ATP の量はほんのわずかであり、静脈注射された ATP は細胞に到達できません。

酸素は生物にとって不可欠なものですが、酸素はどこから来るのでしょうか?

植物は光合成によって酸素を生成し、その酸素は人間や動物によって吸入されて二酸化炭素を生成し、その二酸化炭素は植物によって吸収されます。このサイクルにより、空気中の酸素と二酸化炭素の動的なバランスが維持されるのでしょうか?実際、人間や動物が消費する酸素の量は、化石燃料を燃やすことによって消費される量と比べると、まったくもって同じレベルではありません。

世界には80億人の人々がおり、成人は1日に約550リットルの酸素を消費します。 2022年には世界の石油消費量は1日当たり1億バレルを超え、毎年80億トンの石炭と4兆立方メートルの天然ガスが燃やされることになる。 1 トンの石炭を燃やすには約 2.4 トンの酸素が必要であり、1 トンのガソリンを燃やすには 14.7 トンの酸素が必要であり、1 立方メートルの天然ガスを燃やすには 2 立方メートルの酸素が必要です。

植物は常に酸素を生成しており、大気中には大量の酸素貯蔵量があるので、酸素不足を心配するのはあまり根拠がないと言う人もいるでしょう。しかし、二酸化炭素濃度の上昇によって生じる温室効果は疑う余地のない事実です。研究によると、二酸化炭素が 1​​ ppm 増加するごとに、酸素濃度は 2 ppm 減少することが分かっています。大気中の酸素濃度は今後約4000万年間、現在のレベルを維持すると推定されています。現在の酸素消費量に基づいて計算すると、空気中の酸素濃度は1,000年以内に低いレベルまで低下し、地球上の一部の生物の生存に脅威を与える可能性があります。

植物は人類への神の贈り物です。彼らは食物だけでなく酸素も供給します。しかし、空気の主成分は酸素ではなく窒素であり、78%を占めています。窒素はどこから来るのでしょうか、そしてその存在の意味は何でしょうか?

科学者たちは、アンモニアはビッグバンの間に生成され、その後水素と窒素に分解されたと推測しています。水素は軽すぎたため、徐々に地球から消えていき、窒素だけが残りました。窒素は燃焼を促進せず、植物や動物によって吸収または利用されないため、相対的な安定性を維持します。この意味で、空気中の窒素は古代の原始的なものである。

人間の肺は「ふいご」のようなもので、継続的に空気を吸い込み、その中の酸素を吸収し、二酸化炭素を排出します。窒素も肺に吸い込まれ、その後「一銭も残さず」排出されます。これは無意味に思えるかもしれませんが、実際には非常に重要な意味を持ちます。これについては次の章で詳しく説明します。特殊な条件下では、窒素も血液循環に入る可能性があります。たとえば、高圧環境では窒素が血液中に溶解します。高圧環境から急に低圧環境に移動すると、血液から窒素が放出され、ガス塞栓症を引き起こします。

空気中のキセノン含有量は極めて低いです。近年の研究では、キセノンは副作用が少なく悪性高熱を引き起こさない理想的な麻酔ガスであることが示唆されています。幸いなことに、その含有量は非常に低いので、そうでなければ結果は悲惨なものになるでしょう。

朝一番の太陽の光が山や森を通り抜けて大地を照らし、春のそよ風が優しく吹き、花や草の香りが混じったとき、深呼吸をして、歩くペースをゆっくりにし、遠くを眺めると、とてもリラックスして幸せな気分になります。それらの長年の課題は、少しだけ解決したようだ。この「天然酸素バー」が私にインスピレーションを与えたのでしょうか？

長い間平野で暮らしてきた人々にとって、空気が薄く高山病になりやすい高原への憧れと畏怖の念は尽きません！酸素濃度が下がったのではなく、酸素分圧が下がったのです。海面での酸素分圧は 159 mmHg (1 mmHg = 0.133 kPa) ですが、高度 3,000 メートルでの酸素分圧はわずか 110 mmHg です。ほとんどの人は「高山病」について文字通りの理解しかなく、深い理解や経験が不足しています。人間の体は非常に複雑です。おそらく、車内での高山病の観点から、人間の高山病を調査できるでしょう。車高山病の最も直接的な症状は、パワーの大幅な低下と車速を上げるのが困難になることです。その理由は、空気中の酸素含有量が減少すると、「内燃機関」の不完全燃焼が発生し、熱効率が低下し、馬力が低下するためです。同様に、人間の高山病も酸素摂取不足によって引き起こされ、その結果、グルコースの好気的代謝が低下し、ATP 生成が減少し、肉体的疲労につながります。さらに、低酸素症は、低酸素性肺血管収縮、肺高血圧、肺水腫、心拍数の増加、混乱、吐き気、嘔吐など、呼吸器系、循環器系、神経系などに悪影響を及ぼす可能性があります。

チベット高原の美しさは、距離が長いからではなく、高山病の恐れから、時には手の届かないところにあります。高齢者、虚弱者、病人、障害者は高山病にかかりやすく、若くて体力のある人は高山病にかかりにくいという印象をほとんどの人が持っています。実際の状況はそうではありません。高山病は、身体の酸素需要と低酸素状態に対する身体の緊急反応に関連している可能性があります。