В реальных условиях в организме растворено всего 300 мл кислорода (О2) (на 1 минуту дыхания), а углекислоты (СО2), наоборот, казалось бы очень много –126 л – в 400 раз больше, что безусловно вызвано физиологическим значением для организма этих метаболитов. СО2 непрерывно образуется и выделяется в обмен на поступающий кислород, который мгновенно утилизируется опять же с образованием СО2, которая является основным регулятором и количества кислорода, поступающего в организм и его потребления в тканях.
Сложная система транспорта кислорода в ткани и значительная разница в парциальном напряжении кислорода, ею поддерживаемая, (150 мм в легких и 1 мм в мембране митохондрии, где кислород жизненно необходим) может быть объяснена на первый взгляд парадоксально. Основным назначением этой системы является защита клетки от избыточного поступления кислорода в ткани. Действительно, с помощью обычной диффузии напряжение кислорода (рО2) в тканях очень скоро сравнялось бы с рО2 в окружающем воздухе. Однако кислород не попадает в норме в клеточное ядро, где хранится ДНК — генетический материал, который при поступлении в ядро свободных радикалов кислорода (СРК) легко может быть поврежден. Во многих клеточных структурах, окруженных мембранами, рО2 равно практически нулю. Зоной отсутствия кислорода является эритроцит, переносящий гемоглобин, связанный с О2. Даже в мембрану митохондрии, где кислород жизненно необходим, он поступает строго дозировано в обмен на выделяющуюся СО2 во время открытия неспецифических пор мембран.
Организм защищается от избыточного поступления О2 в связи с его уникальными химическими свойствами, способностью оказывать токсическое воздействие на живой организм и окислять все живое. Если кислород поступит в ткани в избытке или поступит в те места клетки, где его быть не должно, или поступит в клетку не в виде электронейтральной молекулы газа, а в виде свободного радикала, то он может вызвать повреждение живых клеток или активировать синтез вредных белков.
Начиная с легких, в живом организме обеспечиваются необходимые условия для защиты тканей организма от избыточного поступления кислорода. Транспорт кислорода осуществляется эритроцитами, переносящими в ткани связанный с гемоглобином кислород с током быстротекущей крови. При этом кислород, как показано московскими биофизиками во главе с профессором М.В. Фоком не расходуется по пути следования до тканей, а мембрана эритроцита плотно закрыта для кислорода. И только в самом узком месте капилляра она открывается и очень быстро в сотые доли секунды отдает необходимый тканям кислород, транспорт которого регулируется обратным потоком СО2 из тканей в эритроцит.
Таким образом, относительный дефицит кислорода в тканях физиологически обусловлен, однако этот факт делает организм зависимым от непрерывности доставки кислорода в ткани. При нарушении внешнего дыхания уже на минуту в тканях развивается кислородный дефицит. Именно с этим связаны катастрофические последствия нарушения дыхания или нарушения регуляции поступления кислорода в ткани. Кислород продолжает расходоваться, но не поступает вновь, его незначительные запасы истощаются, очень быстро нарастает дефицит кислорода в тканях и может наступить летальный исход, если не восстановить поступление кислорода в организм или в орган, где нарушено кровоснабжение.
Особенно важным является восстановление нормальной доставки кислорода в мозг и почки, где имеется механизм саморегуляции, защищающий от избыточного поступления кислорода, способного разрушить мембраны клеток, но нет депо кислорода, как в мышцах. При ишемии мозга развивается феномен невосстановленного кровообращения, вызывающий гибель нервных клеток. Вот здесь то и оказалось, что лечебное давление незаменимо для восстановления нормального кровотока и саморегуляции поступления кислорода в мозг.
Фактически лечение давлением — это возвращение незаслуженно забытого метода лечения сжатым воздухом, но уже на новом этапе понимания механизмов его лечебного действия. Понимание сущности лечебного действия небольшого избыточного давления, оказалось возможно только после изучения влияния колебаний атмосферного давления на энергетический обмен организма. Выявлена линейная зависимость энергетического обмена и атмосферного давления. Баротерапия, повышая РО2 в зоне ишемии, играет роль пускового фактора, в считанные минуты восстанавливающего поступление кислорода в ткани организма и образование энергии в виде АТФ. В свою очередь восстановление синтеза АТФ сопровождается и восстановлением функциональной активности клеток, органов и всего организма. Что проявляется уже в первые минуты сеанса регрессом неврологического дефицита при инсульте. Применение баротерапии в отличие от гипербарической оксигенации (ГБО) не сопровождается поступлением «лишнего» кислорода — кигипероксигенацией и, связанными с ней, явными и скрытыми проявлениями кислородной интоксикации или развитием компенсаторных изменений, ограничивающих поступление кислорода в ткани. Поэтому после окончания сеанса эффект метода не исчезает, а накапливается от сеанса к сеансу.