久しぶりの投稿になります
前回のブログでお伝えしていた
姿勢に関するブログの続きで
出力系を予定していたのですが
パソコンのトラブルがありまして
違う内容のブログになります
予告と違って申し訳ありませんが
今回は 生命を維持させるための
基本である機能「呼吸」について
知っているようで 知らない
大切な呼吸の知識についてになります
テレビやメディアなどを含め
一般的な呼吸の解説として
よく見かける内容は
鼻や口から吸いこんだ
空気中にある酸素は
気管や気管支を通って
肺の肺胞まで運ばれ
毛細血管から
血液中の赤血球
ヘモグロビンに
酸素が取り込まれます
その後 酸素は 血管を通って
全身の細胞に運ばれます
そして細胞の方では
酸素を使った代わりに
細胞で消費し
老廃物となった二酸化炭素を
血液中に放出し
その二酸化炭素を受け取った血液は
肺胞に戻り肺胞で
二酸化炭素を取り出し
気管を通って体外に排出されます
という感じの解説や
呼吸には外呼吸と内呼吸というのがあり
「外呼吸」とは
口や鼻から入った空気は
気管を通って肺に入り
空気中の酸素を肺の肺胞で
取り入れて血液に送り込み
逆に血液中の
いらなくなった二酸化炭素を
肺胞で受け取り体外に
排出させるといった
肺でのガス交換のことをといいます
「内呼吸(細胞呼吸)」は
外呼吸で得られた酸素を
細胞で 受け取り
細胞は 取り入れた酸素を使って
栄養を燃焼させ
エネルギーを生み出します
その際に出た老廃物や
二酸化炭素を排出し
血液中に放出するといった
細胞レベルでの
ガス交換のことをといいます
など これらのような解説は
間違いでは ないのですが
上記だけの解説だと
呼吸という行為は
「酸素を吸って要らない二酸化炭素を出す行為」
といったイメージや
「二酸化炭素は老廃物」
といったイメージが つきやすく
二酸化炭素というのは
エネルギーを生み出す過程で
排出される燃えカスのような物、
体には 必要のないものであり
体には よくないもの、
だから たくさん酸素を吸って
いらない二酸化炭素を
たくさん吐き出そう
といったような
誤解されたイメージが
付いてしまいがちで
なにかと不要扱いされやすい
二酸化炭素ではありますが
実際は 人体にとって
とても重要な役割を持った
大切な物質になります
この二酸化炭素が
どのような重要な働き
役割を果たしているのか
また 呼吸の呼気(息を吐く)で
本当に二酸化炭素をたくさん
吐き出しているのか
などについて解説していきます
まずは 実際に呼吸の呼気で
二酸化炭素をたくさん
吐き出しているのか？
については
普段の呼吸で息を吸った時の
空気に含まれている成分と
吐いた時の息に含まれている
成分を観てみると
吸う時の空気の
成分の割合としては
窒素（約78%）酸素（約21%）
その他 （約1%）の内
二酸化炭素は（約0.04%）になります
窒素と酸素でほぼ 99% 構成されており
二酸化炭素の割合は
わずか 0.04% になります
次に 吐く時の息の
成分の割合としては
窒素（約78%）酸素（約16%）
二酸化炭素は（約4%）
＊備考( 呼気中の二酸化炭素濃度（約4%）の大体の内訳としては、約3%がエネルギー代謝によって生産され、約0.5%が筋肉運動によって生産されます。その他の0.5%は、呼吸やその他の過程で生産されます。エネルギー代謝とは、体内の細胞が酸素を利用してエネルギーを産生する過程です。この過程で、二酸化炭素が発生します。筋肉運動では、筋肉細胞が酸素を利用してエネルギーを産生する過程でも、二酸化炭素が発生します。呼吸では、肺で空気中の酸素を取り込み、二酸化炭素を排出します。その他には、消化や排泄など、さまざまな過程で二酸化炭素が発生します。主な排出経路は呼吸になりますが、一部は 汗や尿などにより体外へ排出されます。)
その他（約2%）になります
（水蒸気、窒素酸化物、一酸化炭素など）
（図を参照）
このように 実は
吐き出した二酸化炭素（約4%）より
入ってきた酸素（約21%）に対して
吐き出す酸素は（約16%）と
入ってきた酸素（約21%）のほとんどが
そのまま排出されており
呼吸の呼気(息を吐く)で
二酸化炭素を吐き出す
イメージが 強い
二酸化炭素よりも
酸素の方が多く
吐き出されています
これは 血液中のヘモグロビンという
赤血球に含まれるタンパク質が
酸素と二酸化炭素を
運んでくれるのですが
そのヘモグロビンは
通常 肺の疾患などの病を
患っている方でもない限り
普通に呼吸をしていれば
96～99%は酸素と結合し
全身に酸素を運んでくれています
そのため 血液中の酸素の量は
常にほぼ満タンな
状態で保てており
これは トップアスリートでも
運動不足の人でも
高齢者の方でも同じで
病なく健康な人であれば
既に完璧に近いレベルで
酸素を取り込めています
そのため血液中の酸素は
不足しているわけではなく
常に十分に行き届いている状態なので
空気をたくさん吸って
たくさん酸素を取り入れたとしても
それだけ多くの酸素を
体内に取り込むことが出来ないため
入ってきた酸素のほとんどが
そのまま排出されてしまいます
実際 私たちが普通に
生活している程度の活動では
血液中の酸素が
不足することはほとんどなく
むしろ体内では酸素が
余っていることの方が
多いといわれています
また 仮に 吐く時の息の成分が
酸素より二酸化炭素の量の方が
多かったとすると
人工呼吸のような
自分の力で呼吸ができない
傷病者に対し
酸素を供給しようとしても
二酸化炭素を供給してしまう
という事になるので
人工呼吸の意味が
無くなってしまいます
また たまに見かける
健康を目的とした呼吸法などで
深く吸って深く吐くといった感じの
呼吸の仕方の説明で
二酸化炭素を出し切らないと
体に必要な酸素が
たくさん入ってこない
といった感じの説明文を見かけますが
吐く息の成分は
二酸化炭素より酸素の方が多く
また 深くたくさん息を吸って
たくさんの酸素を得たとしても
体内に取り込める酸素量は
決まっていますので
このような呼吸の仕方の説明文は
誤りになりますし
ある程度の健康な方が
健康維持を目的として
たくさんの酸素を
取り込もうとする
行為や呼吸の仕方には
あまり意味がないといえます
本来 呼吸で大切なことは
その血液中の酸素が
細胞内にどれだけ
取り込まれているか になります
では 私たちは どのようにして
酸素を体に取り込んでいるのか
そして 二酸化炭素が
体にとってどんな重要な働き
役割を果たしているのかを
解説していきます
まず 一般的に知られているように
呼吸は 吸いこんだ酸素を
気管、気管支、肺の肺胞まで送り
そこから血液中の赤血球
ヘモグロビンによって
＊備考（ヘモグロビンとは、ヘモグロビンは赤血球の主成分で、鉄を含む「ヘム」とたんぱく質である「グロビン」が結合したもので、酸素と二酸化炭素を運ぶ役割を担っています。特にヘモグロビンは、酸素と結合する性質を持っており、ヘモグロビンが酸素と結合すると「酸素ヘモグロビン」となり、酸素ヘモグロビンから酸素が離れると「ヘモグロビン」になります。この ヘモグロビンは、酸素の多いところ（肺など）では、酸素と結びつきやすく、酸素が少ないところ（組織など）では、酸素を手放すといった性質を持っています。また、 体内の鉄分が不足するとヘモグロビンの量が減り、全身に運べる酸素の量も少なくなります。）
酸素は全身の各細胞へ運ばれ
細胞に供給されるのですが
この酸素を細胞に供給する際
赤血球のヘモグロビンは
血液中の二酸化炭素と引き換えに
酸素を手放すことで
細胞に酸素を供給します
これは 酸素を運ぶ
赤血球のヘモグロビンには
酸素濃度が 低く
二酸化炭素濃度が 高い場所で
酸素を手放すという性質があり
その赤血球のヘモグロビンが
手放した酸素を
細胞が 受け取ることで
細胞に酸素が 供給されます
そのため 血液中に
二酸化炭素が ないと
細胞に到着しても
酸素を手放すことなく
酸素と結合したまま
再び血液中を漂うことになり
せっかく酸素が血液中にあるのに
細胞には酸素が行き渡らない
といった現象が起きます
そうすると細胞での呼吸の効率は
著しく落ちてしまい
細胞は酸欠を起こしてしまいます
そのため 細胞に
酸素を供給するには
二酸化炭素が必要となり
血液中の二酸化炭素濃度に比例して
細胞への酸素の取り込まれる
供給量が 決まってくることになります
このような現象を
「ボーア効果」といいます
ボーア効果とは
血液中の二酸化炭素濃度が増加すると
ヘモグロビンが
酸素を解離しやすくなる
現象のことをいい
血液中の二酸化炭素濃度が
増加すると
赤血球内のpHが
＊備考（pHとは、水素イオン濃度指数といい水溶液中の性質(酸性、アルカリ性)の程度をあらわす単位になります。pHは、血中の酸素量(O2)が減少し、二酸化炭素量(CO2)が増加すると二酸化炭素が水(H2O)に溶け炭酸(H2CO3)に変化します。二酸化炭素量が増加すると炭酸の量も増加し炭酸は水素イオン(H+)を放出します。水素イオンが増加するとpHは、酸性を示します。
二酸化炭素量 CO2(増) → 炭酸 H2CO3(増) → 水素イオン H＋(増) → 酸性
逆に、血中の酸素量が増加し、二酸化炭素量(CO2)が減少すると炭酸(H2CO3)の量が通常よりも少なくなり、それに伴って水素イオン(H+)の量も減少するとpHは、アルカリ性を示します。
二酸化炭素量 CO2(減) → 炭酸 H2CO3(減) → 水素イオン H＋(減) → アルカリ性
そして、このpHは、0～14の数値で表され、pH7を中性とし、7より小さい場合は酸性、大きい場合はアルカリ性となります。通常 血液は弱アルカリ性で PH 7.35から7.45 という 狭い範囲で調整されています。また、赤血球のpHは、ヘモグロビンの酸素親和性に影響を与えます。pHが低くなると、ヘモグロビンは酸素を解離しやすくなります。一方、pHが高くなると、ヘモグロビンは酸素をより強く結合します。このため、赤血球のpHが変化すると、組織に酸素を供給する能力が変化します。）
低下してしまうことで
（酸性方向へ）
ヘモグロビンは
酸素との結びつきが弱くなり
ヘモグロビンは
酸素を解離しやすくなります
逆に 二酸化炭素の少ない環境では
赤血球内のpHは上がり
（アルカリ性方向へ）
ヘモグロビンは 酸素との
結びつきが強くなるため
酸素と結合しやすくなります
具体的に解説すると
二酸化炭素量が増えれば
水素イオンが増加し
pHが低下します
pHが低下する要因は
二酸化炭素量の他にも
激しい運動や体温上昇などでも
pHは低下するのですが
pHの正常範囲の中央値である
pH 7.4よりも低下し
酸性に傾くことで
酸素はヘモグロビンに
くっつきにくくなり
ヘモグロビンは
酸素を手放しやすくなります
そうなると酸素は
ヘモグロビンから
離れていくことができ
細胞は 酸素を受け取ることができます
（図を参照）
このように細胞に酸素を届けるには
二酸化炭素が 必要となり
二酸化炭素量が多ければ
その分 多くの酸素を細胞へ
供給することが出来るようになります
逆に体内の二酸化炭素が少なければ
細胞へ供給される酸素量も
少なくなります
そのため 二酸化炭素を
多く吐き出しすぎていたり
体温が 低下していると
pHは上昇していき
pH7.45以上になると
ヘモグロビンは酸素を
がっちりとつかんで
離さなくなってしまいます
そうなると 細胞内に酸素が
届けられにくくなり
細胞内の酸素不足が起こります
二酸化炭素が
不足してしまうということは
各細胞に酸素が届きにくくなり
脳などの重要な細胞にも
十分な酸素が供給されなくなります
そのため頭痛やめまい、倦怠感などの
症状が現れやすくなります
また 本来 二酸化炭素濃度には
平滑筋を
(心臓、血管、気道、消化管などの内臓を構成する筋肉)
弛緩させる作用もあるため
二酸化炭素が ある程度高いと
気道や血管が広がり
呼吸や血液循環が
促進されることで
臓器の血流が改善し
機能が向上したりするのですが
二酸化炭素濃度が低下し
二酸化炭素不足だと
平滑筋が緊張し
気道や血管が狭くなるため
心臓病や脳卒中などのリスクも
高まると言われております
また うつ症状やパニック障害
不安感や過呼吸発作などの
精神的症状も
体内の二酸化炭素不足が
影響しているとも言われております
そして ヘモグロビンが
酸素をがっちりとつかみ
解離できなかったなどで
体内で使われなかった酸素は
利用されずに体内に留まりやすく
そのため 使われない酸素が
体内で増加してしまうと
使われずに余った酸素の一部は
血液中にとどまっている間に
毒性の強い活性酸素になって
自分の細胞を傷つける原因にもなり
ガンや心筋梗塞、脳卒中、糖尿病などの
生活習慣病を引き起こす要因にもなります
また アトピー性皮膚炎や
お肌のシミ、シワの原因にもなったり
老化のスピードを早めたりする
ともいわれております
＊注意(二酸化炭素も必要以上に増えると毒になります)
つまり 私たちの身体には
一定量の二酸化炭素が
必ず必要という事になります
このように二酸化炭素は
不要の老廃物どころか
体にとって酸素と同様に
非常に大事な物質である
ということが分かって
頂けるかと思います
また 呼吸の調節をするための
血液中の酸素と
二酸化炭素の濃度を
監視(モニター)する
化学受容器(センサー)があるのですが
血液中の酸素濃度を
主に監視(モニター)する
化学受容器(センサー)は
首の頚動脈の分岐部にある
頸動脈小体(舌咽神経系)と
心臓の上の大動脈弓近くにある
大動脈小体(迷走神経系)になります
そして 血液中の二酸化炭素濃度を
主に監視(モニター)する
化学受容器(センサー)は
脳幹の延髄にあります
延髄は 脳の最も下位の部分で
呼吸中枢や循環中枢などの生命維持に
とても重要な中枢神経が
存在している場所になります
どちらもとても重要な
センサーになりますが
二酸化炭素のセンサーは
酸素のセンサーよりも
呼吸をコントロールしてる
脳の中枢の近くにあるため
いかに二酸化炭素が
重要であるかが うかがえます
因みに 化学受容器の働きとしては
血中の酸素濃度が高くなると
呼吸中枢は呼吸を
抑制します（呼吸回数が減る）
逆に 血中の酸素濃度が低くなると
呼吸中枢は呼吸を
促進します（呼吸回数が増す）
二酸化炭素濃度の場合は
血中の二酸化炭素濃度が高くなると
呼吸を促進し
二酸化炭素濃度が低くなると
呼吸を抑制します
また pHの場合は
pHがアルカリ性(7.4より高い)になると
呼吸中枢は呼吸を抑制します
（呼吸を減らして二酸化炭素濃度を増やすことで、酸性側に戻す）
逆に pHが酸性(7.4より低い)に傾くと
呼吸中枢は 呼吸を促進します
（呼吸数を増やして二酸化炭素を体外に排出することで、アルカリ性側に戻す）
このように これらの化学受容器は
呼吸を調節するための
重要な役割を果たしています
（図を参照）
以上のようなことを踏まえて
深呼吸などの
深く吸って深く吐くといった
呼吸法を考えると
大きく息を吸って
酸素をたくさん取り込もうとしても
体内では 酸素量が 十分なので
血中の酸素濃度の改善には働かず
返って過剰な酸素が
細胞の酸欠を誘発しやすくなり
そして 余った酸素の一部が
毒性の強い活性酸素となって
細胞を傷害する確率も上がります
また 大きく息を吸った分
吐く息の量も多くなるので
必然的に排出される
二酸化炭素の量も
多くなってしまいます
通常の呼吸で 息を吸い込むとき
二酸化炭素の量は 約０.０４％ですが
呼気中では 約4％の二酸化炭素が
排出されるため
1回の呼吸で 吸気(息を吸う)の
約100倍の二酸化炭素の量が
吐き出されることになり
深呼吸や浅く早い呼吸を
すればするほど二酸化炭素は
血液中から減っていくため
体に必要な二酸化炭素までも
過剰に吐き出してしまいます
そのことにより血中の
二酸化炭素濃度が低下し
細胞レベルでの酸欠や
気管、血管等が収縮し
高血圧症、心臓疾患を発症する
リスクまでも高くなってしまいます
このようなことから
深呼吸をやりすぎると
体にとって悪影響を及ぼす恐れが
あるということになります
あと 常に口で呼吸をしていると
深呼吸のやりすぎと同様な状態に
陥りやすくなるので
なるべく氣をつけて
” 鼻 ”で 呼吸するようにして下さい
また 呼吸は 速くて深いと
二酸化炭素の排出量が
増加してしまうので
氣を付けてください
次回はこの続きで
正しい呼吸で運動能力や
学習能力なども上がる
『 呼 吸 の仕方 』について
書いていきたいと思っております。
皆様のお役に少しでも立てれば幸いです。
【お読み頂きまして ありがとうございました】