Функции кровообращения функции сердца при мышечной деятельности



страница1/5
Дата12.09.2017
Размер0.86 Mb.
ТипГлава
  1   2   3   4   5

110

ГЛАВА 7, ФУНКЦИИ КРОВООБРАЩЕНИЯ

7.1. Функции сердца при мышечной деятельности

Свои разнообразные функции по обеспечению нормальной жизне-деятельности клеток живого организма кровь может выполнять только при ее постоянном движении в сосудах, то есть при наличии кровообращент. В многоклеточных организмах клетки потеряли непосредственный контакт с внешней средой и находятся в окружающей их жидкой среде - межклеточ-ной (тканевой) жидкости, из которой получают все необходимые вещества и в которую выделяют продукты обмена. Состав межклеточной жидкости постоянно меняется, поскольку клетки живого организма всегда активны. Поэтому поддержание постоянства внутретей среды органшма возможно лишь при условии непрерывного кровообращения. Система кровообращения - одна из важнейших физиологических - включает в себя сердце, выпол-няющее функцию насоса, и кровеносные сосуды (артерии, артериолы, ка-пилляры, венулы, вены). Общая схема кровообращения приведена на рис. 7.1. В сосудистой системе выделяют два отдела: малый круг - движение кро-ви по сосудам легких и большой круг - кровообращение во всех остальных органах и тканях.

Главная функция кровообращения - транспортная. Благодаря движе-нию по всему телу кровь переносит различные вещества из одного места в другое, осуществляя тем самым свою основную функцию - поддержание по-стоянства внутренней среды организма.

Насыщенная кислородом артериальная кровь выбрасывается из лево* го желудочка в аорту и через разветвленную систему артериальных сосудо? доставляется ко всем органам и тканям. Оттекающая от них венозная кровь, бедная кислородом, по системе венозных сосудов возвращается в право? предсердие. Затем кровь поступает в правый желудочек и далее через легоч-ные артерии к легким, где она отдает избыток ССЬ и вновь насыщается ки-слородом. После этого уже артериальная кровь по легочным венам возвраН щается в левое предсердие, из которого поступает в левый желудочек. Этим \ заканчивается один сердечный цикл и начинается следующий.

7.1.1. Физиология сердечной мышцы

Сердце представляет собой полый четырехкамерный мышечный ор-| ган весом от 220 до 350 г у мужчин и от 180 до 280 г у женщин.

По своему строению волокна сердечной мышцы схожи с волокнами скелетных мышц. Однако в отличие от скелетных мышц ионы кальция могут поступать в саркоплазму кардиомиоцитов не только из цистерн саркоплазма


111





тического ретикулума, но и извне. Поэтому концентрация этих ионов в меж-клеточной жидкости существенно влияет на сократительную функцию серд-ца. Главной функциональной особенностью сердечной мышцы является то, что ее отдельные клетки не изолированы одна от другой, как, например, в скелетной мышце. В результате наличия тесных межклеточных соединений вся масса клеток и в предсердиях, и в желудочках ведет себя как едтый функционалъный синцитий.






Легочное

кровообращение

(малыйкруг)


Легкие



Кровообращенис в органах и тканях (болъшой круг)

Рис. 7.1. Схема движения крови в организме

7.1.2. Механизм возбуждения сердечной мышцы

Сокращения сердца происходят вследствие периодически возникаю-щих в самой сердечной мышце электрических импульсов. В отличие от ске-летной сердечная мышца (миокард) обладает рядом свойств, обеспечиваю-



112



щих ее непрерывную ритмичную активность: возбудимостью, автоматией, проводимостью, сократимостъю,рефрактерностъю.

Свойство автоматгш сердечной мышцы означает способность со-вершать ритмические сокращения под влиянием импульсов, зарождающихся в ней самой. У взрослого человека сердце ритмично сокращается с частотой 70-75 раз в минуту. Ритмичное возникновение и распространение возбужде-нйй в сердце обеспечивается наличием специальных морфофункциональных образований (рис. 7.2). В задней стенке правого предсердия, у места впаде-ния в него верхней полой вены, располагается сто-атриальный узел (С-А узел), представляющий собой скопление специализированных мышечных клеток на участке размерами 0,3 х 1,0 см. Мембрана этих клеток, имеющих сравнительно низкий уровень исходной поляризации (-60 мв), обладает спо-собностью спонтанной диастолической деполяризации. Скорость развития, этой деполяризации регулируется вегетативной нервной системой. Возни» кающее в С-А узле возбуждение по специальным проводящим волокнам распространяется по предсердиям и достигает клеток атрио-вентрикуляр-ного (А-В узел) узла. После небольшой временной задержки в А-В узле воз-буждающие электрические импульсы по специальным волокнам проводящей системы - пучку Гиса, его левой и правой ножкам, и волокнам Пуркине са:






Верхняя полая вена


Волокна Пуркине



Рис. 7.2. Схема расположения водителей ритма и проводящей системы сердца

113

скоростью 3-5 м/с распространяются по миокарду желудочков. Скорость распространения возбуждения по волокнам проводящей системы в 5-6 раз выше, чем по рабочим волокнам миокарда. В стенках желудочков многочис-ленные веточки проводящей системы - волокна Пуркине - осуществляют прямой контакт с сократительными волокнами сердечной мышцы.



7.1.3. Электрические явления в сердце

Длительность потенциала действия в волокнах миокарда желудочков составляет 0,3 с, то есть в 100 раз болыые, чем в волокнах скелетной мышцы (рис. 7.3). Так как длительность сокращения и электрического возбуждения мышечных волокон сердца практически совпадает, то на протяжении всего периода сокращения они находятся в состоянии невозбудимости (рефрактер-ности). Следовательно, в период сокращения сердце не способно реагировать на другие стимулы. Наличие длительной рефрактерной фазы препятствует развитию непрерывного сокращения - тетануса (по сравнению со скелетной мышцей) сердечной мышцы и обеспечивает ей условия для совершения лишь одиночных сокращений даже при значительном увеличении частоты сердечных сокращений (ЧСС).

В связи с тем что миокард представляет собой функциональный син-цитий, в каждом его сокращении участвуют все волокна. Сила сокращения сердечной мышцы в отличие от скелетной не может изменяться путем во-влечения различного числа кардиомиоцитов (закон «все или ничего»).

7.1.4. Электрокардиограмма

Электрическое возбуждение, возникнув в С-А узле, через 0,07-0,09 с охватывает оба предсердия и после неболыной задержки, через 0,2-0,22 с, распространяется на все волокна желудочков. Процесс возбуждения клеток рабочего миокарда вызывает появление отрицательного заряда на поверхно-сти этих клеток. Меняющееся электрическое поле, возникающее во время развития возбуждения и реполяризации различных участков сердечной мышцы, практически мгновенно распространяется по обладающим высокой электропроводностью тканям тела, включая кожные покровы. Регистрация электрических потенциалов сердца с поверхности тела называется электро-трдиографией, а регистрируемые с ее помощью кривые йзменений разности потенциалов во времени - электрокардиограммой (ЭКГ, рис. 7.4). ЭКГ от-ражает только процессы возбуждения в сердце, а не его сокращения. Прибо-ры, служащие для регистрации ЭКГ, носят название электрокардиографов. Электрокардиография широко применяется в практической медицине, спор-тивной медицине и физиологии для регистрации ритма сердца и диагностики различного рода нарушений сердечной деятельноети.


114



МВ

+20


0 20 40 60 80 -100


Фаза деполя-ризации

Фаза начальной быстрой реполяризации



Фаза медленной репояяризации фаза сокращенщ

^сардиомиоцита



Фаза ваонечной быстрой


ПотетдалдейяШ) Кришсокращенп I


Фазарасшбления кардиомиоцига



400 Время,мс


200


100


300







Исходныйуровень возбудимостя


10

' Огаоси-

Абсолюгная I тельная


рефракгерность

Рис. 7.3. Потенциал действия и изменения возбудимости одиночного мышечного волокна желудочков. Механограмма одиночного сокращения


115



Рис. 7.4. Нормальная ЭКГ человека, зарегистрированная путем биполярного

отведения от поверхности тела в области правой руки и левой ноги

(П-е стандартное отведение)

7.1.5. Насосная функция сердца

Сердце нагнетает кровь в сосудистую систему благодаря периодиче-ским синхронным сокращениям мышечных клеток, составляющих миокард предсердий и желудочков, а также наличию атриовентрикулярных (пред-сердно-желудочковых), аортального (в устье аорты) и легочного (в устье ле-гочной артерии) клапанов. Лишь наличие этих четырех клапанов, открытие и закрытие которых происходит прежде всего вследствие разницы давлений в полостях, разделенных этими клапанами, позволяет сердцу эффективно ра-ботать как насосу* а крови двигаться в строго заданном направлении.

Каждый сердечный цикл состоит из двух основных перирдов: сокра-щения, называемого систолой, и расслабления, называемого диастолой. Со-кращения сердца сопровождаются характерными изменениями давления в его полостях и выходящих из него аорте и легочной артерии (рис. 7.5).


116








Давление в аорте


Давление в левом предсердии

Давление в левом желудочке




Тоны сердца


Изменения объема левого желудочка


Систол^чесшй объем


ЭКГ



Рис. 7.5. Изменения давления в аорте, левом предсердии и желудочке, а

также объема левого желудочка во время различных фаз

сердечного цикла (1-8)

Вертикальными линиями выделены отдельные фазы сердечного цикла: 1) фаза со-кращения предсердий; 2) фаза асинхронного сокращения желудочков; 3) фаза изо-метрического сокращения желудочков; 4) фаза изгнания; 5) протодиастолический период; 6) фаза изометрического расслабления желудочков; 7) фаза быстрого напол-нения желудочков; 8) фаза медлениого наполнения желудочков



117

Сокращение сердца начинается с систолы предсердий, длящейся 0,1 с. После окончания систолы предсердий начинается систола желудочков, в общей продолжительности которой (0,33 с) выделяют период напряжения (0,08 с) и период изгнания крови из желудочков (0,25 с).

Диастола желудочков включает в себя период изометрического рас-слабления и период наполнения.

Наполнение сердца кровью обуславливают несколько причин. Одной из них является остаточная движущая сила венозной крови, вызванная пре-дыдущим сокращением сердца. Благодаря наличию этой силы среднее дав-ление в полых венах выше, чем в правом предсердии. Вторая причина посту-пления крови в сердце - присасывание ее грудной клеткой, особенно во вре-мя вдоха, когда снижается внутригрудное давление. Третьей причиной при-тока крови к сердцу, особенно при мышечной деятельности, является сокра-щение скелетных мышц и периодическое сдавление вен. Благодаря наличию в венах клапанов работает своеобразный мышечныйнасос. При сдавливании венозных сосудов кровь продвигается по ним вверх к сердцу. Движению крови в обратном направлении препятствуют закрытые клапаны вен. В мо-мент расслабления мышц стенки вен расправляются и они вновь наполняют-ся кровью. Благодаря многократному повторению этого процесса кровь ак-тивно продвигается к сердцу.

В покое во время диастолы наполнение желудочков кровью увеличи-вает их объем до 120-130 мл.Объем крови, содержащийся в желудочках в конце диастолы, называется конечно-диастолическим объемом. В покое за время систолы сердце выбрасывает в аорту около 70 мл крови. Этот объем называется систолическим (СО), или ударным, объемом (УО). Объем крови, остающийся в сердце после систолы (50-60 мл), называется конечно-систолшеским объемом. При напряженной мышечной деятельности конеч-ный систолический объем может уменьшиться до 10-30 мл. Вместе с тем при работе, благодаря значительному увеличению притока крови к сердцу в диа-столу, конечный диастолический объем может возрастать у тренированных лицдо 200-250 мл-.-В условиях значительного увеличения конечного диасто-лического объема и уменьшения конечного систолического систолический объем по сравнению с покоем при мышечной работе может возрастать более чем вдвое.

7.1.6. Метаболизм и кровоснабжение сердца

Обеспечение сердечной мышцы энергией имеет ряд специфических особенноетей. Энергию, необходимую для совершения механической рабо-ты, сердце получает главным образом за счет аэробного процесса распада питательных веществ - окислительнрго фосфорилированш. В этом принци-пиальное отличие энергообеспечения миокарда от скелетных мышц, которые при интеноивных кратковременных нагрузках могут покрывать свои энерге-

118


тические потребности за счет анаэробных процессов, образуя при этом ю слородный долг. Даже в состоянии покоя мышца сердца потребляет большс количество кислорода (8-10 мл/ 100 г/мин).

В качестве основных энергетических субстратов окисления сердеч


ной мышцей используются свободные жирные кислоты, глюкоза и молочна
кислота (лактат). В покое доля каждого из этих субстратов составляет сооч
ветственно около 34, 31 и 28%. При мышечной работе значительно возраста
ет доля лактата (до 60%). .1

Кровоснабжение сердца. В покое у человека коронарный кровота
составляет в среднем 80-90 мл • 100 г"1 • мин"1. При интенсивной мышечнс!
работе он возрастает в 4-5 раз. Коронарный кровоток в отличие от кровоЦ
ращения в других органах претерпевает значительные колебания т пропЛ
жети сердечного цикла. Они связаны с изменениями давления крови в аори
и давления внутри миокарда. Под действием высокого внутримышечной
давления во время систолы коронарные сосуды сдавливаются и кровотсий
них уменьшается почти до нуля. я

1

7.1.7. Основные показатели работы сердца з|



Основной функцией сердца является нагнетание крови в систему м
судов. Насосная функция сердца характеризуется несколькими показатея
ми. Одним из важнейших показателей работы сердца является лшнушщ
объем кровообращенш (МОК) - количество крови, выбрасываемое желудя
ками сердца в минуту. МОК левого и правого желудочков одинаков. Син
нимом понятия МОК является термин «сердечный выброс» (СВ). МОК - •
интегральный показатель работы сердца, зависящий от величины систолш
ского объема (СО) - количества крови (мл; л), выбрасываемого сердцемя
одно сокращение, и ЧСС. Таким образом, МОК (л/мин) = СО (л) х 49
(уд/мин). В зависимости от характера деятельности человека в данный •
мент времени (особенности физической работы, поза, степень психоэмош
нального напряжения и др.) доля вклада ЧСС и СО в изменения МОК т
лична. Ориентировочные величины ЧСС, СО и МОК в зависимости отпш
жения тела, пола, физической подготовленности и уровня физической акя
ности представлены втабл. 7.1. ••

7.1.7.1. Частота сердечных сокращений т

1

ЧСС в покое. ЧСС - один из самых информативных показателей состояния не только сердечно-сосудистой системы, но и всего организма в


целом. Начиная с рождения и до 20-30 лет ЧСС в покое снижается со 100-110
до 70 уд/мин у молодых нетренированных мужчин и до 75 уд/мин у женщин.
В дальнейшем, с увеличением возраста, ЧСС незначительно возрастает: у 60-
76-летних в покое по сравнению с молодыми на 5-8 уд/мин.


т т




О 00


1



Таблица 7.1

Примерные величины частоты сердечных сокращений (ЧСС, уд/мин),

систолического объема (СО, мл) и минутного объема кровообращения

(МОК, л/мин) в покое и при физической работе



Иссле-дуемые показа-тели


покой


Умеренная работа


Максимальная аэробная работа


Лежа


Стоя


нетрени-рованные


трениро-ванные


нетрени-рованные


трениро-ванные


нетрени-рованные


трениро-ванные


нетрени-рованные


трениро-ванные


М


Ж


М


Ж


М


Ж


М


Ж


М


Ж


М


Ж


М


Ж


М


Ж


чсс


70


75


45


50


75


78


55


60


135


140


130


135


195


195


190


190


со


80


60


95


70


60


45


75


60


120


90


180


140


130


100


190


150


мок


5,6


4,5


4,3


3,5


4,5


3,5


4,1


3,6


16,2


12,6


23,4


18,9


25,3


19,5


36,1


28,5



120



ЧСС при мышечной работе. Единственной возможностью повысйт|ы доставку кислорода к работающим мышцам является увеличение объе крови, поступающей к ним в единицу времени. Для этого дрлжен возр МОК. Поскольку ЧСС прямо влияет на величину МОК, то повышение ЧС( при мышечной работ'е является обязательным механизмом, направленным 1 удовлетворение значительно возрастающих нужд метаболизма. Изменени^ ЧСС при работе показаны на рис. 7.6.



уд/миы







160


Восстановление


140 _


120 _


100 _


80 _


60





10


12


14


Время, мин



Рис. 7.6. Изменения частоты сердечных сокрашений до, во время и после умеренной работы

Если мощность цикличеекой работы выразить через величину потребляемого кислорода (в процентах от величины максимального потребления кислорода - МПК), то ЧСС возрастает в линейной зависимости от мощности работы (потребления О2, рис. 7.7). У женщин при условии равного с мужчинами потребления О2 ЧСС обычно на 10-12 уд/мин выше.

Наличие прямо пропорцибнальной зависимости между мощностью работы и величиной ЧСС делает часто1?у пульса важным информативным показателем в практической деятельности тренера и педагога. При многих видах мышечной деятельности ЧСС - точный и легкоопределяемый показа



121



тель интенсивности выполняемых физических нагрузок, фйзиологической стоимости работы, особенностей протекания периодов восстановления.











Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3   4   5


База данных защищена авторским правом ©zodorov.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница