Функции кровообращения функции сердца при мышечной деятельности
жүктеу/скачать 0.86 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 7.1.1. Физиология сердечной мышцы
- Рис. 7.1.
- 7.1.3. Электрические явления в сердце
- 7.1.4. Электрокардиограмма
- 7.1.5. Насосная функция сердца
- Кровоснабжение сердца.
- Основные показатели работы сердца з|
- 7.1.7.1. Частота сердечных сокращений т
| 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.
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
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)
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»).
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.
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 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)
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).
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
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.
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
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. 
жүктеу/скачать 0.86 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
