Физиология системы кровообращения
 Скачать 451.5 Kb.
| Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей |
| ФИЗИОЛОГИЯ СИСТЕМЫ КРОВООБРАЩЕНИЯ. История изучения физиологии системы кровообращения берет свое начало с 1628 г. Когда английский врач Уильям Гарвей установил, что система кровообращения - это замкнутая система и движение крови в ней обеспечивается за счет работы сердца. Он описал последовательность сокращения предсердий и желудочков. В 1662 г., используя микроскоп, Мальпиги открыл капилляры. В 1733 г. Хэлс измерил давление в артерии лошади. В 1828 г. Пуазейль сконструировал ртутный манометр для физиологических исследований. В 1846 г. Карл Людвиг сконструировал кимограф и записал колебания артериального давления. С тех пор прошло много времени, и в настоящее время наука достигла такого совершенства, что позволяет заглянуть в каждую клеточку и увидеть процессы, о которых ученые в то время не могли даже предполагать. Итак, кровь может осуществлять свои жизненно важные функции только при условии непрерывного движения. Поэтому система кровообращения обеспечивает все процессы метаболизма в организме человека и является компонентом различных функциональных систем, определяющих гомеостаз. Система кровообращения включает в себя: сердце, сосуды и нейрогуморальный аппарат регуляции. Функции, которые выполняет сердечно-сосудистая система, следующие: 1) обмен организма с окружающей средой, 2) доставка питательных веществ и кислорода в ткани, 3) удаление шлаков, 4) обеспечение объединяющей функции в нашем организме (за счет переноса биологически активных веществ), 5) обмен тепла. Система кровообращения включает в себя три круга: 1. Большой - артериальная кровь из левого желудочка поступает в аорту. Откуда кровь направляется в крупные артерии [1- aa. coronariae dextra et sinistra (коронарная),2- truncus brachiocephalicus (плечеголовной ствол), a. carotis communis sinistra (сонная артерия), a. subclavia sinistra подключичная артерия),3- rami parietales (к стенкам полостей) и rami vicerales (к содержимому полостей)]. Эти артерии в свою очередь делятся на более мелкие артерии, далее на артериолы, прекапилляры и затем распадаются на капилляры. Далее кровь собирается в венулы, вены и возвращается в правое предсердие по 2 стволам: верхней и нижней полым венам. 2. Малый - венозная кровь, выбрасываясь из правого желудочка в легочный ствол (truncus pulmonalis), по 2 легочным артериям (a.pulmonalis dextra) и (a.pulmonalis sinistra) направляется к легким. Проходя к легким артерии вновь делятся на ветви к соответствующим долям легких и к легочным сегментам и, сопровождая бронхи, разветвляются на мельчайшие артерии, артериолы, прекапилляры и капилляры. Из легких кровь направляется в левое предсердие вначале по более мелким венам, идущим соответственно бронхам, сегментам и долям, затем по более крупным (по два ствола из каждого легкого). Клапанов легочные вены не имеют. 3. Коронарный - артериальная кровь выбрасывается в правую и левую коронарные артерии, которые берут свое начало в корне аорты. Крупные коронарные артерии стелются по поверхности сердца и, только достигая диаметра примерно 2 мм, ветвятся и уходят в глубь миокарда почти под прямым углом. Венозная кровь из коронарного круга в значительной степени сливается в правое предсердие. Остальная поступает через сосуды Тибезия (22% в правый желудочек и 5% - в левый желудочек). Циркуляция массы крови в замкнутой системе сосудов осуществляется в основном при помощи сердца. ФИЗИОЛОГИЯ СЕРДЦА В норме приток крови к сердцу равен ее оттоку. Частота сокращений сердца зависит от массы организма: чем больше масса, тем меньше частота сокращений (например, у мыши- до 400, у собаки - 120, у взрослого человека - 60-80 уд/мин). Считается, что сердце по величине равно кулаку соответствующего индивидуума. Средние размеры его у взрослого человека: длина -12-13 см, масса у мужчин - около 300 г, у женщин - 220 г. Сердце высших позвоночных состоит из двух половин: левой (системной) и правой (легочной). Их функциональное разделение происходит только после рождения. В сердце выделяют четыре камеры, а вместе с ушками - 6 камер. В норме камеры сердца проводят кровь только в одну сторону. Обратному току крови препятствует клапанный аппарат сердца. В устье полых вен располагается фиброзное кольцо, которое принимает участие в обеспечении нормального прохождения крови по камерам сердца. Систола предсердий начинается с сокращения в устье полых вен фиброзного кольца. При сокращении предсердий кровь не идет обратно в вены, потому что в предсердиях в это время осталось мало крови. Основная ее масса уже ушла в желудочки. Желудочки в это время расслаблены и давление в них меньше, чем в венах. Предсердие и желудочек каждой половины сердца соединены между собой атриовентрикулярным отверстием, снабженным створчатыми клапанами (атриовентрикулярными), которые препятствуют обратному току крови из желудочков в предсердия. При детальном рассмотрении их строения выделяют в основании клапана фиброзное кольцо, к которому крепятся створки клапана. В левой половине, как правило, располагается двустворчатый (митральный), а в правой - трехстворчатый (трикуспидальный) клапаны. Хотя количество створок может колебаться, но всегда в левой половине находится меньшее количество створок. К концам створок прикрепляются сухожильные нити (хорды), другой конец которых соединен с сосочковой мышцей (m.papillaris). При сокращении сосочковой мышцы происходит натяжение сухожильных нитей. Давление в это время в желудочках повышается. Кровь устремляется к предсердиям, но, встречая на своем пути створчатые клапаны, закрывает их. А сухожильные нити натягиваются, удерживая створки. Таким образом, функция сухожильных нитей: не дать вывернуться створкам в сторону предсердия во время сокращения желудочков. Клапанный аппарат сердца включает в себя также полулунные клапаны,расположенныемежду левым желудочком и аортой (аортальный) и между правым желудочком и легочной артерией (пульмональный). Клапаны аорты и легочной артерии образуют обращенные в полость сосуда карманоподобные углубления, окружающие в виде полумесяцев устье сосудов, из-за чего и получили название полулунных. Полулунные клапаны, также как и створчатые, прикреплены к фиброзному кольцу, находящемуся в их основании. На свободном конце клапана ("паруса") имеются так называемые "узелки", которые не дают прилипать клапану к стенке артерии или аорты во время выброса крови из желудочков. За счет этих "узелков" между "парусом" и стенкой сосуда образуется щель (синус). И при расслаблении желудочков, когда давление в нем понижается, кровь пытается вернуться обратно, но затекая в щель, заполняет пазухи (синусы) и захлопывает клапаны. СЕРДЕЧНЫЙ ЦИКЛ Итак, основная функция сердца - это ритмичное нагнетание крови в артерии за счет сокращения и расслабления мышечных волокон. В норме сердечный цикл составляет от 0,8 до 0,86 с. При поверхностном рассмотрении выделяют: систолу предсердий - 0,1 с; диастолу предсердий - 0,7 с; систолу желудочков - 0,3 с и диастолу желудочков - 0,5 с. Однако, при более детальном рассмотрении, сократительную работу желудочков подразделяют на периоды, а те в свою очередь как правило делятся на фазы. Кроме того, имеются короткие интервалы. В основе деления сердечного цикла на периоды и фазы лежит изменение давления в полостях сердца. Начнем рассмотрение сердечного цикла с систолы желудочков (0,33 с). 1. Период напряжения желудочков (0,08 с): 1 фаза: асинхронного сокращения В данную фазу кардиомиоциты, получившие импульс от водителя ритма, сокращаются. А не получившие растягиваются. Давление в желудочках не изменяется. 2 фаза: синхронного сокращения Возбуждение охватывает все волокна. Давление в желудочках растет и когда его величина становится больше, чем давление в предсердиях (10-15 мм рт. ст.), захлопываются створчатые клапаны. А полулунные клапаны еще не открываются, так как в аорте давление больше (около 50 мм рт. ст.). 3 фаза: изометрического сокращения В эту фазу все клапаны закрыты. Кардиомиоциты сокращаются, но изменить свою длину не могут, так как желудочки наполнены кровью. Поэтому в них растет напряжение. В результате поднимается давление и открываются полулунные клапаны, когда давление в левом желудочке достигает 70-80 мм рт.ст., а в правом 15-20 мм рт.ст. Период напряжения желудочков заканчивается. Далее начинается Он начинается с момента открытия полулунных клапанов и включает в себя время, которое затрачивается на преодоление сопротивления крови, находящейся в артериальных сосудах. 2. Период изгнания крови (0,25 с): 1 фаза: быстрого изгнания крови Кровь под влиянием большого давления быстро устремляется из желудочков в сосуды. Из левого желудочка под давлением 120-130 мм рт.ст., а из правого - 25-30 мм рт.ст. Такое же давление создается соответственно в аорте и легочной артерии. По мере заполнения аорты и легочной артерии, выходящей из желудочков кровью, сопротивление выходящему потоку крови увеличивается, и фаза быстрого изгнания сменяется фазой медленного изгнания. 2 фаза: медленного изгнания крови В данную фазу давление выравнивается и скорость изгнания крови из желудочков в аорту замедляется. Далее начинается диастола желудочков (0,47 с). Она начинается с возникновения Следующий период изометрического расслабления (0,08 с) В данный период кардиомиоциты расслабляются, но изменить своей длины не могут, так как клапаны находятся в закрытом состоянии. В результате уменьшается напряжение кардиомиоцитов и давление в желудочках падает. Когда оно становится ниже, чем в предсердиях, открываются клапаны и начинается следующий период. Период наполнения кровью (0,35 с) 1 фаза: быстрого наполнения Начинается с открытия атриовентрикулярного клапана. Из-за большой разности давления кровь быстро устремляется в желудочки (33 мл). Затем давление начинает выравниваться и течение крови замедляется. Начинается следующая фаза. 2 фаза: медленного наполнения В эту фазу практически вся кровь, которая поступает в предсердия, протекает сразу же в желудочки. И в завершение наступает следующая фаза. 3 фаза: быстрого активного наполнения (пресистола или систола предсердий) (0,1 с) Во время систолы предсердий происходит дополнительное "выжимание" крови (40 мл) из предсердий в желудочки. МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ СЕРДЕЧНОЙ МЫШЦЫ I. Поперечный срез, сделанный через середину обоих желудочков, указывает на значительно большую толщину левого. Различия касаются также и внутреннего строения. Стенки левого желудочка представляют собой мощный цилиндр из циркулярной мускулатуры, покрытый снаружи и изнутри спиральными волокнами. В правом желудочке циркулярный слой развит относительно слабо, а основную массу составляют спиральные волокна. Такие различия в строении отражают функциональные особенности, т.е. те усилия, которые развиваются каждым из желудочков во время выброса крови. Стенка сердца состоит из трех слоев: эндокарда, миокарда и эпикарда. Основную массу составляет миокард, имеющий наиболее сложное строение. Его образуют отдельные мышечные волокна, каждое из которых является функциональной единицей. II. Характерным морфологическим признаком сердечной мышцы является то, что миокард представляет собой цепочку соединенных последовательно клеток, имеющих тесные контакты между собой, называемых вставочными дисками. Во вставочном диске различают десмосомы, места вплетения миофибрилл в плазмалемму и плотные соединения - нексусы, обладающие незначительным электрическим сопротивлением. Они служат местом перехода возбуждения между клетками, обеспечивая функциональное единство миокарда. При чем, так как предсердия представлены двумя мышечными слоями - наружным циркулярным (единый для обоих предсердий) и внутренним продольным (для каждого предсердия свой слой), а желудочки имеют три мышечных слоя: наружный - косой, средний - кольцевой и внутренний, который дает сосочковые мышцы, то принято выделять два функциональных синцития - предсердный и желудочковый. III. Клетки предсердий отличаются от клеток желудочков меньшими размерами. В предсердиях слабо развит саркоплазматический ретикулум. IV. Все мышечные клетки можно разделить на 2 больших класса: типичные (миокардиоциты) - это клетки, которые выполняют лишь одну функцию - сокращение в ответ на приходящий к ним импульс, и атипичные (миоциты), находящиеся в узлах автоматии и проводящей системе сердца, функция которых генерировать потенциал действия, проводить его по сердцу, а способность к сокращению выражена слабо. V. Сократительные мышечные волокна сердца, сохраняя сходство с поперечно- полосатой скелетной мышечной тканью, отличаются от нее рядом признаков: большой насыщенностью кардиомиоцитов митохондриями и достаточно большим содержанием гликогена. VI. Кроме того, в свою очередь атипические клетки отличаются от типических рядом признаков: 1) клетки проводящей системы бедны миофибриллами, 2) богаты саркоплазмой, 3) более крупные, чем типичные кардиомиоциты. ОСОБЕННОСТИ МЕТАБОЛИЗМА СЕРДЕЧНОЙ МЫШЦЫ В отличие от скелетных мышц сердечная мышца в 3-4 раза больше потребляет кислорода и питательных веществ. За 1 минуту сердце массой 300 г потребляет в среднем 24-30 мл кислорода. Сердечная мышца в норме работает в условиях аэробного режима. Благодаря наличию кислорода миокард использует различные субстраты окисления и преобразует их в цикле Кребса в энергию АТФ. Для нужд энергетики используются многие продукты обмена: глюкоза, свободные жирные кислоты, аминокислоты, пируват, лактат, кетоновые тела. При физической нагрузке, когда сердце вынуждено сокращаться сильнее и чаще, существенно возрастает потребление жирных кислот. Образование АТФ идет за счет аэробного распада жирных кислот- 70% и аэробного гликолиза - 30%. Сердечная мышца при усилении работы увеличивает захват катехоламинов. Они в свою очередь усиливают силу сокращений сердечной мышцы (инотропный эффект). Возрастает потребление кислорода. Таким образом, существует прямая зависимость между работой сердца и количеством потребленного кислорода. Чем сильнее и чаще сердце сокращается, тем больше потребляет кислорода. Если кислорода недостаточно, то в сердечной мышце в качестве источника энергии используется глюкоза. Она вовлекается в анаэробный гликолиз. При этом глюкоза распадается до пировиноградной кислоты и лактата, которые в анаэробных условиях накапливаются в сердечной мышце. Происходит закисление среды. Возникают очаги гипоксии, приводящие к развитию некрозов и инфаркту. Конечный результат - нарушение проводимости и ритма работы сердца. Погибшие кардиомиоциты не замещаются новыми. Оставшаяся часть кардиомиоцитов гипертрофируется и за счет внутриклеточной регенерации оставшиеся волокна компенсируют потерю. А на месте повреждения остается рубец, образованный из соединительной ткани. Однако, работа сердечной мышцы зависит не столько от количества АТФ, сколько от содержания креатинфосфата. В эксперименте было установлено, что сила сокращений изолированной полоски сердечной мышцы уменьшалась через 8 часов работы, хотя в перфузируемом растворе Рингера концентрация АТФ не изменялась. Если в раствор Рингера добавляли КрФ, то сила сердечных сокращений восстанавливалась. Таким образом, был сделан вывод, что в сердечной мышце в качестве переносчика энергии от митохондрий к мышцам используется КрФ (Чазов Е.И.). Еще одной особенностью метаболизма сердечной мышцы является то, что обмен осуществляется циклически. Во время систолы происходит в основном распад веществ, а во время диастолы их синтез. Что объясняется по всей видимостью особенностями кровоснабжения миокарда во время систолы и диастолы. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ РАБОТОСПОСОБНОСТИ СЕРДЦАЦиркуляция массы крови в замкнутой системе сосудов осуществляется в основном при помощи сердца, так как оно является силой, создающей давление. Функции сердца - резервуарная и нагнетательная. В период диастолы в нем накапливается очередная порция крови, а во время систолы часть этой крови выбрасывается в большой (аорту) или малый (легочную артерию) круги кровообращения. Максимальный объем крови, находящийся в сердце, перед началом систолы желудочков составляет 140-180 мл. Этот объем получил название конечно-диастолический. Он характеризует максимальные возможности сердца как насоса. В период систолы из желудочков выбрасывается порция крови по 60-80 мл. Этот объем получил название - систолический. Чем он больше и чем чаще происходят сокращения сердца, тем выше производительность сердца как насоса. Систолический объем новорожденных составляет примерно 3-4 мл. (В литературе часто используют синоним "ударный объем" или "сердечный выброс"). Для нормирования этого показателя его рассчитывают на площадь тела: СО:1,76 м2. Такой показатель называется ударным индексом. В норме он равен примерно 41 мл/м2 у взрослого человека. За 1 минуту у взрослого человека выбрасывается в среднем 4,5 - 5,0 л крови. Этот показатель носит название минутный объем кровообращения или минутный объем крови (МОК). Рассчитывается по формуле: МОК = ЧССхСО. ЧСС у новорожденных 140 уд/мин, поэтому у них МОК в среднем - 500 мл/мин. В расчете на площадь поверхности за 1 минуту сердце взрослого человека выбрасывает в каждый круг около 3 л/м2 крови (МОК:1,76 м2). Этот показатель получил название сердечный индекс. После изгнания крови в желудочке остается примерно 70 мл крови. Этот объем получил название конечно-систолический. Он всегда имеется, т.к. сердце не способно выбросить всю содержащуюся в желудочках кровь. Данный объем характеризует способность сердца увеличить свою производительность. При повышении сократимости сердца возрастает систолический объем за счет конечно- систолического. Поэтому конечно-систолический объем принято делить на два отдельных объема: В настоящее время имеется достаточно большое количество методов для определения СО и МОК. Наиболее точный метод определения МОК был предложен в 1870 г Фиком. Для этого определяют разницу между содержанием кислорода в артериальной и венозной крови и объем кислорода, потребляемый за минуту. Сложность метода заключается в том, что кровь необходимо забирать зондом из правого предсердия. Поэтому в настоящее время предпочитают косвенные методы определения МОК. Например, метод Стюарта - Гамильтона, основанный на определении в крови скорости распространения специально введенного вещества (индифферентные красители или радиоизотопы). ВНЕШНЕЕ ПРОЯВЛЕНИЕ СЕРДЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ Во время сокращения сердечной мышцы некоторые параметры его деятельности можно зарегистрировать. В частности выделяют механические, звуковые (акустические) и электрические проявления сердечной деятельности. Механическая работа сердца. Сердце нагнетает кровь благодаря ритмическому последовательному сокращению мышечных волокон предсердий и желудочков. И во время этих сокращений можно зарегистрировать механические проявления сердечной деятельности. К ним относятся сердечный (верхушечный) толчок и пульсация артерий. Сердечный (верхушечный) толчок. Во время сокращения объем желудочков увеличен, так как сердце наполнено кровью. Входы и выходы из желудочков закрыты. В результате меняется форма желудочков. Они становятся округлой формы, верхушка их приподнимается и ударяется о внутреннюю поверхность грудной стенки. Этот толчок получил название сердечный толчок и в клинической практике определяется пальпаторно. Если же этот толчок у худых людей попадает в межреберье, то его можно увидеть. В норме верхушечный толчок определяется в пятом межреберье, на 1-1,5 см кнутри от левой срединно-ключичной линии. Стойкие смещения верхушечного толчка могут зависеть от изменения самого сердца или окружающих его органов. Например, на положение верхушечного толчка влияет расположение диафрагмы. При ее высоком стоянии толчок смещается вверх и влево. При низком стоянии диафрагмы- смещается вниз и несколько вправо. В тех случаях, когда верхушечный толчок пальпируется, определяют его свойства: ширину (или площадь), высоту, силу, резистентность. Ширина верхушечного толчка понимается как площадь производимого им сотрясения грудной клетки (в норме имеет диаметр 1-2 см). Высотой верхушечного толчка называется величина амплитуды колебания грудной стенки в области верхушки сердца. Это свойство толчка, как правило, изменяется в одном направлении с его шириной. Высота верхушечного толчка зависит от силы сокращения сердца. Сила верхушечного толчка измеряется тем давлением, которое оказывает верхушка сердца на пальпирующие пальцы. Резистентность верхушечного толчка, определяемая при пальпации, позволяет получить представление о плотности самой сердечной мышцы. Пульс Следующим проявлением механической работы сердца является пульсация артерий. Она возникает в результате периодической работы сердца. Но о механизмах возникновения пульса и его свойствах мы поговорим немного позже. Судить о нормальной механической работе сердца можно по некоторым инструментальным методам исследования: например, баллистокардиографии, апекскардиографии и динамокардиографии.  перейти в каталог файлов | Образовательный портал Как узнать результаты егэ Стихи про летний лагерь 3агадки для детей |