Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ОСНОВЫ ФИЗИОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА.doc
Скачиваний:
616
Добавлен:
06.02.2016
Размер:
1.41 Mб
Скачать

5. Сердечно-сосудистая система

Доставка необходимых веществ клеткам и удаление от них продуктов жизнедеятельности, обеспечивается кровью, циркулирующей по замкнутой системе полостей и сосудов. Большой круг кровообращения начинается в левом желудочке сердца. Кровь из него проходит аорту, артерии и капилляры всех органов (там отдает кислород и питательные вещества, но забирает углекислоту и продукты метаболизма), а затем через вены и поступает в правое предсердие. Малый круг кровообращения начинается в правом желудочке сердца. Отсюда кровь направляется в легкие, там освобождается от избытка углекислоты, насыщается кислородом и поступает в левое предсердие.

ФИЗИОЛОГИЯ СЕРДЦА

Сердечная мышца обладает автоматией (способностью ритмически возбуждаться под влиянием возникающих в нем импульсов), возбудимостью (способностью приходить в состояние возбуждения под действием раздражителя), проводимостью (способностью проводить возбуждение) и сократимостью (способностью изменять свою форму и величину).

Клетки с наибольшей способностью к автоматии образуют проводящую систему сердца (рис. 12).

Рис. 12. Проводящая система сердца.

Ее основными частями являются: синоатриальный (в стенке правого предсердия) и атриовентрикулярный (на границе предсердий и желудочков) узлы, пучок Гиса, его правая и левая ножки и волокна Пуркинье (заканчиваются на мышечных клетках сердца).

В обычных условиях водителем ритма является синоатриальный узел. Частота разрядов в нем составляет около 70 в 1 минуту. В атриовентрикулярном узле (водитель ритма второго порядка) - 40-50 в 1 минуту. Он задает ритм, если не возбуждается импульсами из синоатриального узла. При отсутствии сигналов от вышерасположенных водителей ритма, более редкие импульсы вырабатываются в пучке Гисса, его ножках и волокнах Пуркинье.

Между клетками миокарда имеются контакты с низким электрическим сопротивлением и возбуждение, возникшее в одной клетке сердца, проводится на другие. Поэтому мышца сердца отвечает на раздражения в соответствии с законом «все или ничего» - всё сердце расслаблено или сокращается с максимальной силой. Поскольку скорость прохождения возбуждения через атриовентрикулярный узел самая низкая, предсердия успевают сократиться в то время, когда желудочки еще расслаблены.

Потенциал действия кардиомиоцитов (рис. 13а.) начинается фазой деполяризации (обусловлена повышением проницаемости мембран для Na+), которая проявляется быстрым изменением мембранного потенциал от -90 мВ до +30 мВ. Затем начинается выход из клетки ионов калия и практически в это же время, в клетки устремляются ионы кальция. Это приводит к развитию плато. Быстрая реполяризация начинается только после закрытия кальциевых каналов. В конце периода реполяризации все ионы, при участии насосов, возвращаются на свои места и потенциал покоя восстанавливается.

Общая продолжительность потенциала действия в кардиомиоците в среднем составляет 300 мс и по длительности практически совпадает с перидом сокращения сердечной мышцы. Ее возбудимость (рис. 13б.) в фазу абсолютной рефрактерности (в течение 270 мс) отсутствует, а в фазу относительной рефрактерности (длится до 30 мс) – снижена. Это исключает тетанус и сердечная мышца работает только в режиме одиночных сокращений.

Возникающее вокруг возбужденного сердца электрическое поле регистрируется на электрокардиограмме (ЭКГ). В нормальной электрокардиограмме различают пять зубцов: Р, Q, R, S, Т. Зубец Р обусловлен возбуждением предсердий. Зубец Q - межжелудочковой перегородки. Зубец R - оснований желудочков, зубец S - верхушки сердца. Зубец Т отражает процесс реполяризации желудочков. Интервал P-Q отражает время проведения возбуждения от предсердий к желудочкам.

Сердечный цикл состоит из систолы (сокращения) и диастолы (расслабления). При систоле предсердий, через предсердно-желудочковые отверстия кровь поступает в желудочки до момента закрытия атриовентрикулярных клапанов, вызванного начинающейся систолой желудочков. При всех закрытых клапанах объем желудочков не изменяется, а давление в их полостях растет. После того как в левом желудочке оно превысит аортальное давление, а в правом - давление в легочной артерии, полулунные клапаны открываются и начинается изгнание крови из желудочков. Диастола желудочков сначала приводит к закрытия полулунных клапанов, а после приближения давления в желудочках к 0 открываются атриовентрикулярные клапаны и начинается наполнение желудочков кровью из сокращающегося предсердия. Так начинается новый цикл сокращений.

а

Рис. 13. Фазы потенциала действия (а) и изменения возбудимости (б) клетки миокарда.

б

При работе сердца человеческое ухо, через фонендоскоп, может различать 2 тона. I - систолический (соответствует моменту закрытия атриовентрикулярных клапанов) и II - диастолический (закрытие полулунных клапанов).

За одну систолу сердце выбрасывает в аорту систолический объем (СО) крови. Умножив его на число сердечных сокращений (ЧСС) в 1 мин, получим минутный объем крови (МОК), т.е. количество крови, выбрасываемое сердцем за 1 мин.

СОСУДИСТАЯ СИСТЕМА

По функциям сосуды делят на:

1. Амортизирующие (аорта и наиболее крупные артерии). Они сглаживают (амортизируют) подъем давления во время систолы и его падение во время диастолы.

2. Резистивные или сосуды сопротивления (средние и мелкие артерии, артериолы и венулы). Они создают большое сопротивление кровотоку, регулируют кровенаполнение капилляров и предотвращают пульсирующее движение крови в них.

3. Обменные (капилляры) обеспечиваютт обменные процессы между кровью и тканевой жидкостью.

4. Емкостные (вены) - способны накапливать 70-80% всей крови.

5. Артериовенозные анастомозы (шунты) соединяют артерии и вены, минуя капилляры.

6. Сосуды возврата крови к сердцу – крупные вены.

Основным условием кровотока является создаваемый сердцем градиент давления в сосудистой системе. Кровь течет из области высокого давления в область низкого и преодолевает сопротивление, создаваемое трением частиц крови друг о друга (вязкостью) и о стенки сосуда. Количество крови, протекающей через поперечное сечение сосуда за единицу времени (объемная скорость кровотока) в связи с замкнутостью кровеносной системы во всех ее отделах одинакова. В отличие от объемной, линейная скорость (расстояние, пройденное частицей крови за единицу времени) изменяется. Самая большая линейная скорость кровотока в аорте - 50-60 см/с, а в капиллярах наименьшая - 0,5 мм/с. Время кругооборота крови (время, в течение которого частица крови пройдет оба круга кровообращения) равно 20-25 с.

Важнейшим гемодинамическим показателем является артериальное давление (АД). Во время систолы АД повышается (систолическое давление), при диастоле - снижается (диастолическое давление). Разницу систолического и диастолического давлений составляет пульсовое давление. АД зависит от работы сердца, количества циркулирующей крови, эластичности сосудов (потеря эластичности повышает АД), сопротивления сосудов току крови.

Физическая работа, прием пищи и эмоции повышают систолическое давление. Во время сна оно снижается. В вертикальном положении давление в сосудах, расположенных ниже сердца, больше чем давление в сосудах выше сердца.

Артериальный пульс - это ритмические колебания стенки артерии. Деятельность сердца создает пульсовую волну, которая распространяется по артериям со скоростью 8-12 м/с (значительно быстрее тока крови). Артериальный пульс отражает состояние сердечнососудистой системы и оценивается по частоте, ритму, быстроте, амплитуде, напряжению и форме. Пульс может быть ритмичным и аритмичным. Быстрота пульса отражает скорость изменения давления в артерии. Амплитуда пульса зависит от систолического объема сердца и эластичности сосудов: чем они эластичнее, тем меньше амплитуда пульса. Напряжение пульса определяется по сопротивлению стенки артерии нажиму. Различают твердый и мягкий пульс. При высоком АД пульс твердый, «проволочный».

Термином «микроциркуляция» обозначают ток крови и лимфы по мельчайшим сосудам, а также транспорт веществ между микрососудами и межклеточным пространством.

В состав микроциркуляторного русла входят: артериолы, прекапиллярные сфинктеры, капилляры, венулы и артериовенозные анастомозы. К кровеносным микрососудам примыкают лимфатические капилляры. Артериолы создают значительное сопротивление кровотоку, а изменения их просвета регулирует АД. Каждая артериола заканчивается сфинктером. От него зависит число открытых капилляров (в покое функционируют неболее трети из них). Все вместе взятые капилляры имеют огромную обменную поверхность. Это, в сочетании с низкой скоростью капиллярного кровотока способствует переходу веществ из сосудистого русла в ткани и обратно.

Венулы являются звеном емкостной части микроциркуляторного русла.

Артериовенозные анастомозы (их много в коже, легких, почках, печени) обеспечивают: перераспределение крови в работающем органе, поддержание постоянной температуры в определенном участке тела и увеличение притока крови к сердцу.

В переходе веществ через сосудистую стенку участвуют: фильтрация, реабсорбция, диффузия и микропиноцитоз. Фильтрация и реабсорбция основаны на разности гидростатического и онкотического давлений в просвете капилляра и окружающих его тканях. Кровь поступает в капилляр под гидростатическим давлением около 30 мм рт.ст. В межклеточной жидкости оно составляет около 3 мм рт.ст. Онкотическое давление плазмы крови равно 25 мм рт.ст., а межклеточной жидкости – около 4 мм рт.ст. В артериальном конце капилляра способствует фильтрации гидростатическое давление (30 мм рт.ст. -3 мм рт.ст. = 27 мм рт.ст. - это фильтрационное давление). В венозной части капилляра уже онкотическое давление способствует переходу воды из межтканевого пространства в капилляр (25 мм рт.ст. - 4 мм рт.ст. = 21 мм рт.ст. - реабсорбционное давление). Около 10% вышедшей из крови воды идет на образование лимфы.

Движению крови в венах способствуют: градиент давления в венозной системе, остаточная сила сердца, присасывающее действие предсердий, отрицательное давление в плевральной полости (во время вдоха растет приток крови к полым венам), наличие в венах клапанов (препятствуют оттоку крови) и «мышечный насос» (сдавливание сокращающимися мышцами, проходящих в их толще вен). В периферических венах пульс отсутствует, но он есть в венах, расположенных около сердца и отражает изменения давления в правом предсердии.

Работа сердца регулируется внутри- и внесердечными (экстракардиальными) механизмами.

Внутриклеточные механизмы усиливают синтез сократительных белков в сердце. Кроме того, сила сердечных сокращений растет: при растяжении миокарда («закон сердца» или закон Франка-Старлинга), при увеличении частоты сокращений сердца (закон Боудича) и повышении давления в аорте (феномен Анрепа).

Эстракардиальные механизмы. Вегетативная рефлекторная дуга начинается от механорецепторов предсердий, реагирующих на тонус мускулатуры. От этих рецепторов идут афферентные пути в продолговатый и спинной мозг. В продолговатом мозге они связаны с парасимпатическим отделом сердечного центра (снижает возбудимость водителей ритма). Симпатические нервы (из грудных сегментов спинного мозга) повышают силу, возбудимость и проводимость сердечной мышцы, а также увеличивают частоту сокращений миокарда. Среди гуморальных факторов, положительное влияние на сердце отмечено у адреналина. Ионы кальция увеличивают возбудимость сердечной мышцы, а калия - снижают ее.

Механизмы регуляции сосудистого тонуса делят на местные (периферические) и центральные. Местные механизмы регулируют кровоток в отдельном участке организма. Даже денервированный сосуд сохраняет тонус своей стенки, который регулируется химическими веществами (продуктами метаболизма) и физическими факторами (например, растяжение сосуда). К важнейшим сосудосуживающим веществам относят - адреналин и норадреналин. Серотонин суживает сосуд в месте повреждения и тем самым облегчает остановку кровотечения. Гистамин (выделяется базофилами и тучными клетками при повреждении тканей) и брадикинин расширяют артериолы и венулы. Продукты метаболизма (например, молочная кислота, аденозин и СО2) оказывают местный сосудорасширяющий эффект.

Рефлекторная регуляция кровообращения направлена на поддержание определенного уровня артериального давления. Это обеспечивается ЦНС через вегетативные нервы (симпатические нервы повышают артериальное давление, а парасимпатические - снижают) и регуляцию выработки гормонов.

В верхних грудных сегментах спинного мозга (спинальный уровень) находится центр, стимулирующий сердечную деятельность, а в шейных – центр, повышающий тонус сосудов.

Бульбарный уровень. В продолговатом мозге находится главный (ингибирующий) центр регуляции сердечной деятельности и главный сосудодвигательный центр. Они непосредственно тормозят деятельность сердца и снижают артериальное давление.

Примерами рефлекторной регуляции деятельности сердца и тонуса сосудов могут служить реакции на раздражение барорецепторов в предсердии, дуге аорты и в каротидном синусе (место разделения сонной артерии на внутреннюю и наружную ветви). Возбуждение рецепторов переполненного кровью правого предсердия, стимулирует симпатические центры спинного мозга и сердце выбрасывает больше крови (предсердие освобождается от избытка крови). Повышение АД в аорте и каротидном синусе также возбуждает барорецепторы. От них сигналы идут в продолговатый мозг, которые через парасимпатические нервы тормозит работу сердцу и расширяют сосуды (давление уменьшается). При снижении артериального давления эти же ркцепторы и центры, но уже через спинной мозг и симпатические нервы - повышают АД. Корковый и гипоталамический уровни обеспечивают реакции сердца и сосудов преимущественно на внешние раздражения. Например, болевые раздражения кожи и события, вызывающие эмоции.

ЛИМФАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Лимфа образуется в области лимфатических капилляров всех тканей, за исключением кожи, ЦНС, паренхимы селезенки, хрящей, плаценты, хрусталика и оболочек глазного яблока. Через стенку лимфатического капилляра проходят фрагменты разрушенных клеток, белки и скапливающиеся в межклеточных пространствах низкомолекулярные вещества. Далее капилляры объединяются в сосуды, которые пронизывают лимфатические узлы. Затем очищенная в узлах лимфа поступает в крупные вены. Лимфатические сосуды, благодаря клапанам, собственным сокращениям и работе мышц прилегающих тканей, проводят лимфу в заданном направлении.

Лимфатическая система обеспечивает:

1. Возврат белков, электролитов и воды из межклеточных пространств в кровь.

2. Выведение из тканей в лимфатические узлы крупномолекулярных соединений и погибших клеток (резорбтивная функция).

3. Задержка инородных частиц, микроорганизмов и опухолевых клетоки лимфоузлами (барьерная функция).

4. Образование в лимфоузлах клеток, обеспечивающих иммунные реакции (иммунобиологическая функция).