Регуляция работы сердца (минутного объема крови)

Задача сердца – обеспечить оптимальное кровоснабжение органов и тканей при различных функциональных состояниях организма. Для этого необходимы достаточная величина сердечного выброса и определенный уровень системного артериального давления. Это и призваны обеспечить механизмы регуляции.

Основные виды регуляции работы сердца представлены на рис. 3.8.

 

Рис. 3.8. Нервно-гуморальная регуляция работы сердца

Характер влияния симпатических нервов на процесс регуляции минутного объема сердца реализуется за счет медиатора норадреналина и заключается в проявлении следующих эффектах: инотропном (увеличение силы сердечных сокращений), хронотропном (увеличение частоты сердечных сокращений), батмотропном (увеличение возбудимости миокарда), дромотропном (увеличение проводимости сердечной мышцы.

Все перечисленные эффекты связаны с тем, что медиатор норадреналин взаимодействует с адренорецепторами на мембране кардиомиоцитов, в результате чего увеличивается поступление ионов Са²⁺ в сердечную мышцу, что способствует увеличению скорости и силы сокращения сердца, а также повышению возбудимости и проводимости.

Тонус ядра блуждающего нерва. Блуждающий нерв является главным регулятором деятельности сердца, так как его ядро постоянно находится в состоянии умеренного возбуждения (тонуса), т. е. этот нерв всегда посылает импульсы к сердцу. Это связано с постоянным поступлением импульсов от рецепторов сердца и сосудов и гуморальным влиянием, в основном за счет метаболитов. Ядро блуждающего нерва лежит в продолговатом мозге. Характер влияния блуждающего нерва на сердце по эффектам и механизму противоположен влиянию симпатического нерва и опосредуется медиатором ацетилхолином.

Рефлекторная регуляция сердечной деятельности обеспечивает приспособление деятельности сердца к потребностям организма. Выделяют

внутри- и внесердечные группы рефлексов. Наиболее выражено влияние с рецепторов сердечно-сосудистой системы. Участки скопления рецепторов называются  рефлексогенными зонами.

 Различают следующие виды рефлекторных влияний.

ü С каротидных синусов – ампулообразных расширений сонных артерий в месте деления их на внутреннюю и наружную. При повышении давления крови возбуждаются механорецепторы (барорецепторы) каротидного синуса, по волокнам ІХ пары черепно-мозговых нервов (н. Геринга) импульсы идут в продолговатый мозг и возбуждают ядра блуждающего нерва, деятельность сердца тормозится. В итоге уменьшается сила и частота сердечных сокращений, меньше крови в единицу времени поступает в сосудистую систему, кровяное давление снижается. При избыточном снижении кровяного давления уменьшается поток импульсов от механорецепторов, это приводит к торможению активности ядра блуждающего нерва, снижается импульсация по волокнам X пары, начинает преобладать влияние симпатического отдела нервной системы – частота и сила сердечных сокращений увеличиваются, кровяное давление возрастает.

ü С дуги аорты. В этой области, как и в каротидном синусе, расположены механорецепторы, регирующие на уровень давления крови. Импульсы от них поступают по афферентным волокнам блуждающего нерва (нерва Циона–Людвига, или депрессорного нерва). Эффект возбуждения этих рецепторов аналогичен таковым с рецепторов каротидного синуса.

ü С правого предсердия. Эффект Бейнбриджа: при растяжении правого предсердия импульсы идут к ядрам блуждающего нерва, их активность тормозится, что приводит к увеличению частоты сердечных сокращений. Одновременно активируются центры симпатической нервной системы.

ü С интерорецепторов внутренних органов – в основном с рецепторов желудочно-кишечного тракта и глазных яблок. Примером может служить рефлекс Гольца – при раздражении желудочно-кишечного тракта тормозится сердечная деятельность (висцеро-висцеральный рефлекс).

ü С экстерорецепторов (в основном с кожи). При раздражении болевых, холодовых рецепторов, рецепторов слизистых оболочек резкими запахами активируется симпатическая нервная система, учащаются сердечные сокращения (тахикардия). 

Гуморальная регуляция. В процессе гуморальной регуляции участвуют электролиты К⁺, Са²⁺. Если К⁺ > Са ²⁺, то наблюдается угнетение работы сердца (под влиянием К⁺ происходит гиперполяризация миокардиоцитов). Если Са²⁺ > К⁺, то сила сердечных сокращений увеличивается. При избытке Са²⁺ происходит остановка сердца в систолу.

На работу сердца большое влияние оказывают гормоны. Так, адреналин резко увеличивает частоту и силу сердечных сокращений. Это гормон экстремальных ситуаций. Тироксин усиливает работу сердца, но действует постоянно за счет стимуляции окислительного фосфорилирования. Повышает чувствительность сердца к другим гормонам (адреналину). Минералокортикоиды (альдостерон) увеличивают выведение К⁺ из организма, начинает преобладать Са²⁺ – сила сокращений сердца увеличивается. Половые гормоны стимулируют сердечную деятельность.

 

Сосудистая система

 По функциональному признаку в сосудистой системе можно выделить следующие основные отделы.

1. Компрессионный отдел. Это аорта и крупные артерии, сосуды эластического типа с упругорастяжимыми стенками. Указанные сосуды растягиваются поступающей из сердца кровью во время систолы, а во время диастолы спадаются, тем самым поддерживая давление крови и подталкивая ее в артериолы и капилляры.

2. Резистивный отдел – артериолы, сосуды с хорошо выраженной мышечной стенкой. Ввиду малого диаметра они создают основное сопротивление току крови и не дают ей быстро оттекать в дистальные отделы, что позволяет поддержать артериальное давление на достаточном уровне даже во время диастолы.

3. Обменный отдел – капилляры, где происходит обмен газами, жидкостью и другими веществами между кровью и тканями.

4. Шунтирующие сосуды – артериовенозные анастомозы, при необходимости обеспечивающие сброс крови из артериальной системы в венозную, минуя капилляры.

5. Емкостные сосуды – вены, обладающие большой растяжимостью и содержащие до 80 % крови. Обеспечивают венозный возврат крови к сердцу.

Основные показатели сердечно-сосудистой системы приведены в табл. 3.2.

                                                         Таблица 3.2

 Основные показатели сердечно-сосудистой системы

Показатель	Аорта	Капилляры	Полые вены
Поперечное сечение, см2	3–4	2500–3000	6–8
Линейная скорость (средняя), см/c	20–25	0,03–0,05	10–15
Давление (среднее), мм рт. ст.	100	30–15	6–0

 

Давление крови. Несмотря на то что кровь поступает в сосуды из сердца только в фазу систолы, давление в системе сохраняется и в фазу диастолы, а кровь не прекращает своего движения. Давление крови в сосудах создается за счет следующих факторов:

 – нагнетательной работы сердца;

 – эластических свойств аорты и крупных артерий;

 – наличия периферического сопротивления сосудов.

Артериальное давление – очень важный интегральный показатель состояния сердечно-сосудистой системы, его постоянно определяют в клинике. Давление, которое создается энергией сокращения сердца в момент систолы, называется систолическим, или максимальным. Оно у молодых людей составляет 100–110 мм рт. ст. и не превышает в норме 140 мм. Давление, которое создается энергией сокращения эластических стенок крупных сосудов в момент диастолы, называется диастолическим. Его величина у молодых людей составляет 70–80 мм рт. ст. и не превышает в норме 90 мм рт. ст. Разница между систолическим и диастолическим давлением определяет пульсацию сосудов и называется поэтому пульсовым давлением. Энергия давления крови расходуется на преодоление сосудистого сопротивления, поэтому чем больший путь прошла кровь после выхода из сердца, тем ниже ее давление.

 

Особенности кровотока в венах. Венозная система принципиально отличается от артериальной. Давление крови в венах значительно ниже, чем в артериях, и в венах, расположенных в грудной полости, может быть ниже атмосферного. Давление крови в правом предсердии называется центральным венозным давлением (ЦВД). Оно измеряется в миллиметрах водного столба и составляет в норме в условиях покоя 40–120 мм вод. ст. Поскольку при вертикальном положении тела кровь по большей части вен движется, преодолевая силу тяжести, целесообразно рассмотреть факторы, обеспечивающие венозный возврат крови к сердцу:

1) разность давлений в начале и конце системы кровообращения, создаваемая энергией сердечных сокращений (основная движущая сила);

2) сокращения скелетной мускулатуры, сдавливая расположенные в ней вены, способствуют движению крови, а венозные клапаны, подобно полулунным клапанам аорты и легочного ствола, не позволяют ей двигаться в направлении «от сердца»;

3) во время вдоха давление в грудной клетке снижается, это приводит к расширению внутригрудных вен и снижению в них давления, происходит засасывание крови, что способствует ее возврату в сердце;

4) снижение давления в предсердиях и желудочках сердца во время сердечного цикла способствует присасыванию крови и поступлению ее в сердце;

5) наличие клапанов в венах, которые предупреждают обратное движение крови в венах нижней половины тела.

Микроциркуляция крови. В микроциркуляторном русле осуществляется транспорт веществ через стенку микрососудов, в результате клетки органов и тканей обмениваются с кровью водой и другими веществами, образуется лимфа. Главные сосуды этого отдела – капилляры. К ним относятся микрососуды диаметром от 2 до 12 нм. Стенка капилляра состоит из одного слоя эндотелиальных клеток, расположенных на базальной мембране.

В зависимости от участия в процессе кровообращения капилляры могут быть закрытыми и открытыми. В активно функционирующей скелетной мышце количество открытых капилляров может увеличиваться в 100 раз. В состоянии покоя функционирует только их часть, остальные находятся «в резерве». Это становится понятным, если вспомнить, что емкость всего капиллярного русла составляет около 7 л, тогда как общий объем крови в организме не превышает, как правило, 5 л.

Как было замечено исследователем капиллярного кровообращения Крогом, капилляры поочередно открываются и закрываются – «мерцают». Механизм «мерцания» связан с расширяющим действием на просвет капилляров накапливающихся тканевых метаболитов.

При усилении функции любого органа в нем интенсивно образуются метаболиты (углекислый газ, АДФ, АМФ, фосфорная и молочная кислоты и др.), повышается осмотическое давление, снижается рН в окружающей жидкости. Все эти факторы вызывают расслабление гладких мышц прекапиллярных сосудов, в результате количество открытых капилляров увеличивается и кровоток на данном участке возрастает.

Транскапиллярный обмен – это обмен веществ между кровью капилляров и органами и тканями. В капиллярах создаются благоприятные условия для транскапиллярного обмена: медленное движение крови, градиент давления в артериальном и венозном отделах, высокая проницаемость стенки.

Механизмы транскапиллярного обмена:

1) диффузия – это пассивный транспорт веществ через стенку капилляра по градиенту концентрации. За счет диффузии транспортируются кислород и углекислый газ, ионы, минеральные вещества;

2) фильтрация – пассивный транспорт, осуществляемый за счет разницы гидростатического давления жидкости по обе стороны стенки капилляра. Таким образом происходит движение воды и растворенных в ней веществ;

3) активный транспорт. Осуществляется с помощью переносчиков с затратой энергии. Используется для переноса аминокислот, углеводов и некоторых других веществ;

4) пиноцитоз – это микровезикулярный транспорт. Внутри клеток эндотелия есть везикулы, которые захватывают вещество у наружной поверхности клетки и транспортируют его к внутренней поверхности. Таким путем переносятся отдельные белки.

За сутки через стенку капилляров в их артериальном конце фильтруется около 20 л жидкости, 18 из них возвращаются в капилляры в его венозном отделе, а 2 поступают в лимфатические капилляры и затем возвращаются в кровь через систему верхней полой вены.

Фильтрационное давление является результатом взаимодействия разнонаправленных сил, одновременно способствующих и препятствующих процессу фильтрации. Способствуют фильтрации гидростатическое давление крови (Р_гк), в артериальной части капилляров оно равно 32 мм рт. ст., в венозной – 15 мм, и онкотическое давление тканевой жидкости (Р_от), составляющее 5 мм рт. ст. Препятствуют фильтрации онкотическое давление плазмы крови (Р_ок), равное 25 мм рт. ст., и гидростатическое давление тканевой жидкости (Р_гт), равное 3 мм рт. ст.

На артериальном конце капилляра силы, способствующие фильтрации, преобладают над силами, препятствующими ей, и эффективное фильтрационное давление составляет

Р_ф = Р_гк + Р_от – (Р_ок + Р_гт), или Р_ф = 32 + 5 – (25+3) = 9 мм рт. ст.

На венозном конце капилляра из-за снижения гидростатического давления крови преобладают силы, препятствующие фильтрации, и создается давление реабсорбции, под которым профильтровавшаяся жидкость возвращается назад, в кровяное русло.

Р_реабс = 15+5 – (25 + 8) = – 8 мм рт. ст. (?),

Как видно из сравнения двух уравнений, давление при фильтрации выше, чем при реабсорбции. Этим объясняется меньший объем реабсорбции по сравнению с фильтрацией.

 

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: