РЕГУЛЯЦИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СЕРДЦА

Из всех внутренних органов сердце наиболее быстро реагирует на эмоциональное и физическое напряжения, связанные с изменениями внешней и внутренней среды организма, с трудовой деятельностью, спортом. При этом сила и частота сердечных сокращений (ЧСС) то увеличивается, то уменьшается. Например, при беге ЧСС может возрастать до 200 в минуту и более (в покое - 60-70). Такая же высокая ЧСС может быть в предстартовом состоянии у спорт­смена, при эмоциональном возбуждении. Механизмы регуляции деятельности сердца, как и любого мышечного органа, - нервный, гуморальный и миогенный.

Нервная регуляция осуществляется благодаря симпатической и парасимпатической нервным системам. Парасимпатическая система воздействует на сердце через блуждающий (Х-черепной) нерв, вызывая торможение деятельности сердца, замедляя проводимость импульса, снижая частоту сердцебиений (вагусный тонус). Максимальная вагусная стимуляция может снизить ЧСС на 20-30 уд/мин, вплоть до его остановки в диастоле. Кроме того, блуждающий нерв уменьшает силу сокращений сердца.

Симпатическая нервная система оказывает противоположное действие. Симпатическая стимуляция увеличивает скорость проводимости импульса и, следовательно, частоту сердечных сокращений. Максимальная симпатическая стимуляция может увеличить ЧСС до 250 уд/мин. Кроме того, возрастает и сила сокращений. Симпатическая система доминирует во время физических и эмоциональных стрессов, когда значительно повышаются обменные потребности организма. После устранения стресса вновь доминирует парасимпатическая система.

Нормальная ЧСС в покое колеблется в пределах 60-85 уд/мин и менее. Продолжительные тренировки на развитие выносливости от нескольких месяцев до нескольких лет могут снизить ЧСС в покое до 35 уд/мин и менее, у бегуна мирового класса на длинные дистанции наблюдалась ЧСС 28 уд, мин

 

ЦИКЛ СЕРДЕЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

Сердечный цикл с механической точки зрения включает расслабление (диастолу) и сокращение (систолу) всех четырех камер сердца. Во время диастолы камеры наполняются кровью. Во время систолы они сокращаются и выбрасывают свое содержимое.

Цикл сердечной деятельности целесообразно разделить на три основные фазы, каждая из которых имеет периоды

Систола предсердий — 0, 1 с (дополнительное наполнение желудочков кровью).

Систола желудочков - 0, 33 с.

Общая пауза сердца - 0, 37 с (период расслабления - диас­тола желудочков и их покоя, совпадает с окончанием покоя предсердий).

Весь цикл сердечной деятельности длится 0, 8 с при частоте сокращений 75 в 1 минуту. С увеличением ЧСС эти абсолютные временные интервалы пропорционально сокращаются.

Систола предсердий обеспечивает дополнительную подачу крови в желудочки, она начинается после общей паузы сердца. К этому моменту вся мускулатура предсердий и желудочков рас­слаблена. Поскольку весь рабочий миокард расслаблен, давление в полостях сердца равно нулю.

Систола желудочков начинается сразу после окончания систолы предсердий и состоит из двух периодов - напряжения и изгнания. Оба желудочка сокращаются одновременно. В период быстрого изгнания давление в левом желудочке достигает 120-140 ммрт. ст. (систолическое давление в аорте и крупных артериях большого круга), а в правом желудочке - 30-40 мм рт. ст.

Вслед за фазой изгнания начинаются диастола желудочков и их пауза (покой), с которой частично совпадает и пауза предсер­дий, поэтому данный период сердечной деятельности предлагается называть общей паузой сердца.

Таким образом, во время общей паузы предсердий и желудоч­ков сердце отдыхает, его камеры наполняются кровью, миокард интенсивно снабжается кровью, получает кислород и питательные вещества. Это весьма важно, так как во время систолы коронарные сосуды сжимаются сокращающимися мышцами, при этом кровоток в коронарных сосудах практически отсутствует.

 

СИСТЕМА СОСУДОВ

Система сосудов включает группы сосудов, по которым кровь транспортируется из сердца к тканям и обратно:

· артерии;

· артериолы;

· капилляры;

· венулы;

· вены.

 

Артерии – это крупные эластичные сосуды с хорошо развитой мышечной оболочкой, по которым кровь идет от сердца к артериолам, а оттуда – в капилляры – самые мелкие сосуды, толщина стенок которых очень часто равна толщине одной клетки. Именно здесь осуществляется весь обмен между кровью и тканями. Из капилляров кровь начинает обратный путь по венулам к сердцу. Венулы образуют более крупные сосуды – вены, завершающие круг кровообращения.

Кроме малого и большого круга кровообращения, сердцу как активной мышце необходима своя собственная система сосудов для транспорта необходимых питательных веществ и выведения продуктов обмена. Коронарные, или венечные, артерии, образующиеся у основания аорты или в месте ее выхода из сердца, обслуживают миокард.

Распределение крови в различных тканях тела сильно колеблется в зависимости от немедленных потребностей определенной ткани и всего тела. В покое в нормальных условиях наиболее снабжаются кровью метаболически активные ткани. Печень и почки получают почти половину всей циркулирующей крови (соответственно 27 и 22%), тогда как находящиеся в покое скелетные мышцы – только около 15%.

Во время мышечной деятельности кровь направляется в те участки, где она больше всего необходима. Во время интенсивной физической нагрузки, требующей проявления выносливости, например, перераспределение крови довольно примечательное – мышцы получают до 80% и более всей циркулирующей крови. Это в сочетании с увеличенным сердечным выбросом приводит к увеличению кровотока к мышцам почти в 25 раз.

Распределение крови в различные участки контролируют преимущественно артериолы. Эти сосуды имеют два важные свойства. Во-первых, у них мощная мышечная стенка, которая может существенно изменять диаметр сосуда. Во-вторых, они также чувствительны механизмам, контролирующим кровоток – ауторегуляции и нервному контролю.

Регуляция работы ССС.

Ауторегуляция относится к способности сосудов саморегулировать собственный кровоток в зависимости от немедленных потребностей тех тканей, которые они снабжают кровью. Артериолы способны уменьшать тонус своей стенки, т.е. расширяться, обеспечивая поступление большего количества крови в соответствующие участки тканей и органов. Этот повышенный кровоток – непосредственная реакция на изменения в локальной химической среде ткани. Сильнейшим стимулом является потребность в кислороде. По мере увеличения использования кислорода тканям его количество уменьшается. Локальные артериолы расширяются, обеспечивая поступление большего количества крови и, следовательно, кислорода. Другие химические изменения, обеспечивающие изменение тонуса артериол – сокращение количества других питательных веществ и увеличение количества продуктов обмена (СО2, К+, Н+, молочной кислоты) или противовоспалительных химических препаратов. Повышенное кровоснабжение может как доставить необходимые вещества, так и вывести вредные.

Перераспределение крови на системном уровне или уровне организма контролируют нервные механизмы. Это так называемый внешний нервный контроль кровотока, поскольку он поступает извне, а не из тканей, снабжаемых артериолами, как при ауторегуляции.

Кровоснабжение всех частей тела в основном регулируется симпатической нервной системой. Мышцы стенок всех сосудов большого круга кровообращения снабжены симпатическими нервами. В большинстве сосудов стимуляция этих нервов заставляет сокращаться мышечные клетки, сужая данный сосуд и, тем самым, сокращая количество крови, которая может через него пройти. В нормальных условиях симпатические нервы непрерывно передают импульсы в кровеносные сосуды, поддерживая их в состоянии умеренного сужения (тонуса) с тем, чтобы обеспечить адекватное артериальное давление крови. Усиление симпатической стимуляции происходит дальнейшее сужение кровеносных сосудов в определенном участке, ограничивающее кровоток. Если же уровень симпатической стимуляции оказывается ниже необходимого для поддержания тонуса, степень сужения сосудов на данном участке становится меньшей и они расширяются, увеличивая кровоток.

Влияние нагрузок на ССС. Физическая работа способствует общему расширению кровеносных сосудов, нормализации тонуса их мышечных стенок, улучшению питания и повышению обмена веществ в стенках кровеносных сосудов. При работе окружающих сосуды мышц происходит массаж стенок сосудов. Кровеносные сосуды, не проходящие через мышцы (головного мозга, внутренних органов, кожи), массируются за счет гидродинамической волны от учащения пульса и за счет ускоренного тока крови. Все это способствует сохранению эластичности стенок кровеносных сосудов и нормальному функционированию сердечно-сосудистой системы без патологических отклонений.

Напряженная умственная работа, малоподвижный образ жизни, особенно при высоких нервно-эмоциональных напряжениях, вредные привычки (курение, потребление алкоголя) вызывают повышение тонуса и ухудшение питания стенок артерий, потерю их эластичности, что может привести к стойкому повышению в них кровяного давления и, в конечном итоге, к гипертонической болезни.

Потеря эластичности кровеносных сосудов, а значит, повышение их хрупкости и сопутствующее этому повышение кровяного (артериального) давления могут привести к разрыву кровеносных сосудов.

Закон перераспределения крови в организме, заключается в том, что кровь направляется в те органы и системы органов, которые в данный момент усиленно работают. Если же человек находится долгое время в неподвижном положении (стоит, сидит, лежит), то это приводит к длительным застойным явлениям в системе кровообращения и нарушению питания тканей неработающих органов или частей тела.

Поэтому для сохранения здоровья и работоспособности необходимо активизировать кровообращение с помощью физических упражнений, в том числе и в режиме учебного дня студента (физкультминутки, физкультпаузы).

Особенно полезное влияние на кровеносные сосуды оказывают занятия циклическими видами упражнений: бег, плавание, бег на лыжах, на коньках, езда на велосипеде и т.п.

Показатели деятельности ССС.

Размеры сердца зависят от возраста, размеров тела, пола и двигательной активности человека. Объем сердца у мужчин — 700-900 см³, у спортсменов — может достигать 1400-1500 см³.

У женщин размеры сердца несколько меньше.

Размеры и масса сердца увеличиваются в связи с утолщением стенок сердечной мышцы и увеличением его объема в результате физической тренировки, систематических занятий физическими упражнениями и спортом. Такие изменения повышают мощность и работоспособность сердечной мышцы.

Важным показателем работы сердца является количество крови, выталкиваемое одним желудочком сердца в сосудистое русло при одном сокращении. Этот показатель называется систолическим объемом крови (систола — сокращение). Систолический объем (мл) в покое равен: у нетренированных — 60, у тренированных — 80; при интенсивной мышечной работе: у нетренированных — 100-130, у тренированных людей — 180-200.

Вторым важным показателем является минутный объем крови, т.е. количество крови, выбрасываемое одним желудочком сердца в течение минуты. В состоянии покоя минутный объем крови составляет в среднем 4-6 л. При интенсивной мышечной деятельности он повышается у нетренированных до 18-20 л, у тренированных людей — 30-40 л.

Пульс — волна колебаний, распространяемая по эластичным стенкам артерий в результате гидродинамического удара порции крови, выбрасываемой в аорту под большим давлением при сокращении левого желудочка. Частота пульса соответствует частоте сокращений сердца.

ЧСС, или артериальный пульс, является весьма информативным показателем работоспособности сердечно-сосудистой системы и всего организма.

В процессе спортивной тренировки частота пульса в покое (утром, лежа, натощак) со временем становится реже за счет увеличения мощности каждого сердечного сокращения.

Урежение пульса, если оно не связано с заболеванием, увеличивает абсолютное время паузы в работе сердца, во время которой сердечная мышца отдыхает.

Средние значения ЧСС (уд./мин) для мужчин:
нетренированных 70-80;

тренированных 50-60.

Средние значения ЧСС (уд./мин) для женщин:
нетренированных 75-85;

тренированных 60-70.

Кровяное давление создается силой сокращения желудочков сердца и упругостью стенок сосудов. Оно измеряется в плечевой артерии. Различают максимальное (или систолическое) давление, которое создается во время сокращения левого желудочка (систолы), и минимальное (или диастолическое) давление, которое отмечается во время расслабления левого желудочка (диастолы). Давление поддерживается за счет упругости стенок растянутой аорты и других крупных артерий. В норме у здорового человека в возрасте 18— 40 лет в покое кровяное давление равно 120/70 мм рт. ст. (120 мм систолическое давление, 70 мм — диастолическое). Наибольшая величина кровяного давления наблюдается в аорте.

По мере удаления от сердца кровяное давление оказывается все ниже. Самое низкое давление наблюдается в венах при впадении их в правое предсердие. Постоянная разность давления обеспечивает непрерывный ток крови по кровеносньм сосудам (в сторону пониженного давления).

При мышечной деятельности повышается потребность организма в кислороде. Органы кровообращения играют большую роль в доставке кислорода к тканям, и в частности к скелетным мышцам. Поэтому при физической работе деятельность сердца усиливается, состояние же сосудов в различных органах изменяется по-разному.

Уже в самом начале работы, а нередко даже при ее ожидании частота сердцебиений и систолический объем крови возрастают. Это ведет к увеличению минутного объема крови, который при тяжелой работе может достигать у хорошо тренированных людей очень больших величин — 30—35 л и более в 1 мин.

Увеличение объема циркулирующей крови вызывает повышение систолического давления, что необходимо для усиленного кровоснабжения органов. Однако в связи с рабочей гиперемией в активных органах кровяное давление повышается несколько меньше, чем в неактивных.

Диастолическое давление при работе изменяется меньше, чем систолическое. Пульсовая же амплитуда должна обязательно возрастать.

Расширение артериол и капилляров в активных областях тела ведет к рабочей гиперемии. Поскольку запас крови в организме ограничен, рабочая гиперемия, как уже отмечалось, должна сочетаться с уменьшением кровоснабжения неработающих органов. Это происходит в результате сужения артериол и мелких артерий и уменьшения эластичности стенок магистральных артерий, снабжающих кровью неработающие органы.

При динамической циклической мышечной работе движению крови в венах способствует дыхательный насос. Действие дыхательного насоса заключается в том, что при вдохе давление в грудной клетке понижается и даже может достигать отрицательных значений. Поэтому при учащении дыхания во время динамических, преимущественно циклических движений, увеличивается присасывающее действие грудной клетки, что способствует продвижению крови по венозным сосудам к сердцу.

При статических усилиях, сопровождающихся натуживанием, давление внутри грудной клетки, наоборот, повышается, что затрудняет кровообращение и снижает приток крови к сердцу по венам. В результате уменьшения объема крови, выбрасываемой в сосудистое русло, снижается АД, ухудшается кровоснабжение всех органов. Длительное или сильное натуживание резко ухудшает кровоснабжение головного мозга, что может привести к обморочному состоянию.

Поэтому при выполнении силовых статических упражнений надо стремиться не задерживать дыхание, а при занятиях с тяжестями (штанга, гири) и поднимании значительного веса необходимо осуществлять страховку.

Мышечным насосом называют механизм принудительного продвижения венозной крови к сердцу с преодолением сил гравитации под воздействием ритмических сокращений и расслаблений скелетных мышц.

Когда участок вены между двумя клапанами наполнен кровью, сокращение расположенных рядом с ним мышц, сопровождаемое их утолщением, сдавливает вену и проталкивает порцию крови вверх, к сердцу, так как движению крови вниз, в противоположную от сердца сторону, препятствует закрывшийся клапан. При последующем расслаблении мышц данный участок вены расправляется и засасывает снизу через открывшийся клапан новую пор­цию крови. Сверху участок вены перекрывается клапа­ном, и кровь в обратном от сердца направлении не поступает в данный участок вены, а новая порция крови проталкивается по направлению к сердцу и т.д. Таким образом, скелетные мышцы при циклических движениях, когда ритмично чередуется их сокращение и расслабление, помогают сердцу обеспечивать циркуляцию крови в сосудистой системе.

Чем чаще сокращаются и расслабляются мышцы, чем полнее их сокращение и расслабление, тем большую помощь сердцу оказывает мышечный насос. Особенно эффективно он работает в таких упражнениях, как плавание, бег на лыжах и т.д.

Роль мышечного насоса ярко проявляется в явлении, которое называется гравитационным шоком.

Если спортсмен, например, после финиша бега, сразу остановится, то кровь под действием силы тяжести задержится в крупных венозных сосудах мышц ног, в которых прекратится действие мышечного насоса, и венозные сосуды будут широко раскрыты. Следовательно, сердце будет получать и направлять в сосудистое русло недостаточное количество крови. Давление крови и кровоснабжение головного мозга резко понижаются, человек бледнеет, появляется головокружение, и может наступить обморочное состояние.

Чтобы избежать наступления гравитационного шока, необходимо соблюдать следующее правило: после интенсивного бега или других циклических упражнений на соревнованиях или тренировочных занятиях переходить в состояние покоя, т.е. останавливаться, следует постепенно. Сначала необходимо, снижая скорость бега, пробежать 50-100 м, а затем в течение 3-5 мин передвигаться шагом, постепенно замедляя ходьбу.

 

 

СИСТЕМА ДЫХАНИЯ

Дыхание — это совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода, использование его для окисления органических веществ с освобождением энергии и выделением углекислого газа в окружающую среду. В среднем в состоянии покоя человек потребляет в течение минуты 250 мл 0₂ и выделяет 230 мл С0₂ Процесс аэробного окисления является главным в организме и обеспечивает освобождение энергии.

Различают несколько этапов дыхания: 1) газообмен между альвеолами и окружающей средой – легочная вентиляция; 2) газообмен между кровью организма и газовой смесью, находящейся в легких - диффузия; 3) транспорт газов кровью - 0₂ от легких к тканям, С0₂ от тканей организма к легким; 4) газообмен между капиллярной кровью и метаболически активными тканями организма - 0₂ поступает к тканям, а С0₂ из тканей в кровь - тканевое (внутреннее) дыхание. Совокупность первого и второго этапов дыхания - это внешнее дыхание, обеспечивающее газообмен между окружающей средой и кровью. Оно осуществляется с помощью внешнего звена системы дыхания, включающего легкие с воздухоносными путями, грудную клетку и мышцы, приводящие ее в движение. Прочие этапы дыхания осуществляются посредством внутреннего звена системы дыхания, включающего кровь, сердечно-сосудистую систему, органеллы клеток. Таким образом, внешнее и внутреннее дыхание связаны друг с другом системой кровообращения.

Значение дыхания заключается в обеспечении организма энергией. Следует отметить, что источником энергии являются органические соединения, поступающие в организм с пищевыми веществами. Дыхание обеспечивает лишь освобождение этой энергии. Энергия освобождается на последнем этапе - тканевом дыхании - при окислении органических соединений. Энергия необходима для деятельности живых клеток, органов, тканей, организма в целом.

Система дыхания участвует также в регуляции рН внутренней среды организма за счет выделения Н₂С0₃ в виде С0₂.

Легкие в процессе дыхания выполняют газообменную функцию – главная их роль в организме. Кроме нее легкие выполняют и ряд других – не газообменных функций:

1. выделительная – удаление воды и некоторых летучих веществ(ацетона, этанола, эфира, закиси азота);

2. выработка биологически активных веществ –гепарина, простагландидов, факторов свертывания крови, гистамина, серотонина;

3. защитная – легкие являются барьером между внешней и внутренней средой организма, в них образуются антитела, осуществляющие фагоцитоз, вырабатываются интерферон, иммуноглобулины;

4. легкие участвуют в процессе терморегуляции – в них вырабатывается большое количество тепла;

5. легкие являются резервуаром воздуха для газообразования.

ЛЕГОЧНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ

Легочная вентиляция , или просто дыхание, представляет собой процесс перемещения воздуха в легкие и из легких. Воздух, как правило, поступает в легкие через нос; рот используется в том случае, когда потребность в воздухе превышает количество, которое может попасть в легкие через нос. Из носа и рта воздух движется по глотке, гортани трахее, бронхам и бронхиолам, пока не достигнет самых маленьких респираторных единиц – альвеол. Альвеолы являются местом газообмена в легких.

Диаметр альвеол составляет 0, 3-0, 4 мм. Суммарная площадь всех альвеол достигает 80 м², их число около 300-350 млн.

Грудная клетка является герметичной полостью для легких. Она предохраняет их от высыхания и механического повреждения. Грудная клетка своими экскурсиями обеспечивает сужение и расширение легких, а значит и их вентиляцию.

Легкие располагаются в герметически закрытой полости грудной клетки, они не прикреплены непосредственно к ребрам, а покрыты тонкой гладкой оболочкой — плеврой, такая же оболочка выстилает изнутри полость грудной клетки. Пространство, образованное между этими листами плевры, называется плевральной полостью, там содержится тонкий слой плевральной жидкости, которая снижает трение при дыхательных движениях. Давление в плевральной полости всегда ниже атмосферного при выдохе на 3—4 мм рт. ст., при вдохе — на 7—9.

 

МЕХАНИЗМ ВДОХА И ВЫДОХА

Поступление воздуха в легкие при вдохе и изгнание его из легких при выдохе осуществляются благодаря ритмичному расширению и сужению грудной клетки. Вдох является первично активным (осуществляется с непосредственной затратой энергии), выдох также может быть первично активным, например при форсированном дыхании. При спокойном же дыхании выдох является вторично активным, так как осуществляется за счет потенциальной энергии, накопленной при вдохе.

 

ВДОХ

Вдох – активный процесс, в котором участвуют диафрагма и внешние межреберные мышцы. Движение ребер и грудины осуществляются внешними межреберными мышцами. Ребра движутся вверх и в стороны подобно ручке ведра. Движение грудины направлены вверх и вперед и напоминают движения ручки насоса. Что касается диафрагмы, то она сокращается, опускаясь вниз к брюшной полости. Эти действия вызывают увеличение объема грудной клетки и легких. При расширении легких, воздух, находящийся в них, заполняет больше пространства и давление в легких снижается. В результате давление в легких (внутрилегочное давление) становится меньшим, чем давление окружающего воздуха. Поскольку дыхательные пути открыты, воздух устремляется в легкие, чтобы снизить разность давления. Таким образом при вдохе в легкие попадает воздух.

В условиях выполнения значительной физической нагрузки осуществлению вдоха способствуют другие мышцы: лестничные( передняя, средняя и задняя) и грудино-ключично-сосцевидная, расположенная в области шеи, а такжет грудные. С их помощью ребра поднимаются выше, чем при обычном дыхании.

 

ВЫДОХ

В состоянии покоя выдох, как правило, - пассивный процесс, который осуществляется без непосредственной затраты энергии и включает расслабление дыхательных мышц и эластическую тягу легочной ткани. При расслаблении диафрагмы она принимает свое обычное дугообразное положение. В результате расслабления внешних межреберных мышц ребра и грудин опускаются вниз, занимая обычное для состояния покоя положение. Это приводит к повышению давления в грудной клетке, вследствие чего из легких выходит воздух. Выдох завершен.

При дыхании с усилием выдох становится более активным процессом. Внутренние межреберные мышцы более активно тянут ребра вниз. Им могут помогать широчайшая мышца спины и поясничная квадратная мышца. Сокращение мышц живота повышает внутрибрюшное давление, вызывая движение внутренних органов вверх к диафрагме и ускоряя ее возврат в исходное дугообразное положение. Эти мышцы, кроме того, тянут грудную клетку вниз и вовнутрь.

 

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: