Схема регуляции работы сердца. Сердце.

Приспособление деятельности сердца к изменяющимся потребностям организма происходит при помощи ряда регуляторных механизмов.

Изменение уровня физической и эмоциональной нагрузки организма фиксируется различными рецепторами (хеморецепторами, механорецепторами), расположенными в различных органах, а также в стенках кровеносных сосудов. Воспринимаемые ими изменения состояния рефлекторно вызывают ответную реакцию в виде изменения уровня сердечной деятельности.

Быстрое и точное приспособление кровообращения к конкретным потребностям организма достигаются благодаря совершенным и многообразным механизмам регуляции работы сердца. Эти механизмы можно подразделить на три уровня:

ВНУТРИСЕРДЕЧНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ (САМОРЕГУЛЯЦИЯ ) связана с тем, что:

сами клетки миокарда способны изменять силу сокращения в зависимости от степени их растяжения накапливать конечные продукты обмена, вызывающие изменение работы сердца.

НЕРВНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ осуществляется деятельностью автономной нервной системы - симпатической и парасимпатической биологически активные вещества, изменяющие силу их сокращений и т.д. Нервные импульсы, поступающие к сердцу по ветвям блуждающего нерва (парасимпатические импульсы) уменьшают силу и частоту сокращений. Импульсы, приходящие к сердцу по симпатическим нервам (их центры находятся в шейном отделе спинного мозга), повышают частоту и силу сердечных сокращений.

ГУМОРАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ связана с изменением деятельности сердца под влиянием биологически активных веществ и некоторых ионов. Например, адреналин, норадреналин (гормоны коры надпочечников), глюкагон (гормон поджелудочной железы), серотонин (вырабатывается железами слизистой кишечника), тироксин (гормон щитовидной железы) и др., а также ионы кальция усиливают сердечную деятельность. Ацетилхолин, ионы калия уменьшают работу сердца.

Сердце - это мощный насос, перекачивающий по кровеносным сосудам около 10 т крови в сутки. Организм испытывает на себе за свою жизнь все невзгоды окружающей среды, и чтобы помочь ему адаптироваться к новым условиям, сердце также должно перестроить свою работу. Это достигается за счет деятельности ряда регуляторных механизмов.

РЕГУЛЯЦИЯ ТОНУСА СОСУДОВ.

Механизмы, регулирующие сосудистый тонус, можно условно разделить: 1) на местные, периферические, регулирующие кровоток в отдельном органе или участке ткани независимо от центральной регуляции,

2) центральные, поддерживающие уровень АД и системное кровообращение.

МЕСТНЫЕ РЕГУЛЯТОРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Они реализуются уже на уровне эндотелия сосудов, который обладает способностью вырабатывать и выделять биологически активные вещества, способные расслаблять или сокращать гладкие мышцы сосудов в ответ на повышение АД. Эндотелий сосуда рассматривается как эндокринная железа, способная выделять свой секрет, который затем действует на гладкую мышцу сосуда и изменяет ее тонус.

Увеличение АД растягивает клеточную мембрану, что увеличивает спонтанную активность гладких мышц и приводит к повышению их тонуса.

ЦЕНТРАЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ

Эти механизмы обеспечиваются волокнами, иннервирующими сосудистую стенку, а также влияниями центральной нервной системы.

Вазоконстрикторный эффект симпатических нервов был показан Клодом Бернаром (1851 г.), перерезавшим на шее у кролика с одной стороны симпатический нерв. В результате сосуды уха на стороне перерезки нерва расширились, а ухо стало красным и горячим. Раздражение периферического конца перерезанного симпатического нерва привело к резкому сужению сосудов, а ухо стало бледным и холодным.

Для сосудов брюшной полости главный вазоконстриктор - это нерв, в составе которого проходят симпатические волокна. Значит, симпатический нерв - основной вазоконстриктор, поддерживающий тонус сосудов на том или ином уровне в зависимости от количества импульсов, поступающих по его волокнам к сосуду. Свое влияние на сосуды симпатический нерв оказывает через норадреналин, в результате происходит сужение сосуда.

Вазодилататорный эффект был получен при раздражении других парасимпатических нервов: языкоглоточного, расширяющего сосуды миндалин, околоушной железы, задней трети языка; верхнегортанного нерва - веточки блуждающего нерва, расширяющего сосуды слизистой гортани и щитовидной железы; тазового нерва, расширяющего сосуды органов малого таза.

ВЕНТИЛЯЦИЯ ЛЕГКИХ.

ВЕНТИЛЯЦИЯ ЛЁГКИХ - это управляемый процесс, представляющий собой активный транспорт газовых смесей во время дыхательных движений в лёгкие и из лёгких. При вдохе кислород с вдыхаемой газовой смесью (вдыхаемым воздухом) переносится через дыхательные пути в лёгочные ацинусы, а двуокись углерода при выдохе с выдыхаемой газовой смесью переносится из лёгочных ацинусов наружу, в среду организма. Таким образом, вентиляция лёгких состоит из двух процессов: вентиляции дыхательных путей и вентиляции лёгочных ацинусов.

Главная ЦЕЛЬ ВЕНТИЛЯЦИИ ЛЁГКИХ - обеспечение устойчивой непрерывной доставки в лёгочные альвеолы кислорода и устойчивого непрерывного выведения из организма двуокиси углерода.

Вентиляция лёгких является результатом дыхательных движений. Дыхательные движения аппарата внешнего дыхания обеспечиваются ритмическими сокращениями дыхательных мышц.

Величина легочной вентиляции определяется глубиной дыхания и частотой дыхательных движений. Количественной характеристикой легочной вентиляции служит МИНУТНЫЙ ОБЪЕМ ДЫХАНИЯ (МОД) - объем воздуха, проходящий через легкие за 1 минуту. МОД, который у человека в покое составляет в среднем 8 л/мин. МАКСИМАЛЬНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ ЛЕГКИХ (МВЛ) - объем воздуха, который проходит через легкие за 1 минуту во время максимальных по частоте и глубине дыхательных движений, Максимальная вентиляция возникает во время интенсивной работы, при недостатке содержания 0 2 (гипоксия) и избытке СО 2 (гиперкапния) во вдыхаемом воздухе.

Для оценки вентиляционной функции легких, состояния дыхательных путей, изучения дыхания применяются различные методы исследования: ПНЕВМОГРАФИЯ, СПИРОМЕТРИЯ, СПИРОГРАФИЯ, ПНЕВМОСКРИН . С помощью спирографа можно определить и записать величины легочных объемов воздуха, проходящих через воздухоносные пути человека. При спокойном вдохе и выдохе через легкие проходит сравнительно небольшой объем воздуха. Это ДЫХАТЕЛЬНЫЙ ОБЪЕМ (ДО), который у взрослого человека составляет примерно 500 мл. При глубоком вдохе человек может дополнительно вдохнуть еще определенный объем воздуха. Этот РЕЗЕРВНЫЙ ОБЪЕМ ВДОХА (РОвд) - максимальный объем воздуха, который способен вдохнуть человек после спокойного вдоха. Величина резервного объема вдоха составляет у взрослого человека примерно 1,8-2,0 л. После спокойного выдоха человек может при глубоком выдохе дополнительно выдохнуть еще определенный объем воздуха. Это РЕЗЕРВНЫЙ ОБЪЕМ ВЫДОХА (РОВЫД), величина которого составляет в среднем 1,2 - 1,4 л. Объем воздуха, который остается в легких после максимального выдоха и в легких мертвого человека, - ОСТАТОЧНЫЙ ОБЪЕМ ЛЕГКИХ (00). Величина остаточного объема составляет 1,2 -1,5 л.

ЕМКОСТИ ЛЕГКИХ:

ОБЩАЯ ЕМКОСТЬ ЛЕГКИХ (ОЕЛ) - объем воздуха, находящегося в легких после максимального вдоха;

ЖИЗНЕННАЯ ЕМКОСТЬ ЛЕГКИХ (ЖЕЛ) включает в себя дыхательный объем, резервный объем вдоха, резервный объем выдоха. ЖЕЛ - это объем воздуха, выдохнутого из легких после максимального вдоха при максимальном выдохе.

ЕМКОСТЬ ВДОХА (ЕД.) равна сумме дыхательного объема и резервного объема вдоха, составляет в среднем 2,0 - 2,5 л;

Воздух, находящийся в воздухоносных путях (полость рта, носа, глотки, трахеи, бронхов и бронхиол), не участвует в газообмене, и поэтому пространство воздухоносных путей называют ВРЕДНЫМ ИЛИ МЕРТВЫМ ДЫХАТЕЛЬНЫМ ПРОСТРАНСТВОМ. Во время спокойного вдоха объемом 500 мл в альвеолы поступает только 350 мл вдыхаемого атмосферного воздуха. Остальные 150 мл задерживаются в анатомическом мертвом пространстве. Составляя в среднем треть дыхательного объема, мертвое пространство снижает на эту величину эффективность альвеолярной вентиляции при спокойном дыхании.

Вентиляцией легких обозначают процесс обмена воздуха между легкими и атмосферой. Количественным показателем вентиляции легких служит МИНУТНЫЙ ОБЪЕМ ДЫХАНИЯ. В покое у человека минутный объем дыхания составляет 6-8 л/мин.

Строение сердца

У человека и других млекопитающих, а также у птиц сердце четырехкамерное, имеющее форму конуса. Располагается сердце в левой половине грудной полости, в нижнем отделе переднего средостения на сухожильном центре диафрагмы, между правой и левой плевральной полостью, фиксировано на крупных кровеносных сосудах и заключено в околосердечную сумку из соединительной ткани, где постоянно присутствует жидкость, увлажняющая поверхность сердца и обеспечивающая его свободное сокращение. Сплошной перегородкой сердце делится на правую и левую половины и состоит из правого и левого предсердий и правого и левого желудочков. Таким образом различают правое сердце и левое сердце.

Каждое предсердие сообщается с соответствующим желудочком при помощи предсердно-желудочкового устья. В каждом устье имеется створчатый клапан, регулирующий направление тока крови из предсердия в желудочек. Створчатый клапан - это соединительно-тканный лепесток, который одним краем прикреплен к стенкам отверстия, соединяющего желудочек и предсердие, а другим свободно свисает в полость желудочка. К свободному краю створок присоединяются сухожильные нити, которые другим концом врастают в стенки желудочка.

При сокращении предсердий кровь свободно поступает в желудочки. А когда сокращаются желудочки, кровь своим давлением поднимает свободные края створок, они соприкасаются между собой и закрывают отверстие. Сухожильные нити не позволяют створкам выворачиваться в сторону от предсердий. Кровь при сокращении желудочков в предсердия не поступает, а направляется в артериальные сосуды.

В предсердно-желудочковом устье правого сердца располагается трехстворчатый (трикуспидальный) клапан, в левом - двустворчатый (митральный) клапан.

Кроме этого в местах выхода аорты и легочной артерии из желудочков сердца на внутренней поверхности этих сосудов расположены полулунные, или карманные (в виде карманов), клапаны. Каждый клапан состоит из трех карманов. Кровь, движущаяся из желудочка, прижимает карманы к стенкам сосудов и свободно проходит через клапан. Вовремя расслабления желудочков кровь из аорты и легочной артерии начинает течь в желудочки и своим обратным движением закрывает карманные клапаны. Благодаря клапанам кровь в сердце движется только в одном направлении: из предсердий в желудочки, из желудочков в артерии.

В правое предсердие кровь поступает из верхней и нижней полых вен и венечных вен самого сердца (венечного синуса), в левое предсердие впадают четыре легочные вены. Желудочки дают начало сосудам: правый - легочной артерии, которая делится на две ветви и несет венозную кровь в правое и левое легкое, т.е. в малый круг кровообращения; левый желудочек дает начало дуге аорты, по которой артериальная кровь поступает в большой круг кровообращения.

Стенка сердца включает три слоя:

• внутренний - эндокард, покрыт клетками эндотелия
• средний - миокард - мышечный
• наружный - эпикард, состоящий из соединительной ткани и покрытый серозным эпителием

Снаружи сердце покрыто соединительно-тканной оболочкой - околосердечной сумкой, или перикардом, также выстланным с внутренней стороны серозным эпителием. Между эпикардом и сердечной сумкой находится полость, заполненная жидкостью.

Толщина мышечной стенки наибольшая в левом желудочке (10-15 мм) и наименьшая в предсердиях (2-3 мм). Толщина стенки правого желудочка составляет 5-8 мм. Это связано с неодинаковой интенсивностью работы разных отделов сердца по выталкиванию крови. Левый желудочек выбрасывает кровь в большой круг под высоким давлением и поэтому имеет толстые, мышечные стенки.

Свойства сердечной мышцы

Сердечная мышца - миокард, как по строению, так и по свойствам отличается от других мышц тела. Она состоит из поперечнополосатых волокон, но в отличие от волокон скелетных мышц, которые также являются поперечнополосатыми, волокна сердечной мышцы соединяются между собой отростками, поэтому возбуждение с любого участка сердца может распространяться на все мышечные волокна. Такая структура называется синцитием.

Сокращения сердечной мышцы непроизвольны. Человек не может по собственному желанию остановить сердце или изменить частоту его сокращений.

Сердце, удаленное из тела животного и помещенное в определенные условия, может длительное время ритмически сокращаться. Это его свойство называется автоматией. Автоматия сердца обусловлена периодическим возникновением возбуждения в особых клетках сердца, скопление которых расположено в стенке правого предсердия и называется центром автоматии сердца. Возбуждение, возникающее в клетках центра, передается ко всем мышечным клеткам сердца и вызывает их сокращение. Иногда центр автоматии выходит из строя, тогда сердце останавливается. В настоящее время в таких случаях к сердцу приживляют миниатюрный электронный стимулятор, который периодически посылает к сердцу электрические импульсы, и оно каждый раз сокращается.

Работа сердца

Сердечная мышца величиной с кулак и весом около 300 г, непрерывно работает на протяжении всей жизни, сокращается около 100 тыс. раз в сутки и перекачивает при этом более 10 тыс. литров крови. Такая высокая работоспособность обусловлена усиленным кровоснабжением сердца, высоким уровнем происходящих в нем процессов обмена веществ и ритмическим характером его сокращений.

Сердце человека сокращается ритмически с частотой 60-70 раз в 1 мин. После каждого сокращения (систолы) наступает расслабление (диастола), а затем пауза, в течение которой сердце отдыхает, и снова сокращение. Сердечный цикл длится 0,8 с и состоит из трех фаз:

1. сокращение предсердий (0,1 с)
2. сокращение желудочков (0,3 с)
3. расслабление сердца с паузой (0,4 с).

Если частота сердечных сокращений увеличивается, время каждого цикла уменьшается. Это происходит в основном за счет укорочения общей паузы сердца.

Кроме того, через венечные сосуды, сердечная мышца при нормальной работе сердца получает около 200 мл крови в 1 мин, а при максимальной нагрузке коронарный кровоток может достигать 1,5-2 л/мин. В пересчете на 100 г массы ткани это намного больше, чем для любого другого органа, кроме мозга. Это также усиливает работоспособность и неутомляемость сердца.

Во время сокращения предсердий кровь из них выбрасывается в желудочки, а затем под влиянием сокращения желудочков выталкивается в аорту и легочную артерию. В это время предсердия расслаблены и заполняются кровью, притекающей к ним по венам. После расслабления желудочков во время паузы происходит заполнение их кровью.

Каждая половина сердца взрослого человека за одно сокращение выталкивает в артерии примерно 70 мл крови, которое называется ударным объемом крови. За 1 мин сердце выбрасывает около 5 л крови. Работу, выполняемую при этом сердцем, можно подсчитать, умножив объем крови, выталкиваемой сердцем, на давление, под которым кровь выбрасывается в артериальные сосуды (это 15 000 - 20 000 кгм/сут). А если человек выполняет очень напряженную физическую работу, то минутный объем крови возрастает до 30 л, соответственно увеличивается и работа сердца.

Работа сердца сопровождается различными проявлениями. Так, если к грудной клетке человека приложить ухо или фонендоскоп, то можно услышать ритмические звуки - тоны сердца. Их три:

• первый тон возникает при систоле желудочков и обусловлен колебаниями сухожильных нитей и закрытием створчатых клапанов;
• второй тон возникает в начале диастолы в результате закрытия клапанов;
• третий тон - очень слабый, его удается уловить только с помощью чувствительного микрофона - возникает во время заполнения желудочков кровью.

Сокращения сердца сопровождаются также электрическими процессами, которые можно обнаружить как переменную разность потенциалов между симметричными точками поверхности тела (например, на руках) и записать специальными приборами. Запись тонов сердца - фонокардиограмма и электрических потенциалов - электрокардиограмма приведена на рис. Эти показатели используются в клинике для диагностики заболеваний сердца.

Регуляция работы сердца

Работа сердца регулируется нервной системой в зависимости от воздействия внутренней и внешней среды: концентрации ионов калия и кальция, гормона щитовидной железы, состояния покоя или физической работы, эмоционального напряжения.

Нервная и гуморальная регуляция деятельности сердца согласует его работу с потребностями организма в каждый данный момент независимо от нашей воли.

• Вегетативная нервная система иннервирует сердце, как и все внутренние органы. Нервы симпатического отдела увеличивают частоту и силу сокращений сердечной мышцы (например, при физической работе). В условиях покоя (во время сна) сердечные сокращения становятся слабее под влиянием парасимпатических (блуждающих) нервов.
• Гуморальная регуляция деятельности сердца осуществляется с помощью имеющихся в крупных сосудах специальных хеморецепторов, которые возбуждаются под влиянием изменений состава крови. Повышение концентрации углекислого газа в крови раздражает эти рецепторы и рефлекторно усиливает работу сердца.

  Особенно важное значение в этом смысле имеет адреналин, поступающий в кровь из надпочечников и вызывающий эффекты, подобные тем, которые наблюдаются при раздражении симпатической нервной системы. Адреналин вызывает учащение ритма и увеличение амплитуды сердечных сокращений.

  Важная роль в нормальной жизнедеятельности сердца принадлежит электролитам. Изменения концентрации в крови солей калия и кальция оказывают весьма значительное влияние на автоматию и процессы возбуждения и сокращения сердца.

  Избыток ионов калия угнетает все стороны сердечной деятельности, действуя отрицательно хронотропно (урежает ритм сердца), инотропно (уменьшает амплитуду сердечных сокращений), дромотропно (ухудшает проведение возбуждения в сердце), батмотропно (уменьшает возбудимость сердечной мышцы). При избытке ионов К + сердце останавливается в диастоле. Резкие нарушения сердечной деятельности наступают и при уменьшении содержания ионов К + в крови (при гипокалиемии).

  Избыток ионов кальция действует в обратном направлении: положительно хронотропно, инотропно, дромотропно и батмотропно. При избытке ионов Са 2+ сердце останавливается в систоле. При уменьшении содержания ионов Са 2+ в крови сердечные сокращения ослабляются.

Таблица. Нейрогуморальная регуляция деятельности сердечно-сосудистой системы

Работа сердца связана и с деятельностью других органов. Если возбуждение в центральную нервную систему передается от работающих органов, то из центральной нервной системы оно передается на нервы, усиливающие функцию сердца. Так рефлекторным путем устанавливается соответствие между деятельностью различных органов и работой сердца.

Рекомендуем почитать

Свойства крови

Английская сказка Jack and the Beanstalk Джек и волшебные бобы читать

Лейкоциты

Проверка медицинской книжки

Капилляры, вены и артерии

Почему нельзя говорить аллах акбар?

Анализы крови

Волчье лыко: описание кустарника, фото

Профилактика

Белый гриб условно съедобный

Группы крови

Как определить лицо глагола?