30, Кровь при нагрузках

При мышечной работе увеличивается обмен веществ, что может вызвать временные изменения внутренней среды организма. Изменения в крови наблюдаются не только во время работы, но и некоторое время после нее, а также перед началом мышечной деятельности (например, в условиях стартового состояния). При мышечной работе количество циркулирующей крови в сосудах большого и малого кругов кровообращения увеличивается вследствие выхода ее из депо. Мышечная, в частности спортивная, деятельность вызывает более интенсивное, чем в покое, накопление в организме кислых продуктов обмена веществ. Так, например, содержание молочной кислоты в крови может увеличиться с 10 15 мг в 100 мл крови до 250 мг и более. Это ведет к временному изменению в организме кислотнощелочного равновесия. При этом водородный показатель крови может снизиться с 7,36 до 7. Длительная спортивная тренировка способствует повышению щелочного резерва крови (примерно на 1012%). Чем больше щелочной резерв, тем меньше изменения крови в кислую сторону и тем устойчивее физическая работоспособность человека. Глюкоза необходима организму для построения клеток и получения энергии. Много глюкозы потребляют мышцы во время длительной и интенсивной работы, и поэтому содержание ее в крови может снижаться иногда с 0,1 до 0,05% При кратковременной работе, к тому же протекающей на фоне положительных эмоций, уровень сахара в крови может даже возрастать за счет выхода глюкозы из печени. При избыточном содержании в крови глюкозы она превращается в печени и мышцах в гликоген (животный крахмал). Гликогена может накапливаться до 400 г.

Гемоконцентрация 

(гемо- + концентрация; син. сгущение крови) - уменьшение содержания воды в крови относительно количества форменных элементов.

Однако наиболее важный результат усиленной фильтрации – уменьшение объема циркулирующей крови – из-за выхода некоторого количества плазмы из сосудистого русла. Чем интенсивнее мышечная работа, тем сильнее действие всех механизмов, способствующих усиленной фильтрации, и тем значительнее уменьшение циркулирующей крови и больше степень рабочей гемоконцентрации.

Благодаря гемоконцентрации содержание гемоглобина в единице объема циркулирующей крови повышается и соответственно увеличивается кислородная емкость крови, что усиливает ее кислород-транспортные возможности. Увеличение концентрации белков в плазме в результате гемоконцентрации повышает буферную способность крови. Эти изменения в крови можно рассматривать как благоприятные для выполнения напряженной мышечной работы. Однако гемоконцентрация имеет и отрицательные последствия для кровообращения. Прежде всего, падение объема циркулирующей крови может снижать венозный возврат, что приводит к уменьшению сердечного выброса. Кроме того, гемоконцентрация вызывает повышение вязкости крови. В результате увеличивается периферическое сопротивление кровотоку, что также может вызывать снижение сердечного выброса.

31. Сердце как насос.

Источником энергии, необходимой для продвижения крови по сосудам, является работа сердца. Оно представляет собой полый мышечный орган, разделенный продольной перегородкой на правую и левую половины. Каждая из них состоит из предсердия и желудочков, отделенных фиброзными перегородками. Одно­сторонний ток крови из предсердий в желудочки и оттуда в аорту и легочные артерии обеспечивается соответствующими клапанами, открытие и закрытие которых зависит от градиента давлений по обе их стороны.

Толщина стенок различных отделов сердца неодинакова и определяется их функциональной ролью. У левого желудочка она составляет 10-15 мм, у правого — 5-8 мм и у предсердий — 2-3 мм. Масса сердца равна 250-300 г, а объем желудочков — 250-300 мл. Сер­дце снабжается кровью через коронарные (венечные) артерии, начинающиеся у места выхода аорты. Кровь через них поступает только во время расслабления миокарда, количество кото­рой в покое составляет 200-300 мл , а при напряженной физи­ческой работе может достигать 1000 мл .

К основным свойствам сердечной мышцы относятся автоматия, возбудимость, проводимость и сократимость.

Автоматией сердца называется его способность к ритми­ческому сокращению без внешних раздражений под влиянием импуль­сов, возникающих в самом органе. Возбуждение в сердце возникает в месте впадения полых вен в правое предсердие, где нахо­дится так называемый синоатриальный узел (узел Кис-Фляка),являющийся главным водителем ритма серд­ца. Далее возбуждение по предсердиям распространяется до атриовентрикулярного узла (узел Ашоф-Тавара),расположенного в межпредсердной перегородке правого предсердия, затем по пуч­ку Гисса, его ножкам и волокнам Пуркинье оно проводится к мускулатуре желудочков.

Автоматия обусловлена изменением мембранных потен­циалов в водителе ритма, что связано со сдвигом концентрации ионов калия и натрия по обе стороны деполяризованных клеточных мембран. На характер проявления автоматии влияет содержание со­лей кальция в миокраде, рН внутренней среды и ее температура, не­которые гормоны (адреналин, норадреналин и ацетилхолин).

Возбудимость сердца проявляется в возникновении возбуждения при действии на него электрических, химических, тер­мических и других раздражителей. В основе процесса возбуждения лежит появление отрицательного электрического потенциала в пер­воначально возбужденном участке, при этом сила раздражителя долж­на быть не менее пороговой. Сердце реагирует на раздражитель по закону «Все или ничего», т. е. или не отвечает на раздражение, или отвечает сокращением максимальной силы. Однако этот закон прояв­ляется не всегда. Степень сокращения сердечной мышцы зависит не только от силы раздражителя, но и от величины ее предварительного растяжения, а также от температуры и состава питающей ее крови.

Возбудимость миокарда непостоянна. Б начальном периоде воз­буждения сердечная мышца невосприимчива (рефрактер­на) к повторным раздражениям, что составляет фазу абсолют­ной рефрактерности, равную по времени систоле сердца (0.2-0.3 с). Вследствие достаточно длительного периода абсолютной рефрактерности сердечная мышца не может сокращаться по типу те­тануса, что имеет исключительно важное значение для координации работы предсердий и желудочков.

С началом расслабления возбудимость сердца начинает восста­навливаться и наступает фаза относительной рефрак­терности. Поступление в этот момент дополнительного импульса способно вызвать внеочередное сокращение сердца — экстрасис­толу. При этом период, следующий за экстрасистолой, длится боль­ше времени, чем обычно, и называется компенсаторной пау­зой. После фазы относительной рефрактерности наступает период повышенной возбудимости. По времени он совпадает с диастолическим расслаблением и характеризуется тем, что импульсы даже не­большой силы могут вызвать сокращение сердца.

Проводимость сердца обеспечивает распространение возбуждения от клеток водителей ритма по всему миокарду (рис. 18). Проведение возбуждения по сердцу осуществляется электрическим путем. Потенциал действия, возникающий в одной мышечной клет­ке, является раздражителем для других. Проводимость в разных уча­стках сердца неодинакова и зависит от структурных особенностей миокарда и проводящей системы, толщины миокарда, а также от тем­пературы, уровня гликогена, кислорода и микроэлементов в сердеч­ной мышце.

Сократимость сердечной мышцы обусловливает увеличение напряжения или укорочение ее мышечных волокон при воз­буждении. Возбуждение и сокращение являются функциями разных структурных элементов мышечного волокна. Возбуждение — это функция поверхностной клеточной мембраны, а сокращение — функция

Рис. I8. Схема расположения водителя ритма (пейсмекера)

и проводящей системы на фронтальном разрезе сердца миофибрилл. Связь между возбуждением и сокращением, сопря­жение их деятельности достигается при участии особого образования внутримышечного волокна— саркоплазматического ретикулума.

Сила сокращения сердца прямо пропорциональна длине его мы­шечных волокон, т. е. степени их растяжения при изменении вели­чины потока венозной крови. Иными словами, чем больше сердце растянуто во время диастолы, тем оно сильнее сокращается во вре­мя систолы. Эта особенность сердечной мышцы, установленная О. Франком и Е. Старлингом, получила название закона сер­дца Франка-Старлинга.

Поставщиками энергии для сокращения сердца служат АТФ и КрФ, восстановление которых осуществляется окислительным и гликолитическим фосфорилированием. При этом предпочтитель­ными являются аэробные реакции.

В процессе возбуждения и сокращения миокарда в нем возникают биотокии сердце становится электрогенератором. Ткани тела, обладая высокой электропроводностью, позволяют регистрировать усиленные электрические потенциалы с различных участков его по­верхности . Запись биотоков сердца называется электрокардио­графией, а ее кривые— электрокардиограммой (ЭКГ), которая впервые была записана в 1902 г В. Эйнтховеном.

Для регистрации ЭКГ у человека применяют 3 стандартных (двухполюсных) отведения, при этом электроды накладывают на поверхность конечностей: I — правая рука-левая рука, II —правая рука-левая нога, III—левая рука-левая нога. Поми­мо стандартных применяют однополюсные грудные от­ведения ( )и усиленные отведения от конеч­ностей (aVL, aVR и aVF).

При анализе ЭКГ определяют величину зубцов в милливольтах и длинну интервалов между ними в долях секунды. В каждом сердечном цикле различают зубцы Р, Q, R, S,T (рис. 19). Зубец Р отражает воз­буждение предсердий, интервал P-Q — время проведения возбужде­ния от предсердия к желудочкам (0.12-0.20с). Комплекс зубцов QRS (0.06-0.09 с) характеризует возбуждение желудочков, а интервал S-T и зубец Т — процессы восстановления в желудочках, т. е. их реполяризацию. Интервал Q-T(0.36-0.40с), называемый электричес­кой систолой, отражает распространение электрических процес­сов в миокраде, т. е. его возбуждение. Время возбуждения миокарда зависит от продолжительности сердечного цикла, которую удобнее всего определять по интервалу R-R

По показателям ЭКГ можно судить об автоматии, возбудимости, сократимости и проводимости сердечной мышцы. Особенности ав­томатии сердца проявляются в изменениях частоты и ритма зубцов