ВОПРОСЫ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ ДИСЦИПЛИНА: НОРМАЛЬНАЯ ФИЗИОЛОГИЯ СПЕЦИАЛЬНОСТЬ: 31.05.02 ПЕДИАТРИЯ

ВВЕДЕНИЕ. РЕГУЛЯЦИЯ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ

Организм как биосистема.

Понятие открытой системы ввёл Л. фон Берталанфи. Основные отличительные черты открытых систем - способность обмениваться со средой массой, энергией и информацией. К ним

Биологические системы – это объекты различной сложности, имеющие несколько уровней структурно-функциональной организации и представляющие собой совокупность взаимосвязанных и взаимодействующих элементов. Примерами биологических систем являются: клетка, ткани, органы, организмы, популяции, виды, биоценозы, экосистемы разных рангов и биосфера.

Жизнедеятельность организма, как открытой биосистемы обеспечивается процессами, упорядоченными во времени и пространстве, приуроченными к определённой системе жизнеобеспечения. Эти процессы образуют три потока: информационный, поток веществ и энергии.

Вследствие целого ряда сложных химических превращений вещества из окружающей среды уподобляются веществам живого организма и из них строится тело. Эти процессы называют ассимиляцией или пластическим обменом. С другой стороны сложные органические соединения распадаются на простые, при этом утрачивается их сходство с веществами организма и выделяется энергия, необходимая для реакций биосинтеза. Эти процессы называют диссимиляцией или энергетическим обменом. Эти потоки осуществляются непрерывно и составляют условия существования организма в постоянно меняющейся окружающей среде.

Под руководством нервной и эндокринной систем системы жизнеобеспечения поддерживают процессы внутри организма в оптимальном режиме. Обмен веществ обеспечивает гомеостаз организма.

Понятие гомеостаза и гомеокинеза.

Гомеостаз - постоянство внутренней среды (крови, лимфы, тканевой жидкости). Это устойчивость физиологических функций организма, основное свойство, отличающее живые организмы от неживого. Чем выше организация живого существа, тем более оно независимо от внешней среды. Внешняя среда - это комплекс факторов, определяющий экологический и социальный микроклимат, действующий на человека.

Гомеокинез - комплекс физиологических процессов, обеспечивающий поддержание гомеостаза.

Он осуществляется всеми тканями, органами и системами организма. Параметры гомеостаза являются динамическими и в нормальных пределах изменяются под влиянием факторов внешней среды. Пример: колебание содержания глюкозы в крови.

Живые системы не просто уравновешивают внешние воздействия, а активно противодействуют им. Нарушения гомеостаза приводит к гибели организма.

Физиологические функции. Принципы и механизмы их регуляции.

Физиологическая функция – это проявление жизнедеятельности ткани, органа, организма, обеспечивающее приспособление к меняющимся условиям внутренней и внешней среды.

Основным проявлением жизнедеятельности является обмен веществ и энергии, с которым связаны все остальные физиологические функции (рост, развитие, размножение, питание, пищеварение, дыхание, кровообращение, выделения, секреция, возбуждение и его проведение, сокращение мышц и выполнения движений, защиту от инфекции и т.д.). Физиологические функции можно разделить на две группы: пластичные (строительные) и регуляторные. Первые заключаются в синтезе нуклеиновых кислот, белков и образовании клеточных структур, вторые — обеспечивают регуляцию жизнедеятельности органов и систем.

Регуляция – минимизация отклонений функций или их активное изменение с целью обеспечения деятельности органов и систем во взаимодействии с окружающей средой. Все физиологические процессы, протекающие в различных органах и тканях, все функции тканей, органов и систем в целостном организме регулируются, то есть находятся под постоянным контролем, постоянно координируются, согласуются друг с другом.

Регуляция направлена на решение трёх основных задач:

1.Поддержание гомеостаза.

2.Обеспечение требуемого для этого (поддержания гомеостаза) уровня обмена веществ, энергии и информации.

3.Адекватное приспособление к изменяющимся условиям окружающей среды.

Все регуляторные системы состоят из нескольких элементов:

1.Центральный элемент. Это управляющее устройство, оно может быть многосложным (например, ЦНС, спинной мозг, отдельный нервный центр, система желёз внутренней секреции).

2.Входные каналы связи. Они тоже могут быть разнообразными (афферентная НС — типичный входной канал связи). Естественно, что нервные каналы связи имеют чувствительные элементы — датчики (рецепторы). Датчиками гуморальных систем входных каналов являются клеточные рецепторы, т. е. входной канал всегда начинается с рецепторного звена (со звена датчиков).

3.Выходные каналы связи. Могут быть нервные выходные каналы (аксоны), кроме того, выходные каналы от управляющего устройства могут распространяться и гуморальным путём.

Регуляция:

- по цели: саморегуляция, гомеостатическая, адаптивная - по природе регуляторных воздействий: гуморальная и нервная.

Саморегуляция осуществляется на основе обратной связи. Она направлена на гомеостатирование деятельности органа или системы органов.

В основе гуморального механизма регуляции лежит воздействие на клетки химических веществ различного происхождения и различной степени сложности, находящихся во внутренней среде организма (кровь, лимфа, тканевая жидкость, ликвор): регуляция за счёт продуктов метаболизма (обмена веществ); например, накопление в крови уголекислоты стимулирует работу дыхательного центра; регуляция за счёт гормонов и гормоноподобных веществ (БАВ – гистамина, серотонина, брадикинина и др.), вырабатывающихся эндокринными железами или эндокринными клетками, находящимися в различных органах и тканях.

Для гуморальной регуляции характерен ряд особенностей:

·широкая область действия регулирующего фактора - на каждое хим. в-во реагируют только клетки-мишени;

·медленное (постепенное) развитие максимального эффекта от действия раздражителя. Это происходит потому, что химическое вещество (например, гормон) должен выделиться из железы

вкровь, с током крови подойти к клетке, проникнуть в неё;

·продолжительность реакции рабочего органа на действие регулирующего фактора. Это происходит потому, что каждое химическое вещество (например, гормон) появляется в крови в определённой, но каждый раз в разной, концентрации и имеет определённый срок активности (далее разрушается или выводится из организма).

Благодаря рефлекторным дугам осуществляется нервная регуляция физиологических процессов. Для нервной регуляции характерны некоторые особенности:

·ответная реакция на действие раздражителя носит локальный характер; это происходит потому, что эфферентные нервы имеют строго определённую зону распространения и не могут

достичь одновременно отдалённых друг от друга органов;

·ответная реакция развивается гораздо быстрее, по сравнению с гуморальной;

·ответная реакция на действие раздражителя кратковременнаи проявляется только в то время, пока он действует.

Нервная регуляция обеспечивает быстроту включения в работу основных тканей или органов, участие которых, прежде всего, необходимо в данной реакции, а гуморальная обеспечивает необходимую продолжительность реакции, и, кроме того, вовлекает в работу другие органы и ткани.

Взаимосвязь нервной и гуморальной регуляции:

-нервные механизмы способны влиять на гуморальные: например синапс

-взаимосвязь НС и желёз внутренней секреции: гипоталамо-гипофизарная система, выработка гормонов в ЦНС, симпатоадреналовая система, иннервация желёз

-влияние гуморальных факторов на нервные: медиаторы, нейропептиды, гормоны Нейросекреция – способность нейронов секретировать нейрогормоны (например, гипоталамус

–вазопрессин, рилизинг-факторы)

БАВ желез внутренней секреции называютгормонами.Гормоны разносятся кровью по всему организму и оказывают влияние на функции многих систем органов и на ЖД организма в целом. Гормоны регулируют процессы обмена веществ, роста и развития. Некоторые гормоны влияют на функции преимущественно одной какой-либо системы органов. Например, половые гормоны стимулируют рост и развитие системы органов размножения. Работа желез внутренней секреции строго согласована. Повышенная или пониженная выработка гормона какой-либо одной железой стимулирует или угнетает функцию другой.

Саморегуляторные принципы поддержания постоянства внутренней среды организма

1.принцип неравновесности или градиента - это свойство живых систем поддерживать динамическое неравновесное состояние, асимметрию относительно окружающей среды. Например, температура тела теплокровных животных может быть выше или ниже окружающей среды;

2.принцип замкнутости контура регулирования. Каждый организм не просто отвечает на

раздражение, а ещё и оценивает соответствие ответной реакции действующему раздражителю. Чем сильнее раздражитель, тем больше ответная реакция. Принцип осуществляется за счёт положительной и отрицательной обратной связи в нервной и гуморальной регуляции, т.е. контур регуляции замкнут в кольцо. Например, нейрон обратной афферентации в двигательных рефлекторных дугах;

3.принцип прогнозирования. Биологические системы способны прогнозировать результат ответной реакции на основе прошлого опыта. Например, избегание уже знакомых болевых раздражителей;

4.принцип целостности. Для нормального функционирования организма необходима его це-

лостность.

Виды регуляторных влияний:

1.Триггерное (пусковое) — регуляторная система способна запустить функцию в деятельное состояние, система органов находится в состоянии покоя, а нервная система способна запустить процесс.

2.Корригирующее — это влияние регуляторной системы на текущую, уже реализующуюся функцию.

3.Трофическое (метаболическое) — при этом под действием регуляторной системы первично изменяется обмен веществ, а вторично функция (в объекте, который регулируется, — человек, желудок, клетка и т. д.). Особенно такое влияние присуще симпатической НС (адаптационнотрофическое влияние).

4.Морфогенетическое — регуляторная система способна своим влиянием изменять структуру органа или ткани (стимулировать процесс изменения количества клеток, массы и т. п.). Первично меняется структура, вторично — функция.

Основой физиологической регуляции является передача и переработка информации. Под термином «информация» следует понимать все, что несёт в себе отражение фактов или событий, которые произошли, происходят или могут произойти. Материальным носителем информации является сигнал, в форме которого и переносится информация. Это могут быть как физические, так и химические сигналы, например электрические импульсы, форма молекулы, концентрация молекул и т. д.

Вся система регуляции физиологических функций организма представляет собой иерархическую структуру трех уровней. Первый (низший) состоит из относительно автономных локальных систем, поддерживающих физиологические константы, задаваемые собственными метаболическими потребностями или более высокими уровнями регуляции. Так поддерживается, например, осмотическое давление крови, вентиляционно-перфузионные отношения в легких, тканевой кровоток. Для реализации механизмов этого уровня не обязательны сигналы из управляющего устройства ЦНС, они обеспечиваются местными реакциями и носят поэтому название «местная саморегуляция». Второй осуществляет приспособительные реакции в связи с изменениями внутренней среды. На этом уровне задаётся величина физиологических параметров, которые в дальнейшем могут поддерживаться системами первого уровня. Здесь подбирается оптимальный режим работы физиологических систем для адаптации организма к внешней среде. Например, выполнение физической работы или даже подготовка к ней требует увеличенного снабжения мышц кислородом, что обеспечивается усилением внешнего дыхания, поступлением в кровь депонированных эритроцитов и повышением артериального давления. Третий (высший) обеспечивает выработку критериев оценки состояния внутренней и внешней среды, настройку режимов работы первого и второго уровней, гарантирующих в итоге изменение вегетативных функций и поведения организма с целью оптимизации его жизнедеятельности.

Механизм обратной связи.

Механизм обратной связи – система, которая используется организмом для контроля некоторых функций и поддержания состояния постоянства организма. Механизм обратной связи использует один из продуктов пути обмена веществ, обычно конечный, для контроля активности пути обмена веществ и регуляции количества этого продукта.

Именно обратная связь позволяет регуляции по отклонению работать в двух режимах:

компенсационном и слежения. Компенсационный режим обеспечивает быструю корректи-

ровку рассогласования реального и оптимального состояния физиологических систем при внезапных влияниях среды, т. е. оптимизирует реакции организма. При режиме слежения регуляция осуществляется по заранее заданным программам, а обратная связь контролирует соответствие параметров деятельности физиологической системы заданной программе. Если возникает откло-

нение — реализуется компенсационный режим. Эффект обратной связи всегда запаздывает, т. к. она включает компенсационный режим уже после того, как произошло рассогласование.

Механизм отрицательной обратной связи используется в организме очень широко. Получая сигнал достижения нужного результата, система останавливает некий процесс. Он пособствует сохранению стабильности физиологических параметров внутренней среды при возмущающих воздействиях внешней среды, т. е. поддерживают гомеостаз. Например, при снижении уровня гормонов щитовидной железы, происходит стимуляция гипоталамо-гипофизарной системы. Гипофиз под влиянием гипоталамуса начинает вырабатывать больше гормона ТТГ, который стимулирует щитовидную железу. Аналогично работает механизм обратной связи между яичниками и гипофизом: при высоком уровне овариальных гормонов уровень гормонов гипофиза снижается, и наоборот.

Положительная обратная связь менее используемый в организме механизм. Она оказывает только однонаправленное влияние на развитие процесса, находящегося под контролем управляющего комплекса. Поэтому делает систему неустойчивой, неспособной обеспечить стабильность регулируемого процесса в пределах физиологического оптимума. Например, если бы АД регулировалось по принципу положительной обратной связи, то в случае понижения АД действие регуляторных механизмов привело бы к еще большему его снижению, а в случае повышения — к еще большему его увеличению. Пример работы механизма в организме – связь лактации и пролактина. Чем больше младенец употребляет молока, тем больше выделяется пролактина для стимуляции лактации. После прекращения кормления уровень пролактина быстро снижается. Усиление начавшейся секреции пищеварительных соков в желудке после приема пищи с помощью продуктов гидролиза, всосавшихся в кровь.

Регуляция по отклонению (саморегуляция по выходу системы) обеспечивается сравнением имеющихся параметров реакции физиологических систем с требующимися в конкретных условиях, определением степени рассогласования между ними и включением исполнительных устройств для устранения этого рассогласования. Частным примером регуляции по отклонению является поддержание физиологических констант внутренней среды. Осуществляется с помощью системного комплекса — канала отрицательной обратной связи, обеспечивающего разнонаправленное влияние: усиление стимулирующих механизмов управления (в случае ослабления показателей процесса) или их ослабление (в случае чрезмерного увеличения показателей процесса).

Регуляция по опережению встречается реже в организме. При этом регулирующие механизмы включаются до реального изменения параметра регулируемого процесса (показателя) на основе информации, поступающей в нервный центр, о возможном изменении регулируемого процесса (показателя) в будущем. Например, усиление вентиляции лёгких при физической нагрузке начинается раньше изменений газового состава крови человека. Это происходит благодаря афферентной импульсации от проприорецепторов активно работающих мышц к моторным центрам и взаимодействию их с дыхательным центром. Механизм условного рефлекса также обеспечивает регуляцию по опережению. Например, деятельность пищеварительной системы стимулируется при виде, запахе пищи и даже при звоне столовой посуды.

Регуляция по возмущению (саморегуляция по входу) системы возможна только для открытых систем, имеющих связи с внешней средой. Этот тип регуляции включается в тех случаях, когда на живую систему оказывает воздействие внешний для неё фактор, меняющий условия её существования. Например, регуляция дыхания обычно обеспечивает оптимальную для метаболизма клеток взаимосвязь процессов газообмена в лёгких, транспорта газов кровью и газообмена крови с клетками в тканях. Физическая же нагрузка, не являющаяся частью структуры приведённой системы (внешняя для неё), представляет собой возмущающее воздействие, и, поскольку физическая нагрузка ставит новые условия в виде повышенной потребности мышц в кислороде, реализуется регуляция по возмущению, меняющая интенсивность составляющих дыхание процессов. Она отличается опережающим характером реагирования, т. е. эффект возмущающего воздействия прогнозируется и организм заранее к нему готовится.

Системная регуляция функций (И.П.Павлов, П.К. Анохин).

Функциональная система (ФС) – временное функциональное объединение нервных центров различных органов и систем организма для достижения конечного полезного результата. Полезный результат – самообразующий фактор НС. Результат действия представляет собой жизненно важный адаптивный показатель, который необходим для нормального функционирования организма.

Существует несколько групп конечных полезных результатов:

1.метаболическая – следствие обменных процессов на молекулярном уровне, которые создают необходимые для жизни вещества и конечные продукты;

2.гомеостатическая – постоянство показателей состояния и состава сред организма;

3.поведенческая – результат биологической потребности (половой, пищевой, питьевой);

4.социальная – удовлетворение социальных и духовных потребностей.

В состав функциональной системы включаются различные органы и системы, каждый из которых принимает активное участие в достижении полезного результата.

П. К. Анохин условно выделил три группы полезных приспособительных результатов. Первая – внутренние константы организма, гомеостатические показатели, определяющие его нормальную жизнедеятельность. Это содержание в организме питательных веществ, солей, воды, кислорода и углекислого газа, уровень артериального давления, температуры и т. д. Вторая – результаты поведенческой приспособительной деятельности, направленной на удовлетворение биологических потребностей (потребления пищи, избегания опасностей), сохранение вида и рода (отыскание особи противоположного пола). Третья – результаты зоосоциальной деятельности животных и социальной деятельности человека.

Для осуществления принципа саморегуляции необходимо взаимодействие следующих компонентов функциональных систем.

Функциональная система, по П.К. Анохину, включает в себя пять основных компонентов:

1.полезный приспособительный результат – то, ради чего создаётся ФС;

2.аппарат контроля (акцептор результата) – группу нервных клеток, в которых формируется модель будущего результата и производится контроль за отклонением данного параметра под воздействием внешних и внутренних факторов;

3.обратную афферентацию (поставляет информацию от рецептора в центральное звено функциональной системы) – вторичные афферентные нервные импульсы, которые идут в акцептор результата действия для оценки конечного результата;

4.аппарат управления (центральное звено) – функциональное объединение нервных центров

сэндокринной системой;

5.исполнительные компоненты (аппарат реакции) – это органы и физиологические системы организма (вегетативная, эндокринные, соматические). Состоит из четырёх компонентов: а) внутренних органов; б) желез внутренней секреции; в) скелетных мышц; г) поведенческих реакций.

Свойства функциональной системы:

1.динамичность. В функциональную систему могут включаться дополнительные органы и системы, что зависит от сложности сложившейся ситуации;

2.способность к саморегуляции. При отклонении регулируемой величины или конечного полезного результата от оптимальной величины происходит ряд реакций самопроизвольного комплекса, что возвращает показатели на оптимальный уровень.

Саморегуляция осуществляется при наличии обратной связи. В организме работает одновременно несколько функциональных систем. Они находятся в непрерывном взаимодействии, которое подчиняется определенным принципам:

1.системы генеза. Происходят избирательное созревание и эволюция функциональных систем (кровообращения, дыхания, питания, созревают и развиваются раньше других);

2.многосвязного взаимодействия. Происходит обобщение деятельности различных ФС, направленное на достижение многокомпонентного результата (параметры гомеостаза);

3.иерархии. ФС выстраиваются в определённый ряд в соответствии со своей значимостью (целостности ткани, питания, воспроизведения и т.д.);

4.последовательного динамического взаимодействия. Осуществляется чёткая последовательность смены деятельности одной функциональной системы другой.

5.минимизации - введение в структуру функциональной системы только тех элементов, которые необходимы для получения конечного результата, и отвержение всех других.

Узловые механизмы функциональных систем регуляции биоконстант организма.

П.К. Анохин выделил такие универсальные для различных систем узловые механизмы: ♦ красный приспособительный результат как ведущий пункт функциональной системы; ♦ рецепторы результата; ♦ обратная афферентация от рецепторов результата в центральные образований ФС;

♦ центральная архитектура, представляет собой выборочное объединение нервных элементов различных уровней;

♦ исполнительные соматические, вегетативные и эндокринные элементы, включая организованную целенаправленное поведение.

Центральная архитектура функциональной системы, в свою очередь, тоже состоит из взаимосвязанных и организованных в единое целое блоков (стадий):

♦ афферентный синтез - стадия функционирования системы, инициируется определённой потребностью, для удовлетворения которой и создается упомянутая система; на этой стадии решается вопрос "что делать?", какой же именно сейчас нужен результат; к компонентам афферентного синтеза входят - доминирующая на данный момент мотивация, учредительная афферентация, которая также отвечает данному моменту, пусковая афферентация и память;

♦ принятие решения - это стадия характеризуется выбором основной для данного момента "линии поведения";

♦формирование акцептора результата действия - определяет процесс формирования образа результата или цели системы;

♦эфферентный синтез - стадия, на которой происходит динамическое объединение соматических и вегетативных функций для выполнения целенаправленного воздействия;

♦целенаправленное действие - динамическое взаимодействие соматических, вегетативных и эндокринных компонентов, направленная на достижение цели системы; целенаправленное действие происходит под постоянным контролем соответствующих механизмов акцептора результата действия с помощью обратной афферентации, информации (параметры, образ) о реально полученный результат; при этом происходят постоянное сравнение, оценка достигнутого и соответствующая коррекция действия;

♦санкционирующая стадия - если сравнение достигнутого результата через обратную аферентацию соответствует запрограммированным качествам в акцепторе результата действия, то де-

лается вывод об удовлетворении данной потребности и поведенческий акт заканчивается.

Системная регуляция функций. И.П. Павлов - основоположник в системном понимании функций. Разработал объективный метод исследования нервной деятельности и пользовался системно-методическим подходом. Павлов чётко представлял, что для исследования какой-либо деятельности (функции) организма необходимо выделить её как целое, как систему, в рамках которой она имеет: · биологический смысл;· присущие ей специфические свойства механизмы; · отдельные составные структурные элементы, определённые связи между которыми составляют эту целостность.

Поведением называется комплекс внешних взаимосвязанных реакций, которые осуществляются организмом для приспособления к изменяющимся условиям среды. Наиболее просто структура поведения была описана через ФУС П.К. Анохиным. По Анохину во всех ФУС, обеспечивающих постоянство внутренней среды организма имеются внутренние системы саморегуляции и внешнее звено саморегуляции или поведенческая регуляция. Это звено способствует поддержанию постоянства внутренней среды за счёт целенаправленного поведения. Выдающимся проявлением влияния теории функциональных систем

на психологическую науку стало создание нового направления в психологии - системной психофизиологии, задачей которой является изучение систем и межсистемных отношений, составляющих и обеспечивают психику и поведение человека.

СЕРДЕЧНО-СОСУДИСТАЯ СИСТЕМА

Сердце, его функции. Сердечный цикл.

Сердце человека – полый мышечный орган. Сплошной вертикальной перегородкой сердце делится на левую и правую половины. Горизонтальная перегородка вместе с вертикальной делит сердце на четыре камеры. Верхние камеры – предсердия, нижние – желудочки.

Стенка состоит из 3х слоев. Внутренний слой представлен эндотелиальной оболочкой (эндокард, выстилает внутреннюю пов-ть сердца). Средний (миокард) состоит из поперечнополосатой мышцы. Наружная поверхность сердца покрыта серозной оболочкой (эпикард), являющейся внутренним листком околосердечной сумки – перикарда. Перикард (сердечная сорочка) окружает сердце, как мешок, и обеспечивает его свободное движение.

Функцией сердца является ритмическое нагнетание в артерии крови, притекающей к нему из вен. Эта функция выполняется благодаря попеременным ритмическим сокращениям и расслаблениям мышечных волокон, образующих стенку предсердий и желудочков. Сокращение миокарда называется систолой, а расслабление -диастолой. Период, охватывающий одно сокращение и последующее расслабление сердца, называется сердечным циклом.

Основные функции сердца:

1)Насосная; заключается в нагнетании крови в артерии в результате сокращения (систолы) и расслабления (диастолы) миокарда.

2)Эндокринная (МЦ предсердий образуют атриопептид, или натрийуретический гормон).

Клапаны сердца. Левое предсердие от левого желудочка отделяет двустворчатый (митральный) клапан. На границе между правым предсердием и правым желудочком находится трехстворчатый (трикуспидальный) клапан. Между желудочками и магистральными сосудами расположены полулунные клапаны (аортальный, лёгочной артерии).

При сокращении предсердий (систола) кровь из них поступает в желудочки. При сокращении желудочков кровь с силой выбрасывается в аорту и лёгочный ствол. Расслабление (диастола) предсердий и желудочков способствует наполнению полостей сердца кровью.

Сердечная мышца обладает следующими свойствами:

1)автоматией — сп-ю ритмически сокращаться под влиянием импульсов, возникающих в нём самом;

2)возбудимостью — сп-ю приходить в состояние возбуждения под д-ем раздражителя;

3)проводимостью — способностью сердечной мышцы проводить возбуждение;

4)сократимостью — способностью изменять свою форму и величину под действием раздра-

жителя, а также растягивающей силы или крови.

Сердечный цикл (Цикл сердечной деятельности) СЦ - период, охватывающий систолу

(напряжение), диастолу (расслабление) и общую паузу предсердий и желудочков, в норме согласованы, длится СЦ 0,75–1,0 с (в среднем 0,8 с, при сокращении сердца 75 ударов в мин).

Сократительная деятельность сердца связана с работой клапанов и давлением в его полостях. Состоит из: Систолы предсердий, Систолы желудочков, Общей паузы — часть сердечного цикла, когда совпадают по времени диастола (расширение) желудочков с диастолой предсердий.

Сердечный цикл 0,8 с, при сокращения сердца 75 ударов в мин

Систола предсердий начинается после общей паузы сердца и обеспечивает доп. подачу крови в желудочки. Значение систолы предсердий заключается ещё и в том, что возникающее при этом давление в желудочках обеспечивает дополнительное растяжение миокарда желудочков и последующее усиление их сокращений во время систолы.

К началу систолы предсердий вся мускулатура предсердий и желудочков расслаблена. Открыты атриовентрикулярные клапаны, они провисают в желудочки, расслаблены сфинктеры, представляющие собой кольцевую мускулатуру в области впадения вен в предсердия и выполняющие функцию клапанов. Поскольку весь рабочий миокард расслаблен, давление в полостях сердца равно нулю. Из-за градиента давления в полостях сердца и в артериальной системе полулунные клапаны закрыты.

Возбуждение предсердий начинается в области впадения полых вен, поэтому одновременно с сокращением рабочего миокарда предсердий сокращается мускулатура сфинктеров в области устьев впадающих в сердце вен: они закрываются, давление в предсердиях начинает расти, и доп. порция крови поступает в желудочки. Поскольку сфинктеры закрыты, во время систолы предсердий кровь из них обратно в полые вены не возвращается. К концу систолы предсердий давление в левом предсердии возрастает до 10—12 мм рт.ст., в правом — до 4— 8 мм рт.ст. Такое же давление к концу систолы предсердий создаётся и в желудочках. Вслед за систолой предсердий происходит их диастола, которая длится 0,7 с. Предсердия при этом наполняются кровью (резервуарная функция предсердий). Через 0,007 с (интерсистолический интервал) после окончания систолы предсердий начинается систола желудочков. Систола желудочков обеспечивает выброс крови в артериальную систему.

Период напряжения. Фазу асинхронного сокращения обеспечивает неодновременное возбуждение мышечных волокон сократительного миокарда желудочков. Сокращение начинается с волокон, ближайших к проводящей системе сердца (перегородки, сосочковых мышц, верхушки желудочков). К концу этой фазы в сокращение вовлечены все мышечные волокна, поэтому давление в желудочках начинает быстро повышаться, вследствие чего закрываются атриовентрикулярные клапаны и начинается фаза изометрического сокращения. Сокращающиеся вместе с желудочками сосочковые мышцы натягивают сухожильные нити и препятствуют выворачиванию клапанов в предсердия. Кроме того, эластичность и растяжимость сухожильных нитей смягчают удар крови об атриовентрикулярные клапаны, что обеспечивает долговечность их работы. Во время фазы изометрического сокращения давление в желудочках быстро нарастает. Как только давление в левом желудочке окажется больше диастолического в аорте (70—80 мм рт.ст.), а в правом — больше диастолического давления в лёгочной артерии (10 — 12 мм рт.ст.), открываются соответствующие полулунные клапаны — начинается период изгнания.

Период изгнания. В фазу быстрого изгнания давление в левом желудочке достигает 120— 130 мм рт.ст., в правом — 25—30 мм рт.ст. В фазу медленного изгнания давление в желудочках начинает падать. Оба желудочка сокращаются одновременно, причём волна их сокращения возникает в верхушке сердца и распространяется вверх, выталкивая кровь из желудочков в аорту и лёгочный ствол. В период изгнания длина мышечных волокон и объем желудочков уменьшаются, атриовентрикулярные клапаны закрыты, т.к. в желудочках давление высокое, а в предсердиях оно равно нулю. Полулунные клапаны открыты, предсердные сфинктеры также открыты, потому что весь миокард предсердий расслаблен, кровь заполняет предсердия. Вслед за фазой изгнания начинается диастола желудочков, с которой частично совпадает и диастола предсердий, поэтому данный период сердечной деятельности следует именовать общей паузой сердца.

Общая пауза сердца начинается с протодиастолы. Она продолжается от начала расслабления мышц желудочков до закрытия полулунных клапанов. Давление в желудочках становится несколько ниже, чем в аорте и лёгочной артерии, поэтому полулунные клапаны закрываются.

В фазу изометрического расслабления полулунные клапаны уже закрыты, а атриовентрикулярные — еще не открыты. Поскольку расслабление желудочков продолжается, давление в них падает, что приводит к открытию атриовентрикулярных клапанов массой крови, накопившейся во время диастолы в предсердиях. Начинается период наполнения желудочков, которое обеспечивается несколькими факторами, при этом взаимодействие их ускоряет расширение желудочков. Важную роль в расслаблении желудочков и расширении их камер играет потенциальная энергия сил упругости сердца. Дело в том, что во время систолы сердца сжимаются его соединительнотканный упругий каркас и три слоя мышечных волокон, которые имеют различное на­ правление в разных слоях. Желудочек в этом отношении можно сравнить с резиновой грушей, которая принимает прежнюю форму после того, как на неё надавили.

Расправлению желудочков способствуют:

1 ) скопившаяся в предсердиях кровь, которая сразу проваливается в полости желудочков; 2 ) кровь, выталкиваемая предсердиями во время их систолы;

3) давление крови в коронарных артериях, к-я в это время начинает усиленно поступать аорта → толща миокарда («гидравлический каркас»), т.к. миокард расслаблен, сосуды не сдавлены.

Значение диастолы предсердий и желудочков. Обеспечивает отдых сердцу, наполнение его камер кровью, миокард интенсивно снабжается кровью (получает кислород и пит в-ва). Это весьма важно, т.к. во время систолы коронарные сосуды левого желудочка сжимаются сокращающимися мышцами, при этом кровоток в коронарных сосудах резко снижается (на 85 %). В миокарде предсердий и правом желудочке кровоток постоянный (более слабое сокращение их миокарда, низкое давление в полостях).

Показатели насосной функции сердца.

Автоматия сердца, её субстрат и природа. Градиент автоматии сердца.

Характеристики насосной функции:

Минутный объём крови (МОК) («сердечный выброс» (СВ)) - Кол-во крови, выбрасываемое желудочком сердца в артерии в минуту, является важным показателем функционального состояния ССС. Он одинаков для обоих желудочков и в покое, равен 4,5–5 л.

Ударный объём (систолический объём или систолическим выброс. (СО)) – кол-во крови,

выбрасываемое желудочком сердца в артериальную систему за одну систолу.

Как рассчитать? (МОК разделить на ЧСС в мин получим систолический объем (СО) кровото-

ка.) При сокращении сердца равном 75 уд/мин он составляет 65–70 мл, при работе увеличивается до 125 мл. У спортсменов в покое составляет 100 мл, при работе возрастает до 180 мл.

Определение МОК и СО широко применяется в клинике.

Фракция выброса (ФВ) – выраженное в процентах отношение ударного объёма сердца к ко- нечно-диастолическому объёму желудочка. ФВ в покое у здорового человека 50-75%, а при физической нагрузке может достигать 80%. Объем крови полости желудочка, который она занимает перед его систолой составляет конечно-диастолический объем (120–130 мл).

Конечно-систолический объем (КСО) – это кол-во крови, остающееся в желудочке сразу после систолы. В покое он составляет менее 50% от КДО, или 50-60 мл. Часть этого объёма крови является резервным. Резервный объем реализуется при увеличении СО при нагрузках. В норме составляет 15–20% от конечно-диастолического.

Объем крови в полостях сердца, остающийся при полной реализации резервного объема, при максимальной систоле составляет остаточный объем. СО и МОК величины непостоянные. При мышечной деятельности МОК возрастает до 30–38 л за счёт учащения сокращений сердца и увеличения СОК.

Ряд показателей используется для оценки сократимости сердечной мышцы. К ним относятся: фракция выброса, скорость изгнания крови в фазу быстрого наполнения, скорость прироста давления в желудочке в период напряжения (измеряется при зондировании желудочка).

Скорость изгнания крови изменяется методом Доплера при УЗИ сердца.

Скорость прироста давления в полостях желудочков считается одним из наиболее достоверных показателей сократимости миокарда. Для левого желудочка величина этого показателя в норме составляет 2000-2500 мм.рт.ст/с.

Снижение фракции выброса ниже 50%, уменьшение скорости изгнания крови, скорости прироста давления свидетельствуют о понижении сократимости миокарда и возможности развития недостаточности насосной функции сердца.

Величина МОК, делённая на площадь поверхности тела в м2 определяется как сердечный индекс (л/мин/м2). СИ = МОК/S (л/мин×м2)

Он является показателем насосной функции сердца. В норме СИ составляет 3–4 л/мин×м2. МОК, УОК и СИ объединяют общим понятием сердечный выброс.

Если известен МОК и АД в аорте (лёгочной артерии) можно опр внешнюю работу сердца

Р= МОК × АД

Р— работа сердца в мин в килограмометрах (кг/м). МОК — минутный объем крови (л).

АД — давление в метрах водного столба.

При физическом покое внешняя работа сердца составляет 70–110 Дж, при работе увеличива-

ется до 800 Дж, для каждого желудочка в отдельности.

Таким образом, работа сердца определяется 2-мя факторами:

1.Количеством притекающей к нему крови.

2.Сопротивлением сосудов при изгнании крови в артерии (аорту и лёгочную артерию). Когда сердце не может при данном сопротивлении сосудов перекачать всю кровь в артерии, возникает сердечная недостаточность.

Автоматия сердца — это способность сердца сокращаться под действием импульсов, возни-

кающих в нем самом.

Субстратом являются: Атипические мышечные волокна, формирующие проводящую си-

стему. Клетки рабочего миокарда автоматией не обладают.

Доказательством автоматии являются ритмические сокращения изолированного сердца лягушки, помещённого в р-р Рингера (Станниус Г., 1880). Сердце млекопитающих, помещённое в тёплый, снабжаемый кислородом р-р Рингера для теплокровных, также продолжает ритмически сокращаться.

Характеристика проводящей системы сердца. Эта система представляет собой атипиче-

ские мышечные клетки, имеет в своём составе узлы, образованные скоплением этих клеток, пучки и волокна, с помощью к-х возбуждение передаётся на кл рабочего миокарда. Водителем ритма сердца (пейсмейкером) является синоатриальный узел, расположенный в стенке правого предсердия м/у впадением в него верхней полой вены и ушком правого предсердия. В предсердиях имеются также пучки проводящей системы сердца, идущие в различных направлениях. В межпредсердной перегородке у границы с желудочком расположен атриовентрикулярный узел, от к-го отходит пучок Гиса — единственный путь, связывающий предсердия с желудочками. Пучок Гиса делится на две ножки (левую и правую) с их конечными разветвлениями — волокнами Пуркинье, с пом к-х возбуждение передаётся на кл рабочего миокарда. Кл проводящей системы обладают очень низкой сократимостью, их главная функция — возбуждаться и прово-

дить возбуждение. Эктопический локус может стать водителем ритма сердца, когда нарушена функция проводящей системы (уряжается деятельность главного водителя ритма, или начинает возбуждаться эктопический локус, причём чаще — главного пейсмейкера), а также после нарушения связи между отделами проводящей системы сердца.

Свойства проводящей системы сердца обеспечивают:

1)автоматию сердца;

2)надежность работы — при повреждении основного водителя ритма его в какой-то степени могут заменить др отделы проводящей системы сердца, так как они тоже обладают автоматией;

3)последовательность сокращений П и Ж за сч атриовентрикулярной задержки;

4)синхронное сокращение всех отделов желудочков, что увеличивает их мощность.

Скорость распространения возбуждения в разных отделах проводящей системы раз-

лична: по проводящей системе предсердий и его рабочему миокарду она одинаковая — около 1 м/с, а далее возбуждение переходит на атриовентрикулярный узел, где имеет место задержка возбуждения на 0,05 с (скорость проведения возбуждения 0,05 м/с). Задержка возбуждения связана с малым диаметром кл АВ узла по сравнению с кл ПС и сократительного миокарда предсердий, а также с последовательным уменьшением числа щелевых контактов между кл в этой области ПС, отчего ПД возникают здесь медленнее. Эта задержка важна, она обеспечивает последовательное сокращение предсердий и желудочков. Затем возбуждение по пучку Гиса, его ножкам и по волокнам Пуркинье переходит на клетки рабочего миокарда. Скорость распространения возбуждения по пучкам проводящей системы желудочков и по волокнам Пуркинье составляет около 3 м/с, по миоцитам желудочков — около 1м/с.

Большая скорость распространения возбуждения по волокнам Пуркинье обеспечивает быстрый, практически синхронный охват возбуждением всех отделов желудочков, что увеличивает мощность их сокращений.

Механизм автоматии. Ритмичное возбуждение пейсмейкерных клеток с частотой 70-80 в 1 мин объясняется ритмичным спонтанным повышением проницаемости их мембраны для ионов Na+ и Са2+, вследствие чего они поступают в клетку, и ритмичным снижением проницаемости для ионов К+, в рез-те чего кол-во покидающих клетку ионов К+ уменьшается. Все это ведёт к развитию медленной диастолической деполяризации (МЯЛ) кл пейсмейкера и к достижению КП (—40 мВ), обеспечивающего возникновение ПД и распространение возбуждения — сначала по предсердиям, а затем и по желудочкам. Восходящая часть ПД кл-пейсмейкеров обеспечивается входом Са2+ в клетку. Отсутствие плато объясняется хар-ным изм-ем проницаемости мембраны пейсмейкерных кл и током ионов, при к-м процессы деполяризации и инверсии плавно переходят в реполяризацию, к-я также проходит более медленно из-за более медленного тока К+ из кл; амплитуда ПД — 70-80 мВ, продолжительность ПД кл-пейсмейкеров — около 200 мс, рефрактерность — около 300 мс, т.е. она больше, чем сам ПД, что защищает сердце от экстрасистол. В случае патологической тахикардии её можно уменьшить посредством увеличения порогового потенциала (AV) пейсмейкерных кл, например, хинидином — МДЦ будет более продолжительной.

Градиент автоматии — убывание частоты генерации возбуждения в ПСС в направлении от предсердий к верхушке. Наличие градиента автоматии доказал Г. Станниус (1880) в опыте с накладыванием лигатур между различными отделами сердца лягушки и последующим подсчётом сокращений различных отделов сердца. Водителем ритма сердца является синоатриальный узел. Находясь под влиянием экстракардиальных нервов, он определяет ЧСС 60—80 в 1 мин.

В случае повреждения синоатриального узла функцию водителя ритма выполняет АВ узел (4050 в 1 мин), далее — пучок Гиса (30-40 в 1 мин) и волокна Пуркинье (20 в 1 мин). Активность всех нижележащих отделов проводящей системы сердца проявляется только в пат. случаях; в норме

же они функционируют в ритме, навязанном им синоатриальным узлом, поскольку частота возникающих в нем импульсов выше.

Аритмия в сердечной деятельности у здорового чел-а может проявляться экстрасистолией (внеочередными сокращениями сердца). Экстрасистолу можно получить, например, в опыте на лягушке во время регистрации сокращений сердца, раздражая желудочек в различные фазы цикла сердечной деятельности. Экстрасистолы возникают, если раздражение наносится во время диастолы. У человека спонтанно возникающие экстрасистолы могут быть желудочковыми (эктопический очаг возбуждения находится в желудочке) и предсердными — внеочередной (более ранний) импульс возникает в предсердиях.

Предсердная экстрасистола не сопровождается компенсаторной паузой (выпадением очередного сокращения). После желудочковой экстрасистолы компенсаторная пауза возникает, т.к. очередной импульс от пейсмекера приходит во время экстрасистолы, т.е. в период рефрактерности, и не может вызвать очередного сокращения сердца.