Функции сердца

·        кортикостероиды – положительное инотропное действие;

·        ангиотензин II – положительное инотропное действие;

·        серотонин – положительное инотропное действие;

·        катионы Са2+ повышают возбудимость клеток миокарда, активируют фосфорилазу, участвуют в механическом сокращении миофибрилл;

·        катионы К+ в повышенной концентрации уменьшают потенциал покоя миокардиоцитов и увеличивают калиевую проницаемость мембран.

Уменьшение содержания О2 в крови, увеличение СО2, Н+, НСО3– угнетают сократительную

активность миокарда.

Закон Франка-Старлинга

Важное значение в осуществлении саморегуляции сердца имеет так называемый закон Франка-Старлинга. Франк (1895) опытами на сердце лягушки установил, что производительность желудочка растет при увеличении давления физраствора, который растягивает полость желудочка. Старлингом, на изолированном сердце собаки, которое питали оксигенированной кровью, было показано, что чем больше желудочки растягиваются кровью во время диастолы, тем сильнее их сокращение в следующую систолу. Отсюда был выведен "закон сердца" (закон Франка-Старлинга или гетерометрический механизм регуляции), который формулируется так: сила сокращения волокон миокарда зависит от них конечно-диастолической длины. Из закона сердца следует, что увеличение заполнения сердца кровью ведет к росту силы сердечных сокращений. Уменьшение силы сокращения миокарда наблюдается при его розтяжении больше чем на 25 % исходной длины, которая отвечает увеличению объема полости желудочка (если принять ее за пулю) приблизительно на 100 %. Однако в здоровом сердце такого розтягнення не происходит. В процессе изгнания нормального систолического объема (при нормальном диастолического наполнения), длина волокон миокарда увеличивается не больше как на 15-20 %. А расширение полостей сердца, которое сопровождается увеличением ударного объема, называется тоногенной дилатацией.

Как оказалось впоследствии, гетерометрический механизм регуляции не является единственным механизмом саморегуляции работы сердца. Были установлены факты, которые показали, что в ходе сердечной деятельности в волокнах миокарда возникают изменения сократительности не обусловленные увеличением конечно-диастолической длины. Эти изменения сократительности названы гомеометрической регуляцией.

Саморегуляция. Сердечная мышца способна менять силу своего сокращения при изменении частоты раздражения или исходной длины мышечного волокна. Эти свойства сердечной мышцы называются саморегуляцией миокарда. Различают гомеометрическую и гетерометрическую саморегуляцию.

Гомеометрическая саморегуляция при изменении характера физико-химических раздражений сердца может быть продемонстрирована в виде т.н. феномена лестницы Боудича. Им в 1871 г. было показано, что даже изолированная полоска миокарда при изменении частоты раздражения отвечает постепенно нарастающими по силе сокращениями. Нарастание силы продолжается до достижения сердцем нового оптимального для этих условий уровня. Феномен лестницы можно наблюдать и при экспериментах на целом сердце при увеличении давления в аорте (Анреп)..

Механизм возникновения усиления силы сокращения при учащении раздражений состоит в нарастающем накоплении ионов Са++ внутри мышечного волокна, вблизи миофибрилл. Следовательно, каждое сокращение оставляет какой-то след, вызывающий повышение сократительной способности мышцы. Это явление носит название потенциации сокращений. Гомеометрической этот вид саморегуляции сердца назван потому, что в данном случае длина мышечных волокон остается постоянной.

Другой вид саморегуляции - изменение силы сокращений при изменении длины мышечного волокна - носит название гетерометрической.Если увеличить приток раствора Рингера к изолированному сердцу, т.е. увеличить наполнение и растяжение стенок желудочков и предсердий, то сила сокращения сердечной мышцы увеличивается. То же самое можно наблюдать и при увеличении длины изолированной сердечной полоски. Подобные факты еще в прошлом веке позволили Старлингу сформулировать т.н. закон сердца : "энергия сокращения сердца тем больше, чем больше растяжение его мышечных волокон". Проявления гомеометрической и гетерометрической саморегуляции обеспечивают приспособление сократительной деятельности сердца к изменению условий его работы (например, к изменению притока крови к сердцу и оттока крови от него при изменении частоты сердечных сокращений). Они имеют существенное значение в организме здорового человека, и особенно в патологии (например, при трансплантации сердца). Описанный вид саморегуляции - первый , клеточный уровень. Подобные же реакции осуществляются и на органном и на системном уровнях, но механизмы такой саморегуляции другие, о них мы будем говорить позже, при обсуждении вопросов регуляции сердечной деятельности.

Проведение возбуждения в миокарде осуществляется электрическим путем: ПД, возникший в возбужденной мышечной клетке, служит раздражителем для соседних клеток. Это возможно за счет нексусов, электрических синапсов между сердечными волокнами миокарда, который можно назвать в этом смысле функциональным синцитием, так как на раздражение вся его масса реагирует как одно целое. Но морфологически нет никакого синцития. В гипертоническом растворе клетки разобщаются и начинают сокращаться каждая в своем ритме, или в ритме ближайшего водителя. Такое разобщение лежит в основе явлений трепетания и мерцания желудочков. Если вернуть сердце в нормальный физиологический раствор, то нормальные сокращения восстанавливаются.

Мышечные волокна миокарда не сокращаются все одновременно. В сердце всегда есть покоящиеся волокна, которые включаются при необходимости усиления сокращения сердца. Чем больше сила сокращения сердца, тем больше волокон миокарда вовлечено в это сокращение. Следовательно, сила сердечных сокращений зависит от числа мышечных волокон, сокращающихся одновременно.

Изменения сердечно-сосудистой деятельности при работе

В покое минутный объем сердца колеблется в пределах 3,5—5,5 л, при мышечной работе он достигает 30—40 л. Между величиной минутного объема сердца, мощностью мышечной работы и потреблением кислорода существует линейная зависимость, однако только в том случае, когда имеется устойчивое состояние потребления кислорода.

Увеличение минутного объема сердца происходит за счет учащения сокращений и увеличения ударного (систолического) объема сердца. Систолический объем сердца в покое колеблется в пределах 60—80 мл; при работе же он может увеличиваться вдвое и более, что зависит от функционального состояния сердца, условий наполнения его кровью, тренировки. У хорошо тренированного человека систолический объем может при умеренной частоте пульса достигать высоких величин (до 200 мл).

Устанавливающийся в связи с работой новый уровень деятельности сердечно-сосудистой системы обеспечивается в основном благодаря нервным и в меньшей мере гуморальным влияниям. При этом образование условнорефлекторных связей способствует установлению этого нового уровня еще до начала работы. Во время работы происходят дальнейшие изменения деятельности сердечно-сосудистой системы.

Поступление крови в сердце обусловливается венозным притоком и длительностью диастолы. Венозный приток при работе увеличивается. Рефлекторно воздействием на проприорецепторы вызывается расширение сосудов мышц и поверхностных сосудов и одновременно сужение внутренних сосудов — «чревный рефлекс». Кровь из мышц перегоняется в вены и сердце, причем скорость движения крови пропорциональна количеству мышечных движений (действие «мышечного насоса»), Такое же действие оказывает перемещение диафрагмы.

Длительность диастолы во время работы укорачивается. Механизм укорочения рефлекторный — через барорецепторы в устьях полых вен и проприоцепторы работающих мышц. Общий результат — учащение сердечных сокращений.

Оптимальные условия для работы сердца создаются тогда, когда скорость диастолического наполнения и длительность диастолы соответствуют друг другу. При недостаточном или избыточном кровенаполнении сердце вынуждено работать за счет учащения сокращений.

Эффективность деятельности сердца зависит не только от его функционального состояния, мощности мускулатуры, состояния питания, нервной регуляции, но и от способности развивать силу сокращения в зависимости от диастолического наполнения. Величина ударного объема, таким образом, пропорциональна величине венозного притока.

Ритм сердечной деятельности можно определить по частоте пульса. Для характеристики мышечной работы учитывается как частота пульса во время работы, так и скорость восстановления его после работы. Обе эти функции зависят от интенсивности и длительности работы. Для работы умеренной тяжести характерна более или менее постоянная частота пульса; при тяжелой работе наблюдается непрерывный рост ее. Скорость восстановления частоты пульса зависит от интенсивности работы (табл. 9).

У тренированного человека частота пульса при прочих равных условиях всегда меньше, чем у нетренированного. От состояния сердечно-сосудистой системы зависит кровоснабжение работающих органов. Регуляция сосудистой системы условно-безусловнорефлекторная и местная гуморальная. При этом особую роль в сосудистой регуляции играют продукты обмена (гистамин, адениловая кислота, ацетилхолин), особенно гистамин, сильно расширяющий мелкие сосуды. Большая роль в регуляции сосудов принадлежит продуктам желез внутренней секреции— адреналину, суживающему сосуды внутренних органов, и вазопрессину (гормон мозгового придатка), действующему на артериолы и капилляры. Гуморальная регуляция может осуществляться непосредственно действием на мышечную стенку сосудов и рефлекторно через интерорецепторы

10.

Сердце закладывается вначале в виде двух правой и левой трубок, возникающих из мезенхимы и расположенных в области головной кишки; в процессе развития эти парные трубки сливаются, образуя одну трубку с двуслойной стенкой. В дальнейшем путем постепенного преобразования внутренний слой трубки организует эндокард, а наружный слой - миокард и эпикард. В процессе роста трубка из удлиненной переходит в S-образную. Далее эта изогнутая трубка претерпевает очень сложные изменения в отношении положения, размеров, внешней формы и строения полости. Внутри ее полости появляются перегородки, разделяющие сердце четыре камеры. Внутри камер из утолщений эндокарда образуются атриовентрикулярные клапаны и заслонки. В процессе развития сердце постепенно из шейной области опускается в грудную, где в зависимости от возраста меняет свое положение. У новорожденного сердце занимает поперечное положение и оттеснено кзади увеличенной вилочковой железой. Кроме того, увеличенная печень обусловливает высокое стояние сердца: его верхушка проецируется на уровне четвертого межреберья слева, к 5 годам она расположена на уровне пятого межреберья, к 10 годам почти достигает уровня верхушки взрослого человека. Предсердия и желудочки развиваются неравномерно. У новорожденного и в первые месяцы грудного возраста рост предсердий протекает более интенсивно, чем рост желудочков; на втором году жизни рост их в общем одинаков. Начиная с 10-летнего возраста, наоборот, желудочки опережают в росте предсердия; при этом более интенсивно протекает рост левого желудочка. С конца первого года сердце начинает располагаться в косом положении. Масса сердца у новорожденного в среднем 24 г, к 8 мес. она удваивается, к 2-3 годам - увеличивается в 3 раза, к 5 годам - в 4 раза; в период полового созревания наблюдается усиление роста сердца.

Функциональные различия в сердечной деятельности детей и подростков сохраняются до 12 лет. Частота сердечного ритма у детей больше, чем у взрослых. ЧСС у детей более подвержена влиянию внешних воздействий: физических упражнений, эмоционального напряжения и т.д. Кровяное давление у детей ниже, чем у взрослых. Ударный объем у детей значительно меньше, чем у взрослых. С возрастом увеличивается минутный объем крови, что обеспечивает сердцу адаптационные возможности к физическим нагрузкам.

В периоды полового созревания, происходящие в организме бурные процессы роста и развития влияют, на внутренние органы и, особенно, на сердечную деятельность. В этом возрасте отмечается несоответствие размера сердца диаметру кровеносных сосудов. При быстром росте сердца кровеносные сосуды растут медленнее, просвет их недостаточно широк, и в связи с этим сердце подростка несет дополнительную нагрузку, проталкивая кровь по узким сосудам. По этой же причине у подростка может быть временное нарушение питания сердечной мышцы, повышенная утомляемость, легкая отдышка, неприятные ощущения в области сердца. ...

Влияние двигательной активности на сердечно-сосудистую систему

     Для начала  напомним некоторые сведения  о строении и функции сердечно-сосудистой системы и ее резервных возможностях. Сердце - полый мышечный орган, выполняющий роль насоса, перекачивающего кровь, и обеспечивающий ткани кислородом.

      Артериальная  кровь, насыщенная кислородом в  легких, попадает в левый желудочек, мощная мышца которого при  сокращении выбрасывает кровь  в аорту. Последняя разветвляется на артерии, артериолы и капилляры, которыми

снабжены туловище, конечности и внутренние органы. Из крови капилляров в ткани поступают питательные вещества, вода, соли и кислород, а обратно всасываются углекислота и продукты обмена веществ.

     Сердце имеет  массу в среднем 280 г, его длина 13 см, ширина 10.5 см, толщина 7 см. Но все  эти данные в значительной  степени варьируют: у тренированных  физически людей масса сердца  может достигать 500 г и более.

     Сердце нетренированного человека в состоянии покоя за одно сокращение (систолу) выталкивает в аорту 50-70 мл крови, в минуту при 70-80 сокращениях 3,5-5 л. Систематическая физическая тренировка усиливает функцию сердца и доводит систолический объем до 90-110 мл в покое, а при очень больших физических нагрузках до 150 и даже 200 мл. Частота сердечных сокращений при этом увеличивается до 200 и более, минутный объем соответственно до 25, а иногда и 40 л! Словом, сердце спортсмена имеет десятикратный резерв мощности.

     Частота сердечных  сокращении у нетренированного  взрослого человека в покое  обычно составляет 72-84 в минуту, для  сердца же тренированного спортсмена  в покое характерна брадикардия, т.е. частота сокращений ниже 60 ударов  в минуту (иногда до 36-38). Такой  режим работы более «выгоден»  для сердца, так как увеличивается  время отдыха (диастола), во время  которого оно получает обогащенную  кислородом артериальную кровь.  

     Основное же  различие заключается в том, что  при легкой нагрузке сердце  нетренированного человека увеличивает  количество сокращений, а сердце  спортсмена повышает ударный  выброс крови, т.е. работает экономичнее.