Деятельность сердечно-сосудистой системы при физической работе
Физическая работа значительно отражается на функции сердца, тонусе кровеносных сосудов, величине артериального давления и других показателях активности системы кровообращения. Возросшие при физической активности потребности организма, в частности в кислороде, удовлетворяются уже в так называемый предрабочий период. В этот период вид спортивного помещения или производственная обстановка способствует подготовительной перестройке работы сердца и кровеносных сосудов, в основе которой лежат условные рефлексы.
Наблюдается условно-рефлекторное усиление работы сердца, поступление части депонированной крови в общий круг кровообращения, увеличение выброса адреналина из мозгового вещества надпочечников в сосудистое русло. Адреналин в свою очередь стимулирует работу сердца и суживает сосуды внутренних органов. Все это способствует нарастанию кровяного давления, увеличению кровотока через сердце, мозг и легкие.
Адреналин возбуждает симпатическую нервную систему, которая усиливает деятельность сердца, что также способствует повышению кровяного давления.
Во время физической активности кровоснабжение мышц возрастает в несколько раз. Причиной этого является интенсивный обмен веществ в мышцах, что обусловливает увеличение концентрации метаболитов (углекислый газ, молочная кислота и др.), которые расширяют артериолы и способствуют раскрытию капилляров. Однако увеличение просвета сосудов работающих мышц не сопровождается падением кровяного давления. Оно сохраняется на достигнутом высоком уровне, потому что в это время проявляются прессорные рефлексы в результате возбуждения механорецепторов области дуги аорты и каротидных синусов. Вследствие этого сохраняется усиленная деятельность сердца, а сосуды внутренних органов сужены, что и поддерживает артериальное давление на высоком уровне.
Скелетные мышцы при своем сокращении механически сдавливают тонкостенные вены, что способствует увеличенному венозному возврату крови к сердцу. Кроме того, повышение активности нейронов дыхательного центра в результате нарастания количества углекислого газа в организме приводит к увеличению глубины и частоты дыхательных движений. Это же в свою очередь увеличивает отрицательность внутригрудного давления - важнейшего механизма, способствующего увеличению венозного возврата крови к сердцу.
Таким образом, уже через 3-5 мин после начала физической работы системы кровообращения, дыхания и крови значительно усиливают свою деятельность, приспосабливая ее к новым условиям существования и удовлетворяя повышенные потребности организма в кислороде и кровоснабжении таких органов и тканей, как сердце, мозг, легкие и скелетные мышцы.
Обнаружено, что при интенсивной физической работе минутный объем крови может составлять 30 л и более, это в 5-7 раз превышает минутный объем крови в состоянии относительного физиологического покоя. При этом систолический объем крови может быть равен 150·10-3-200·10-3 л (150-200 мл). Значительно увеличивается частота сердечных сокращений. По некоторым данным, пульс может возрасти до 200 в 1 мин и более. Артериальное давление в плечевой артерии повышается до 26,7 кПа (200 мм рт. ст.). Скорость кругооборота крови может увеличиваться в 4 раза.
Лимфа и лимфообращение
Состав и свойства лимфы. Лимфатическая система является составной частью микроциркуляторного русла. Лимфатическая система состоит из капилляров, сосудов, лимфатических узлов, грудного и правого лимфатического протоков, из которых лимфа поступает в венозную систему.
Лимфатические, капилляры являются начальным звеном лимфатической системы. Они входят в состав всех тканей и органов. Лимфатические капилляры имеют ряд особенностей. Они не открываются в межклеточные пространства (оканчиваются слепо), их стенки тоньше, податливее и обладают большей проницаемостью по сравнению с кровеносными капиллярами. Лимфатические капилляры имеют больший просвет, чем кровеносные капилляры. При полном заполнении лимфой лимфатических капилляров диаметр их равен в среднем 15-75 мкм. Длина их может достигать 100-150 мкм. В лимфатических капиллярах имеются клапаны, представляющие собой парные, расположенные друг против друга карманообразные складки внутренней оболочки сосуда. Клапанный аппарат обеспечивает движение лимфы в одном направлении к устью лимфатической системы (грудному и правому лимфатическому протокам). Например, скелетные мышцы при сокращении механически сдавливают стенки капилляров и лимфа продвигается по направлению к венозным сосудам. Обратное ее движение невозможно благодаря наличию клапанного аппарата.
Лимфатические капилляры переходят в лимфатические сосуды, которые заканчиваются правым лимфатическим и грудным протоками. В лимфатических сосудах имеются мышечные элементы, иннервируемые симпатическими и парасимпатическими нервами. Благодаря этому лимфатические сосуды обладают способностью активно сокращаться.
Лимфа из грудного протока поступает в венозную систему в области венозного угла, образуемого левой внутренней яремной и подключичной венами. Из правого лимфатического протока лимфа поступает в венозную систему в области венозного угла, образуемого правой внутренней яремной и подключичной венами. Кроме того, по ходу лимфатических сосудов обнаруживаются лимфовенозные анастомозы, которые также обеспечивают поступление лимфы в венозную кровь.
У взрослого человека в условиях относительного покоя из грудного протока в подключичную вену ежеминутно поступает около 1·10-3 л (1 мл) лимфы, в сутки - от 1,2 до 1,6 л.
Лимфа - это жидкость, содержащаяся в лимфатических капиллярах и сосудах. Скорость движения лимфы по лимфатическим сосудам составляет 0,4-0,5 м/с.
По химическому составу лимфа и плазма крови очень близки. Основное отличие заключается в том, что в лимфе содержится значительно меньше белка, чем в плазме крови. В лимфе имеются белки - протромбин, фибриноген, поэтому она может свертываться. Однако эта способность у лимфы выражена в меньшей степени, чем у крови.
В 1·10-9 м3 (1 мм3) лимфы обнаруживается 2-20 тыс. лимфоцитов. У взрослого человека за сутки из грудного протока в кровь венозной системы поступает более 35 млрд. лимфоцитарных клеток.
В период пищеварения в лимфе брыжеечных сосудов резко нарастает количество питательных веществ, особенно жира, что придает ей молочно-белый цвет. Через 6 ч после приема пищи содержание жира в лимфе грудного протока может возрастать во много раз по сравнению с исходными его величинами. Установлено, что состав лимфы отражает интенсивность обменных процессов, протекающих в органах и тканях.
Переход различных веществ из крови в лимфу зависит от их диффузионной способности, скорости поступления в сосудистое русло и особенностей проницаемости стенок кровеносных капилляров. Легко переходят в лимфу яды и токсины, главным образом бактериальные.
Образование лимфы. Источником лимфы является тканевая жидкость, поэтому необходимо рассмотреть факторы, способствующие се образованию. Тканевая жидкость образуется из крови в мельчайших кровеносных сосудах - капиллярах. Она заполняет межклеточные пространства всех тканей. Тканевая жидкость является промежуточной средой между кровью и клетками организма. Через тканевую жидкость клетки получают все необходимые для их жизнедеятельности питательные вещества и кислород и в нее же выделяют продукты обмена веществ в том числе углекислый газ.
Движение лимфы. На движение лимфы по сосудам лимфатической системы оказывает влияние ряд факторов. Постоянный ток лимфы обеспечивается непрерывным образованием тканевой жидкости и переходом ее из межтканевых пространств в лимфатические сосуды. Существенное значение для движения лимфы имеет активность органов и сократительная способность лимфатических сосудов.
К вспомогательным факторам, способствующим движению лимфы, относятся: сократительная деятельность поперечнополосатых и гладких мышц, отрицательное давление в крупных венах и грудной полости, увеличение объема грудной клетки при вдохе, что обусловливает присасывание лимфы из лимфатических сосудов.
Лимфатические узлы
Лимфа в своем движении от капилляров к центральным сосудам и протокам проходит через один или несколько лимфатических узлов. У взрослого человека имеется 500-1000 лимфатических узлов различных размеров - от булавочной головки до мелкого зерна фасоли. Лимфатические узлы в значительных количествах располагаются под углом нижней челюсти, в подмышечной впадине, на локтевом сгибе, в брюшной полости, тазовой области, подколенной ямке и т. д. В лимфатический узел входит несколько лимфатических сосудов, выходит же один, по которому оттекает лимфа от узла.
В лимфатических узлах также обнаружены мышечные элементы, иннервируемые симпатическими и парасимпатическими нервами.
Лимфатические узлы выполняют ряд важных функций: гемопоэтическую, иммунопоэтическую, защитно-фильтрационную, обменную и резервуарную.
Гемопоэтическая функция. В лимфатических узлах образуются малые и средние по величине лимфоциты, которые поступают с током лимфы в правый лимфатический и грудной протоки, а затем в кровь. Доказательством образования лимфоцитов в лимфатических узлах является то, что количество лимфоцитов в лимфе, оттекающей от узла, значительно больше, чем в притекающей.
Иммунопоэтическая функция. В лимфатических узлах образуются клеточные элементы (плазматические клетки, иммуноциты) и белковые вещества глобулиновой природы (антитела), имеющие непосредственное отношение к формированию иммунитета в организме человека. Кроме того, в лимфатических узлах продуцируются клетки гуморального (система В-лимфоцитов) и клеточного (система Т-лимфоцитов) иммунитета.
Защитно-фильтрационная функция. Лимфатические узлы - это своеобразные биологические фильтры, которые задерживают поступление в лимфу и кровь инородных частиц, бактерий, токсинов, чужеродных белков и клеток. Так, например, при пропускании сыворотки, насыщенной стрептококками, через лимфатические узлы подколенной ямки было обнаружено, что 99% микробов задерживалось в узлах. Установлено также, что вирусы в лимфатических узлах связываются лимфоцитами и другими клетками. Выполнение лимфатическими узлами защитно-фильтрационной функции сопровождается усилением образования лимфоцитов.
Обменная функция. Лимфатические узлы принимают активное участие в обмене белков, жиров, витаминов и других питательных веществ, поступающих в организм.
Резервуарная функция. Лимфатические узлы совместно с лимфатическими сосудами являются депо для лимфы. Они также участвуют в перераспределении жидкости между кровью и лимфой.
Таким образом, лимфа и лимфатические узлы выполняют в организме животных и человека ряд важнейших функций. Лимфатическая система в целом обеспечивает отток лимфы от тканей и поступление ее в сосудистое русло. При закупорке или сдавлении лимфатических сосудов нарушается отток лимфы от органов, что приводит к отеку тканей в результате переполнения межтканевых пространств жидкостью.
Контрольные вопросы
1. Из каких отделов состоит система кровообращения?
2. Что такое большой круг кровообращения? Каково его значение?
3. Что такое малый круг кровообращения? В чем его роль?
4. Из каких отделов состоит сердце?
5. Какие клапаны отделяют полости сердца друг от друга?
6. Каково значение клапанного аппарата сердца?
7. Какими физиологическими свойствами обладает сердечная мышца?
8. Что такое рефрактерный период? В чем различие между абсолютным и относительным рефрактерным периодами?
9. Что называется автоматией сердца? Каковы ее причины?
10. Из каких узлов состоит специальная ткань сердца?
11. С помощью какого опыта можно изучить значение отдельных частей проводящей системы сердца?
12. Из каких фаз складывается сердечный цикл?
13. В чем состоит значение систолы, диастолы и общей паузы в деятельности сердца?
14. Что такое экстрасистола? Каковы ее виды?
15. Что такое компенсаторная пауза? Каков механизм ее возникновения?
16. Что такое верхушечный толчок?
17. Какие звуковые явления возникают при работе сердца?
18. Что такое электрокардиограмма? Что отражают ее зубцы и интервалы?
19. Какие факторы влияют на ритм сердечных сокращений?
20. Что такое систолический и минутный объем сердца? Каково их значение?
21. Как иннервируется сердце?
22. Как изменяют деятельность сердца блуждающие и симпатические нервы?
23. Как осуществляется рефлекторная регуляция деятельности сердца?
24. Какие вещества и каким образом влияют на работу сердца через кровь?
25. В чем особенности коронарного кровообращения?
26. Какие физиологические закономерности определяют движение крови по сосудам?
27. Что такое кровяное давление? Какие основные факторы влияют на его величину?
28. Как меняется величина кровяного давления в разных отделах кровеносной системы?
29. Как измеряют артериальное давление у человека?
30. Какова природа артериального пульса? Какими методами изучают его?
31. Какими сосудами представлено звено микроциркуляции?
32. Каковы физиологические особенности капилляров?
33. Каковы особенности кровотока в венах?
34. Чему равно время кругооборота крови у человека?
35. Что такое объемная и линейная скорость кровотока?
36. Как осуществляется иннервация сосудов?
37. Какие существуют гуморальные влияния на сосудистый тонус?
38. Что понимают под собственными рефлексами системы кровообращения?
39. Что понимают под сопряженными рефлексами этой системы?
40. Что представляет собой сосудодвигательный центр, где он расположен и каково его значение?
41. Какие основные сосудистые рефлексогенные зоны Вы знаете? Как осуществляется их влияние на тонус сосудов?
42. Какими механизмами осуществляется регуляция тонуса сосудов?
43. Каково значение депо крови? Какие виды депо существуют?
44. Как и почему меняется деятельность кровообращения при физической работе?
45. Что такое лимфа?
46. Как образуется лимфа?
47. Как осуществляется движение лимфы по сосудам?
48. Какова роль лимфатических узлов в организме?
Задачи
1. Кровь совершает кругооборот за 30 с, частота сокращений сердца 100 ударов в 1 мин, минутный объем крови 7 л. Вычислите систолический объем крови и приблизительное количество циркулирующей крови.
2. Вычислите, какую работу выполняет левый желудочек сердца взрослого человека за 1 сут?
3. У взрослого человека, живущего в средней полосе России, частота сердечных сокращений составляла 70 ударов в 1 мин. После приезда на туристическую базу у подножья Эльбруса ("Приют одиннадцати") сердечный ритм возрос до 92 ударов в 1 мин. Через 2 нед пребывания на базе частота сокращений сердца человека возвратилась к исходному уровню. Как Вы объясните механизм этих изменений?
4. После обильного питья жидкость всасывается в кровь; к 5 л циркулирующей крови прибавляется еще 1 л жидкости, но повышения кровяного давления обычно не бывает. Не противоречит ли это законам физики? Какова сущность этого физиологического явления?
5. Почему говорят: "Что ни болит, все к сердцу валит"?