Экстракардиальные механизмы

Экстракардиальные механизмы регуляции подразделяются на: 1) нервные и 2) гуморальные.

Нервные внесердечные.

Нервные внесердечные регуляторные механизмы осуществляются за счет импульсов, идущих из ЦНС: центров спинного мозга, продолговатого мозга, гипоталамуса и нейронов коры больших полушарий.

Нервная регуляция сердца осуществляется импульсами, которые поступают к сердцу по волокнам автономной нервной системы.

Следует заметить, что в области узлов – синусно-предсердном (СА) и предсердно-желудочковом (АВ)- находятся нервные клетки. Их скопления образуют густую нервную сеть, пронизывающую структуру узла. Импульсы, передаваемые с нервных клеток, могут корректировать при необходимости частоту генерации импульсов в клетках – пейсмекерах.

Иннервация сердца

Парасимпатическая иннервация осуществляется за счет блуждающих нервов. Тела 1 нейронов n.vagus расположены в ядрах продолговатого мозга, откуда преганглионарные волокна направляются к интрамуральным ганглиям, где расположены тела 2 нейронов, аксоны которых иннервируют сердечную мышцу.

Симпатическая иннервация представлена 5 верхними сегментами грудного отдела спинного мозга, где располагаются тела 1 нейронов. Аксоны этих преганглионарных нейронов напрвляются в шейные и верхние грудные симпатические узлы. Большая часть симпатических нервных волокон направляется к звездчатому ганглию. Аксоны постганглионарных нейронов иннервируют мускулатуру сердца.

Влияние парасимпатического отдела

В 1845 г. братья Веберы обнаружили влияние блуждающих нервов на сердце. В дальнейшем было показано, что активация парасимпатического отдела приводит к возникновению 5 отрицательных эффектов:

1. Отрицательный хронотропный эффект (от греч. chronos – время, tropos- направление)- проявляется в уреженииЧСС.

2. Отрицательный инотропный эффект (греч. Inos – сила) - уменьшается сила сердечных сокращений.

3. Отрицательный дромотропный эффект (dromos – бег) - замедляется проведение возбуждения.

4. Отрицательный батмотропный эффект (bathmos –порог) – повышается порог раздражения, в результате снижается возбудимость.

5. Отрицательный тонотропный эффект проявляется в понижении тонуса мышцы.

Развитие отрицательных эффектов при раздражении блуждающих нервов связано с изменением МП и энергетики сердечной мышцы. при раздражении парасимпатических нервов выделяется медиатор АХ, который для сердца является тормозным медиатором. Он взаимодействует с М-холинорецепторами и вызывает открытие хемочувствительных каналов для ионов К⁺ и С1^-. В результате на мембране развивается гиперполяризация, что и приводит к развитию отрицательных эффектов.

Влияние симпатического отдела

Влияние симпатических нервов на сердце было изучено в 1867 г. И.Ф.Ционом. Было услановлено, что активация симпатического отдела вызывает 5 противоположных (положительных) эффектов.

Эти эффекты развиваются в результате взаимодействия медиатора симпатической системы (НА) с b-адренорецепторами и, являясь для сердца возбуждающим медиатором, открывает хемоканалы для ионов Na⁺ и Ca²⁺. В результате возникает деполяризация мембраны, которая лежит в основе возникновения положительных эффектов.

Взаимоотношение между симпатичесикми и парасимпатическими воздействиями на сердце были изучены Самааном. Он установил в опытах на собаках, что в состоянии относительного покоя сердце находится под выраженным влиянием парасимпатического отдела, т.е. сердце притормаживается за счет тонической активности блуждающего нерва.

Условнорефлекторные механизмы регуляции

Известно, что предстоящая физическая нагрузка вызывает увеличение работы сердца. Так, например, у спортсменов перед стартом наблюдается повышение силы и учащение сердечных сокращений. Аналогичное изменение работы сердца можно наблюдать у студентов перед сдачей экзамена и т.д. Это доказывает наличие условнорефлекторных механизмов регуляции работы сердца по прогнозированию.

Гуморальные механизмы регуляции

Среди гуморальных веществ, которые оказывают влияние на сердце, большое значение имеют гормоны мозгового вещества надпочечников – адреналин и норадреналин (5 положительных эффектов), щитовидной железы – тироксин (резкое увеличение ЧСС), поджелудочной железы - глюкагон.

Большое значение в работе сердца имеет электролитный состав крови, особенно концентрация ионов К⁺ и Са²⁺. Увеличение содержания Кальция действует аналогично симпатическому отделу ВНС. При избытке ионов сердце останавливается в фазу систолы.

Ионы калия действуют в обратном направлении. Увеличение ионов К вызывает угнетение сердечной деятельности. При избытке сердце останавливается в фазу диастолы.

Некоторые метаболиты (например, накопление кислых продуктов) приводит к угнетению работы сердца - рефлекс на ишемию.

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ГЕМОДИНАМИКИ

Гемодинамика - раздел физиологии кровообращения, использующий законы гидродинамики (физические явления движения жидкости в замкнутых сосудах) для исследования причин, условий и механизмов движения крови в сердечно-сосудистой системе.

Большой вклад в разработку основных законов гидродинамики приложения их к гемодинамике внес в 18 веке Бернулли.

Согласно законам гидродинамики, ток жидкости по трубам определяется двумя силами: давлением, которое оказывает влияние на жидкость, и сопротивлением, которое она испытывает при трении о стенки сосудов и вихревых движениях. Данные силы определяют движение крови по сосудам, то есть лежат в основе законов гемодинамики.

Силой, создающей давление в сосудистой системе, является в основном сердце. При сокращении сердца кровь устремляется в артериальную систему, и дальнейшее движение осуществляется за счет разности давления в начале и конце пути. Самое высокое давление в аорте, меньше в артериях, затем в капиллярах и в венах давление наименьшее.

Падение давления обусловлено сопротивлением, которое препятствует течению крови.

Движение крови по сосудам зависит от диаметра сосудов, по которым течет кровь, от длины сосуда, от вязкости крови, характера течения крови и т.д.

Диаметр сосудов

По ходу течения крови диаметр сосудов уменьшается, но их общее количество увеличивается. Таким образом, чем дальше от аорты, тем больше суммарный диаметр сосудов. Так суммарный диаметр капилляров в 800 - 1000 раз больше диаметра аорты. В силу этого скорость тока крови в капиллярах так мала, что сопротивление, оказываемое крови в капиллярах, сравнительно невелико. Самое высокое сопротивление движению крови оказываю артериолы, так как кровь здесь движется еще достаточно быстро, а их суммарный диаметр лишь в десяток раз больше диаметра крупных артерий.

Вязкость крови

Согласно законам гидродинамики, чем меньше диаметр сосуда и чем больше вязкость протекающей по нему жидкости, тем больше сопротивление.

Однако согласно законам гемодинамики при прохождении крови через капилляры сопротивление не увеличивается. Почему? Дело в том, что кровь представляет собой взвесь форменных элементов в коллоидно-солевом растворе и обладает определенной вязкостью. При чем при протекании через капилляр, диаметр которого меньше 1 мм, вязкость уменьшается. При чем, чем меньше будет диаметр капилляра, тем меньше будет вязкость. Этот гемодинамический парадокс объясняется тем, что во время движения крови по капилляру эритроциты сосредотачиваются в центре потока. Пристеночный же слой состоит из чистой плазмы с меньшей вязкостью, где легко скользят форменные элементы. В итоге улучшаются условия тока крови. Сопротивление уменьшается.

Характер течения крови

Почти во всех отделах сосудистой системы кровоток носит ламинарный характер. Т.е. кровь движется отдельными слоями параллельно оси сосуда. При этом форменные элементы составляют осевой (центральный) поток, а плазма движется ближе к стенке сосуда.

Наряду с ламинарным, в сосудистой системе существует турбулентный характер движения крови (с завихрением). Частицы крови при этом перемещаются перпендикулярно оси сосуда. В результате при перемещении крови по сосуду увеличивается внутреннее трение жидкости. Турбулентное движение возникает обычно в местах разветвлений и сужений артерий, а также в участках крутых изгибов сосудов.

Скорость течения крови.

В сосудистой системе, чем меньше диаметр сосуда, тем ближе располагаются центральные слои к стенке, и больше тормозится скорость их движения из-за вязкого взаимодействия со стенкой. В целом это означает, что в мелких сосудах скорость кровотока ниже, чем в крупных. В аорте скорость кровотока наибольшая – 0,5- 1 м/с (40 см/с), в артериях - от 40 до 10, артериолах - 10-0,1, капиллярах - меньше 0,5 – 1 мм/с (0,1), венулах - меньше 0,3, венах – 10-20 см/с (0,3 - 5,0), полой вене - 5-20 см/с.

В клинической практике различают три параметра, описывающих скорость кровотока: объемную, линейную скорость и время кругооборота крови.

1. Объемная скорость – это скорость, которая показывает количество крови, протекающей через участок сосудистой системы в единицу времени, допустим за 1 мин. Объемная скорость в минуту равна МОК (4-5 л/мин в покое у взрослого человека). Может изменяться в широких пределах в зависимости от состояния системы. Например, при усиленной физической нагрузке увеличивается в 8 раз.

2. Линейная скорость кровотока – это скорость движения каждой частицы крови в данном участке сосудистого русла. Линейная скорость зависит от диаметра сосуда. Чем больше диаметр, тем меньше линейная скорость и наоборот. Самым узким местом в сосудистом русле является аорта. В артериях среднего калибра сосудистое русло имеет больший диаметр, чем аорта, поэтому линейная скорость меньше. Самое широкое место – это капилляры. Суммарный диаметр капилляров в 1000 раз превышает просвет аорты, поэтому скорость кровотока в капиллярах наименьшая. Диаметр полых вен в 2 раза больше, чем аорты, поэтому здесь линейная скорость начинает увеличиваться.

В артериях линейная скорость зависит от фазы сердечного цикла; в систолу она больше, чем в диастолу. Ближе к стенке сосуда кровь течет медленнее, чем в центре. Это зависит от трения, которое около стенки больше.

3. Время кругооборота крови – это то время, в течение которого кровь проходит оба круга кровообращения. Время кругооборота крови у человека в возрасте 20 лет составляет в среднем 20-22 с, к 70 годам увеличивается до 25 с. Говорят, что время кругооборота крови составляет примерно 27 систол. Из этого времени 80% приходится на большой круг и 20% - на малый.

Впервые время кругооборота крови определил немецкий физиолог Геринг в 1830 г. Он использовал внутривенное введение индифферентного красителя. В вену левой руки вводил краску, а из вены правой руки ежесекундно брал кровь. В настоящее время в клинической практике время кругооборота можно определить введением СаСl₂, сернокислой магнезии и др. веществ, которые вызывают различные ощущения. Время от момента введения вещества до появления специфического ощущения и является временем кругооборота крови. Для более точного определения времени кругооборота используют радиоактивный метод. Время кругооборота крови непостоянно. При физической нагрузке оно укорачивается и достигает 8 –10 с.

Движение крови в системе кровообращения осуществляется по сосудам и в зависимости от функции, которую они выполняют их можно подразделить на несколько типов.