Тренировочные задачи. Сердечно-сосудистая система

Сердечно-сосудистая система

383. Как доказать в опыте на лягушке, что возбудимость сердечной мышцы снижается при действии на нее блуждающего нерва?

Решение. Правило АСФ. Возбудимость измеряют порогом раздражения. При сильном раздражении блуждающего нерва сердце останавливается. Теперь нетрудно определить порог раздражения миокарда, например, электрическим током. Этот показатель нужно сравнить с возбудимостью сердца в отсутствие раздражения блуждающего нерва. А вот здесь возникает трудность, поскольку сердце сокращается и, кроме того, возбудимость его в течение сердечного цикла все время меняется. Поэтому нужно предварительно остановить сердце первой лигатурой Станниуса и затем определить возбудимость. Она окажется выше, чем в момент действия блуждающего нерва.

384. При интенсивной физической деятельности ЧСС значительно увеличивается. Однако МОК при этом может уменьшиться. Объясните этот результат.

Решение. Эта задача по сути арифметическая. МОК = ЧСС х СО. У тренированных людей при нагрузке сначала возрастает СО, а затем ЧСС. У нетренированных же сразу увеличивается ЧСС, а СО при больших нагрузках может даже уменьшиться. Вследствие этого возможно и уменьшение величины МОК.

385. Как изменяется скорость пульсовой волны при старении человека?

Решение. Правило АСС. В сосудах большинства (но не обязательно у всех) старых людей происходят склеротические изменения. Поэтому стенки таких сосудов более жесткие, более упругие, чем у молодых. Пульсовая волна быстрее распространяется в более упругой среде. Поэтому у пожилых людей скорость ее, как правило, больше.

Интересно проследить, как отвечают на этот вопрос те студенты, которые берут за основу формальный признак. Раз у старых людей, рассуждают они, «все хуже, чем у молодых», то и скорость пульсовой волны у них меньше («хуже»). Значение этого вопроса серьезней, чем может показаться. Дело в том, что скорость пульсовой волны сама по себе не имеет для организма никакого значения. Это чисто физическое явление, которое отражает состояние сосудов. Пульсовая волна не может быть ни «хорошей», ни «плохой». Таковым может быть только состояние стенки сосудов, о котором и свидетельствует косвенно скорость пульсовой волны.

386. У больного предполагается замедление атриовентрикулярной проводимости; Как доказать это?

Решение. Распространение возбуждения в сердце наиболее наглядно представлено на ЭКГ. В данном случае будет иметь место увеличение продолжительности интервала PQ на ЭКГ.

387. У больного начался приступ тахикардии. Под рукой нет никаких необходимых лекарств. Как можно попытаться оборвать приступ?

Решение. На работу любого органа можно воздействовать тремя путями – химическими факторами (лекарства), физическими (физиотерапия) и собственными механизмами организма, в первую очередь рефлекторными. Правило АСФ. Построим систему «рефлекторные влияния на сердце» и выберем те элементы системы, которые дают не возбуждающий, а тормозный эффект. Из них проще всего попытаться использовать рефлекс Данини-Ашнера (глазосердечный) или надавить на шее на участки бифуркации сонных артерий, где находятся рецепторы каротидного синуса.

388. Скелетная мышца не подчиняется закону «все или ничего», а для сердечной он справедлив. Объясните эти различия. Не противоречит ли данному свойству сердечной мышцы явление лестницы Боудича?

Решение. Перед Вами две взаимосвязанные задачи. Сначала применим правило АРР-ВС. Вариант 1-2. Одиночные мышечные волокна подчиняются закону «все или ничего», то есть, они или не отвечают на раздражение (пороговое), или отвечают максимальным сокращением (на надпороговые раздражения). Мышца же состоит из тысяч волокон, обладающих разной возбудимостью. Поэтому при усилении раздражения отвечают сначала отдельные, более возбудимые волокна, а потом все большее их количество.

Сердечная же мышца представляет собой функциональный синцитий (благодаря наличию нексусов). Это и есть основной отличающийся элемент в узлах пересечения. За его счет возникшее возбуждение быстро охватывает всю мышцу, так как может переходить с одних волокон на другие. Как же быть с лестницей Боудича? Ее суть в том, что при нанесении на сердце нескольких раздражений с малыми интервалами между ними сила сердечных сокращений возрастает. Нет ли здесь противоречия? Дело в том, что закон «все или ничего» справедлив для данного состояния органа. При его изменениях величины «все» и «ничего» могут также изменяться.

Теперь поищем отличия в реакциях системы «сердце» на частые и редкие раздражения. Вариант 2-1. В рассматриваемой ситуации при. частых раздражениях кальциевый насос не успевает «убирать» ионы Са⁺⁺, и их количество в области миофибрилл постепенно возрастает. Поэтому каждое очередное раздражение застает сердце в новом состоянии, при котором электромеханическое сопряжение усиливается и величина сокращения возрастает.

389. Под влиянием введенного препарата величина диастолического АД у экспериментального животного упала до нуля. Объясните, в чем состояло действие препарата.

Решение. Правило АСФ. Чем обусловливается наличие диастолического давления? Во время систолы аорта и крупные артерии не успевают пропустить всю выброшенную кровь и поэтому стенки их растягиваются. Во время диастолы стенки отдают накопленную энергию, спадаются, давят на кровь и продолжают проталкивать ее дальше по сосудистой системе. Новая систола наступает еще до того, как стенки сосудов успевают спасться полностью. Поэтому диастолическое давление не падает до нуля. Если же интервал между систолами станет очень большим, то за это время стенки сосудов, в первую очередь аорты, спадутся полностью, АД упадет до нуля и течение крови временно остановится. Значит, препарат резко замедлил работу сердца.

390. «Дышите глубже» говорит больному врач. У некоторых людей после нескольких глубоких вдохов появляется головокружение. Объясните причину этого.

Решение. Правило АРР-ВС. Вариант 2-1, поскольку на одну систему – «мозг» (если появилось головокружение, значит, что-то происходит с мозгом) действуют две системы – «нормальное дыхание» и «глубокое дыхание» Чем же отличаются узлы пересечения? При глубоком дыхании в состоянии покоя (гипервентиляция) в крови уменьшится количество СС>2. Углекислый газ расширяет сосуды. При падении его содержания в крови произойдет обратное явление – тонус сосудов повысится и они сузятся. Это приводит к ухудшению притока крови к мозгу. В результате может появиться головокружение («темнеет в глазах»).

391. Одно из основных уравнений гидродинамики, которое можно применить и при изучении кровообращения – это уравнение Пуазейля. Из него следует, в частности, что объемная скорость крови очень значительно зависит от радиуса сосуда.

Она пропорциональна четвертой степени радиуса. Чем объяснить столь высокую зависимость?

Решение. Правило АРР-ВС. Чем отличается течение жидкости в узком и широком сосудах? Прежде всего широкий сосуд вмещает больше жидкости. Но площадь круга пропорциональна лишь квадрату радиуса, а не четвертой его степени, как в уравнении Пуазейля. Следовательно, есть еще какая-то причина, за счет которой при прочих равных условиях увеличение радиуса сосуда приводит к значительному возрастанию количества протекающей через него жидкости. Эта причина – пристеночное трение. Слой жидкости, непосредственно прилегающий к стенке сосуда, практически не течет. Этот слой тормозит соседний слой и т.д. Чем уже сосуд, тем влияние этого фактора больше и наоборот. В широком сосуде пристеночное трение мало влияет на центральные слои жидкости. Это и есть та дополнительная причина, которая способствует значительному увеличению объемной скорости при увеличении радиуса сосуда. Таким образом центральный элемент в узле пересечения – это пристеночное трение. Точнее пара элементов, а именно: стенки сосуда и пристеночный слой жидкости.

Для того чтобы Вы лишний раз могли убедиться в эффективности правила АРР-ВС, рассмотрим пример, аналогичный только что разобранной задаче, но взятый совсем из другой области.

При испытаниях моделей самолетов в аэродинамической трубе исходили из того, что здесь возможны два равноценных варианта.

Или воздух в трубе неподвижен, а модель движется с определенной скоростью, или неподвижна модель, а с той же скоростью движется воздух в трубе.

Однако оказалось, что регистрируемые параметры отличаются в этих двух вариантах почти в полтора раза. Потребовалось весьма продолжительное время, прежде чем была найдена причина столь, казалось бы, неожиданных результатов. А между тем достаточно построить простейшие системы «воздух» и «модель» и сравнить их взаимодействие в каждой из двух ситуаций. При неподвижном воздухе основной фактор – это трение между движущейся моделью и воздухом. Но, когда неподвижна модель, а движется воздух, появляется новый элемент – трение между движущимся воздухом и стенками трубы. Именно он и приводит к получению измененного результата. Таким образом ключ к ответу – обратное правило АРР-ВС, В более широком смысле – использование системного подхода.

392. У млекопитающих масса сердца составляет 0,58 % от массы тела. Отклонения от этой средней величины вверх и вниз у различных видов имеют место, но они относительно невелики. А вот у самых мелких млекопитающих – землероек (вес тела 2,5-4,0 г.) сердце непропорционально велико и его масса равна 1,7 % от массы тела, т. е., почти в три раза больше, чем можно была ожидать. Как Вы объясните эту особенность?

Решение. Нас интересует работа сердца у очень мелких животных. Даже если Вы не помните точных цифр, общая закономерность известна и состоит она в том, что с уменьшением размеров тела значительно увеличивается интенсивность метаболизма на единицу массы. В связи с этим резко возрастает ЧСС. У землероек она достигает 1 200-1 300 уд/мин. Работа сердца в конечном счете направлена на обеспечение необходимой величины МОК и соответственно удовлетворение потребности организма в кислороде. Существует физиологический предел для увеличения ЧСС. У землероек он достигнут. Поэтому получить необходимую величину МОК можно теперь только за счет увеличения СО, а следовательно, размеров сердца.

393. Клетки проводящей системы сердца по своим свойствам приближаются к кардиомиоцитам эмбрионального миокарда. Исходя из этого, попытайтесь объяснить, почему заболевания, связанные с нарушением функций миокарда, встречаются значительно чаще, чем патология проводящей системы.

Решение. Разумеется, прежде всего необходимо выяснить, в чем состоят особенности эмбриональных кардиомиоцитов. А можно попробовать и догадаться, исходя из того, что у плода снабжение кислородом несколько затруднено по сравнению с постнатальным периодом. Поэтому возникают приспособительные реакции – синтез фетального гемоглобина, увеличение количества эритроцитов и т.д. Кроме того, в эмбриональном миокарде большую роль в обеспечении энергией играет анаэробный гликолиз. Благодаря ему плод и новорожденный более устойчивы к гипоксии, чем взрослый организм. В клетках же проводящей системы анаэробный гликолиз продолжает оставаться основным источником энергии и после рождения. Поэтому проводящая система сердца более устойчива к гипоксии. Кроме того, ей требуется значительно меньше энергии, чем интенсивно работающему миокарду.

Задачи для самоконтроля

394. Можно ли за одну минуту определить хотя бы ориентировочно уровень тренированности спортсмена или человека, просто занимающегося физкультурой?

395. У здорового человека, находящегося в спокойном состоянии, студент, подсчитывая частоту пульса, получил 130 уд/мин. В чем причина ошибки?

396. Вызван экстракардиальный рефлекс. При этом в клетках миокарда возникла гиперполяризация. Какой эфферентный нерв действовал на сердце?

397. Как изменяется систолический показатель сердца при физической работе?

398. У одного больного заболевание желудка, у другого – заболевание сердца. Исходные величины АД у них одинаковы (120/80 ммрт. ст.). В ходе лечения у обоих снизилось в одинаковой степени диастолическое давление. У какого больного следует в первую очередь пересмотреть тактику лечения? Обоснуйте ответ.

399. На ЭКГ отмечено раздвоение зубца R. О чем это говорит?

400. Яд, содержащийся в некоторых видах грибов, резко укорачивает АРП сердца. Может ли отравление этими грибами привести к смерти? Почему?

401. Что произошло бы, если изменения МП в клетках синоатриального узла и в клетках мускулатуры предсердий и желудочков происходили бы синхронно?

402. При раздражении смешанного вагосимпатического ствола у лягушки вначале наблюдается вагусный эффект – остановка сердца, а потом симпатическое последействие – учащение работы сердца после прекращения раздражения. Объясните причину симпатического последействия.

403. Измеряют АД тремя способами. 1. Вводят в сосуд изогнутую иглу, соединенную с манометром; игла при этом повернута отверстием против тока крови. 2. То же, но игла повернута отверстием по току крови. 3. Некровавый способ – с наложением на конечность манжетки (ло Короткову). В каком случае измеренная величина давления окажется наибольшей, а в каком – наименьшей?

404. В чем причина дыхательной аритмии сокращений сердца? Она состоит в том, что на вдохе ЧСС несколько учащается, а на выдохе – урежается.

405. При тепловом воздействии в сосудах кожи возросла объемная скорость кровотока, однако линейная скорость уменьшилась. Какое вещество можно было бы при этом обнаружить в коже?

Решения задач для самоконтроля

394. Эта задача носит характер разминки и решается без правил. Известно, что даже после одного – двух месяцев занятий обычной зарядкой ЧСС начинает снижаться. Тренированное сердце сокращается более сильно и за счет этого уменьшается ЧСС. У некоторых спортсменов высшего класса она может достигать 35-40 уд/мин. Поэтому достаточно подсчитать частоту пульса, чтобы хотя бы ориентировочно оценить уровень тренированности.

395. Очевидно, студент по неопытности учитывал колебания стенки сосуда, не связанные непосредственно с работой сердца, но достаточно сильные, чтобы их можно было принять за пульсовой толчок. У некоторых людей это бывает связано с дикротическим подъемом. Поэтому истинная частота пульса у них ровно в два раза меньше. В случае сомнений можно при подсчете прощупывать не пульс, а сердечный толчок, или записать ЭКГ.

396. Правило АСФ. Гиперполяризация – признак снижения возбудимости, наличия процесса торможения. В таком случае следует думать о том, что был вызван тормозный сердечный рефлекс и, следовательно, на сердце действовал блуждающий нерв.

397. Всякий раз, когда речь идет о показателе, который поддается измерению, возможны только два варианта его изменений – увеличение или уменьшение. Теперь применим правило АСФ.

При физической работе ЧСС увеличивается и соответственно продолжительность каждого сердечного цикла уменьшается. Сердце экономит на периоде отдыха, а не работы, поэтому такое уменьшение происходит главным образом за счет диастолы. Теперь физиология заканчивается и остается простая арифметика. В дроби QRST/R – R, которая представляет собой величину систолического показателя, знаменатель при физической нагрузке уменьшается в большей степени, чем числитель. Следовательно, величина систолического показателя возрастает.

398. Правило АСФ. Сравним значение величины диастолического давления для кровоснабжения желудка и сердца. Оно неодинаково. По сосудам желудка, как и любого другого органа, кровь течет в течение всего сердечного цикла. В сердце же коронарные сосуды во время систолы пережимаются и кровь. течет по ним только во время диастолы. Поэтому снижение диастолического давления ухудшает кровоснабжение миокарда. Естественно, что это особенно нежелательно при патологии сердца.

399. Конечно, требуется правило АСФ. Зубец R отражает возбуждение основания сердца, которое возникает в обоих желудочках синхронно. Поэтому зубец оказывается слитным. Если же зубец раздвоен, значит, возбуждение в одном желудочке запаздывало по сравнению с другим. Это говорит о нарушении (замедлении) проведения возбуждения в одной из ножек Гиса.

400. Здесь, как и во многих других задачах, применяем правило АСФ. Особенность АРП сердца в том, что его продолжительность значительно больше чем, например, в скелетной мышце. Поэтому АРП захватывает практически всю систолу. Это не позволяет вызвать в сердце тетаническое сокращение. Если же АРП укоротится, то сердечная мышца сможет ответить на какие-либо раздражения еще до окончания систолы. В результате в определенных условиях может возникнуть тетанус, т. е., остановка сердца в систоле.

401. Правило АСС. Построим систему синоатриальный узел – миокард предсердий – атриовентрикулярный узел – пучок Гиса – миокард желудочков. В клетках синоатриального узла постоянно, в течение всей жизни происходит спонтанная деполяризация (изменения МП) и ритмическое возникновение ПД, который распространяется по проводящей системе и, достигнув миокарда, вызывает в его волокнах деполяризацию мембран, возникновение ПД и последующее сокращение. Если бы появление ПД в клетках синоатриального узла и волокнах миокарда происходило синхронно, то проводящая система утратила свое значение. Была бы нарушена последовательность сокращений предсердий и желудочков и сердце не могло бы работать.

402. Известно, что при одновременном раздражении волокон блуждающего и симпатического нервов преобладает действие вагуса. Но чем объяснить симпатическое последействие? Применим правило АРР-ВС. Почему отличаются механизмы действия блуждающего и симпатического нервов на сердце?

Ответ даем, как и всегда, сначала на макроуровне. Разница в медиаторах. В окончаниях блуждающего нерва выделяется АХ, в окончаниях симпатического – НА. Что же происходит дальше? АХ разрушается очень быстро за счет действия АХЭ. Разрушение же НА моноаминооксидазой происходит медленнее. Это и позволяет проявиться симпатическому последействию.

403. Конечно, применим прямое правило АРР-ВС. Взаимодействуют две системы – «кровяное давление» и «измеритель давления». Измерительный прибор все время один и тот же. Поэтому будем искать различающиеся элемент в системе «кровяное давление». В первом случае игла введена против тока крови. Поэтому тот слой текущей крови, который «натыкается» на иглу, останавливается. В результате этого на манометр передается не только истинное давление, но и прибавившаяся к нему кинетическая энергия остановившейся крови. (Такое суммарное давление называется конечным.). Вспомним термодинамический подход – энергия не может исчезнуть, она переходит из одного вида в другой. Если же игла введена по току крови, то измеряется истинное (боковое) давление и полученная величина будет меньше. В случае же измерения по Короткову манометр регистрирует не только конечное давление, но и дополнительную силу, которую нужно затратить, чтобы пережать окружающие сосуд ткани. В этом случае измеренное давление будет иметь наибольшую величину. Однако эта ошибка относительно невелика и практически не влияет на оценку получаемых данных.

404. Используем правило АСФ. Рассмотрим системы «работа сердца в конце вдоха» и «работа сердца в конце выдоха». Но сравнивать их нужно не между собой, а с системой «дыхание». Какой элемент этой последней системы нужно включить в узел пересечения? Разумеется тот, который оказывает непосредственное влияние на кровоток. Что же будет нас интересовать в первую очередь – кровоток в артериях или в венах? В артериях КД высокое, поэтому там особых проблем не возникает. А вот в венах, особенно близких к сердцу, давление уже очень низкое и нужно помогать крови добраться до сердца. Этому, в частности, способствует отрицательное давление в грудной полости. Оно передается на находящиеся в полости сосуды и обеспечивает присасывающее действие, что и помогает крови дойти до предсердий. Дыхательная аритмия сердца состоит в том, что в конце вдоха ЧСС возрастает, а в конце выдоха уменьшается. Теперь нужно связать три элемента: «отрицательное давление в грудной полости», «приток крови к сердцу» и «вдох». Во время вдоха отрицательное давление увеличивается. Присасывающее действие возрастает и в сердце поступает больше крови. Теперь остается вспомнить рефлекс Бейнбриджа. А если не помните – ничего страшного. Поможет принцип целесообразности. Если в сердце притекает больше крови – как должна измениться его работа? Разумеется, усилиться. Избыток крови растягивает полые вены и это вызывает рефлекс Бейнбриджа – увеличение ЧСС. При выдохе – обратная картина.

405. Эта задача, как и задача № 397, начинается физиологией, а заканчивается арифметикой. Объемная скорость кровотока равна произведению средней линейной скорости на площадь поперечного сечения сосуда или группы сосудов. Если объемная скорость возросла при уменьшении линейной, то это может произойти только при значительном расширении сосудов. Такой эффект, в частности, может быть вызван за счет выделения брадикинина.

Дата добавления: 2014-01-11