Кровеносная система

Физиологические системы организма

Принято выделять следующие физиологические системы организма: костную (скелет человека), мышечную, кровеносную, дыхательную, пищеварительную, нервную, систему крови, желез внутренней секреции, анализаторов и др.

Кровь в организме человека выполняет следующие ос­новные функции:

1) транспортную — в процессе обмена веществ пере­носит к тканям тела питательные вещества и кислород, а из тканей к органам выделения транспортирует продукты распада, образующиеся в результате жизнедеятельности клеток тканей;

2) регуляторную — осуществляет гуморальную (гумор — жидкость) регуляцию функций организма с помо­щью гормонов и других химических веществ и рефлектор­ную — вследствие гидростатического давления на нервные окончания (барорецепторы), расположенные в стенках кро­веносных сосудов;

3) защитную — защищает организм от вредных ве­ществ и инородных тел, кроме этого, при повреждении тканей тела останавливает кровотечение;

4) теплообмен — участвует в поддержании постоян­ной температуры тела.

Кровь состоит из жидкой части (плазмы) (55%) и взве­шенных в ней форменных элементов (эритроцитов, лей­коцитов и др.) (45%). Кровь имеет слабую щелочную ре­акцию.

Эритроциты — красные кровяные тельца, носители ды­хательного пигмента — гемоглобина. Их 4-6 млн в 1 мм³ крови. Эритроциты переносят кислород из легких к тка­ням и частично углекислый газ из тканей к легким.

Лейкоциты — белые кровяные клетки, их имеется не­сколько видов. В 1 куб. мм крови содержится 6~8 тыс. лейкоцитов. Они способны проникать через стенки крове­носных сосудов в ткани тела и уничтожать болезнетвор­ные микробы и инородные тела, попавшие в организм. Это явление называется «фагоцитозом».

Тромбоциты — кровяные пластинки. Их содержится в крови 100-300 тыс. в 1 мм³. Они защищают организм от потери крови. При повреждении тела и кровеносных сосу­дов тромбоциты способствуют свертыванию крови, образо­ванию сгустка (тромба), который закупоривает сосуд и прекращает потерю крови.

В жидкой части крови, называемой плазмой, растворены органические и неорганические вещества; вода составляет в ней около 90 %.

Из органических веществ в плазме крови больше всего белков - около 8%. Функции белков плазмы очень разнообразны и исключительно важны.

Белок фибриноген играет важную роль в процессе свертывания крови.

Антитела — вещества, уничтожающие микробы,— также имеют белковую природу.

Белки участвуют в поддержании необходимой реакции плазмы и в обеспечении ее осмотического давления. Молекулы белков относительно велики. Оставаясь всегда в кровеносных сосудах, они способствуют удержанию воды в сосудистом русле и сохранению относительного постоянства содержания воды в крови и тканях.

Белки делают плазму крови вязкой. Благодаря этому эритроциты, лейкоциты и кровяные пластинки не оседают в кровеносных сосудах, а равномерно перемешиваются с плазмой.

Углеводы в плазме крови находятся главным образом в виде глюкозы. Это простейший углевод, который легко всасывается из кишечника в кровь. Плазма крови содержит около 0,1% глюкозы. Но эта величина не является постоянной. Глюкоза непрерывно расходуется всеми тканями организма, так как при ее окислении освобождается необходимая им энергия. Но особенно много глюкозы расщепляется в мышцах при физической работе. Хотя глюкоза все время извлекается из крови и поступает в мышцы и другие органы, количество ее в крови не уменьшается, а при работе небольшой длительности даже возрастает.

Кроме белков и углеводов в плазме крови имеются и другие органические вещества. К ним относятся продукты белкового обмена (мочевина, мочевая кислота, креатин, аммиак) и продукты обмена углеводов (молочная кислота и др.), аминокислоты и др.

Молочная кислота содержится в крови в состоянии покоя в очень небольшом количестве — примерно 15 мг в 100 мл крови. Но при физической работе, особенно беге на средние дистанции, ее содержание может увеличиться в 20 раз — до 300 мг. Накопление молочной кислоты в крови снижает работоспособность организма.

Аминокислоты, образующиеся при расщеплении белков пищи в кишечнике, всасываются в кровь и разносятся ею ко всем органам. Из аминокислот строятся тканевые белки, специфические для каждого организма и каждого органа.

Среди неорганических веществ плазмы крови наибольшее значение имеют минеральные соли. В водном растворе молекулы этих веществ всегда диссоциируют, т. е. распадаются на ионы. Больше всего в плазме ионов натрия (примерно 300 мг в 100 мл крови) и хлора (400 мг в 100 мл крови) и значительно меньше ионов калия, кальция, магния. Но значение для организма тех или иных ионов не определяется их количеством. Так, очень важны ионы кальция — без них кровь не свертывается, и человек может погибнуть от кровотечения; при уменьшении в плазме концентрации ионов калия нарушается работа сердца.

Минеральные вещества способствуют поддержанию осмотического давления плазмы.

Величина осмотического давления крови составляет примерно 8 атмосфер и все время поддерживается на постоянном уровне. Она может несколько повыситься при физической работе, когда в кровь поступает большое количество продуктов обмена веществ, но после работы быстро возвращается к исходной. Если же работа настолько тяжела, что вызывает слишком сильное изменение осмотического давления крови, то человек бывает вынужден прекратить ее.

Почему же так важно сохранять постоянство осмотического давления? Представим себе, что в плазме крови накопилось много продуктов обмена. Концентрация веществ, растворенных в ней, резко возросла, а поэтому осмотическое давление плазмы значительно увеличилось. Оболочка клеток крови является полупроницаемой мембраной. Она не пропускает внутрь клеток продукты обмена. Вода же легко переходит через эту оболочку. Что же произойдет при увеличении осмотического давления плазмы? Она начнет с большой силой притягивать воду. Вода выйдет из эритроцитов и лейкоцитов, и они погибнут. А раз погибнут клетки, доставляющие кислород всем органам, погибнет и весь организм.

Постоянство осмотического давления поддерживается определенными органами, главными из которых являются органы выделения — почки и потовые железы. Благодаря их деятельности продукты обмена веществ, которые постоянно образуются в организме, не оказывают существенного влияния на величину осмотического давления крови.

Среди минеральных веществ плазмы крови важнейшее значение имеют ионы водорода. Эти ионы входят в состав всех кислот. От концентрации ионов водорода в растворе зависит его кислотность. рН артериальной крови в состоянии покоя равен 7,4. Это значит, что реакция крови слабо щелочная. При физической работе в плазму крови попадает большое количество продуктов обмена веществ. Среди них особенно много кислот. Казалось бы, при работе водородный показатель должен снижаться и реакция крови должна стать кислой. В действительности же этого не происходит, и рН крови даже при самой тяжелой работе не падает ниже 7,29—7,30. Только в исключительных случаях (чаще это бывает при динамической работе субмаксимальной мощности) наблюдается более выраженное уменьшение водородного показателя. Однако и в этих случаях реакция артериальной крови щелочная. Жизнедеятельность всех клеток и тканей организма протекает нормально лишь при определенной величине рН, т. е. при определенной кислотности окружающей их среды. Если сдвиг рН крови в кислую сторону становится очень большим, то человек испытывает очень неприятные ощущения и прекращает работу. Чрезмерный сдвиг рН вызывает гибель клеток.

Как же организм справляется с резким увеличением кислых продуктов обмена веществ при физической работе, почему почти не изменяется рН крови? Это происходит благодаря наличию в крови и тканях особых веществ, вернее комплексов веществ, которые называются буферными системами. Подобно тому, как буферы между вагонами сглаживают толчки при изменениях скорости движения поезда, так и буферные системы крови уменьшают сдвиги рН. Существует несколько буферных систем: 1) карбонатная система (ее деятельность обусловлена угольной кислотой и ее солями); 2) фосфатная (соли фосфорной кислоты); 3) буферная система белков плазмы; 4) буферная система гемоглобина. Последней принадлежит самая большая роль — около 75% буферной способности крови связано с гемоглобином.

Рассмотрим работу буферов на примере карбонатной системы. Она представляет собой смесь угольной кислоты (Н2СО3) и ее соли бикарбоната натрия (NаНСОз). Когда в кровь поступает какая-либо кислота, более сильная, чем угольная, она вступает в реакцию с бикарбонатом. В результате образуется натриевая соль этой кислоты и угольная кислота, которая расщепляется на углекислый газ и воду.

Углекислый газ выдыхается через легкие, и, таким образом, лишние ионы водорода ликвидируются, и сдвиг рН в кислую сторону не возникает.

Общее количество крови составляет 7—8% массы тела человека. В покое 40—50% крови выключено из кровообращения и находится в «кровяных депо»: печени, селезенке, сосудах кожи, мышц, легких. В случае необходимости (например, при мышечной работе) запасной объем крови включается в кровообращение и рефлекторно направляется к работающему органу. Выход крови из «депо» и ее перераспределение по организму регулируется ЦНС.

Потеря человеком более 1/3 количества крови опасна для жизни. В то же время уменьшение количества крови на 200—400 мл (донорство) для здоровых людей безвредно и даже стимулирует процессы кроветворения.

При регулярных занятиях физическими упражнения­ми или спортом:

+ увеличивается количество эритроцитов и количество гемоглобина в них, в результате чего повышается кисло­родная емкость крови;

+ повышается сопротивляемость организма к простуд­ным и инфекционным заболеваниям, благодаря повыше­нию активности лейкоцитов;

+ ускоряются процессы восстановления после значи­тельной потери крови.

Кровь в организме находится в постоянном движении, которое осуществляется по кровеносной системе.

Кровеносная система состоит из сердца и кровеносных сосудов. Кровеносные сосуды составляют два круга крово­обращения — малый и большой. Функциональным цент­ром кровеносной системы является сердце, Сердце — главный орган кровеносной системы — представляет собой полый мышечный орган, совершающий ритмические сокращения, благодаря которым происходит процесс кровообращения в организме.

Сердце выполняет роль двух насосов. Один (правая сторона сердца) — про­двигает кровь по малому кругу кровообращения, второй (левая сторона сердца) — по большому кругу кровообра­щения. В каждом круге кровообращения сеть кровенос­ных сосудов состоит из крупных сосудов — артерий, по которым кровь движется в сторону от сердца. По мере уда­ления артерии ветвятся на более мелкие сосуды — артериолы, которые в свою очередь делятся на тончайшие кровеносные сосуды — капилляры.

Обмен веществ между кровью и тканями происходит на всем протяжении капилляров. Далее из капилляров кровь переходит в венулы — мельчайшие венозные сосу­ды, из них — в вены и возвращается в сердце.

Сеть сосудов большого круга кровообращения прони­зывает все ткани всех органов и частей тела человека. Про­двигаясь по капиллярам большого круга кровообращения, кровь превращается из артериальной в венозную: она от­дает тканям кислород и питательные вещества, одновре­менно насыщаясь углекислым газом и продуктами распа­да, которые переносит к органам выделения, а также вы­полняет другие функции.

Сосудистая сеть малого круга кровообращения прохо­дит только легкие, где кровь превращается из венозной в артериальную, т.е. отдает в полость легких углекислый газ и насыщается кислородом.

Сердце благодаря центрам автоматии может сокращаться без внешних воздействий. Однако в целостном организме на его деятельность влияют разные факторы, и она постоянно изменяется в соответствии с возникающими требованиями.

Сокращения сердца становятся более мощными при увеличении венозного притока, что происходит, например, в процессе физической работы. Если к сердцу притекает больше крови, то оно во время диастолы сильнее растягивается. А чем больше предварительно растянута мышца, тем относительно сильнее она сокращается. Это относится и к скелетным, и к сердечным мышцам. Изменение работы сердца при изменении венозного притока следует рассматривать как саморегуляцию его деятельности. Саморегуляция имеет значение для приспособления сердца к разным условиям. Наибольшую роль в регуляции деятельности сердца играют центральная нервная система и некоторые химические вещества, содержащиеся в крови.

Нервы сердца. Сердце иннервируется двумя парами центробежных нервов: блуждающими и симпатическими.

Блуждающие нервы тормозят деятельность сердца.

Симпатические нервы, наоборот, учащают и усиливают сокращения сердца.

Особенно важную роль в регуляции деятельности сердца играют импульсы от рецепторов, расположенных в самом сердце и в стенках крупных сосудов. Например, в аорте находятся рецепторы, называемые барорецепторами, возбуждение которых возникает при повышении кровяного давления. Импульсы от этих рецепторов передаются в специальные центры продолговатого мозга, а оттуда в центры блуждающих нервов. В этих центрах возникает воз­буждение. Поскольку блуждающие нервы тормозят деятельность сердца, возбуждение в их центрах сопровождается уменьшением силы сердечных сокращений. В результате кровяное давление снижается. Таким образом, сердце имеет «следящую» систему, обеспечивающую изменение его деятельности в зависимости от уровня кровяного давления.

В аорте и крупных артериях находятся рецепторы и другого рода — хеморецепторы. Они возбуждаются под влиянием изменений в составе крови. Например, увеличение концентрации углекислоты в крови раздражает эти рецепторы и рефлекторно (через нервные центры) усиливает деятельность сердца.

Химические вещества, влияющие на деятельность сердца. Из веществ, находящихся в крови, на работу сердца наибольшее воздействие оказывают некоторые гормоны и ионы солей калия и кальция.

Гормон, выделяемый мозговым слоем надпочечника — адреналин, — вызывает учащение и усиление сердечных сокращений. Его действие подобно действию симпатического нерва.

Ионы калия урежают ритм, уменьшают силу сердечных сокращений, снижают возбудимость и проводимость сердечной мышцы. Поэтому в концентрированном растворе калия работа сердца ослабевает и оно останавливается в состоянии диастолы. Для нормальной работы сердца необходима строго определенная концентрация калия в омывающей его крови.

Ионы кальция учащают ритм и усиливают сокращение сердца, повышают возбудимость и проводимость миокарда. При избытке кальция сердце останавливается в состоянии систолы, при его недостатке сокращения сердца ослабевают.

Деятельность сердца заключается в ритмичной смене сердечных циклов, состоящих из трех фаз: сокращения предсердий, сокращения желудочков и общего расслабления сердца.

Пульс — волна колебаний, распространяемая по эластичным стенкам артерий в результате гидродинамического удара порции крови, выбрасываемой в аорту под большим давлением при сокращении левого желудочка. Частота пульса соответствует частоте сокращений сердца. Частота пульса в покое (утром, лежа, натощак) оказывается ниже из-за увеличения мощности каждого сокращения. Урежение частоты пульса увеличивает абсолютное время паузы для отдыха сердца и для протекания процессов восстановления в сердечной мышце. В покoe пульс здорового человека равен 60—70 удар/мин.

Кровяное давление создается силой сокращения желудочков сердца и упругостью стенок сосудов. Оно измеряется в плечевой артерии. Различают максимальное (или систолическое) давление, которое создается во время сокращения левого желудочка (систолы), и минимальное (или диастолическое) давление, которое отмечается во время расслабления левого желудочка (диастолы). Давление поддерживается за счет упругости стенок растянутой аорты и других крупных артерий. В норме у здорового человека в возрасте 18— 40 лет в покое кровяное давление равно 120/70 мм рт. ст. (120 мм систолическое давление, 70 мм — диастолическое). Наибольшая величина кровяного давления наблюдается в аорте.

По мере удаления от сердца кровяное давление оказывается все ниже. Самое низкое давление наблюдается в венах при впадении их в правое предсердие. Постоянная разность давления обеспечивает непрерывный ток крови по кровеносньм сосудам (в сторону пониженного давления).

Физическая работа способствует общему расширению кровеносных сосудов, нормализации тонуса их мышечных стенок, улучшению питания и повышению обмена веществ в стенках кровеносных сосудов. При работе окружающих сосуды мышц происходит массаж стенок сосудов. Крове­носные сосуды, не проходящие через мышцы (головного мозга, внутренних органов, кожи), массируются за счет гидродинамической волны от учащения пульса и за счет ускоренного тока крови. Все это способствует сохранению эластичности стенок кровеносных сосудов и нормальному функционированию сердечно-сосудистой системы без па­тологических отклонений.

Напряженная умственная работа, малоподвижный об­раз жизни, особенно при высоких нервно-эмоциональных напряжениях, вредные привычки (курение, потребление алкоголя) вызывают повышение тонуса и ухудшение пи­тания стенок артерий, потерю их эластичности, что может привести к стойкому повышению в них кровяного давле­ния и, в конечном итоге, к гипертонической болезни.

Потеря эластичности кровеносных сосудов, а значит, повышение их хрупкости и сопутствующее этому повыше­ние кровяного (артериального) давления могут привести к разрыву кровеносных сосудов.

Закон перераспределения крови в организме, заключа­ется в том, что кровь направляется в те органы и системы органов, которые в данный момент усиленно работают. Если же человек находится долгое время в неподвижном поло­жении (стоит, сидит, лежит), то это приводит к длитель­ным застойным явлениям в системе кровообращения и нарушению питания тканей неработающих органов или частей тела.

Поэтому для сохранения здоровья и работоспособности необходимо активизировать кровообращение с помощью физических упражнений, в том числе и в режиме учебно­го дня студента (физкультминутки, физкультпаузы).

Особенно полезное влияние на кровеносные сосуды оказы­вают занятия циклическими видами упражнений: бег, пла­вание, бег на лыжах, на коньках, езда на велосипеде и т.п.

Размеры сердца зависят от возраста, размеров тела, пола и двигательной активности человека. Объем сердца у мужчин — 700-900 см³, у спортсменов — может достигать 1400-1500 см³.

У женщин размеры сердца несколько меньше.

Размеры и масса сердца увеличиваются в связи с утол­щением стенок сердечной мышцы и увеличением его объема в результате физической тренировки, систематических за­нятий физическими упражнениями и спортом. Такие из­менения повышают мощность и работоспособность сердеч­ной мышцы.

Важным показателем работы сердца является количе­ство крови, выталкиваемое одним желудочком сердца в сосудистое русло при одном сокращении. Этот показатель называется систолическим объемом крови (систола — со­кращение). Систолический объем (мл) в покое равен: у нетренированных — 60, у тренированных — 80; при ин­тенсивной мышечной работе: у нетренированных — 100-130, у тренированных людей — 180-200.

Вторым важным показателем является минутный объем крови, т.е. коли­чество крови, выбрасываемое одним желудочком сердца в течение минуты. В состоянии покоя минутный объем крови составляет в среднем 4-6 л. При интенсивной мышеч­ной деятельности он повышается у нетренированных до 18-20 л, у тренированных людей — 30-40 л.

ЧСС, или артериальный пульс, является весьма инфор­мативным показателем работоспособности сердечно-сосу­дистой системы и всего организма.

В процессе спортивной тренировки частота пульса в по­кое (утром, лежа, натощак) со временем становится реже за счет увеличения мощности каждого сердечного сокра­щения.

Урежение пульса, если оно не связано с заболеванием, увеличивает абсолютное время паузы в работе сердца, во время которой сердечная мышца отдыхает.

Средние значения ЧСС (уд./мин) для мужчин:
нетренированных 70-80;

тренированных 50-60.

Средние значения ЧСС (уд./мин) для женщин:
нетренированных 75-85;

тренированных 60-70.

При мышечной деятельности повышается потребность организ­ма в кислороде. Органы кровообращения играют большую роль в доставке кислорода к тканям, и в частности к скелетным мышцам. Поэтому при физической работе деятельность сердца усиливается, состояние же сосудов в различных органах изменяется по-разному.

Уже в самом начале работы, а нередко даже при ее ожидании частота сердцебиений и систолический объем крови возрастают. Это ведет к увеличению минутного объема крови, который при тяжелой работе может достигать у хорошо тренированных людей очень больших величин — 30—35 л и более в 1 мин.

Увеличение объема циркулирующей крови вызывает повышение систолического давления, что необходимо для усиленного кровоснабжения органов. Однако в связи с рабочей гиперемией в активных органах кровяное давление повышается несколько меньше, чем в неактивных.

Диастолическое давление при работе изменяется меньше, чем систолическое. Пульсовая же амплитуда должна обязательно возрастать.

Расширение артериол и капилляров в активных областях тела ведет к рабочей гиперемии. Поскольку запас крови в организме ограничен, рабочая гиперемия, как уже отмечалось, должна сочетаться с уменьшением кровоснабжения неработающих органов. Это происходит в результате сужения артериол и мелких артерий и уменьшения эластичности стенок магистральных артерий, снабжающих кровью неработающие органы.

При динамической циклической мышечной работе дви­жению крови в венах способствует дыхательный насос. Действие дыхательного насоса заключается в том, что при вдохе давление в грудной клетке понижается и даже мо­жет достигать отрицательных значений. Поэтому при уча­щении дыхания во время динамических, преимуществен­но циклических движений, увеличивается присасывающее действие грудной клетки, что способствует продвижению крови по венозным сосудам к сердцу.

При статических усилиях, сопровождающихся натуживанием, давление внутри грудной клетки, наоборот, повы­шается, что затрудняет кровообращение и снижает при­ток крови к сердцу по венам. В результате уменьшения объема крови, выбрасываемой в сосудистое русло, снижа­ется АД, ухудшается кровоснабжение всех органов. Дли­тельное или сильное натуживание резко ухудшает крово­снабжение головного мозга, что может привести к обмо­рочному состоянию.

Поэтому при выполнении силовых статических упраж­нений надо стремиться не задерживать дыхание, а при за­нятиях с тяжестями (штанга, гири) и поднимании значи­тельного веса необходимо осуществлять страховку.

Мышечным насосом называют механизм принудитель­ного продвижения венозной крови к сердцу с преодолени­ем сил гравитации под воздействием ритмических сокра­щений и расслаблений скелетных мышц.

Когда участок вены между двумя клапанами наполнен кровью, сокращение расположенных рядом с ним мышц, сопровождаемое их утолщением, сдавливает вену и про­талкивает порцию крови вверх, к сердцу, так как движе­нию крови вниз, в противоположную от сердца сторону, препятствует закрывшийся клапан. При последующем расслаблении мышц данный участок вены расправляется и засасывает снизу через открывшийся клапан новую пор­цию крови. Сверху участок вены перекрывается клапа­ном, и кровь в обратном от сердца направлении не посту­пает в данный участок вены, а новая порция крови про­талкивается по направлению к сердцу и т.д. Таким обра­зом, скелетные мышцы при циклических движениях, когда ритмично чередуется их сокращение и расслабление, по­могают сердцу обеспечивать циркуляцию крови в сосуди­стой системе.

Чем чаще сокращаются и расслабляются мышцы, чем полнее их сокращение и расслабление, тем большую по­мощь сердцу оказывает мышечный насос. Особенно эф­фективно он работает в таких упражнениях, как плава­ние, бег на лыжах и т.д.

Роль мышечного насоса ярко проявляется в явлении, которое называется гравитационным шоком.

Если спортсмен, например, после финиша бега, сразу остановится, то кровь под действием силы тяжести задер­жится в крупных венозных сосудах мышц ног, в которых прекратится действие мышечного насоса, и венозные со­суды будут широко раскрыты. Следовательно, сердце бу­дет получать и направлять в сосудистое русло недостаточ­ное количество крови. Давление крови и кровоснабжение головного мозга резко понижаются, человек бледнеет, по­является головокружение, и может наступить обморочное состояние.

Чтобы избежать наступления гравитационного шока, необходимо соблюдать следующее правило: после интен­сивного бега или других циклических упражнений на со­ревнованиях или тренировочных занятиях переходить в состояние покоя, т.е. останавливаться, следует постепен­но. Сначала необходимо, снижая скорость бега, пробежать 50-100 м, а затем в течение 3-5 мин передвигаться ша­гом, постепенно замедляя ходьбу.

Дата добавления: 2014-01-06