Лекція 7. Роль ендокринних залоз в регуляції функцій

ОРГАНІЗМУ.

1. Загальна характеристика ендокринної системи.

Основна функція ендокринних залоз (Ез) забезпечення гомеостатичної регуляції. До них належать: гіпоталамус, епіфіз, гіпофіз, щитовидна, прищитовидна, пригрудинна залози, острівцевий апарат підшлункової залози, кора і мозкова речовина надниркових залоз, гонади*.

Продукти життєдіяльності Ез називаються гормонами. Вони за своєю хімічною будовою поділяються на три групи: 1) поліпептиди та білки з наявністю вуглеводного компоненту і без нього; 2) амінокислоти та їхні похідні; 3) стероїди.

Властивості гормонів.

1. Специфічність дії. Кожен гормон діє лише на конкретні органи.

2. Дистантний характер дії. Органи-мішені і системи, на які впливають гормони, як правило, знаходяться далеко від місця їх утворення.

3. Висока біологічна активність. Мізерна концентрація гормонів спроможна викликати довготривалу реакцію.

Різновиди впливу гормонів на клітину:

1. Метаболічний - вплив на інтенсивність процесу обміну речовин.

2. Морфогенетичний - стимуляція росту клітин, тканин, органів.

3. Кінетичний, або пусковий, - активізація діяльності ефектора.

4. Коригуючий - зміна активності організму чи окремих його органів.

Суть механізму дії гормонів полягає в тому, що вони взаємодіють з рецепторами плазмолеми або ядра клітини в результаті в роботу запускається складний ланцюг обмінних процесів.

Механізми регуляції утворення гормонів:

1. Прямий вплив концентрації субстратів крові на клітини залози (більше цукру в крові, більше виділяється інсуліну).

2. Нервовий (рецептори Ез сповіщають нервові центри про кількість гормонів у крові, що спричинює чи то сповільнення, чи то активізацію роботи залози).

3. Гуморальний (наприклад, гормон секретин, що виділяється слизовою оболонкою дванадцятипалої кишки, через кров стимулює роботу підшлункової залози).

4. Нейрорегуляторний - сенсорна інформація спрямовується до гіпоталамусу і викликає певну його реакцію, по аксонах нейронів гіпоталамусу до гіпофізу (диригент Ез) надходить нейросекрет (продукується цими нейронами), в результаті змінюється активність гіпофізу, що спричинює зміну активності певних Ез. У свою чергу гормони Ез можуть змінювати активність самої нервової системи, тобто утворюється гіпоталамо-гіпофізарна система.

2. Функції гіпофізу та епіфізу.

Епіфіз виділяє декілька гормонів, основними з яких є мелатонін і серотонін.

Функції мелатоніну: 1) бере участь у регуляції пігментного обміну; 2) гальмує розвиток статевих функцій у дитячому організмі і дію гонадотропних гормонів - у дорослому; 3) гальмує продукування соматотропіну (гормону росту) в аденогіпофізі. Завдяки мелатоніну епіфіз називають біологічним «годинником». У темряві синтез мелатоніну підвищується, а оскільки цей гормон гальмує діяльність гіпоталамусу, тому функціональна активність організму вночі зменшується і людина відпочиває. Навесні, коли збільшується світловий день, зменшується в крові кількість мелатоніну, що стимулює виділення гонадотропінів (ці дані мають велике значення для розуміння сенсу річного ритму плідності багатьох савців).

Функції серотоніну: 1) звужує кровоносні судини в місці пошкодження і запобігає крововтратам; 2) не дозволяє бактеріям проникати через рану в організм.

З віком залоза зазнає поступової інволюції, але функціональна активність її не втрачається повністю.

Гіпофіз складається з трьох частин: передньої - аденогіпофіз, задньої - нейрогіпофіз та слаборозвинутої середньої. Маса гіпофізу - 0,4-11г.

Функції аденогіпофізу: 1) соматотропний гормон стимулює обмін речовин в клітині, чим сприяє росту організму; при його гіперсекреції розвивається хвороба - гігантизм, при гіпосекреції - карликовість; 2) тиреотропний гормон активізує діяльність щитовидної залози; 3) аденокортикотропний гормон регулює активність кори надниркових залоз; 4) фолікулостимулюючий регулює розвиток діяльності яєчника; 5) лютенізуючий стимулює виділення статевих гормонів; 6) лютеотропний стимулює секрецію жовтого тіла, сприяє нормальному розвитку плода та протікання вагітності; 7) пролактин регулює діяльність молочних залоз.

Функції середної долі гіпофізу - продукує меланофорний гормон, який сприяє утворенню пігменту шкіри меланіну.

Функції нейрогіпофізу - продукує вазопресин, який підвищує реабсорбцію* води в канальцях нирок і у такий спосіб зменшує діурез.

Вікові особливості гіпофізу: до 4-5 років активний ріст; до 11 років повільний і далі стабілізація діяльності.

3. Функції надниркових залоз.

Надниркові залози (Нз) складаються з двох шарів - кіркового та мозкового, які, по суті, утворюють дві самостійні залози. У мозковому шарі утворюються два гормони - адреналін і норадреналін, функції цих гормонів аналогічні функціям сАНС (див. стор. 20). Нз норадреналіну виділяється небагато, в основному він продукується симпатичними нервовими волокнами. Отже, сАНС разом з мозковим шаром Нз складають єдину симпатико-адреналову систему, яка виконує важливу роль в енергетичному забезпеченні будь-яких адаптаційних процесів і мобілізації організму до боротьби за існування.

Кора Нз складається з трьох шарів:

1. Зовнішній, або клубочковий, синтезує гормони мінералокортикоїди.

Основним і найактивнішим з них є альдостерон. Він затримує в організмі Nа⁺, а стимулює виведення К⁺. При гіпосекреції збільшується кількість води в клітині, наступає загусання крові і зниження тиску (дегідратаційний шок). При гіперсекреції вода переходить у міжклітинний простір, виникають набряки, підвищується кров’яний тиск.

2. Середній, або пучковий, продукує глюкокортикоїди. Вони регулюють білковий, вуглеводневий, ліпідний та водно-електролітний обмін.

Глюкокортикоїди називають «протизапальними гормонами», оскільки вони активізують ферменти*, які або руйнують біологічно активні речовини в місці запалення, або пригнічують їхню діяльність. Таким чином, зменшується шкідлива дія запальних речовин і настає фізіологічна норма.

Глюкокортикоїди називають «адаптивними гормонами», оскільки вони виконують головну роль (поруч з іншими кортикостероїдами*) у пристосуванні організму до змін навколишнього середовища. Кортикостероїди захищають організм від всіх шкідливих факторів, тому така гормональна реакція називається загальним адаптаційним синдромом. Стан організму, який характеризується мобілізацією всіх захисних сил називається «станом стресу», а фактори, що викликають такий стан, - стресорами.

При тривалих впливах стресорів (наприклад, м’язова робота) в роботі Нз виділяють три фази: 1) занепокоєння (підвищується кількість кортикостероїдів у крові); 2) резистентність, або пристосування, - виділення гормонів зменшується, оскільки посилюється робота фізіологічних систем (приміром, кровообігу, крові, дихання); 3) виснаження - зменшується виділення кортикостероїдів і знижується опір організму до дії стресорів.

3. Внутрішній, або сітчастий, продукує гормони аналогічні статевим - андрогени та естрогени. Вони стимулюють ріст статевих органів. регулюють статеву активність, сприяють розвитку вторинних статевих ознак, стимулюють синтез білків, головним чином м’язових - анаболітичний ефект. Цей ефект вищий у андрогенів. Викликаючи приріст сили, гормональні препарати анаболітичного характеру можуть призводити до негативних явищ в організмі, наприклад, неспроможність мати дітей.

4. Функції щитовидної, паращитовидної та вилочкової залоз.

Щитовидна залоза (Щз) розташована на шиї, дещо нижче гортані. Її маса 20-30 г. Вона синтезує гормони тироксин і трийодтиронін. При гіпофункції Щз розвивається хвороба критинізм (затримка росту, розвитку, порушення пропорцій тіла, розумової діяльності), при гіперфункції - Базедова хвороба (посилюється обмін речовин, збудливість, ЧСС, енерговитрати тощо).

В регуляції діяльності Щз беруть участь:1) тиреотропний гормон гіпофізу - спричинює гіпертрофію клітин та збільшення розмірів залози (ендемічний зоб), стимулює утворення тироксину; 2) йод - при його нестачі кількість гормонів Щз в крові зменшується; 3) тироксин - стимулює роботу Щз.

Вікові особливості:

- 3 тиждень ембріонального розвитку - закладка Щз;

- у новонародженого - маса 1-5г;

- до 5 років - активний ріст;

- 6-7 повільний ріст;

- період статевого дозрівання активізація розвитку;

- 21-30 - повне формування, найвища функціональна активність;

- від 30 і далі - активність знижується.

Паращитовидні залози розташовані на задній поверхні Щз. Вони продукують паратгармон. Він стимулює вимивання Са⁺ та Р⁺ з кісток, всмоктування Са⁺ в кров з травного каналу, реабсорбції Р⁺ в нирках.

Вікові особливості:

- 6 тиждень ембріонального розвитку - закладка;

- 4-7 років - найбільша активність (формується скелет).

Вилочкова залоза, або підгрудинна (тимус) розташована у верхній частині грудної порожнини, позаду грудини. Вага залози - 30-40г, вона синтезує кілька гормонів, зокрема, тимозин. Цей гормон стимулює утворення антитіл (імунітет людини). Захисна функція залози полягає також в тому, що тут дозрівають лімфоцити (утворюються Т-лімфоцити). У молодих людей гормони залози стимулюють ріст організму і гальмують розвиток статевої системи.

Вікові особливості:

- 6 тиждень ембріонального розвитку - закладка;

- 11 років - найбільша вага;

- 25 років - вага зменшується до 25г;

- 60 років - - ” - 15г;

- 70 років - - ” - 6г.

Лекція 8. ФУНКЦІЇ І ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ КРОВІ.

1. Поняття про внутрішнє середовище організму.

Внутрішнє середовище організму утворюють кров, міжклітинна рідина та лімфа.

Особливості крові - рідка тканина, безперервний рух, утворення і руйнування формених елементів за межами кровоносного русла.

Головна функція крові транспортна. Її різновидами є: 1) дихальна функція (перенесення О₂ і СО₂); 2) трофічна функція (перенесення поживних речовин); 3) екскреторна функція (перенесення кінцевих продуктів метаболізму клітин до органів виділення); 4) терморегуляційна (перенесення тепла від енергоємних органів (наприклад, м’язів) до шкіри або внутрішніх органів, які потребують зігрівання; 5) забезпечення водно-електролітного обміну (в артеріальній частині більшості капілярів рідина та електроліти надходять у тканину, у венозній повертаються у кров); 6) захисна функція (антитіла та лімфоцити знешкоджують чужородні організми); 7) регуляційна функція (перенесення гормонів).

Складовими фізіологічної системи крові є: кровотворні органи (лімфатичні вузли, червоний кістковий мозок, колонієтворні одиниці), кроворуйнівні органи (печінка, селезінка), нервовий і гуморальний механізми регуляції складу крові.

В організмі людини кров становить 5-8% маси тіла, що дорівнює 5-6 л. У стані фізіологічного спокою по кровоносних судинах циркулює лише половина всієї крові. Друга частина знаходиться в депо (печінка, селезінка, легені, судини шкіри, периферичні вени кінцівок). Депонована кров надходить у кровоносне русло, коли виникає потреба (м’язова робота, крововтрати тощо).

Посередником між клітинами крові та тканинами є міжклітинна рідина. Її функція переміщення поживних речовин і О₂ з крові до тканин і виведення з клітин продуктів метаболізму. Та частина міжклітинної рідини, яка відтікає від органів по лімфатичних судинах в кров, називається лімфою. Лімфатична система є незамкнутою, лімфа рухається в одному напрямку від органів до серця.

Функції лімфатичної системи: 1) проведення лімфи від тканин у кров’яне русло; 2) утворення лімфоцитів; 3) знешкодження чужородних тіл.

Особливості лімфи: 1) утворення за рахунок рідкої частини плазми крові; 2) мінливий об’єм (1-2 л); 3) повільний рух (приблизно 1 м за 10-15 с).

2. Склад і фізико-хімічні властивості крові.

Кров складається з рідкої частини - плазми (55-60%) і клітин (40-45%). Плазма містить 90-92% води і близько 10% сухого залишку, який складається з органічних (амінокислоти, білки, глюкоза, гормони тощо) і неорганічних речовин (Nа⁺, К⁺,Са⁺).

Властивості крові:

1. В’язкість крові зумовлена тертям її об стінки судини або тертям формених елементів між собою. Основну роль у збільшенні в’язкості крові відіграють еритроцити. Чим їх більше, тим більшою є в’язкість і навпаки. За рахунок в’язкості кров чинить опір кровотоку, що є необхідною умовою утворення артеріального тиску.

2. Осмотичний тиск. Розчинені в крові речовини притягують до себе молекули води. Це явище називається осмосом, а сила з якою вода притягується до речовин - осмотичним тиском. Величина останнього визначається концентрацією розчинених молекул. Важливу роль у регулюванні розподілу води між плазмою і тканинами відіграють білки плазми крові. Тому цю частину тиску виділяють окремо і називають онкотичним тиском. При порушенні одного з цих тисків можуть змінюватись функції клітин крові, наприклад, еритроцити можуть набухати і лопатися або зморшуватися і тріскати, що призводить до їхньої загибелі. Регуляція осмотичного тиску відбувається завдяки осморецепторам, які знаходяться в судинах. При підвищенні тиску осморецептори збуджують лімбічну систему, виникає відчуття спраги, людина п’є воду і осмотичний тиск зменшується.

Реакція крові (рН) та її регуляція.

рН зумовлена співвідношенням у крові водневих (Н⁺) та гідроксильних іонів (ОН^-). Постійність рН потрібна для забезпечення нормальної життєдіяльності організму. Зрушення рН крові пригнічує активність внутрішньоклітинних ферментативних процесів, що зменшує функціональну активність клітини. Тривале порушення рН крові може призвести до загибелі організму.

Багато продуктів обміну можуть змінювати рН. У нормі ці відхилення незначні. Проте під час м’язової роботи вони помітніші. Так, молочна кислота істотно понижує рН, що призводить до пригнічення активності гліколітичних ферментів (менше утворюється енергії), сповільнення роботи нервової системи, і як наслідок, розвиток втоми. Загальна кількість молочної кислоти, що утворюється під час м’язової роботи залежить від трьох основних чинників: потужність і тривалість роботи, об’єм активної м’язової маси.

Постійність кислотно-основної рівноваги (КОР) крові залежить від взаємодії кількох механізмів: 1) газообміну в легенях (виділення або затримка СО₂); 2) видільні процеси в нирках та системі травлення (відповідно виділення кислої або лужної сечі та фосфатів); 3) печінка використовує молочну кислоту крові для біосинтезу глікогену, а серце - як субстрат в окислювальних реакціях; 4) буферні системи. Останніх є чотири: 1) гемоглобінова (75% буферної спроможності крові); 2) бікарбонатна - Н₂СО₃ та її солі (близько 13%); 3) фосфатна - солі фосфорної кислоти (близько 5%); 4) білкова, або білки плазми крові (близько 7%). Діяльність буферів полягає у нейтралізації кислот чи основ з утворенням слабої кислоти та СО₂ і Н₂О, які легко виводяться з організму. Величина, що характеризує спроможність буферних систем нейтралізувати кислі продукти, носить назву лужний резерв крові. Його величина має вирішальне значення для підтримки працездатності.

3. Біологічна роль еритроцитів в організмі людини.

Еритроцит - округла, двовгнута клітина діаметром близько 7,5 мк, завтовшки 2,5 мк. Загальна поверхня еритроцитів ≈ 3000 м². В 1 мм³ крові у чоловіків міститься в середньому 5 млн. еритроцитів, а у жінок - 4,5 млн.

Особливості еритроцитів: 1) велика кількість; 2) відсутність ядра, що значно знижує використання О₂ на власні потреби; 3) висока еластичність, що надає можливість проходити через найдрібніші капіляри і контактувати з клітинами усіх тканин; 4) наявність гемоглобіну, який здатний зв’язуватись з О₂ та СО₂. Завдяки своїм особливостям найважливішою функцією еритроцита є транспортування дихальних газів, особливо О₂.

Збільшення вмісту еритроцитів у крові називається еритроцитозом. Виділяють справжній і несправжній еритроцитоз.

Несправжній, або робочий еритроцитоз - це підвищення концентрації еритроцитів в крові за рахунок виходу плазми із судин у міжклітинний простір (спостерігається під час м’язової роботи).

Справжній еритроцитоз - підвищення вмісту еритроцитів в крові внаслідок посилення еритропоезу, наприклад, перебування в горах.

На стадії базофільних еритробластів (у кістковому мозку) з’являється гемоглобін (Нb). Завершується його біосинтез в ретикулоцитах, що містяться в руслі крові. Важливу роль у біосинтезі Нb відіграють вітаміни В₁₂, B₆, фолієва кислота і мікроелемент Fе⁺.

Гемоглобін - це складний білок. В крові його 14-16%, а в окремому еритроциті 32%. Всього в організмі людини близько 750-800г Нb.

Молекула Нb складається з двох частин: білка - глобіну (96% маси молекули) і небілкової частини - гема. До складу гема, яких є 4 в молекулі Нb, входить атом заліза, здатний приєднувати і віддавати О₂. Процес приєднання О₂ називається оксигенацією, а сполука НbО₂ - оксигемоглобін. Нb, який віддав О₂ тканинам, називається відновленим, або дезоксигемоглобіном. Сполука Нb з СО₂ називається карбгемоглобіном, а НbСО - карбоксигемоглобіном. Під дією сильних окисників утворюється патологічна сполука - метгемоглобін, яка може призвести до смерті.

Вміст Нb у крові дорослих знаходиться в межах 13-16 г/100мл. Зниження вмісту Нb є показником анемії (малокрів’я). Малокрів’я супроводжується головним болем, головокружінням, запамороченням, низькою працездатністю. У малокрівних учнів різко знижується резистентність організму і вони часто і тривало хворіють. Найпершою профілактичною мірою проти анемії є: вірна організація режиму дня, раціональне харчування, збагачене мінеральними солями і вітамінами, суворе нормування навчальної, позакласної трудової і творчої діяльності, щоби не розвивалась перевтома, належний об’єм рухової активності на відкритому повітрі і розумне використовування природніх факторів. Збільшити кількість еритроцитів і вміст Нb в крові можна шляхом тривалого перебування в умовах високогір’я або при спортивному тренуванні. Проте при спортивному тренуванні може спостерігатися спортивна анемія.

Теоретично підраховано, що 1г Нb реально може містити 1,34 мл О₂. Ця величина характеризує киснево-зв’язуючу здатність Нb. Знаючи кількість Нb в крові можна визначити кисневу ємність крові (КЄК) - це кількість О₂, що може окислити 100 мл крові за умови повного насичення Нb: КЄК = Нb x 1,34 =
=15 г x 1,34 = 20 мл О₂ в 100мл крові.

Особливості міоглобіну: 1) має меншу молекулярну масу і більш активний у з’єднанні з О₂, ніж Нb; 2) міститься у м’язовій тканині (чим більший м’яз, тим більший його вміст); 3) 4) у стані спокою створює деякий кисневий резерв у м’язах.

У судинному руслі йде безперервне руйнування еритроцитів - гемоліз. Виділяють фізіологічний гемоліз (руйнування старих еритроцитів) і патологічний - руйнування еритроцитів під впливом гемолітичних речовин. Останній має такі види: 1) осмотичний; 2) хімічний (алкоголь, кислоти, луги, дія променевої енергії; 3) механічний (біг, стрибки); 4) термічний. Гемоліз може бути внутрішньосудинним і внутрішньоклітинним.

4. Біологічна роль лейкоцитів в організмі людини.

Лейкоцити - білі кров’яні тільця, які мають ядро і цитоплазму. В 1мм³ крові міститься 4-9 тис. лейкоцитів. Кількість лейкоцитів мінлива, вона залежить від часу доби, функціонального стану тощо. Збільшення кількості лейкоцитів понад 8 тис. називають лейкоцитозом, а зменшення до 4 тис. - лейкопенією. Фізіологічний лейкоцитоз спостерігається під час травлення, при важкій фізичній праці тощо, а патологічний - при захворюваннях. Лейкоцити виконують функцію захисту організму від патогенних мікроорганізмів, завдяки трьом властивостям: 1) фагоцитоз; 2) спроможність пересуватися за межами кровоносних судин; 3)утворення антитіл.

За походженням, функцією і будовою лейкоцити поділяються на дві групи гранулоцити і агранулоцити. Гранулоцити поділяються на нейтрофільні, еозинофільні та базофільні; агранулоцити - моноцити та лімфоцити. Процентне співвідношення різних форм лейкоцитів називають лейкоцитарною формулою. При різних захворюваннях співвідношення різних форм лейкоцитів змінюється. тому лейкоцитарна формула є одним із діагностичних показників.

Гранулоцити	Агранулоцити
Нейтрофіли	еозинофіли	базофіли	лімфоцити	моноцити
57 – 70	2 - 4	0 - 1	25 - 30	4 - 8

5. Зміни у складі крові під час м’язової роботи.

М’язова робота викликає значні зміни у складі крові:

1. Порушується рН крові (в кислу сторону).

2. Підвищується на 70% в’язкість крові (виводиться вода і підвищується кількість еритроцитів).

3. Міогенний лейкоцитоз. Його причиною є вихід депонованої крові. Фази: 1) лімфоцитарна (від 10 до 12 тис. в 1 мм³) - збільшення за рахунок лімфоцитів, спостерігається через 10 хв від початку роботи; 2) перша нейтрофільна (16-18 тис). Зростає кількість юних нейтрофілів (до 2-8%), паличкоядерних (до 10-12%), сегментованих (до 65-75%); одночасно зменшується кількість еозинофілів (до 1-2%) і лімфоцитів (до 10-12%); спостерігається через 1-2 год від початку інтенсивної роботи і є наслідком посиленої діяльності кровотворних органів; 3) друга нейтрофільна (30-50 тис.) - зростає кількість юних нейтрофілів (6-8%), паличкоядерних (20-25%), кількість лімфоцитів зменшується до 5-10%, еозинофіли зникають; спостерігається після досить тривалої та інтенсивної роботи; ця фаза є ознакою перевтоми.

4. Міогенний еритроцитоз - причина вихід депонованої крові. Типи реакції червоної крові на фізичне навантаження: 1) підвищення кількості еритроцитів до 5,5 -6,0 млн. в 1мм³ крові та відсотку Нb; спостерігається під час короткочасної та інтенсивної роботи; відновлення через декілька годин; 2) посилення функцій кровотворних органів, збільшення кількості ретикулоцитів, незначне зменшення еритроцитів і значне зменшення відсотку Нb; спостерігається під час тривалої інтенсивної роботи; відновлення триває до двох діб; 3) пригнічення роботи кровотворних органів, різко падає кількість еритроцитів і відсоток Нb, пригнічується активність окисно-відновлювальних ферментів крові; відновлення триває до 6 діб; ця фаза свідчить про перевтому; виникає така реакція під час багатоденних змагань.

5. Міогенний тромбоцитоз - причина вихід депонованої крові. Кількість тромбоцитів збільшується у двічі, що має велике біологічне значення під час м’язової роботи, оскільки остання пов’язана з небезпекою кровотечі.

Лекція 9. КРОВОТВОРЕННЯ ТА ЙОГО РЕГУЛЯЦІЯ.

1. Тромбоцити та їхня роль у зсіданні крові.

Тромбоцити - кров’яні без’ядерні пластинки діаметром 2-5 мк, товщиною -0,5-0,75 мк. В 1мм³ міститься 200-400 тис. тромбоцитів. Утворюються вони у червоному кістковому мозку та селезінці, циркулюють у крові протягом 8-12 діб, руйнуються у селезінці, печінці, легенях.

Функції тромбоцитів: 1) трофічна - «виливаючи» у клітини свій вміст, зокрема, фактор росту, зміцнюють стінки судин; 2) регуляційна - завдяки наявності на мембранах біологічно активних речовин регулюють процеси росту й розвитку клітин; 3) гемостатична - беруть участь у зупинці кровотечі та у зсіданні крові.

Основною функцією тромбоцитів є гемостаз, або коагуляція (зсідання крові). Це відбувається завдяки спроможності тромбоцитів до швидкого руйнування під час контакту з пошкодженою стінкою кровоносної судини. Зупинка кровотечі проходить у два етапи:

1-й етап - судинно-тромбоцитарний гемостаз. Його фази: 1) рефлекторний спазм судин (із зруйнованих тромбоцитів виділяються звужувальні речовини - серотонін, тромбоксин); 2) адгезія - приклеювання тромбоцитів до місця ушкодження; 3) зворотна агрегація тромбоцитів - скупчення тромбоцитів у наслідок чого формується первинний, або білий, тромб; 4) необоротна агрегація тромбоцитів - зміцнення білого тромбу під дією тромбіну (утворення тромбоцитарного тромбу); 5) ретракція тромбоцитарного тромбу - зменшення розмірів і ущільнення згустку.

2-й етап - коагуляційний гемостаз. Його фази: 1) утворення ферменту протромбінази з мембран ушкоджених тканин, стінок судин, а також із зруйнованих тромбоцитів і еритроцитів; 2) утворення тромбіну - під дією протромбінази білок плазми крові протромбін переходить в активний стан - утворюється тромбін; 3) перетворення фібриногену на фібрин - під впливом тромбіну, у присутності Са⁺, білок плазми крові фібриноген перетворюється на фібрин. Нитки фібрину склеюються і у такий спосіб утруднюють (руйнують формені елементи) вихід крові. Порушення здатності крові зсідатися називається гемофілією.

Зсідальна система спроможна за якусь мить перетворити всю кров організму на згусток. Щоб цього не відбулося зсідальна система крові надійно контролюється антикоагулянтною системою, яка має багато гальмівних механізмів, серед яких виділяють три основних: 1) відштовхування тромбоцитів від стінок судин (неушкоджена судина і тромбоцити негативно заряджені); 2) антитромбіновий ефект - у плазмі крові є спеціальний білок антитромбін, який нейтралізує тромбін; 3) гепарин - особливий білок (синтезується, наприклад, базофілами), який гальмує утворення протромбінази.

2. Регуляція системи крові.

Процес творення і розвитку клітин крові називають кровотворенням, або гемопоезом. Виділяють еритро-, лейко- та тромбопоез. Ці процеси регулюються нервовою та гуморальною системами.

Нервовий механізм регуляції гемопоезу: 1) гіпоталамус через симпатичну систему гальмує роботу кровотворних органів; 2) осморецептори через гіпоталамус регулюють (див. стор. 26) постійність фізико-хімічного складу крові (задоволення спраги та сольового голоду, посилення або послаблення сечовиділення, потовиділення).

Гуморальний механізм регуляції гемопоезу – гемопоетини* (еритро-, лейко-, тромбопоетини) стимулюють утворення клітин крові.

3. Імунітет. Групи крові.

Існують два фізіологічні механізми, які запобігають проникненню і розмноженню в організмі хвороботворних мікробів:

1. Неспецифічний - захищає від усіх хвороботворних начал (шкіра, слизова оболонка, фагоцити).

2. Специфічний, або імунітет, - захищає організм лише від конкретних антигенів (чужородних тіл). У відповідь на дію антигенів в крові утворюються антитіла (речовини білкового походження). Вони зв’язуються з антигеном і знешкоджують його.

Види імунітету: успадкований, набутий (після хвороби) і штучний (щеплення) - активний і пасивний.

Кров людини, за вмістом в ній природних антитіл (успадкованих) поділяють на 4 групи. Так, у плазмі крові містяться специіфчні антитіла аглютиніни α і β, а в еритроцитах - аглютиногени А і В. При збігу аглютиніна α з аглютиногеном А, або аглютиніна β з аглютиногеном В відбувається склеювання еритроцитів (аглютинація). Тому при переливанні крові від людини, що дає кров (донора), до людини, якій її переливають (реципієнта) необхідно слідкувати за сумісністю груп крові (див. мал.). Треба враховувати і ряд інших факторів (речовин у крові), наприклад, у більшості людей (до 85%) на мембрані еритроцита є так званий резус-фактор (Rh⁺ і Rh^-). Переливання Rh⁺ еритроцитів людини з Rh^- фактором призводить до аглютинації.

4. Вікові особливості системи крові.

1. З віком зменшується відносна кількість крові, а збільшується - абсолютна.

2. Вміст білків плазми крові досягає рівня дорослого в 10-11 років. Низький вміст білків та інших органічних речовин у крові зумовлює менші функціональні можливості системи крові підтримувати водно-сольовий гомеостаз при фізичних навантаженнях.

3. У дітей менша, ніж у дорослих кількість еритроцитів і вміст в них Нb, що обумовлює низькі функціональні можливості дихальної функції крові (одна з причин низької витривалості).

4. Чим менший вік дитини, тим більше в її крові молодих, незрілих форм лейкоцитів і тим нижча фагоцитарна активність (одна з причин частих захворювань дітей).

5. Концентрація тромбоцитів у крові дітей лише дещо нижча, ніж у крові дорослих (140-300 тис.). У міру старіння відзначається підвищення кількості тромбоцитів, зростає концентрація фібриногену в крові, підвищується здатність до коагуляції.

Лекція 10. СЕРЦЕ ТА ЙОГО ФІЗІОЛОГІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ.

1. Фізіологічна характеристика міокарда.

Структурною основою серця є міокард. Він має масу 250-300 г, у лівому шлуночку його товщина ≈ 20 мм, у правому - 5-8 мм, у передсердях - 2-3 мм.

М’язові волокна серцевого м’яза утворені клітинами - кардіоміоцитами. Вони мають довжину 120 мк, діаметр до 20 мк і наступні властивості:

1. Автоматизм - це здатність серця ритмічно скорочуватись під дією імпульсів, що виникають у самому серці. Автоматію серця забезпечують особливі його клітини - пейсмекери. Скупчення цих клітин знаходяться: 1) в області впадання порожнистих вен у праве передсердя (синусовий вузол); 2) в товщі міжпередсердної перегородки на межі передсердь і шлуночків (атріовентрикулярний вузол - АВ-вузол); 3) пучок Гіса; 4) ніжки Пуркін’є. Всі ці відділи мають різний рівень пейсмекерної активності: синусовий вузол генерує збудження з частотою ≈ 70 ім/хв - це головний водій серця; АВ-вузол - 40-50 ім/хв; пучок Гіса - 20-30 ім/хв і ніжки Пуркін’є практично не мають здатності до автоматизму.

Механізм автоматичного збудження (див. стор. 15).

2. Збудливість міокарда серця дещо відрізняється від збудливості скелетних м’язів, а саме: 1) більш високий поріг подразнення; 2) більш тривалий латентний і рефрактерний періоди; 3) завдяки нексусам (спеціальні з’єднання серцевих міоцитів) серце підкорюється закону «все або нічого», тобто кардіоміоцити або скорочуються всі, або жоден не реагує.

3. Рефрактерність міокарда характеризується своєю довготривалістю. Це необхідно для: 1) достатнього розслаблення серця і заповнення його кров’ю; 2)запобігання режиму тетанічного скорочення, що зробило б неможливою нагнітальну функцію серця.

4. Провідність. Збудження, що виникло в синусовому вузлі проводиться передсердями зі швидкістю 0,8-1 м/с, пучком Гіса і волокнами Пуркін’є 1,5 м/с, АВ-вузлом 0,02 м/с. При передачі збудження із передсердь на шлуночки відзначається його затримка в АВ-вузлі, оскільки тут міститься синапс із досить низькою збудливістю, для якого імпульси з передсердь є підпороговими, тому необхідний час для іншої сумації (0,12-0,18 с).

5. Скоротливість. Механізм скорочення міокарда аналогічний скелетним м’язам. Проте скоротливість міокарда має свої особливості: 1) скорочується поодинокими, але тривалими рухами; 2) скорочується весь міокард; 3) сила скорочення знаходиться в прямій залежності від розтягнення м’язових волокон - закон серця (чим більше розтягнуті м’язові волокна, тим більше утвориться кальцієвих містків, тим більшою буде сила скорочення).

Спортивне серце. Систематичні тренування, в першу чергу, тривалі біг, ходьба, пересування на лижах, їзда на велосипеді тощо, супроводжуються наступними змінами в серці: 1) біохімічними (посилюється обмін речовин, активність біологічних каталізаторів – ферментів, збільшуються запаси енергоресурсів); 2) морфологічними (збільшення порожнин і розмірів серця, ваги серця, зростає кількість міоглобіну, мітохондрій, спостерігаються гіпертрофія міокарда і розвиток капілярної сітки); 3) функціональними (зростають ударний і хвилинний об’єми кровотоку, розвивається брадикардія).

2. Робота серця як нагнітальної помпи.

У судинах кров рухається завдяки градієнту тиску в напрямку від високого (шлуночки) до низького (передсердя).

Зміна станів скорочення (систоли) і розслаблення (діастоли) відділів серця, що повторюється циклічно, називається серцевим циклом. Він складається з трьох фаз:

1. Систола передсердь (0,1с). Скорочення кардіоміоцитів призводить до перекриття отворів порожнистих вен і підвищенню тиску в передсердях (≈ 3-8 мм рт. ст.). Під тиском крові атріовентрикулярні клапани відкриваються і кров переходить до шлуночків (130-140 мл). Після цього розпочинається діастола передсердь (0,7 с).

2. Систола шлуночків (0,33 с) поділяється на два періоди: перший - напруження, другий - вигнання.

Період напруження починається із фази асинхронного скорочення. Першими скорочуються кардіоміоцити, які розташовані поруч із пейсмекерами. Тиск поступово підвищується, кров спрямовується до передсердь, що викликає закриття атріовентрикулярних клапанів. Оскільки тиск ще замалий, півмісяцеві клапани теж закриті, тому утворюється замкнена порожнина. Починається фаза ізометричного скорочення. Коли систолічний тиск стане більшим, ніж тиск в аорті (≈ 70-80 мм рт. ст.) і легеневій артерії (≈ 10-15 мм рт. ст.), тоді півмісяцеві клапани відкриваються і починається період вигнання крові.

Період вигнання крові (0,25 с) складається із фаз швидкого (0,12 с) і повільного (0,13 с) вигнання крові. Коли починається вигнання крові, то артерії не спроможні прийняти всю кров серця, тому тиск продовжує наростати і сягає величини 120-130 мм рт. ст. у лівому шлуночку, а в правому - до 20 мм рт. ст. Градієнт тиску між шлуночком і судиною сприяє швидкому викиду частини крові. Однак, через невелику пропускну спроможність судини переповнюються (в них до того ж вже була кров). Тепер тиск зростає вже в судинах. Градієнт тиску між шлуночками і судинами поступово зменшується і швидкість течії крові сповільнюється.

3. Загальна діастола (0,47 с). Коли тиск крові у судинах стає більшим, ніж у шлуночках, тоді кров починає рухатися до серця і зворотнім током закриває півмісяцеві клапани. Цей період називається продіастолічним. Після цього напруга спадає і настає ізометричний період розслаблення.

Наповненню передсердь кров’ю під час діастоли сприяють: 1) тиск крові у порожнистих венах; 2) присмоктувальна дія атриовентрикулярних клапанів, які під час систоли шлуночків зміщуються у напрямку до верхівки серця; 3) присмоктувальна дія грудної клітки, яка під час вдиху розширюється, тиск в ній падає, що сприяє руху крові до серця.

3. Механічні та звукові явища в серці.

Під час роботи серця в ньому виникають механічні (верхівковий поштовх) і звукові (тони серця) явища.

Верхівковий поштовх. При кожній систолі у лівому п’ятому міжребер’ї по середньоключичній лінії протягом короткого часу з’являються випинання грудної стінки. Воно є наслідком переміщення верхівки серця в бік передньої стінки грудної клітки при зміні форми і об’єму серця в момент систоли.

Тони серця. Кожне скорочення серця супроводжується тонами.

Перший тон (систолічний) виникає в період скорочення серцевого м’яза. У його формуванні беруть участь три компоненти - клапанний (коливання стулок та сухожильних клапанів), м’язовий (вібрація стінок шлуночків у фазу ізометричного скорочення) і судинний (коливання початкового відділу аорти та легеневого стовбуру у фазу швидкого викидання крові). Систолічний тон - глухий, низький, протяжний.

Другий тон (діастолічний) зумовлений ударом стулок півмісяцевих клапанів одна об одну при їх закритті на початку діастоли, їх вібрацією, а також аорти та легеневого стовбуру.

Третій тон виникає внаслідок вібрації стінок шлуночків у фазу швидкого заповнення їх кров’ю, четвертий - при систолі передсердь і поверненні частини крові в передсердя, коли на початку систоли шлуночків атріовентрикулярні клапани ще відкриті.

Лекція 11. БІОЕЛЕКТРИЧНІ ЯВИЩА В СЕРЦІ.

1. Схема ЕКГ.

Біопотенціали, що виникають в серці під час проходження хвилі збудження, розповсюджуються по всьому тілі і можуть бути зареєстровані. Графічне зображення біотоків серця носить назву електрокардіограми (ЕКГ).

ЕКГ має складну форму. На ній розрізняють п’ять зубців: Р, R і Т - позитивні, Q і S - негативні. Висота зубців P, R, T і глибина зубців Q, S відбиває їх вольтаж і виражається в мВ або мм (1 мм на стрічці дорівнює 0,1 мВ). Величина зубців Q,S виражається не в мм або мВ, а оцінюється по співвідношенню амплітуди до найбільшого зубця. Відстань по горизонталі між зубцями ЕКГ називають сегментами (Р-Q, S-T), а сукупність зубця і сегменту - інтервалом (Р-Q, Q-S, Q-T) інтервали вимірюються в секундах (1 мм на стрічці дорівнює 0,02 с). Кожен зубець характеризує електричну активність різних відділів серця. Виникнення зубців пов’язане з різницею потенціалів, які є наслідком деполяризації і реполяризації волокон міокарда. При загальній діастолі серця реєструється ізоелектрична лінія.

Зубець Р характеризує процес збудження в міокарді передсердь. Його амплітудда ≈ 0,2 мВ, тривалість - 0,11 с. Виникає внаслідок різниці потенціалів у правому (позитивні) та лівому (негативні) передсердях.

Інтервал Р-Q - вимірюється від початку зубця Р до початку комплексу QRS і характеризує передсердно-шлуночкову провідність. Його тривалість - 0,1- 0,21 с. Причину затримки в проведенні збудження див. стор. 31.

Сегмент PQ відображає період, коли передсердя повністю деполяризовані.

Комплекс зубців Q,R,S,T відбиває біоелектричні процеси, які пов’язані із скороченням шлуночків і тому називаються шлуночковим комплексом.

Зубець Q пов’язаний із збудженням ендокарда, правого сосочкового м’яза та верхівки серця. Він має амплітуду меншу ніж 1/4 зубця R, тривалість 0,04 с.

Зубець R - відображає процес подальшого поширення збудження міжшлуночковою перегородкою міокарда правого та лівого шлуночків. Цей зубець обумовлений різницею потенціалів між основою і верхівкою серця (асинхронна фаза скорочення). Тривалість зубця R - 0,04 с, середня величина у чоловіків - 32 мм, у жінок – 22 мм.

Формування зубця S пов’язують з відсутністю різниці потенціалів між різними ділянками шлуночків серця в момент, коли обидва шлуночки охоплені збудженням (ізометрична фаза скорочення). Тривалість зубця S - 0,06 с.

Сегмент ST відповідає періоду повної деполяризації обох шлуночків. У нормі сегмент ST у відведеннях від кінцівок лежить на ізолінії (≈ 0,5 мВ).

Зубець Т є відображенням відновлення нормального потенціалу мембрани клітин міокарда, тобто реполяризації міокарда. Його величина у стані спокою коливається від 1 до 18 мм. Амплітуда зубця Т у жінок в середньому дорівнює 3,4 мм, а у чоловіків - 6,0 мм. Тривалість зубця Т - 0,16-0,24 с.

Інтервал Q-T називають електричною системою шлуночків. Цей інтервал характеризує швидкість деполяризації (QRS) і реполяризації (ST) шлуночків. Тривалість інтервалу Q-T знаходиться у зворотній залежності від ЧСС. Належну величину інткрвалу Q-T визначають за формулою Базета: Q – T = k √ R-R, де
R-R - тривалість серцевого циклу, с; k - коефіцієнт (для чоловіків - 0,37, а для жінок - 0,40). Нормальною є межа коливань між Q-T_факт. і Q-Т_належ. ≈ 0,04 с.

Сегмент ТР співпадає з періодом загальної діастоли, коли в серці відсутня різниця потенціалів, тому на ЕКГ реєструється ізоелектрична лінія.

Метод кардіографії широко використовується в діагностиці захворювань серця, для оцінки пристосування серця до фізичного навантаження визначення його функціонального стану.

2. Реєстрація ЕКГ.

При реєстрації ЕКГ використовують не менше ніж 12 відведень:

1. Стандартні відведення (3): 1) від правої та лівої руки; 2) від правої руки і лівої ноги; 3) від лівої руки і лівої ноги.

2. Однополюсні грудні відведення (6); V₁ і V₂ - дозволяють реєструвати потенціали правого шлуночка; V₃ - потенціали міжшлуночкової перегородки; V₄ - потенціали верхівки серця; V₅ - V₇ - потенціали бокової стінки лівого шлуночка.

3. Посилені відведення від кінцівок: аVL - потенціали передньої і бокової стінок лівого шлуночка, аVR - потенціали міжшлуночкової перегородки; аVF - потенціали задньої стінки лівого шлуночка. Сполучення розшифровуються таким чином: а - підсилення відведення, V - електричний потенціал, L - ліва рука, R - права рука, F - ноги.

Для запису ЕКГ під час м’язової роботи використовують спеціальні відведення (один із варіантів грудних відведень - спосіб Ньоба в модифікації Л.А.Бутченка), що дозволяє уникнути впливу на ЕКГ струмів дії від скелетних м’язів, які працюють.

3. Оцінка адаптації організму до фізичного навантаження за

показниками ЕКГ.

За показниками ЕКГ можна судити про автоматизм, провідність і збудливість серцевого м’яза.

Особливості автоматизму серця виявляються у змінах частоти і ритму комплексів зубців ЕКГ. Підрахунок ЧСС за ЕКГ виконують у такий спосіб: вимірюють відстань R-R, наприклад, 42 мм, визначають швидкість руху діаграмної стрічки – 50 мм/с, або 3000 мм/хв, отже, ЧСС = 3000: 42 = 71,42 ≈
72 уд/хв.

Ритм серцевих скорочень визначається тривалістю інтервалів R-R протягом всього періоду запису ЕКГ. Наприклад, R-R = 42 мм, швидкість руху стрічки
50 мм/с. Складаємо пропорцію:

50 мм – 1 с

42 мм - х с; Х = 42 х 1: 50 = 0,84 с.

При нормальному серцевому циклі тривалість інтервалів R-R практично однакова. Проте існують деякі види аритмії:

1. Дихальна синусова - серцевий ритм сповільнюється в кінці видиху і на початку наступного вдиху, оскільки при цьому підвищується тонус блукаючого нерва. Під час затримки дихання вона зникає з ЕКГ.

2. Синусова - реєструється під час затримки дихання. Види синусової аритмії - помірна (коливання R-R - 0,1-0,15 с), виражена (0,16-0,30 с) та різко виражена (більше 0,30 с).

3. Екстрасистолія - позачергова систола. Її причини: 1) органічного походження (порушення електролітного балансу і білкового обміну в міокарді; алкогольна або нікотинова інтоксикація та ін.); 2) функціонального походження (порушення іннервації серця, рефлекторні, емоційні впливи та ін.).

Особливості провідності серця виявляються у зміні тривалості інтервалів. Якщо тривалість ін. Р-Q перевищує 0,21 с, це свідчить про наявність неповної передсердно-шлуночкової блокади, причиною якої є підвищений гальмівний вплив блукаючого нерва. Під час фізичного навантаження ін. Q-P, Q-S і Q-T повинні скорочуватись. Незмінність інтервалів, або їхнє збільшення свідчить про патологічні процеси в серці і є протипоказанням для занять фізичними вправами.

Особливості збудливості серця виявляються у вольтажі зубців ЕКГ. При нормальній збудливості вольтаж зубців ЕКГ відповідає середнім даним (див. перше питання). Під час фізичного навантаження або підвищуються, або залишаються незмінними: Р -до 4 мм, R - до 52 мм, Т - до 18 мм.

Сегмент ST при фізичному навантаженні чи то залишається на своєму рівні, чи то опускається нижче вихідного (до 1,5 мм).

Відновлення показників ЕКГ після фізичних навантажень залежить від інтенсивності і тривалості навантажень - ін. P-Q відновлюється через 1-2 хв,
Q – T - 1-2 хв (чол.) та 2-5 хв (жін.); зубець Р – 1 – 4 хв, зубець - Т – 2 – 5 хв; сегмент ST – 1 – 3 хв.

Лекція 12. ПОКАЗНИКИ РОБОТИ СЕРЦЯ.

1. ЧСС у стані спокою та під час фізичного навантаження.

Частоту серцевих скорочень (ЧСС) у здорових людей визначає ритм збудження у синусовому вузлі - 70 ім/хв.

ЧСС у стані спокою залежить від:

1. Віку. Від народження до 20-25 років, а також у людей похилого віку ЧСС збільшується. Причиною тому є те, що організм росте і розвивається, а, отже, підвищеною є інтенсивність обмінних процесів. У людей похилого віку сила міокарда стає меншою, тому кров перекачується за рахунок прискорення ЧСС.

2. Часу доби. У 5-6 год ЧСС на 6-7 уд/хв менша, ніж у 16-17 год.

3. Статі - у жінок ЧСС на 6-7 уд/хв більша, ніж у чоловіків.

4. Розмірів тіла - пряма залежність.

5. Способу життя людини. У фізично активних людей серцевий ритм, як правило, повільніший, ніж у людей, які ведуть малорухомий спосіб життя. ЧСС менша 60 уд/хв називається брадикардією. Для спортсменів це нормальне явище і воно може бути виражене досить сильно - до 40 уд/хв і менше (лижники, велосипедисти, стаєри). Прискорення ЧСС більше, ніж 90 уд/хв називається тахікардією

6. Сильного шуму (інтенсивністю 80 дБ) - ЧСС підвищується на 10%.

7. Емоційних впливів - жах, лють, очікування старту прискорюють ЧСС.

8. Положення тіла - у положенні лежачи ЧСС найменша, сидячи - на 10% більша, стоячи - на 20-30% більша.

9. Метеорологічні фактори. ЧСС залежить від t⁰ зовнішнього середовища (лінійна залежність).

10. Травлення їжі - ЧСС підвищується протягом перших трьох годин.

Змінюється ЧСС і під час м’язової роботи. В цих умовах ЧСС залежить від статі та віку. При виконанні однакової роботи ЧСС у жінок більша, ніж у чоловіків, у дітей і підлітків - більша, ніж у дорослих.

Максимально допустима величина ЧСС при фізичних навантаженнях визначається за формулою: ЧСС _макс. = 220 - власні роки.

За показниками ЧСС можна визначити потужність роботи, режим (аеробний, анаеробний), енерговитрати, рівень максимального споживання О₂ тощо. У зв’язку з цим реєстрація ЧСС набула досить широкого застосування в практичній діяльності спортивних педагогів. Існують різні методи реєстрації ЧСС. Найпоширенішим є пальпаторний, який має декілька способів вимірювання ЧСС: 1) трьома пальцями на променевій артерії; 2) двома пальцями на сонній артерії; 3) кінчиками пальців на скроневій артерії; 4) приклавши долоню до грудей в області п’ятого міжребер’я зліва.

Тренування при ЧСС до 170 уд/хв сприяє розвитку сили серцевого м’яза, оскільки при даній ЧСС продуктивність роботи серця найбільша (серце виштовхує 200 мл крові). При ЧСС більше 170 уд/хв розвивається витривалість серця до роботи в умовах нестачі О₂ - гіпоксії.

2. Систолічний, або ударний, об’єм кровотоку (СОК - УО).

УО - це кількість крові, що викидається шлуночками при кожній систолі. УО залежить від таких чинників:

1. Вік, стать - у дітей і жінок УО менший, ніж, відповідно, у дорослих і чоловіків, оскільки у перших менші розміри серця. Меншим УО є й у людей похилого віку, оскільки у них є меншою сила міокарда. У стані спокою у дорослого чоловіка УО дорівнює 60-70 мл, у жінки - 50-60 мл.

2. Положення тіла. В положенні лежачи УО збільшується, оскільки зменшується вплив сили гравітації на гемодинаміку, а тому зростає величина венозного повернення крові.

3. Сили скорочення серця. Перед систолою в шлуночку міститься 130-140мл крові - кінцево-діастолічна ємність (КДЄ). Після систоли в шлуночках залишається кінцево-систолічний об’єм (КСО), він становить 60-70 мл. КСО складається з двох об’ємів - резервного (РО) і залишкового (ЗО) об’ємів крові. За рахунок РО під час фізичної роботи збільшується УО, який може досягати 200 мл. При максимальних фізичних навантаженнях, внаслідок високої ЧСС різко зменшується час наповнення шлуночків, що призводить до зменшення УО. Найбільший УО, як правило, спостерігається при ЧСС 160-170 уд/хв. Після найсильнішого скорочення в шлуночках залишається ≈ 40 мл крові.

3. Хвилинний об’єм крові, або серцевий викид (ХОК).

ХОК - це кількість крові, що виштовхується серцем за 1 хв (ХОК = ЧСС х УО). У стані спокою у дорослого чоловіка ХОК становить ≈ 5 л. У дітей, жінок і людей похилого віку ХОК менший (причини див. «Вікові особливості ЧСС і УО»).

ХОК залежить від розмірів тіла Для можливості порівняння ХОК у людей з різними розмірами тіла використовують показник серцевого індексу - відношення ХОК до поверхні тіла. Його середні дані 3 - 3,5 л/хв/м².

ХОК залежить від потужності м’язової роботи і може досягати 37-40 л. ХОК залежить також від ЧСС і УО (див.1-2 питання). Збільшення ХОК до ЧСС 160-170 уд/хв в основному йде за рахунок УО, а далі за рахунок ЧСС.

ХОК і УО є найважливішими показниками продуктивності роботи серця. Тому дослідження даних величин як у стані спокою, так і при м’язовій роботі представляє великий інтерес для оцінки загальної працездатності людини.

Лекція 13. РЕГУЛЯЦІЯ СЕРЦЕВОЇ ДІЯЛЬНОСТІ.

1. Ауторегуляція скоротливої спроможності серця.

Потреби організму в циркуляції крові змінюються в залежності від його фізичного стану. Тому необхідне тонке пристосування діяльності серця до умов існування і діяльності організму, що стає можливим завдяки існуванню двох механізмів: внутрішньосерцевого і позасерцевого. Перший об’єднує внутрішньоклітинні та міжклітинні взаємодії і внутрішньосерцеві периферичні рефлекси, другий - нервовий і гуморальний механізми.

Внутрішньоклітинні механізми регуляції сили скорочення міокарда здійснюються гетерометрично і гомеометрично. Гетерометрична саморегуляція - це сила скорочення серцевого міоцита, яка залежить від його вихідної довжини (див. механізм «закону серця»). Дана властивість серцевого міоцита забезпечує пристосування роботи серця до кількості крові, яка притікає до нього.

Гомеометрична саморегуляція - це автоматична зміна сили скорочення міокарда при сталій довжині його волокон. Здійснюється даний механізм завдяки двом особливостям міоцитів: 1) кожне подразнення збільшує силу скорочення міокарда, тому вважають, що і в організмі УО буде автоматично збільшуватись при підвищенні ЧСС; 2) збільшення тиску в дузі аорти після значного систолічного виштовху автоматично веде до збільшення сили скорочення міокарда.

Внутрішньоклітинні механізми забезпечують тривале пристосування міокарда до підвищених навантажень, які діють систематично. Воно полягає у прискоренні синтезу скоротливих білків протофібрил і розвитку структур, що забезпечують енергопотреби. При підвищеному м’язовому навантаженні спостерігається фізіологічна гіпертрофія м’яза.

Міжклітинні взаємодії в міокарді здійснюються завдяки нексусам (див. стор. 31). Порушення цих взаємодій призводить до асинхронного збудження окремих кардіоміоцитів і патологічних змін серцевого ритму.

Нервова внутрішньосерцева регуляція. Під час денервації* серце всеодно здатне регулювати свій режим у відповідності з навантаженням. Це стає можливим завдяки переферичним рефлексам, дуга має такий вигляд: рецептор (знаходиться на м’язових волокнах і в судинах серця) - аферентний нейрон - інтернейрон (знаходиться в нервових вузлах міокарда) - еферентний нейрон - кардіоміоцити. Ці дуги регулюють ритм і силу скорочень міокарда, збудливість, швидкість проведення нервового імпульсу тощо.

2. Нервова позасерцева регуляція.

Дана регуляція здійснюється симпатичним і парасимпатичним відділом автономної нервової системи. Парасимпатичні нервові волокна викликають у серці негативні хроно- та інотропні ефекти, тобто зменшують ЧСС і силу скорочень міокарда. В основі гальмівного впливу блукаючого нерва на серце лежить виділення його закінченнями медіатора ацетилхоліну, який посилює проникність сарколем серцевих міоцитів для К⁺. Це викликає їхню гіперполяризацію. Тривале подразнення блукаючого нерва призводить до припинення впливу його на серце, внаслідок чого скорочення відновлюється. Це явище називається вислизанням серця з-під впливу блукаючого нерва.

Симпатичні нервові волокна викликають позитивні хроно- та інотропні ефекти. В основі симпатичного впливу лежить виділення медіатора норадреналіну, який збільшує проникність сарколеми для Nа⁺ і, таким чином, деполяризує мембрану, зменшує мембранний потенціал (збільшує їх збудливість). Крім того, норадреналін підвищує інтенсивність обмінних процесів кардіоміоцитів.

Центри серцевих нервів постійно знаходяться у стані збудження. Цей стан називають центральним тонусом. Якщо перерізати блукаючий нерв, то ЧСС і сила скорочень збільшуються, якщо симпатичний - то навпаки. Після одночасного перерізування нервів ЧСС збільшується до 105 уд/хв. Цю частоту називають власним ритмом серця. пАНС регулює роботу серця в звичайних умовах, а сАНС - у надзвичайних.

3. Рефлекторна та гуморальна регуляція роботи серця.

У рефлекторній регуляції діяльності серця головну роль відіграють баро- та хеморецептори. Ділянки судинної системи, де вони зосереджені називаються рефлекторними зонами (дуга аорти, місце розгалуження сонних і легеневих артерій, порожнисті вени, епікард).

При підвищенні тиску судина розтягується і збуджуються барорецептори. Їхня імпульсація надходить до ядер блукаючого нерву, що зумовлює підвищення його тонусу. Інформація від блукаючого нерва передається на серце, знижуючи його функцію. При зменшенні об’єму крові (тиску) в рефлексогенних зонах послаблюється тонус ядер блукаючого нерву, завдяки чому підвищується тонус симпатичного, що супроводжується посиленням роботи серця.

Рефлекторні зміни в роботі серця можуть виникати при подразненні механорецепторів внутрішніх органів. Наприклад, при ударі по животі людини, може виникнути зупинка серця. Рефлекторне зменшення ЧСС на 10-20 уд/хв спостерігається і при натискуванні на очні яблука, при зануренні у холодну воду. Потік імпульсів від пропріорецепторів посилює роботу серця. Больові подразнення, емоційні впливи також змінюють роботу серця.

Гуморальна регуляція роботи серця пов’язана з наявністю у крові хімічних речовин, які збуджують хеморецептори. Наприклад, СО₂, молочна кислота, нікотин посилюють роботу серця, що забезпечує виведення цих речовин з організму. Посилюють роботу серця адреналін і норадреналін (причини див. стор. 38). Гормон тироксин посилює впливи серцевих нервів. Електроліти К⁺ та Са⁺ впливають на автоматію серця - К⁺ сповільнює ритм і зменшує силу скорочень серця, знижує його збудливість і провідність, а Са⁺ - навпаки.

Різні види ЦНС регулюють роботу серця, але чим вище розташований відділ, тим більше інформації він отримує і тим точніше регулює діяльність серця.

Лекція 14. РУХ КРОВІ ПО СУДИНАХ.

1. Функціональна організація судинної системи.

Безперервний рух крові по судинах називають кровообігом. До системи органів кровообігу належить серце (джерело енергії, що забезпечує рух крові) та судини (виконують транспортну і перерозподільну функції).

Серце при скороченні виштовхує кров в артеріальні судини, які розтягуються і в середині них розвивається тиск крові. Завдяки градієнту тиску крові в артеріальному і венозному відділах кожного кола кровообігу кров просувається по судинах і знову повертається до серця.

Рух крові по судинах зустрічає протидію - опір кровотоку, його називають судинним, або переферичним, опором. Всі кровоносні судини, за винятком капілярів, мають еластичні, колагенові та м’язові волокна, які перешкоджають розтягуванню судини, тобто чинять опір тиску крові - судинний тонус.

Судинний опір залежить від: 1) діаметру просвіту судини - чим більший діаметр, тим менший опір; 2) в’язкості крові - чим вища в’язкість, тим більший опір; 3) довжини судини - чим довша судина, тим більший опір; 4) різниці тисків в артеріальному і венозному відділах судинної системи - пряма залежність; 5) ХОК - зворотня залежність.

При вивченні величини кровотоку розрізняють об’ємну та лінійну швидкості.

Об’мною швидкістю кровотоку (ОШК) називають кількість крові, що протікає через всю кровоносну систему за одиницю часу. Ця величина аналогічна ХОК і вимірюється в мл/хв. Розрізняють загальну ОШК і місцеву ОШК (кровоток в окремому органі). При фізичній роботі в активних органах (м’язи, серце та ін.) збільшуються загальна і місцева ОШК, в неактивних - навпаки. Кровоток у мозку не змінюється.

Лінійна швидкість кровотоку (ЛШК) - це швидкість руху частин крові вздовж судини. ЛШК вимірюється в см/с, вона прямопропорційна ОШК і зворотно пропорційна площі перерізу кровоносного русла. ЛШК більша в середині судини, ніж біля її стінок.

Система кровообігу є замкнутою системою кровоносних судин. Залежно від виконуваної функції судини поділяються на:

1. Амортизуючі - згладжують систолічні коливання кровотоку, що виникають періодично (аорта, легеневий стовбур, великі артерії).

2. Резистивні - судини найбільшого опору (кінцеві артерії, артеріоли, капіляри, венули).

3. Судини-сфінктери - це скупчення непосмугованих м’язових клітин, на початку капілярів. Вони регулюють кількість активних капілярів.

4. Обмінні - через них відбувається обмін речовин між кров’ю і клітинами тканин організму (капіляри).

5. Ємкісні - завдяки здатності розтягуватись, вони вміщують великий об’єм крові (вени).

6. Шунтуючі - перекидають кров із артеріол у венули, минаючи капіляри.

2. Кровоток у артеріальній системі.

У міру просування крові по судинах величина кров’яного тиску знижується. Це пов’язано із значним збільшенням загального діаметра судин.

Чинники, які визначають рівень кров’яного тиску:

1. ХОК - пряма залежність.

2. Судинний опір - пряма залежність.

3. Фази серцевого циклу. Найбільший спостерігається під час систоли - систолічний, або максимальний, тиск (СТ). СТ, який дорівнює 110-125 мм рт. ст. називається нормотонічним, нижче 100 мм рт.ст. - гіпотонічним, вище 140 мм рт. ст. - гіпертонічним.

Тиск крові, що розвивається в артеріях під час діастоли, коли тиск серця падає до 0, називається діастолічним, або мінімальним (ДТ). Він створюється завдяки судинному тонусу. ДТ звичайно на 10 мм рт. ст. перевищує половину СТ (60-80 мм рт.ст.).

4. Вік - у людей похилого віку стінки судин потовщені, внаслідок атеросклерозу, тому мало розтягуються. що призводить до підвищення тиску.

5. Стать - у жінок тиск на 6-8 мм рт. ст. нижчий, ніж у чоловіків.

6. Маса тіла - тиск більший у людей з підвищеною масою тіла, ніж у людей з нормальною.

7. Тривале паління - СТ зростає на 10-20 мм рт. ст. і більше.

9. Генетичні фактори - схильність до гіпертонії передається спадково.

10. Фізична робота (див. нижче).

11. Положення тіла - в положенні лежачи найменший тиск, якщо сісти або встати, тиск збільшується. Причина - рух крові утруднюють гідростатичний* тиск і сили гравітації.

Види артеріального тиску:

1-2. СТ і ДТ - див. вище.

3. Пульсовий тиск (ПТ) - це різниця між СТ і ДТ. У великих артеріях у стані спокою АТ становить ≈ 40 мм рт. ст., у легеневому стовбурі ≈15 мм рт. ст. При фізичній роботі пульсовий тиск повинен збільшуватись.

4. Середній тиск (Рср) - це тиск крові без коливань його величин. Він спостерігається в артеріолах. капілярах, венах. Наближену величину Рср можна одержати за формулою Рср = ДТ + ¹/₃ ПТ. У здорових людей Рср у великому колі кровообігу становить 90-100 мм рт. ст. і є найбільш стабільним показником. Він визначає ОШК в системній циркуляції. Зміна Рср є однією з ранніх ознак порушення кровобігу.

3. Реакція АТ на фізичне навантаження.

Під час м’язової роботи і після її закінчення в нормі СТ завжди підвищується, а ДТ може бути менший, ніж до роботи, або збільшуватися. Характер і міра змін АТ залежать від виду фізичної роботи та функціонального стану організму.

При виконанні статичних зусиль без натужування і з натужуванням СТ підвищується на 30-50 мм рт. ст., а ДТ – на 20-30 мм рт. ст. Під час виконання швидкісно-силових вправ (стрибки, метання і под.) у момент зусилля СТ дещо підвищується до 150-160 мм рт. ст., а ДТ не змінюється або дещо зростає. Силові вправи підвищують як СТ, так і ДТ на 10-20 мм рт. ст.

При виконанні циклічних вправ (біг, ходьба, плавання, їзда на велосипеді і под.) рівень підвищення СТ залежить від потужності навантаження – чим більша потужність, тим вище СТ. У перші секунди циклічної роботи СТ зростає дуже швидко, досягаючи максимального для даної роботи рівня, а потім протягом 1-2 хв дещо знижується і стабілізується.

Рівень ДТ при виконанні циклічної роботи тривалістю не менше 20 с в нормі зменшується, що спричинено робочою гіперемією (див. стор. 42), або не змінюється. Підвищення ДТ оцінюється як несприятлива реакція ССС на фізичне навантаження. У деяких людей рівень ДТ може знижуватися при циклічній роботі до нуля. Це явище носить назву «феномен безкінечного тону». Істинний ДТ при цьому не буває нижчим за 50 мм рт. ст. Виникнення феномену безкінечного тону пов’язано з особливостями методики вимірювання АТ. Тони Короткова, які вислуховуються при визначенні АТ, є наслідком турбулентного руху крові вздовж звужену манжеткою артерію. Як тільки просвіт судини стає нормальним, рух крові набуває ламінарного характеру і тони зникають. Проте, під час фізичного навантаження ОШК у м’язах зростає і це може спричинити турболентний рух крові по артеріях нормального діаметру, оскільки виникає невідповідність між діаметром артерії та об’ємом крові, що протікає по артерії. Таким чином, феномен безкінечного тону є фізіологічною ознакою. Як патологічне явище феномен безкінечного тону оцінюється лише у тому випадку, коли він триває більше 2 хв після припинення фізичної роботи.

4. Фізіологічна характеристика артеріального пульсу.

Артеріальний пульс - це ритмічні коливання стінок артерій, що зумовлені підвищенням тиску під час систоли. Пульсова хвиля розповсюджується зі швидкістю 7-9 м/с і не пов’язана із швидкістю руху крові в артерії. Пульс можна визначити пальпаторним методом (див. стор. 36) і за його показниками оцінити функціональний стан серцево-судинної системи (ССС). Показники пульсу:

1. Частота пульсу (див. брадікардію і тахікардію).

2. Ритмічність пульсу - небезпечною є аритмія.

3. Швидкість пульсової хвилі - чим швидшою є пульсова хвиля, тим меншою є еластичність судин (це спостерігається, наприклад, у похилому віці).

4. Висота пульсової хвилі - розрізняють високий і низький пульс. За висотою пульсової хвилі можна судити про величину УО та еластичність судин.

5. Напруга пульсу - визначається по зусиллях з якими треба притискати артерію. За напругою пульсу (твердий або м’який) можна зробити висновок про систолічний тиск.

5. Мікроциркуляція.

Практично всі свої функції кров виконує в мікроциркуляторному руслі. До нього належать судини з радіусом від 6 до 2-3 мк і довжиною 750 мк. Кровоток у цих судинах регулюють артеріоли. Наприклад, під час м’язової роботи до активних органів спрямовується більше крові. Це призводить до підвищення тиску в артеріолах, що автоматично призводить до розтягування судин-сфінктерів. В результаті капіляри, які в стані спокою знаходяться у спалому стані, розкриваються. Наслідком цього є посилення місцевого кровотоку - робоча гіперемія.

Виділяють два механізми, які забезпечують процеси обміну в капілярах:

1. Дифузія - це пасивний перехід води та іонів через пори мембрани ендотеліоцитів. Рушійною силою дифузії є градієнт концентрації речовин по обидва боки мембрани.

2. Фільтрація і реабсорбція - так само здійснюються без витрат енергії. Фільтрація - вихід рідини з капіляра у міжклітинний простір (артеріальна частина капіляра), а реабсорбція - навпаки (венозна частина капіляра). Рушійною силою фільтрації є гідростатичний тиск в капілярах і онкотичний тиск тканинної рідини, а реабсорбції - гідростатичний тиск тканинної рідини та онкотичний тиск в капілярах.

Лімфатична помпа - це чинник, який сприяє транспорту рідини із капілярів у міжклітинний простір. Рушійною силою лімфатиччної помпи є тиск міжклітинної рідини. Він створюється через те, що під час фільтрації виходить більше рідини, ніж під час реабсорбції. Тому «зайва» рідина надходить (і виводиться) у лімфатичні капіляри, які розташовані у міжклітинному просторі.

6. Кровоток у венах.

Рух крові у венах утруднюють такі чинники: 1) висока еластичність - збільшуєть

Дата добавления: 2014-01-04