Меню

Влияние кровоснабжения на работу мышц

Влияние кровоснабжения на работу мышц

В данной статье мы обсудим: (1) кровоток в скелетных мышцах; (2) кровоток в коронарной системе сердца. Регуляция кровотока в этих органах осуществляется главным образом за счет местных механизмов, регулирующих сосудистое сопротивление в соответствии с метаболическими потребностями мышечной ткани. Кроме того, при обсуждении мы коснемся таких вопросов, как: (1) регуляция сердечного выброса при физической нагрузке; (2) развитие сердечных приступов; (3) боль при стенокардии.

Тяжелая физическая нагрузка является самой мощной нагрузкой для системы кровообращения в целом. Дело в том, что скелетные мышцы составляют большую часть массы тела и требуют интенсивного кровотока при нагрузке. В связи с этим у нетренированных людей сердечный выброс увеличивается в 4-5 раз по сравнению с состоянием покоя, а у хорошо тренированных — в 6-7 раз.

В покое кровоток в скелетных мышцах составляет в среднем 3-4 мл/мин на 100 г ткани. При тяжелой физической нагрузке у тренированного спортсмена кровоток может возрастать в 15 и даже в 25 раз, достигая 50-80 мл/мин/100 г ткани.

Кровоток во время сокращения мышц. На рисунке представлена регистрация изменений кровотока в икроножной мышце человека во время интенсивных ритмических сокращений. Обратите внимание, что кровоток увеличивается и уменьшается во время каждого сокращения. После выполнения упражнения кровоток остается на очень высоком уровне и только через несколько минут постепенно возвращается к исходному уровню.

Во время ритмических сокращений кровоток каждый раз снижается, т.к. происходит сдавливание кровеносных сосудов сокращающимися скелетными мышцами. Если же мышцы сокращаются тетанически, то происходит длительное сдавливание сосудов; кровоток в мышцах практически прекращается, что, в свою очередь, ведет к быстрому ослаблению сокращения.

Увеличение кровотока в капиллярах скелетных мышц при физической нагрузке. В покое в значительной части мышечных капилляров кровоток очень низкий или даже отсутствует. Однако во время интенсивных сокращений все капилляры открываются. Открытие резервных, бездействующих капилляров уменьшает расстояние, которое приходится преодолевать кислороду и питательным веществам, диффундирующим из капилляров к волокнам скелетных мышц. Кроме того, в 2-3 раза увеличивается площадь поверхности капилляров, через которую происходит диффузия.

Многократное увеличение мышечного кровотока во время физической нагрузки происходит главным образом под действием химических факторов, которые непосредственно влияют на гладкомышечную стенку артериол и вызывают их расслабление. Одним из наиболее важных факторов является гипоксия, которая развивается в тканевой жидкости за счет усиленного потребления кислорода мышечными волокнами в процессе сокращения. Это приводит к расширению ближайших артериол, поскольку стенка артериол не может сокращаться при отсутствии кислорода. Кроме того, дефицит кислорода вызывает появление сосудорасширяющих веществ, действующих местно. Самым эффективным сосудорасширяющим веществом, скорее всего, является аденозин, однако экспериментальные исследования показывают, что даже большое количество аденозина, введенного прямо в артерию скелетной мышцы, не может поддерживать сосудорасширяющий эффект в течение более 2 ч.

Однако даже после того как мышечные артериолы становятся нечувствительными к сосудорасширяющему влиянию аденозина, другие факторы продолжают поддерживать усиленный кровоток в мышцах в течение всего периода физической нагрузки. Этими факторами являются: (1) ионы калия; (2) аденозинтрифосфат; (3) молочная кислота; (4) углекислый газ. Еще не совсем ясно, какова роль каждого из этих факторов в усилении кровотока скелетных мышц во время сократительной активности.

источник

Кровообращение при мышечной работе

При мышечной работе повышается потребность организма в кислороде и в питательных веществах. Для ее удовлетворения необходимо усиление кровообращения. Степень его усиления зависит от мощности работы. При мышечной работе минутный объем крови увеличивается за счет увеличения ударного объема крови и учащения сердечных сокращений; систолический объем может возрастать до 180-200 мл, а частота сердечных сокращений до 200 и более ударов в минуту; усиливается кровоснабжение мышц.

Повышается кровяное давление. Можно выделить пять типов реакций артериального давления на мышечную работу.

Нормотонический тип — выраженное повышение максимального давления; пульсовое давление возрастает, восстановительный период короткий.

Гипертонический — резкое повышение (до 200 мм рт ст) максимального и умеренное минимального (оно может оставаться прежним, но никогда не понижается); восстановительный период затянут.

Гипотонический — незначительное повышение максимального и минимального давлений; пульсовое давление не изменяется или уменьшается; восстановительный период длится долго.

Дистонический — максимальное давление повышается, иногда значительно; при определении минимального давления отмечается феномен «’бесконечного тона»; пульсовое давление возрастает; восстановительный период длится долго.

Ступенчатый — характеризуется повышением максимального давления не сразу, а спустя несколько минут после работы; минимальное давление нередко понижается.

Они характеризуются величиной изменений систолического, диастолического и пульсового давлений, направленностью этих изменений и скоростью восстановления до исходного уровня. Наиболее благоприятным типом является нормотический.

Изменения в кровообращении могут возникать еще до начала работы (предстартовое состояние). Эти изменения происходят по механизму условно — безусловных рефлексов. Во время работы импульсы от работающих мышц и от хеморецепторов сосудов, сигнализирующих о повышении кислотности крови, рефлекторно усиливают деятельность сердца и регулируют просвет сосудов это позволяет поддерживать работоспособность организма на должном уровне (Ю.Н. Чусов, 1981).

3. Влияние физических тренировок и гиподинамии на гемодинамику

Многочисленные физиологические исследования показывают, что под влиянием физических тренировок существенно улучшаются функции основных органов и систем человека и это приводит к выраженным положительным сдвигам гемодинамики.

Аэробная способность организма и переносимость физических нагрузок зависит от состояния системы транспорта кислорода. Она определяется частотой сердечных сокращений, величиной сердечного выброса, способностью рационального перераспределения регионального кровотока при физических нагрузках и количество восстановленного гемоглобина в крови. Физические тренировки приводят к увеличению функциональной способности каждого из этих звеньев.

Сердечное сокращение в покое у спортсменов ниже, чем у не тренированных лиц. Предполагается, что относительное изменение частоты сердечных сокращений, наблюдается по мере роста тренированности, обусловлено увеличением тонуса блуждающего нерва.

Регулярные тренировки позволяют повысить производительность сердца в покое и во время физических нагрузок при меньшей частоте сокращений за счет увеличения ударного объема крови. Это повышает экономичность сократительной функции миокарда, так как относительно уменьшаются потребности в кислороде.

У лиц занимающихся спортом, физиологическая гипертрофия миокарда, объем крови по отношению к массе тела больше, чем у не тренированных лиц. Увеличение сердца при этом во многом обусловлено большой величиной резервного объема крови, который и является резервом для увеличения ударного объема при нагрузке.

С увеличением тренированности жизненная емкость легких, циркулирующий объем воздуха увеличиваются, а частота дыхания уменьшается. Однако легочная вентиляция на один литр потребления кислорода в покое в результате тренированности не изменяется.

У спортсменов утилизация кислорода тканями находится на более высоком уровне и количество восстановленного гемоглобина выше. В покое возможность адаптации организма к нагрузкам выше у спортсменов, так как основные физиологические показатели находятся на более `’экономном» уровне, а предельные возможности при физических нагрузках более высокие, чем у не тренированных лиц. У спортсменов переносимость нагрузок, максимальное потребление кислорода, предельный минутный объем крови значительно возрастают (В.Л. Карпман, 1954; Н.Д. Граевская, 1968).

Однако характер реакции сердечнососудистой и дыхательной систем на физическую нагрузку у тренированных и не тренированных существенно не отличается.

В результате физических нагрузок минутный объем крови увеличивается на 16-33%. На рисунке приведены частота сердечных сокращений и величины максимального потребления кислорода при максимальных и субмаксимальных нагрузках у спортсменов и нетренированных лиц.

При одинаковом субмаксимальном уровне потребления кислорода, содержание молочной кислоты у спортсменов ниже, чем у лиц не занимающихся спортом.

Тренированность расширяет переносимость длительных нагрузок. Хорошо тренированные лица в течение 8 часов могут переносить нагрузку в переделах 50%, а нетренированные люди лишь 25% от максимальной аэробной способности.

Улучшения переносимости нагрузки в результате тренировок связано с многими факторами, среди которых определенную роль играет более эффективное снабжение кислородом работающих мышц в результате увеличения сосудистого ложе, а также увеличение содержания калия и гликогена в мышцах.

Физические тренировки приводят к снижению массы тела, уменьшению толщины кожной складки. Психологическая тренированность способствует стабилизации и улучшению настроения, работа кажется легче, улучшается переносимость нагрузок. Физическая тренированность отодвигает возрастные границы старения, продлевает жизнь (Аршавский, 1962,1966).

источник

Величина кровоснабжения работающих мышц зависит:

От степени расширения мышц сосудов. Полное раскрытие сосудов происходит через 60-90 секунд после начала работы. Понижение тонуса гладкомышечных клеток сосудов во время работы скелетных мышц вследствие действия на них местных метаболических (недостаток О2, избыток СО2, высокая концентрация

Н+, высокое содержание АТФ и АДФ, высокая осмолярность и др.) и физических факторов (уменьшение трансмурального давления, уменьшение степени растяжения гладкомышечных клеток сосудистой стенки, увеличение V тока крови в сосуде).

При максимальных произвольных сокращениях давление на сосуды мышц может в 2-3 превышать уровень систем АД. Степень сжатия сосудов зависит от

При статической работе кровоток уменьшается уже при нагрузках, превышающих 8-10 % МПС. При статических усилиях более

30-40 % МПС кровоснабжение мышц

практически прекращается. Восстанавливается

кровоток через ч/з мышцу лишь после окончания работы.

При ритмических сокращениях кровоток минимален в фазу напряжения и максимален в период расслабления.

Средний кровоток при динамической работе всегда намного больше, чем в покое и при статической работе. Это объясняет, почему при динамической работе, при которой сокращение и расслабление постоянно чередуются, мышцы утомляются меньше, чем при статистической нагрузке.

Величина кровоснабжения работающих мышц зависит:

От размеров работающих мышечных групп. При мощной ритмической работе все сокращающиеся мышцы максимально могут использовать 80-90% МОК (т.е. чем меньше по размерам работающие мышечные группы, тем больше количество крови они могут получить в минуту и тем больше их работоспособность).

От величины регионарного среднего АД. Чем выше показатель при работе, тем больше снабжаются кровью активные мышечные волокна.

Важное значение имеет работа мышечного насоса, способствующего снижению среднего венозного давления и снижению артериально-венозного градиента давления.

Прямым источником энергии для мышечного сокращения служит АТФ. При активации сокращения мышцы повышение внутриклеточной концентрации Ca2+ приводит к сокращению и усиленному расщеплению АТФ, интенсивность метаболизма повышается в 100-1000 раз. АТФ гидролитически расщепляется

Советуем прочитать:  Болит мышца руки после взятия крови

с помощью миозин АТФ –азы до АДФ и неорганического фосфата. Расщепление 1 моля АТФ обеспечивает около 48кДж энергии. 40-50 % этой энергии преобразуется в механическую работу, а 50-60 % превращается в тепло.

В естественных условиях в мышце лишь 20-30 % всех энергозатрат идет на механическую работу, поскольку часть энергии используется для работы ионных насосов и окислительного восстановления АТФ. Для поддержания длительной работы мышц требуется восстановление АТФ с той же скоростью сколько расходуется. Ресинтез АТФ осуществляется в мышце анаэробным (без О2) и аэробным (с участием О2) путем.

Для образования АТФ в сокращающейся мышце могут

источник

РАБОТА 3.Влияние кровообращения на работу мышц.

1. Наложите манжету сфигмоманометра на предплечье. Ручным динамометром определите величину работы за 30 секунд.

2. Затем остановите кровообращение закачиванием воздуха в манжету до уровня максимального артериального давления. Повторите измерения величины работы за 30 секунд.

3. Результаты занесите в таблицу:

Кровообращение Число сжатий динамометра Средняя величина 1 сжатия (кг) Работа (произведение числа сжатия на среднюю величину сжатия)
Нормальное
Остановлено

РАБОТА 4. Влияние величины нагрузки на работу мышцы.

1. Зафиксируйте на миографе нервно-мышечный препарат, соединив ахилловое сухожилие с рычажком, к которому подвесить грузик (10 г).

2. Раздражайте седалищный нерв индукционным током максимальной силы (судя по высоте подъеме рычажка и полученной записи).

3. Передвигая барабан кимографа и добавляя груз, запишите сокращения мышцы при неизменной силе тока до тех пор, пока мышца не сможет поднять груз.

4. Измерьте высоту поднятия груза, вычислите работу мышцы (в г мм).

5. Проанализируйте результаты и сделайте выводы:________________

РАБОТА 5. Локализация утомления.

1. Индукционным током раздражайте седалищный нерв препарата до тех пор, пока икроножная мышца перестанет сокращаться.

2. После этого электроды перенести на мышцу. При прямом раздражении мышца вновь сокращается.

3. Сделайте анализ результатов раздражения разных участков нерва и мышцы, установите место возникновения утомления и запишите: ______________________________________________________________

РАБОТА 6.Первый опыт Гальвани.

1. Декапитированную лягушку перережьте пополам, удалите внутренние органы. Снимите кожу с задней нижней части тела над 7-10 спинномозговыми нервами.

2. С помощью медного крючка подвесьте препарат к пинцету Гальвани (одна ножка которого медная, другая — цинковая). Соприкасаясь, с обеими ножками пинцета Гальвани лягушка «вздрагивает».

3.Объясните причину возникновения гальванического тока: ______________________________________________________________

РАБОТА 7.Второй опыт Гальвани.

1. Из одной конечности лягушки приготовьте нервно-мышечный препарат, а вторую перережьте пополам в области бедра.

2. Седалищный нерв препарата набросьте одновременно на поврежденную (перерезанную) и неповрежденную часть второй конечности (лапки).

3. Наблюдайте за сокращением лапки, т.к. появляются биотоки между поврежденной и неповрежденной частью лапки.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Студент — человек, постоянно откладывающий неизбежность. 10673 — | 7349 — или читать все.

85.95.179.227 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

источник

Кровообращение скелетных мышц

1. В покое кровоток в скелетных мышцах составляет 750-900 мл/мин (15-20% от МОК/. Функционирует 20-30% капилляров

2. При физической работе кровоток в мышцах может увеличивается 30 в раз ,через мышцы проходит до 85-90% ОЦК, число функционирующих капилляров увеличивается в 2-3 раза

2. Мышцы, в отличие от сердца, могут работать в долг (во время работы — метаболизм за счет анаэробного обмена). После работы в мышцах в течение часа — очень интенсивное кровообращение (цель — вывести продукты анаэробного обмена). Это — «реактивная гиперемия».

3. Богатая иннервация, высокая чувствительность в значительному количеству гуморальных факторов.

4. При физической нагрузке работающие мышцы увеличивают приток к сердцу по венам.

5. При сокращении мышцы .ее кровоснабжение временно резко уменьшается/нарушается/.

Регуляция Гуморальная регуляция

Наиболее сильными регуляторами являются метаболиты, образующие при работе мышц,их количество зависит от интенсивности выполняемой работы.

Это СО2, молочная кислота, аденозин, так же повышение концентрации внеклеточного калия, гиперосмолярность, закисление среды. Они расширяют кровеносные сосуды в мышцах, увеличивают число функционирующих капилляров, усиливают кровоток в них.

Дистантная регуляция

Серотонин, брадикинин, гистамин, ацетилхолиноказываютсосудорасширяющее действие.Катехоламины-в зависимости от типа адренорецепторов-альфа-вазоконстрикция, бета-дилятациясосудов мышц.

Осуществляется симпатической нервной системой.В артериальной части –альфа- и бета- адренорецепторы, в венозной- только альфа-адренорецепторы.

В покое сосуды скелетных мышц находятся под тоническим констрикторным влиянием симпатической нервной системы. В работающих мышцах это влияние уменьшается за счет центральных влияний /рефлекторно/ (функциональный симпатолиз). Через симпатические холинэргические волокна— слабая дилятация.

Особенности кровообращения в нижних конечностях

Артериальная система нижних конечностей

На артериальный кровоток в нижних конечностях оказывают влияние гравитационные факторы, с их учетом давление в систолу на уровне голени должно было бы на 60-70 мм.рт.ст. превышать таковое в лучевой артерии, однако оно выше такового на 10-15%. Для противодействия влияния силам гравитации на АД в нижних конечностях сформировалось несколько компенсаторных механизмов.

1.Более толстая, с повышенными жестко-эластическими характеристиками, стенка артерий, наличие которой позволяет увеличивать скорость пульсовой волны с3 до 5 м/сек. Это приводит к тому, что в дистальном конце сосуда в систолу давление повышается намного раньше, чем других сосудистых регионах, и увеличение кровотока как бы чрезмерно отстает от повышения давления. Это вызывает состояние, которое обозначается как фаза обратного тока, которая противодействует кровотоку и предохраняет артерии нижних конечностей от переполнения кровью.

2.Значительный сброс крови через артерио — венозные шунты.

3.Опустошение вен при сокращении мышц нижних конечностей вызывает формирование мощного присасывающего действия и обеспечивает отток большего количества крови их артериальной системы. Чем в других сосудистых регионах.

Венозная система нижних конечностей

Выделяют поверхностные, глубокие и коммуникантные вены.

Поверхностная венозная система. Состоит из систем двух подкожных вен(v. Safena magna)и(v. Safena parva)

Система глубоких вен. Глубокие вены сопровождают соответствующие артерии. Система глубоких вен включает вены стопы(тыльные и подошвенные дуги), вены голени-3 пары глубоких вен(передняя и задняя большеберцовые, малоберцовые), подколенная вена и глубокая вена бедра.

Коммуникантные вены- создают соединение между венами.

Часть из них перфорирует фасции и соединяет глубокие вены и поверхностные. Такие вены называют перфорантными. Они представляют собой тонкостенные венозные сосуды различного диаметра от долей миллиметра до 2 миллиметров. Чаще такие вены имеют косой ход и достигают длины до 15 см. Большинсиво перфорантных вен имеют клапаны( от 2 до 5 и более клапонов). Клапаны открываются в стороны глубоких вен и этим обеспечивают продвижение крови в норме в одном направлении- из поверхностных вен в глубокие вены.

Различают прямые и непрямые перфоранты.

Прямые перфоранты – соединяют стволы крупных глубоких и поверхностных вен. Прямых перфорантов немного, они более крупные / сафено — подколенный, сафено – бедренный/

Непрямые перфоранты— соединяют более мелкие поверхностные и глубокие вены, которые в свою очередь впадают в магистральные вены/поверхностные и глубокие/.

Кровоток в нижних конечностях определяется факторами, определяющими венозный кровоток в целом/vis a tegro, vis a fronte/.Следует выделить фактор гидростатического давления, создаваемого силами гравитации, в вена нижних конечностей. В вертикальном положении давления в венах стопы возрастает под силой тяжести столба крови в 8-14 раз, гидростатическое давление столба крови/силы гравитации/ препятствует венозному кровотоку/возврату крови к сердцу/.

Против этого противодействия серьезно работает «мышечная помпа нижних конечностей». Сокращение скелетных мышц выдавливает кровь из глубоких вен в вышележащий участок сосуда/ обратно не пускают клапаны, хорошо развитые в глубоких венах и закрывающиеся при повышении давления/. Не может кровь в норме пойти из глубоких вен через перфоранты в поверхностные вены, так как перфоранты имеют клапаны, которые закрываются при повышении давления в глубоких венах и препятствуют переходу крови из них в поверхностные вены.

При расслаблении скелетных мышц в глубоких венах понижается давление, это оказывает присасывающие влияние на нижележащие отделы венозного русла, что способствует поступлению из них новых порций крови, кроме того снижение давления в глубоких венах приводит к открытию клапанов в перфорантах и поступлению крови из поверхностных вен в глубокие.

Такие особенности присущи процессу венозного кровообращению в нижних конечностях в норме.

Нарушение клапанного аппарата в перфорантах является одной из главных причин возникновения варикозной болезни/певерхностные вены слабо приспособлены к резкому повышению давления.

1. В нормальных условиях — минимальное. Суммарная кожный кровоток/объемная скорость кровотока/-200-500 мл/мин, может увеличиваться до 2,5-3,0 л/мин, а в экстримальных условиях до5-8 л/мин.

2. Кровоток в коже в отличии от других органов и тканей обусловлен не метаболическими потребностями, а задачам теплорегуляции тела и определяется факторами, регулирующими температуру тела.

Прямое адренэргическое воздействие суживает кровеносные сосуды, ослабление адренэргических воздействий вызывает вазодилятацию.

В коже много тучных клеток при различных видах воздействия они выделяют местно сосудорасширяющие вещества- гистамин, серотонин, субстанция Р, простагландины Е и Н2.

Сосуды кожи имеют баро-, хеморецепторы и являются важной рефлексогенной зоной.

источник

ОСОБЕННОСТИ КРОВООБРАЩЕНИЯ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ СОСТОЯНИЯХ ОРГАНИЗМА

Различному уровню деятельности тканей и организма со­ответствует определенный уровень метаболизма. Следователь­но, доставка кислорода и питательных веществ, а также удале­ние продуктов обмена из органов и тканей являются не по­стоянными, а переменными величинами, и это определяет кро­воток в данной области организма. При усиленной функции органа приток крови к нему увеличивается, это обязательное условие для выполнения нагрузки. Увеличение объема кровото­ка в работающих органах называется рабочей или функциональ­ной гиперемией.

Поскольку общий объем крови изменяется только при чрезвы­чайных обстоятельствах, то кровенаполнение в одной сосудистой области приводит к его изменению в других регионах. Разумеется, это касается большой сосудистой области, так как при расшире­нии сосудов в небольшом участке ткани кровообращение в целом меняется незначительно, а регуляция движения крови ограничи­вается местными реакциями.

Влияние мышечной работы на кровообращение.Мышечная ткань составляет около 40 % массы тела. Кровоснабжение скелетных мышц при физической нагрузке сильно возрастает, что приводит к перераспределению крови между работающими и неработающи­ми мышцами, а также между мышечной системой и системой ор­ганов пищеварения. Особенно значительно усиливается кровоток, когда сокращения мышц чередуются с их расслаблением (ходьба, бег). Статическая работа также сопровождается увеличением кро­вотока, но в меньшей степени.

Советуем прочитать:  Болит челюстная мышца и висок

Увеличение кровообращения в работающих мышцах зависит от сочетания ряда механизмов, имеющих как местное, так и цент­ральное регулирование. Импульсы от механорецепторов мышц, сухожилий и связок сокращающихся мышц, от барорецепторов и хеморецепторов мышечных кровеносных сосудов вызывают ре­флекторную стимуляцию центра сердечной деятельности и со-судодвигательного центра. В результате несколько увеличивается давление в крупных артериальных сосудах, но мелкие артерии и артериолы работающих мышц расширяются, что и увеличивает приток крови к мышцам.

Одновременно в результате накопления кислых продуктов обме­на в мышцах расширяются капилляры. Гладкие мышцы сосудов со­кращающихся мышц становятся нечувствительными к сосудосужи­вающим воздействиям вазоконстрикторов и к норадреналину. В то же время в неработающих мышцах, коже, органах брюшной полос­ти сосуды сужаются и к ним приток крови уменьшается.

В результате мышечных сокращений в крови повышается концентрация диоксида углерода, молочной кислоты, водородных ионов, а кислорода уменьшается. Увеличивается утилизация кис­лорода. Изменения состава крови приводят к раздражению хемо­рецепторов, находящихся далеко от работающих мышц, в том чис­ле и в ЦНС. Возникают новые рефлексы, изменяющие кровообра­щение и дыхание.

Все описанные выше реакции являются врожденными безуслов­ными рефлексами. Но с первых дней или месяцев жизни у живот­ных вырабатываются условные рефлексы на весь стереотип раз­дражений, связанных с мышечной деятельностью. Так, для спор­тивных лошадей условными раздражителями являются надевание сбруи, вид ипподрома, других лошадей, посадка наездника и др. Условно-рефлекторное изменение кровообращения в этих случаях позволяет более быстро приспособить кровообращение к предсто­ящей физической нагрузке.

Следует заметить, что хотя работа сердца во время мышечной нагрузки значительно увеличивается, а систолический и минут­ный объемы крови возрастают в несколько раз, системное артери­альное давление повышается не столь резко. Это обусловлено тем, что в работающих мышцах кровеносные сосуды расширяются и вмещают очень большой объем крови.

После завершения работы быстрее всего восстанавливается функция сердца, а мышечные кровеносные сосуды еще долго ос­таются расширенными. Если после напряженной мышечной ра­боты сразу перейти в состояние мышечного покоя, то возможен обморок (потеря сознания) из-за недостаточного поступления крови к мозгу. Обычно лошадей после бега долгое время заставля­ют ходить шагом, благодаря чему постепенно восстанавливается соответствие между деятельностью сердца, сосудистым тонусом и распределением крови в организме.

Влияние пищеварения на кровообращение.Во время переварива­ния пищи объем крови, проходящей через органы брюшной поло­сти, возрастает на 30. 50 %. Одновременно снижается кровоток в мышцах и в головном мозге. Это является одной из причин того, что после приема пищи наступают вялость и сонливость, стремле­ние к покою и комфортному положению тела.

Во время пищеварения резко возрастает кровоток в слюнных же­лезах, поджелудочной железе, стенке кишечника. В печени в разгаре пищеварения увеличения кровотока не происходит. Возможно, это связано с тем, что она и так обильно снабжается кровью и депониру­ет до 20 % всей крови организма. Кроме того, печень постоянно на­ходится в деятельном состоянии, в ней не бывает «покоя».

После приема корма снижается активность симпатической нервной системы, поэтому симпатические вазоконстрикторы ос­лабляют свое влияние на сосуды органов пищеварения, а влияние парасимпатических вазодилятаторов усиливается. Большое значе­ние в расширении сосудов чревной области имеют гуморальные раздражители, особенно гормоны, образующиеся в стенке желудка и кишечника: гастрин, гистамин, секретин, холецистокинин. Эти гормоны усиливают и секрецию пищеварительных соков, и крово­ток в железах. Противоположным — сосудосуживающим — дейст­вием обладают гастрон, вазопрессин, простагландин Е.

Влияние внешней температуры на кровообращение.При повышении внешней температуры расширяются сосуды кожи, увеличивается при­ток крови к поверхности тела и теплоотдача возрастает. Усиление кро­вотока в коже достигается за счет раскрытия артериовенозных анасто­мозов. Расширение сосудов при этом объясняется угнетением сосудо­суживающей импульсации, поступающей по симпатическим адренер-гическим нервам. Расширение сосудов кожи происходит также под действием гистамина, допамина и простагландинов.

Сосуды кожи реагируют не только на изменения внешней темпе­ратуры, но и температуры крови. При повышении температуры тела также снижается реакция гладких мышц сосудов кожи на симпати­ческую импульсацию и норадреналин, что связано с понижением чувствительности а-адренорецепторов. Поэтому при повышении температуры крови кожные сосуды расширяются. При значительном расширении кожных сосудов, происходящем на большой площади поверхности тела, падения артериального давления не происходит, так как в общий кровоток поступает кровь из кровяных депо, сужа­ются сосуды брюшной полости и усиливается работа сердца.

При снижении температуры воздуха кожные артерии и вены сужаются, что приводит к уменьшению теплоотдачи с поверхнос­ти тела. Этот эффект реализуется через симпатические адренерги-ческие волокна. При этом несколько повышается давление в со­судах внутренних органов. Повышение артериального давления в почках приводит к увеличению мочеобразования, что предотвра­щает значительное повышение артериального давления.

Глава 7 ФИЗИОЛОГИЯ ДЫХАНИЯ

Дыхание —это физиологическая функция, обеспечивающая газообмен между организмом и окружающей средой. Кислород расходуется клетками для окисления сложных органических ве­ществ, в результате чего образуются вода, диоксид углерода и вы­деляется энергия. При распаде белков и аминокислот кроме воды и диоксида углерода образуются азотсодержащие вещества, неко­торые из которых, так же как вода и диоксид углерода, выделяют­ся через органы дыхания.

Поскольку обмен веществ совершается непрерывно, прекра­щение дыхания приводит к распаду живой материи. Так, без до­ступа кислорода мозг может существовать до 5 мин, сердце — до 15. 18 мин, после чего начинаются структурные и функциональ­ные изменения. Другие органы и ткани могут находиться в бес­кислородных условиях более длительное время: например, на конечность жгут для остановки кровотечения накладывают на срок до 45 мин.

У одноклеточных организмов дыхание осуществляется через поверхность. У низших многоклеточных животных уже не все клет­ки тела соприкасаются с внешней средой и в дыхании кроме по­верхностных клеток участвует кишечник. У насекомых появляется трахеальное дыхание (трахеи — это трубочки, пронизывающие тело). У рыб органами дыхания являются жабры — многочисленные тон­кие листочки, окруженные густой сетью кровеносных сосудов и омываемые водой.

У амфибий, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих газо­обмен происходит в легких. Дыхание через кожу (кожное дыха­ние) имеет большое значение для земноводных (у лягушек, напри­мер, на долю кожного дыхания приходится около 2/3 газообмена). У млекопитающих его доля составляет около 1 %. У лошадей при большой физической нагрузке дыхание через здоровую и чистую кожу возрастает на 8 %.

Дыхание представляет собой совокупность следующих пяти взаимосвязанных и объединенных общими регуляторными меха­низмами процессов:

внешнее дыхание, т. е. газообмен между легкими и окружаю­щей средой;

обмен газов между воздухом, находящимся в альвеолах легких, и притекающей к легким кровью;

транспорт кислорода и диоксида углерода кровью;

обмен газов между кровью и тканями;

тканевое, или внутриклеточное, дыхание.

Помимо основной функции — газообмена — органы дыхания выполняют и ряд других. Дыхательный аппарат ограждает орга­низм от попадания с воздухом агрессивных газов, пыли, микроор­ганизмов. Легкие участвуют в поддержании кислотно-щелочного баланса крови, теплорегуляции, обмене веществ, депонировании и свертывании крови и в других функциях.

ВНЕШНЕЕ ДЫХАНИЕ

Внешнее дыхание, или вентиляция легких, осуществляется по­средством вдоха и выдоха.

Принято различать верхние и нижние дыхательные пути. К верх­ним дыхательным путям относятся носовая полость и гортань (до голосовой щели), а к нижним — трахея, бронхи, бронхиолы и аль­веолы. Газообмен совершается только в альвеолах, а все остальные отделы органов дыхания являются воздухоносными путями.

Значение воздухоносных путей.Носовые ходы, гортань, трахея и бронхи постоянно содержат воздух. Последняя порция воздуха, входящая в воздухоносные пути во время вдоха, первой выдыхает­ся при выдохе. Поэтому состав воздуха из воздухоносных путей близок к атмосферному. Поскольку в воздухоносных путях газооб­мен не совершается, их называют вредным или мертвым прост­ранством — по аналогии с поршневыми механизмами.

Однако воздухоносные пути играют большую роль в жизнедея­тельности организма. Здесь происходит согревание холодного воз­духа или охлаждение горячего, его увлажнение за счет многочис­ленных железистых клеток, вырабатывающих жидкий секрет и слизь. Слизь способствует фиксации (прилипанию) микро- и мак­рочастиц. Пыль, сажа, копоть обычно в легкие не попадают. Фи­ксированные частицы благодаря работе ресничек мерцательного эпителия перемещаются к носоглотке, откуда они выбрасываются благодаря сокращениям мышц.

Раздражение рецепторов носовой полости рефлекторно вызывает чихание, а гортани и нижележащих воздухоносных путей — кашель. Чихание и кашель — это защитные рефлексы, направленные на вы­ведение чужеродных частиц и слизи из воздухоносных путей.

Раздражение рецепторов воздухоносных путей химическими веществами может вызвать спазм бронхов и бронхиол. Это так­же защитная реакция, направленная на недопущение вредных га­зов в альвеолы. В стенках бронхов, особенно мельчайших их раз­ветвлений — бронхиолах, чувствительные нервные окончания

реагируют на пылевые частицы, слизь, пары едких веществ (та­бачный дым, аммиак, эфир и др.), а также на некоторые вещества, образующиеся в самом организме (гистамин). Эти рецепторы на­зываются ирритантными (лат. irritatio — раздражение). При раздра­жении ирритантных рецепторов возникает чувство жжения, пер­шения, повляется кашель, учащается дыхание (за счет сокращения фазы выдоха) и сужаются бронхи. Это —защитные рефлексы, предостерегающие животное от вдыхания неприятных веществ, а также недопускающие попадания их в альвеолы.

В состоянии покоя периодически у животных происходит глубокий вдох (вздох). Причина этого — неравномерная вентиля­ция легких и снижение их растяжимости. Это вызывает раздраже­ние ирритантных рецепторов и рефлекторный «вздох», наслаива­ющийся на очередной вдох. Легкие расправляются, и восстанав­ливается равномерность вентиляции.

Гладкие мышцы бронхиол иннервируются симпатическими и парасимпатическими нервами. Раздражение симпатических нер­вов вызывает расслабление этих мышц и расширение бронхов, что увеличивает их пропускную способность. Раздражение парасим­патических нервов вызывает сокращение бронхов и уменьшает поступление воздуха в альвеолы. При очень высоком тонусе пара­симпатических нервов наступает спазм бронхов, что резко затруд­няет дыхание (например, при бронхиальной астме).

Механизм внешнего дыхания. Влегких нет мышц, которые бы участвовали в процессе вдоха и выдоха. Расширение и спадение альвеол осуществляются со стороны легких пассивно, в результате уменьшения или увеличения объема грудной полости и измене­ния в ней давления.

Грудная полость и отрицательное давле­ние. Под грудной полостью обычно понимают пространство, ог­раниченное реберной клеткой и диафрагмой. Это пространство заполнено органами (легкие, трахея, сердце, крупные кровенос­ные сосуды, лимфоузлы, грудная часть пищевода) и полости по существу нет. Поэтому более точное другое определение: грудная полость — это узкая капиллярная щель между двумя листками се­розной оболочки — плевры: висцеральной и париетальной.

Советуем прочитать:  Упражнения для всех групп мышц для спины для женщин

Висцеральная плевра покрывает органы, расположенные в груд­ной полости, а париетальная — реберную клетку. Между этими листками плевры имеется серозная жидкость, предохраняющая органы от трения. Ширина межплевральной щели 5. 10 мкм. По­лость же может образоваться при патологии, когда объем меж­плевральной щели значительно увеличивается за счет скопления в ней экссудата, крови или воздуха.

Плевра не участвует в газообмене. Она обладает хорошей всасывательной способностью. Через плевру всасывается избы­ток серозной жидкости, которая образуется постоянно. Плевра, особенно париетальная, снабжена болевыми рецепторами, сама

Рис. 7.1. Измерение отрицательного давления в грудной полости:

/ — легкие; 2—сердце; 3 — плевра; 4 — диафрагма; 5—игла; б—кимограф; g — gi — уровни ртути, пока­зывающие отрицательное давление в грудной полости

же легочная ткань болевых рецепто­ров не имеет.

Если в плевральную полость вве­сти инъекционную иглу, соединенную трубкой с манометром (рис. 7.1.), то окажется, что давление в ней ниже ат­мосферного и колеблется в соответствии с дыхательными движе­ниями — вдохом и выдохом. Давление ниже атмосферного в фи­зиологии принято называть отрицательным, а величина атмосфер­ного давления в данный момент времени принимается за ноль.

Когда и каким образом создается в плевральной полости отри­цательное давление? Это происходит при первом вдохе новорож­денного. У плода размер легких соответствует размеру грудной клетки. Газообмен в легких не происходит, плод обменивается га­зами с кровью матери через плаценту. Поэтому у плода грудная клетка уплощенная, ребра опущены, альвеолы спавшиеся, голосо­вая щель закрыта. Однако уже в период внутриутробного развития идет структурная и функциональная подготовка дыхательной сис­темы к самостоятельному дыханию. У плода редкие и неритмич­ные дыхательные движения, но околоплодные воды не попадают в легкие из-за закрытой голосовой щели. Эти движения улучшают циркуляцию крови в легких и подготавливают функциональные связи между нервными и мышечными элементами, принимающи­ми участие во внешнем дыхании сразу после рождения.

В момент родов и особенно сразу после пережатия пуповины у плода возникают гипоксия (низкое содержание кислорода в тка­нях) и гиперкапния (высокая концентрация диоксида углерода в крови), что главным образом и стимулирует первый вдох и пер­вый крик. Одновременно этому способствуют также ацидоз плода, резкая смена окружающей температуры и повышенная чувстви­тельность дыхательного центра к диоксиду углерода.

Во время первого вдоха сокращается диафрагма, поднимаются ребра, давление в грудной полости снижается и воздух засасывает­ся в легкие, расправляя альвеолы и заполняя их. В этот момент происходит очень важный процесс: если у плода ребро фиксиро­вано только в одной точке (головка ребра — у тела позвонка), то во время первого вдоха ребро получает вторую точку фиксации на всю последующую жизнь: бугорок ребра — у поперечно-реберного отростка позвонка. Поэтому при выдохе, последовавшем за пер-

вым вдохом, ребра уже не возвращаются в исходное положение, а занимают новую позицию — среднюю между начальным положе­нием у плода и имевшим место во время вдоха. В результате объем грудной полости во время выдоха становится больше, чем был до начала самостоятельного дыхания, а давление в ней оста­ется ниже атмосферного. Так, впервые в жизни в грудной полос­ти создается отрицательное давление и сохраняется при вдохе и выдохе.

В первые дни и месяцы после рождения разница между атмо­сферным давлением и давлением в грудной полости стабилизирует­ся и немного увеличивается. Этому способствует неравномерный рост скелета и внутренних органов (кости растут быстрее), а также эластичность легочной ткани и наличие жидкой фосфолипидной пленки — сурфактанта — на внутренней поверхности альвеол.

Эластические волокна в легочной ткани растягиваются при вдохе вследствие того, что атмосферное давление, действующее на внутреннюю поверхность альвеол через воздухоносные пути, вы­ше, чем давление в плевральной полости, действующее на наруж­ную поверхность легких. Растянутые вследствие разницы давле­ния эластические элементы стремятся сократиться и сжать легкие. Сила, с которой легкие стремятся сжаться, называется эластичес­кой тягой легких. Ее можно измерить манометром, введя иглу в межплевральную щель, в конце полного глубокого выдоха. Она составляет 1,5. 3 мм рт. ст. Давление в плевральной полости мож­но измерить в грудной части пищевода через носо-пищеводный зонд. Оказалось, что эти значения одинаковы.

Внутренняя поверхность альвеол выстлана веществом, имеющим низкое поверхностное натяжение, — сурфактантом (англ. surface activiti — поверхностная активность). Сурфактант содержит 85 % фосфолипидов, а также небольшое количество белков и углево­дов. Толщина слоя сурфактанта 10. 20 мкм. Синтез сурфактанта осуществляется пневмоцитами II порядка из веществ, поступаю­щих с кровью. Образование сурфактанта усиливается при раздра­жении парасимпатических нервов и уменьшается при раздра­жении симпатических. Значение сурфактанта велико. Во-пер­вых, благодаря ему снижается поверхностное натяжение альвеол и тем самым облегчается их растяжение при вдохе и предупреж­дается слипание (спадение) при выдохе. Во-вторых, обмен газов через альвеолярную стенку возможен только после растворения их в сурфактанте. Вдыхаемые смолы, едкие газы снижают выра­ботку сурфактанта, что приводит к нарушению динамики дыха­ния и газообмена.

Итак, при первом вдохе новорожденного возникает отрица­тельное давление в грудной (межплевральной) полости, вслед­ствие чего легкие расправляются и заполняются воздухом, за­нимая весь свободный объем грудной клетки. Очень важно, что и при выдохе легкие не вытесняют весь воздух и остаются на-

«Холостой вдох* (рвота, отрыгивание) 7.3. Изменение давления в груд­ной полости при дыхании:

полненными им, так как отрицательное давление в плевральной полости сохраняется и при выдохе.

Легкие заполнены воздухом и при вдохе, и при выдохе. Вскрыв грудную клетку у животного, не повредив плевру, через тонкую, прозрачную плевральную оболочку хорошо видно, что легкие вплотную прилегают к реберной клетке и при вдохе, и при выдохе. Если же вскрыть париетальный листок плевры, то легкие сжимаются вследствие эластичности примерно на 2/3 свое­го объема и не расправляются при вдохе. Это явление названо пневмотораксом — попадание воздуха в грудную полость. Давле­ние на наружную и внутреннюю поверхность альвеол оказывает­ся одинаковым, равным атмосферному, и альвеолы уже не могут растягиваться и заполняться воздухом во время вдоха. При опе­рациях на вскрытой грудной клетке пациент не может само­стоятельно дышать и его переводят на искусственное дыхание. После операции герметичность грудной полости восстанавлива­ют, большую часть находящегося в ней воздуха отсасывают, а ос­тавшийся постепенно всасывается плеврой в кровь и удаляется с выдыхаемым воздухом.

Пневмоторакс может быть не только наружным — при вскры­тии грудной клетки или проникающем ранении, но и внутрен­ним — при разрыве альвеолярных стенок и перегородок вблизи висцерального листка плевры. Иногда у животных встречаются врожденные или приобретенные «буллы» — пузыри, образовавши­еся из нескольких десятков или сотен слившихся альвеол. Стенки таких пузырьков истончаются и при сильном вдохе могут разор­ваться. В этом случае воздух при каждом вдохе через воздухонос­ные пути поступает в плевральную полость.

Механизм вдоха.Вдох (лат. inspiracio — инспирация) начинает­ся с сокращения вдыхательных, или инспираторных, мышц, в ре­зультате чего объем грудной полости увеличивается в трех направ­лениях—спереди назад, сверху вниз и в стороны. Увеличение объема грудной полости ведет к снижению в ней давления, заса­сыванию воздуха из внешней среды и растяжению альвеол.

Увеличение объема грудной
полости спереди назад у животных
достигается за счет сокращения
диафрагмы. При этом сухожиль­
ный центр остается на том же мес­
те, что и при выдохе, а сокращаю­
щиеся мышечные участки диа­
фрагмы делают ее конусовидной,
она сдавливает и немного оттесня­
ет назад органы брюшной полости
(рис. 7.2). У старых животных су-
Рис. 7.2. Положение диафрагмы в фазу ХОЖИЛЬНЫЙ центр диафрагмы час-
выдоха (/) и вдоха (2) то срастается с перикардом.

В поперечном направлении — в стороны — грудная полость уве­личивается за счет сокращения наружных межреберных и меж­хрящевых мышц. В результате ребра приподнимаются, а грудная кость немного опускается (у человека она выдается вперед). Вследствие изменения положения грудной кости объем грудной клетки увеличивается сверху вниз.

Диафрагма, наружные межреберные и межхрящевые мышцы обеспечивают спокойное неглубокое дыхание в состоянии физио­логического покоя. При усиленном дыхании участвуют вспомога­тельные инспираторные мышцы — подниматели ребер, дорсаль­ный зубчатый вдыхатель и др. При их сокращении вместимость грудной полости увеличивается в большей степени, это повышает объем вдыхаемого воздуха и улучшает газообмен в легких.

Механизм выдоха(лат. expiratio — выдыхание). Для спокойного выдоха достаточно расслабления инспираторных мышц. Тогда ди­афрагма, ребра, грудная кость, органы брюшной полости возвра­щаются в исходное положение, объем грудной полости уменьша­ется и воздух вследствие эластичности легких частично из них вытесняется. В форсированном выдохе участвуют дополнитель­ные экспираторные мышцы-выдыхатели: внутренние межребер­ные, дорсальный зубчатый выдыхатель, прямые и поперечные грудные, мышцы живота. При их сокращении еще больше умень­шается размер грудной полости.

+ о 10 20 30 40 50 60 Рис.

Давление в плевральной по­лости при вдохе и выдохе из­меняется следующим образом (рис. 7.3). При спокойном ды­хании на высоте вдоха давле­ние в плевральной полости на 30 мм рт. ст. ниже атмосферного, при усиленном вдохе — на 60. Очень сильно снижается давле­ние во время зевоты, перед каш­лем, чиханием. Перед рвотой и отрыгиванием корма наблюдает­ся «холостой вдох» — вдох при закрытой гортани, когда воздух в легкие не попадает, и тогда дав­ление в плевральной полости ока­зывается еще более отрицатель­ным — до 64. 70 мм рт. ст.

При спокойном выдохе дав­ление в плевральной полости повышается по сравнению с фа­зой вдоха, но остается ниже ат­мосферного на 5. 8 мм рт. ст. При усиленном, глубоком, полном вы-

Рис. 7.4. Прибор для регистрации дыхательных движений:

жаркую погоду дыхание учащается иногда в 4—5 раз. Во время сна дыхание замедляется и может быть менее ритмичным. У некото­рых животных (например, у енотовидных собак) при испуге дыха­ние становится незаметным — оно резко урежается и ослабляется, вплоть до остановки. Изменяется паттерн дыхания во время еды, принюхивания, подачи голоса.

Под частотой дыхания понимают количество дыхательных циклов (вдох-выдох) в 1 мин. Частота дыхания зависит от вида животных, возраста и является важным клиническим показателем состояния дыхательной системы (табл. 7.1).

Последнее изменение этой страницы: 2016-12-16; Нарушение авторского права страницы

источник