1. Кривая сердечной функции и кривая функции сосудов
2. Диаграмма зависимости функционирования сердца от состояния сосудистой системы
3. Изменения в сердечно-сосудистой системе при повышенной нагрузке
4. Резюме
5. Список использованной литературы

а) Кривая сердечной функции и кривая функции сосудов. Работа сердца зависит от давления в кровеносной системе (пред- и постнагрузки). Давление в кровеносной системе определяется насосной функцией.

1. Взаимозависимость сердечной функции и венозного давления. В соответствии с механизмом Франка-Старлинга повышение ЦВД приводит к увеличению объема в обоих желудочках (рис. 1) и, следовательно, к увеличению сердечного выброса. Отношение между ЦВД и минутный объем сердца (МОС) называют графиком сердечной функции (рис. 2, красная линия).

Однако сердечно-сосудистая система характеризуется зависимостью не только МОС от ЦВД, но и ЦВД от МОС. Увеличенная насосная функция сердца снижает ЦВД (рис. 2, синяя линия). Это связано с тем, что сердце служит мотором, развивающим динамическое давление (рис. 2). Как описывается в отдельной статье на сайте (просим Вас пользоваться формой поиска по сайту выше), среднее (статическое) давление при наполнении артерий и вен составляет примерно 7 мм рт. ст., т. е. при остановке сердца (МОС = 0) артериальное и венозное давление становится равным 7 мм рт. ст. (рис. 2, синяя точка).

Если же сердце перекачивает кровь по сосудистому руслу, то из системы низкого давления в артериальную систему переносится определенный объем (ΔV). За счет возникшего увеличения объема (+ΔV) давление в артериях увеличивается до тех пор, пока на уровне среднего АД не установится равновесие между притоком и оттоком. Из-за изменения объема ЦВД снижается (рис. 2); из-за высокой эластичности венозной системы уменьшение объема (-ΔV) приводит к снижению давления лишь до значения около 2 мм рт. ст. (рис. 2, черная точка).

В интактной сердечно-сосудистой системе увеличение МОС вызывает снижение ЦВД. Это соотношение между МОС и ЦВД мы называем кривой сосудистой функции (рис. 2, синяя линия). Такое название было выбрано потому, что кривая в значительной степени зависит от наполнения и сопротивления кровеносных сосудов. Чтобы облегчить графический анализ сердечной функции, в графике функции сосудов на ось ординат наносят независимые изменения (МОС), а на ось абсцисс — зависимые изменения (ЦВД).

График функции сосудов уплощен с левой стороны, поскольку при отрицательном давлении вены, идущие к сердцу, спадаются все сильнее, что препятствует дальнейшему повышению МОС. Корректным отражением работы сердца может быть кривая как его функции, так и функции сосудов, хотя на первый взгляд кажется, будто они противоположны друг другу. Далее мы будем использовать эту кажущуюся парадоксальной взаимозависимость МОС и ЦВД, чтобы лучше понять функционирование сердечно-сосудистой системы.

б) Диаграмма зависимости функционирования сердца от состояния сосудистой системы. Диаграмма зависимости функционирования сердца от состояния кровеносной системы используется для анализа сложного взаимодействия между центральным венозным давлением, периферическим сопротивлением сосудов, объемом крови, сократимостью и объемом сердца.

1. Рабочая точка сердца. Кривая сердечной функции и кривая функции сосудов пересекаются только в одной точке (рис. 2); эта точка (А) обозначается как рабочая точка сердца. В нормальных физиологических условиях (в состоянии равновесия, если параметры не меняются) сердечно-сосудистая система всегда находится в этой точке и после каждого временного отклонения вновь возвращается в нее (черные стрелки). Изображение кривой сердечной функции и кривой функции сосудов в системе координат называется диаграммой сердечно-сосудистой системы.

Она помогает понять, как функционирует сердечно-сосудистая система, если МОС, сократимость, периферическое сопротивление или объем крови изменяются, например при артериальной гипертонии, кровопотере, сердечной недостаточности или после инфаркта миокарда.

2. Изменение сократимости. В качестве первого примера проанализируем изменения в диаграмме сердечно-сосудистой системы, вызванные изменениями сократимости сердца. Резкое увеличение сократительной способности наблюдается, например, при введении фармакологических препаратов с положительным инотропным эффектом (сердечные гликозиды) или при активации симпатической нервной системы (стимуляция β-адренорецепторов в миокарде). Влияние симпатической нервной системы на частоту сердечных сокращений, резистивные сосуды и их объем здесь не учитывается.

В результате увеличения сократимости кривая сердечной функции сдвигается вверх, рабочая точка — влево, МОС повышается, а ЦВД снижается (рис. 3). Противоположный эффект оказывает снижение сократимости, что наблюдается, например, при определенных формах сердечной недостаточности или после инфаркта. В этом случае график сердечной функции сдвигается вниз; МОС уменьшается, а ЦВД повышается.

3. Изменение объема крови. В качестве следующего примера мы проанализируем изменения в диаграмме сердечно-сосудистой системы, вызванные изменениями объема циркулирующей крови. Если объем крови увеличивается (например, после переливания), то давление наполнения в венозной системе повышается, а кривая функции сосудов сдвигается вверх и вправо (рис. 3).

В результате при любом МОС значение ЦВД повышается, а рабочая точка сдвигается вправо и вверх (от точки А к точке В). В целом переливание крови приводит к увеличению ЦВД и увеличению МОС. Противоположный эффект возникает после уменьшения объема крови, например в результате кровопотери, вызванной травмой или донорством. Кровопотеря приводит к смещению кривой функции сосудов и рабочей точки вниз (точка С), т. е. влечет за собой резкое уменьшение ЦВД и МОС.

Снижение МОС (и вместе с ним АД) рефлекторно приводит к активации симпатической системы; в результате увеличение частоты сердечных сокращений и положительно-инотропное действие адреналина возвращают МОС к нормальным значениям. Наибольшая часть объема крови находится в венах. Сужение этих «емкостных сосудов», вызванное активацией симпатической системы, действует как «внутреннее переливание» и также сдвигает кривую сосудистой функции вправо. После очень сильной кровопотери своевременное переливание крови возвращает рабочую точку и МОС в пределы нормы.

Если переливание осуществляется слишком поздно, то недостаточно снабжаемые кровью ткани необратимо повреждаются, а питающие их сосуды максимально расширяются. Это может привести к необратимому падению АД (геморрагическому шоку).

4. Изменение сопротивления кровеносных сосудов. В качестве последнего примера рассмотрим, как изменение общего периферического сопротивления (ОПС) влияет на диаграмму сердечно-сосудистой системы (рис. 3). Если сердце больше не перекачивает кровь, то повышение ОПС незначительно изменит давление наполнения артерий и вен; таким образом, правая угловая точка кривой сосудистой функции не зависит от ОПС. Если же сердце перекачивает кровь по сосудистому руслу, то при увеличенном ОПС достаточно незначительного повышения насосной функции, чтобы вызвать соответствующее изменение ЦВД (а также АД).

При повышении ОПС кривая функции сосудов поворачивается против часовой стрелки вокруг правой угловой точки (рис. 3). Рабочая точка сдвигается влево (рис. 3, точка В). При снижении ОПС соответственно происходит разворот графика функции сосудов в противоположном направлении (по часовой стрелке, точка С).

Этот анализ показывает, что сократимость миокарда, объем крови, тонус вен и ОПС являются важнейшими регуляторами сердечно-сосудистой системы, и все эти параметры взаимосвязаны. Кроме того, от них зависят преднагрузка, постнагрузка и МОС. В качестве пятого важного регулятора можно назвать частоту сердечных сокращений, которая контролируется влиянием симпатической и парасимпатической систем на синусовый узел.

в) Изменения в сердечно-сосудистой системе при повышенной нагрузке. При повышенной нагрузке меняются сократительная способность миокарда, венозный тонус, сопротивление артериол и частота сердечных сокращений.

При усиленной физической работе за счет активации симпатической системы пять вышеназванных параметров скоординированным образом изменяются и могут тем самым значительно увеличивать МОС; у молодых тренированных людей МОС может достигать 25 л/мин. Взаимодействие различных механизмов, способствующих увеличению МОС при физической нагрузке, представлено на рис. 4. Чтобы облегчить понимание, на рисунке по отдельности представлены одновременные изменения тонуса емкостных сосудов, тонуса резистивных сосудов и сократительной способности миокарда.

Во-первых, повышение венозного тонуса действует как внутреннее переливание, в результате чего кривая функции сосудов сдвигается вверх и вправо. Во-вторых, «метаболическое» расширение артериол (особенно в скелетной мускулатуре) приводит к повороту графика сосудистой функции по часовой стрелке, в-третьих, увеличение сократимости миокарда приводит к сдвигу кривой сердечной функции вверх.

В результате, точка сердечной работы сдвигается в направлении слегка повышенного ЦВД (и следовательно, увеличенной преднагрузки) и значительно возросшего МОС. Поскольку МОС достаточно сильно увеличен, эти изменения сопровождаются повышением АД (и следовательно, постнагрузки).

1. Диаграмма работы сердца при нагрузке. Описанные изменения параметров сердечно-сосудистой системы влияют на диаграмму работы левого желудочка следующим образом:

- при увеличении преднагрузки (вызванной усиленной насосной функцией правого желудочка) увеличивается наполнение левого желудочка во время диастолы;

- при увеличении постнагрузки аортальный клапан открывается позже;

- при увеличении сократимости аортальный клапан закрывается позже, фракция выброса увеличивается.

В целом площадь, ограниченная диаграммой работы сердца (рис. 4), значительно возрастает, что приводит к повышению работы, совершенной против давления и объема, и к увеличению потребления кислорода сердцем. Дальнейшее увеличение энергозатрат сердца связано с увеличением частоты сокращений. Если симпатическая система максимально активирована, то частота сокращений может достигать 190 мин^-1.

г) Резюме. Взаимодействие сердца и сосудистой системы. В организме пред- и постнагрузка, а также сократимость влияют друг на друга и регулируют МОС. Центральное венозное давление (ЦВД) приблизительно соответствует давлению в правом предсердии и определяет преднагрузку миокарда желудочков. Повышение ЦВД вызывает усиление насосной функции правого сердца и косвенно способствует усилению насосной функции левого сердца.

При повышении ЦВД увеличивается МОС. Зависимость МОС от ЦВД отражается графиком сердечной функции. Насосная функция сердца, в свою очередь, влияет на давление в кровеносных сосудах.

Если МОС увеличивается, то АД увеличивается, а ЦВД снижается. Зависимость ЦВД от МОС отражается на графике функции сосудов.

Если график сердечной функции и график функции сосудов представить в единой системе координат, мы получим диаграмму сердечно-сосудистой системы. С ее помощью можно проанализировать влияние объема крови, сократительной способности и общего периферического сопротивления (ОПС) на МОС и ЦВД. Важнейшие параметры, влияющие на сердечно-сосудистую систему, — сократимость сердечной мышцы, объем крови, тонус вен и ОПС (пред- и постнагрузка к ним не относятся). Еще одним важным регулятором является частота сердечных сокращений.

При физической нагрузке за счет активации симпатической нервной системы одновременно изменяются сократимость сердца, АД, ЦВД, венозный тонус и ОПС. Увеличиваются площадь диаграммы работы и ударный объем. Увеличение ударного объема и одновременно частоты сердечных сокращений приводит к значительному росту МОС.

- Рекомендуем ознакомиться далее "Регуляция силы сокращения сердца - с точки зрения физиологии человека"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 3.6.2025