Возрастные особенности сердечной мышцы

У ребенка 1 года жизни средний вес сердца 60 г, 10 лет – 185 г, 15лет – 250 г. До 4 лет прирост мышечных волокон небольшой, их интенсивный рост начинается с 5-6 лет. До 7-8 лет эластичные волокна развиты слабо, а после 8 лет они разрастаются и располагаются между мышечными и к 12-14 годам хорошо выражены. Полностью сердечная мышца развивается и дифференцируется к 18-20 годам, а рост сердца продолжается до 55-60 лет у мужчин и до 65-70 у женщин. Сердце особенно быстро растет в первые два года и в период полового созревания. С 7 до 12 лет его рост замедляется.

С возрастом вес сердца увеличивается неравномерно, отстает от темпа увеличения роста и веса организма. В 10-11 лет вес сердца по отношению к весу тела наименьший. Формирование нервного аппарата сердца заканчивается к 14 годам.

Электрокардиограмма детей имеет следующие отличия:

· высокий зубец Р, что зависит от преобладания правого предсердия и от преобладания тонуса симпатической нервной системы;

· зубец Q встречается только у 50% детей;

· зубец S наиболее выражен у новорожденных, затем с возрастом он уменьшается;

· амплитуда зубца Т увеличивается до 6 месяцев, а затем практически не изменяется.

Кроме того, с возрастом увеличивается абсолютная и относительная длительность интервалов Q-Т и Р-Q - периодов систолы желудочка и предсердий.

Иннервация сердца детей. Блуждающие нервы могут функционировать уже сразу после рождения ребёнка. Но тонус блуждающих ядер появляется только после 3 лет и с возрастом он усиливается, наиболее четко он выражен у детей, занимающихся физическим трудом и спортом.

После рождения в первую очередь развиваются симпатические нервы, что объясняет большую частоту пульса у детей до среднего школьного возраста (до 12 лет). Первые признаки дыхательной аритмии появляются у детей после 2,5-3 лет. Дыхательная аритмия - результат рефлекторного усиления тонуса блуждающих нервов во время выдоха и последующего его ослабления во время вдоха. Дыхательная аритмия особенно выражена в период 14-16 лет и во время глубокого сна. Развитие иннервации сердца заканчивается в основном к 7-8 годам.

Изменения сердечной деятельности. В раннем детстве сердце отличается повышенной жизнестойкостью. Оно долго может сокращаться после остановки дыхания. С возрастом жизнестойкость его снижается. До 6 месяцев можно оживить 71% остановившихся сердец, до 2 лет – 56%, до 5 лет – 13%.

Частота сердечных сокращений с возрастом уменьшается. Наибольшая она у новорожденных – 120-140, в 1-2 года – 110-120, в 10 лет - 75-90, а в 15-18 - 65-75. Благодаря большей частоте сердечных сокращений и более быстрому сокращению сердечной мышцы продолжительность систолы у детей меньше, чем у взрослых (у взрослых – 0,36 с, у новорожденных – 0,21 с, у школьников – 0,34 с).

С возрастом увеличиваются систолический и минутный объёмы сердца. Систолический объём у новорожденных – 2,5 мл, в 10 лет – 30 мл, в 15-18 лет – 40-60 мл. Минутный объём у новорожденного - 250 мл, 10 лет - 2,5-2,7 л, 15-18 лет – 3,5-3,8 л.

У детей средняя продолжительность тонов меньше, чем у взрослого человека. У них особенно часто выслушивается третий тон в фазе диастолы, который совпадает с периодом быстрого наполнения желудочков. Диспропорция между ростом сердца и массой тела приводит к появлению функциональных шумов. Частота функциональных шумов первого тона: у дошкольников в 10-12% случаев, у 30% школьников младших и у школьников в период полового созревания – 44-51% шумов. По мере нарастания мышечной массы число систолических шумов уменьшается.

 

Лекция № 12

Физиология Сосудистой системы

Кровообращение

Благодаря сокращениям сердца кровь выталкивается в большой и малый круг кровообращения. Кровеносные сосуды представляют собой систему трубок, в связи с чем движение крови подчиняется законом движения жидкости. Согласно этим законом движение определяется двумя силами: давлением, под которым движется жидкость, и сопротивлением, обусловленным трением о стенку сосуда. Таким образом, движение крови зависит от силы сокращения сердца и объема выбрасываемой крови, которые определяют величину потенциальной энергии крови, а также сопротивления стенок сосудов, на преодоление которого и расходуется эта энергия.

Сердце выбрасывает в сосуды не непрерывный поток крови, а отдельные порции, но кровь течет непрерывной струей. Это происходит благодаря упругости стенок аорты и артерий, которые относятся к эластичному типу. Часть кинетической энергии сердца, которая развивается во время систолы, идет на растягивание аорты и артерий. При этом кинетическая энергии переходит в энергию эластического напряжения артериальных стенок. Когда систола заканчивается стенки артерий в силу эластичности возвращаются к исходному состоянию и обеспечивают давление, которое перемещает кровь по сосудам во время расслабления сердца.

Пульс, артериальное давление и скорость кровотока

Ритмические колебания артериальной стенки, обусловленные повышением давления в артериях, называются артериальным пульсом. Пульс исследуют на радиальной артерии. Он возникает в аорте в момент изгнания крови из желудочков и распространяется до капилляров, где пульсовая волна гаснет. Скорость ее распространения составляет 6-9,5 м/с. Запись пульса обозначается как сфигмограмма. Крутой подъём пульсовой волны обусловлен начальным толчком во время систолы, а небольшой подъём на спуске волны является результатом второго толчка крови от захлопнувшихся в конце систолы полулунных клапанов в аорте. Пульс характеризуется частотой, быстротой или продолжительностью пульсовой волны, величиной или размахом колебаний стенки артерии, напряжением или силой, необходимой для сжатия артерии, ритмом или продолжительностью промежутков времени между пульсовыми волнами.

Артериальное давление не является постоянным и при записи выявляются волны трёх видов. Волны первого порядка зависят от сокращения сердца. Волны второго порядка совпадают с дыхательными движениями. Вдох сопровождается понижением давления, а выдох - повышением. Волны третьего порядка наблюдаются редко и связаны с изменением тонуса сосудодвигательного центра.

Давление в артериях во время систолы называется максимальным, или систолическим, а во время диастолы – минимальным или диастолическим. Разница между ними называется пульсовым давлением. Оно наиболее велико в артериях, в артериолах уменьшается, а в капиллярах сглаживается. Давление в капиллярах постоянно во время систолы и диастолы.

Артериальное давление различно в разных участках сосудистого русла. В аорте оно составляет 130-140 мм рт. ст., в крупных и средних артериях падает на 10%, а в артериолах и капиллярах на 85%. В малом круге, в частности, в легочном стволе оно составляет 20-30 мм рт. ст. Для медицинских целей его определяют в плечевой артерии, где оно составляет у людей от 15 до 50 лет 105-120 мм, к 60 годам оно достигает 135-160 мм, а к 70 годам – 160 мм. У новорожденных давление составляет 50 мм, через несколько дней – уже 70 мм, а к 1 месяцу – 80 мм рт. ст. Минимальное давление равно 60-80 мм, а пульсовая разница – 35-50.

Различают объемную и линейную скорость кровотока. Объемная скорость – это то количество крови, которое проходит через поперечное сечение сосуда в единицу времени. На всем протяжении сосудистого русла она одинакова, но различается в разных органах: в почках и печени кровоток на 100 г массы составляет 420 и 150 мл/с, а в мышцах рук и ног - 2-3 мл/с. Объёмная скорость кровотока зависит от развития сосудистой сети в органе, также она увеличивается в работающем органе вследствие расширения сосудов и падения сопротивления в них. Линейная скорость в разных отделах сосудистого русла различна и зависит от величины просвета сосудов. Самое узкое место аорта - скорость в ней достигает 1 м/с, в артериях она составляет 0,7-0,5 м/с. Просвет капилляров в 500-600 раз больше аорты и скорость крови здесь составляет 0,5 мм /с. По сравнению с капиллярами происходит сужение вен, поэтому скорость здесь возрастает до 0,2 м/с. Время кругооборота крови - это время, которое необходимо, чтобы клетка крови прошла большой и малый круг кровообращения. У человека это время равно 27 систолам, что происходит за 20-23 с (1/5 времени приходится на малый круг и 4/5 - на большой).

Микроциркулярное русло

К микроциркулярному руслу относятся артериолы, метаартериолы с прекапиллярными сфинктерами, прекапилляры, собственно капилляры, посткапилляры, венулы и артериовентрикулярные анастомозы. По функциональным свойствам эти сосуды разделяют на приносящие, обменные, отводящие сосуды и артериовентрикулярные анастомозы.

К приносящим микрососудам относятся артериолы, метаартериолы, прекапиллярные сфинктеры и прекапилляры. Meтаартериолы имеют диаметр 15-25 мкми отличаются от артериол тем, что имеют в стенке только один слой гладкомышечных клеток. Прекапилляры, диаметр которых составляет 10-15 мкм, построены также, как и метаартериолы. В их устье располагаются гладкомышечные клетки, которые образуют прекапиллярные сфинктеры. В результате расслабления и сокращения этих сфинктеров обеспечивается регулирование небольшого участка капиллярного русла. Диаметр отверстия очень небольшой - 4-5 мкм. Форменные элементы, проходя через просвет сосудов в области сфинктера могут закупоривать его и на время прекращать поступление крови в капилляры.

Обменными микрососудами являются собственно капилляры. Это сосуды диаметром 2-20 мкм, образованные одним слоем эндотелиальных клеток, расположенных на базальной мембране. В мембране располагаются отросчатые клетки Руже или перициты. Длина капилляров составляет 0,5-0,7 мм. В них отсутствуют мышечные клетки, что обусловливает невозможность активного сокращения капилляров. Пассивное сужение и расширение капилляра обусловлено деятельностью сфинктеров. Большая насыщенность капиллярами органов и тканей, медленная скорость движения крови в ней, тонкая стенка этих сосудов создают благоприятные условия для обмена газов и веществ между кровью и тканями. Переход через стенку капилляра происходит пассивным и активным транспортом. Пассивный транспорт веществ представляет собой диффузию по концентрационному, электрохимическому или осмотическому градиентам. Активный транспорт осуществляется против этих градиентов и требует участия ферментативных систем с затратой энергии, так как переносятся не только отдельные вещества (глюкоза, аминокислоты), но и частицы плазмы и даже целые клетки.

К отводящим микросудам относятся мелкие венулы диаметром 15-20 мкм, которые образуются при слиянии венозных отделов капилляров. Стенки их на значительном расстоянии сохраняют строение присущее капиллярам, но просвет их шире и они окружены значительным количеством соединительной ткани. В более крупных венулах диаметром 50-70 мкм появляются сначала отдельные мышечные клетки, а затем тонкие прослойки мышечной ткани. Клапаны начинают встречаться в венулах диаметром не менее 50 мкм. Между венулами существуют многочисленные анастомозы и лакуны, что приводит к возникновению венозной сети и обеспечивает депонирование и перераспределение крови в различных органах и тканях.

Артериовентрикулярные анастомозы – это сосуды, содержащие в стенке гладкомышечные клетки и соединяющие артериальное русло непосредственно с венозным, минуя капиллярную сеть. Их диаметр составляет 20-35 мкм. Они выполняют ряд важных функций: изменяют ток крови в органах; регулируют общее и местное давление крови (закрытый анатомоз повышает, а открытый понижает уровень артериального давления); участвуют в мобилизации крови из кровяного депо.

После резкого падения кровяного давления в капиллярном русле оно продолжает падать в венозной системе. Давление в венах составляет 10-20 мм, а в полых венах еще ниже (5-9 мм рт.ст.). Оно колеблется в зависимости от фазы дыхания. При вдохе, когда грудная клетка расширяется оно становится отрицательным, а при выдохе составляет 2-5 мм. Вены вследствие небольшой толщины мышечной стенки могут принимать большое количество крови и являться резервуаром крови. За это они получили, название емкостных сосудов. Скорость кровотока в них составляет 6-14 см/мин, а в полых венах – до 20 см/с. В крупных венах отмечаются пульсовые колебания – венный пульс. Он имеет другое происхождение, чем артериальный и обусловлен затруднением притока крови в сердце во время систолы предсердий и желудочков. При систоле этих отделов давление внутри вен возрастает и происходит колебание их стенок.

Регуляция кровообращения

Механизмы, регулирующие кровообращение делятся на центральные, определяющие величину артериального кровотока, и местные, контролирующие величину кровотока через отдельные органы. Центральные механизмы регуляции осуществляются нервным и гуморальным путём. Постоянство уровня кровяного давления поддерживается благодаря соответствию между величиной сердечного выброса и тонусом сосудов. Гладкомышечные волокна, без каких либо внешних воздействий находятся в состоянии базального тонуса. Это связано с тем, что отдельные участки стенки сосудов имеют очаги автоматии. Распространение импульсов из этих очагов на остальные части стенки вызывает в них возбуждение и создает базальный тонус. Главными сосудосуживающими нервами являются симпатические нервы. Парасимпатические нервы оказывают сосудорасширяющий эффект.

Нейроны, регулирующие сосудистый тонус, расположены в нескольких отделах центральной нервной системы: спинном, продолговатом и промежуточном мозге, а также в коре головного мозга. В боковых рогах спинного мозга располагается спинальный симпатический сосудорасширяющий центр. В 1871 году русским физиологом В.Ф. Овсянниковым был открыт сосудодвигательный центр в продолговатом мозге. Он находится на дне четвёртого мозгового желудочка и делится на прессорный и депрессорный отделы. Активация прессорного отдела приводит к сужению сосудов и повышению артериального давления, а депрессорного – к противоположным эффектам: расширению сосудов и падению кровяного давления. Тонус этого центра зависит от афферентных сигналов, приходящих от периферических рецепторов, расположенных в сосудах и на поверхности тела, а также от гуморальных влияний. В гипоталамусе промежуточного мозга располагается высший подкорковый сосудодвигательный центр. Кора головного мозга также принимает участие в регуляции сосудистого тонуса. Об этом свидетельствует возможность выработки сосудистых условных рефлексов, а также изменение тонуса сосудов при эмоциональных переживаниях. Таким образом, сосудодвигательный центр представлен нейронами разных уровней центральной нервной системы, начиная со спинного мозга.

Все сосудистые рефлексы могут быть разделены на собственные и сопряженные. Собственные рефлексы вызываются сигналами от рецепторов самих сосудов. Эти рецепторы сосредоточены в дуге аорты и в разветвлении сонной артерии. Рецепторы, расположенные в дуге аорты, посылают сигналы к волокнам депрессорного нерва, а от рецепторов каротидного синуса отходит каротидный нерв или нерв Геринга. Рецепторы сосудов возбуждаются при повышении давления, поэтому они называются прессорецепторами или барорецепторами. Кроме того, рефлекторная регуляция сосудистого русла осуществляется с помощью хеморецепторов, которые чувствительны к концентрации углекислого газа и недостатку кислорода в крови. От них импульсы также поступают к сосудодвигательному центру и вызывают повышение его тонуса. Таким образом, возбуждение хеморецепторов аорты и сонной артерии вызывает сосудистые прессорные рефлексы, а раздражение барорецепторов – депрессорные рефлексы.

Гуморальная регуляция осуществляется гормонами и продуктами метаболизма, которые или циркулируют в крови, или образуются в тканях. К сосудосуживающим веществам относятся адреналин, вазопрессин, серотонин и ренин. Адреналин образуется в мозговом слое надпочечников и играет роль медиатора в симпатических нервах. Он суживает артерии и артериолы кожи, органов брюшной полости и легких. Вследствие этого повышается кровяное давление. В малых дозах адреналин наоборот расширяет сосуды сердца, головного мозга и работающих скелетных мышц. Его количество увеличивается при эмоциях и мышечной работе, что способствует увеличению кровотока в мышцах, сердце и головном мозге. Вазопрессин, или антидиуретический гормон, вырабатывающийся в гипоталамусе, вызывает сужение артериол и капилляров всех органов. Серотонин образуется в слизистой оболочке кишечника и некоторых областях мозга. Он освобождается кровяными пластинками и благодаря своему сосудосуживающему действию способствует остановке кроветечения. Ренин образуется в почках, поступает в кровь и воздействует на один из глобулинов плазмы – ангиотензиноген, превращая его в активное сосудосуживающее вещество – ангиотензин. Этим объясняется то, что при заболеваниях почек сопутствующим заболеванием является гипертония.

Сосудорасширяющие вещества объединяют ацетилхолин, гистамин, кинины и органические кислоты. Ацетилхолин образуется в окончаниях парасимпатических нервов. Он расширяет артериолы и более крупные сосуды, что вызывает понижение артериального давления. Как мы уже упоминали ацетилхолин быстро разрушается ферментом ацетилхолинэстеразой, поэтому действие его местное. Гистамин - тканевой гормон, который расширяет артериолы и капилляры. Падение давления происходит за счет скопления большого количества крови в расширенных капиллярах. Гистамин образуется в соединительной ткани, коже, мышцах. В коже гормон синтезируется при болевых, температурных и лучевых повреждениях. При воспалительном процессе гистамин обуславливает местное покраснение, отек и боль. Кинины, в частности, брадикинин, образуются в плазме, коже и других органах, главным образом, при воспалительных процессах. Они расширяют артериолы и понижают давление. Образующиеся при изменении обмена веществ органические кислоты также могут вызывать расширение сосудов. Так, при работе скелетных мышц образуется молочная, пировиноградная кислоты, которые способствуют расширению сосудов работающих мышц.

Кроме нервно-гуморальной регуляции кровообращения, существуют и местные механизмы, в основе которых лежит то, что образующиеся в процессе метаболизма продукты способны расширять артериолы и увеличивать в соответствии с деятельностью органа количество открытых функционирующих капилляров. Понижение тонуса гладких мышц сосудов микроциркулярного русла и возникающее в результате расширение сосудов происходят и под влиянием других продуктов метаболизма (ионы Н⁺). Важную роль в местной регуляции кровообращения играют также биологически активные вещества типа кининов, простагландинов, гистамина и т.д. Местные механизмы являются необходимым звеном регуляции кровообращения, но недостаточным для обеспечения быстрых и значительных изменений кровообращения, возникающих в процессе приспособления организма к изменениям среды. Последнее достигается благодаря координации местных механизмов и центральной нейрогуморальной регуляции.

Депо крови

В состоянии покоя у человека до 50% крови находится в кровяных депо: селезенке, печени, подкожном сосудистом сплетении и легких. В селезёнке может находиться и быть выключенным из циркуляции до 500 мл крови. Кровь из капилляров поступает вначале в венозные синусы, а затем в вены. Синусы имеют легко растяжимые стенки, поэтому вмещают большое количество крови. У места их впадения в вены есть сфинктеры, регулирующие приток и отток крови. Но сфинктеры сдавливают сосуды не полностью, остаются небольшие просветы, которые пропускают плазму, но задерживают форменные элементы. Благодаря этому кровь в селезенке сгущается. Селезенка задерживает до 1/5 эритроцитов. При физических и эмоциональных напряжениях импульсы, идущие по симпатическим нервам, а также адреналин вызывают сокращение гладкой мускулатуры, в результате чего депонированная кровь выбрасывается в кровяное русло. Благодаря наличию больших отверстий между клетками эндотелия капилляров эритроциты легко переходят в пульпу селезенки и назад в капилляры. Старые эритроциты теряют свою эластичность, становятся жесткими, и не могут менять свою форму. Они остаются в селезенке и разрушаются здесь, за что селезенка получила название кладбища эритроцитов. Кроме того, в селезенке вырабатывается антитела, а также лимфоциты и моноциты (кроветворная функция). Полностью как орган кроветворения селезёнка функционирует только у плода, потом эта функция переходит к костному мозгу. Хотя в условиях возникающей патологии селезёнка может частично брать на себя эту функцию.

В качестве депо крови функционирует и печень. В сосудах печени есть сфинктеры, которые препятствуют оттоку крови от этого органа. Кровь не выключается из циркуляции, как в селезенке, а просто ее течение замедляется.

Депонирование крови в лёгких осуществляется за счёт изменения ёмкости артерий и вен. Сосуды лёгких имеют более тонкие и растяжимые стенки. Скопление крови в лёгких увеличивается при сужении сосудов большого круга кровообращения под влиянием ряда факторов.

Капилляры подсосочкового слоя кожи, расширяясь, могут вмещать значительные количества крови (до 1 л). Эта кровь малоподвижна и застаивается. Благодаря наличию артриовенткулярных анастомозов кровь протекает через кожу, минуя капилляры. Депонирование крови в кожи связано с процессами терморегуляции.

Роль депо выполняет и вся венозная система. Значение депо заключается в быстром увеличении массы циркулирующей крови необходимой в данный момент для обеспечения потребностей организма. Выброс крови из депо вызывают эмоциональные состояния, мышечная работа, кислородное голодание, кровопотери.