Взаимодействие сердечно-сосудистой и дыхательной системы

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Курский государственный  медицинский университет

Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации"

 

 

Кафедра нормальной физиологии.

 

 

 

Самостоятельная работа на тему:

«Взаимодействие сердечно-сосудистой и дыхательной системы »

 

 

 

Подготовила студентка

2 курса лечебного факультета 

9 группы Жигарева В.П.

Проверил: профессор,

доктор медицинских наук

Комиссаров В.И.

Курск 2014

 

Содержание

Содержание………………………………….………...…...2

 Функции системы кровообращения   ………….…….….3

Функции дыхательной системы………..............................4

Кислородно-транспортная функция крови.…….………..4

Кислородобеспечение мышечной ткани ……..………….5

Координация дыхания с сердечно-сосудистой системой……………………………………………………6

Дыхание при пониженном атмосферном давлении.

Гипоксия…………………………………………………….7

Дыхание при повышенном атмосферном давлении.

Кессонная болезнь………………………………………….8

Выводы………………………………………...………....…8

Литература……………………………………………..….10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Основные функции системы кровообращения

Благодаря постоянному движению крови в сосудах, обеспечиваются основные функции системы кровообращения:

1) транспорт веществ, необходимых для обеспечения функций клеток организма;

2) доставка к клеткам  организма химических веществ, регулирующих  их обмен;

3) отвод от клеток, переработанных  в них, веществ (метаболитов);

4) гуморальная, т.е. осуществляемая  через жидкость, связь органов  и тканей между собой;

5) доставка тканям средств  защиты;

6) удаление вредных веществ  из организма;

7) обмен тепла в организме.

Следовательно, основное предназначение системы кровообращения состоит в выполнении нутритивной (питательной) функции. При этом к тканям доставляются не только питательные вещества, но также кислород, физиологически активные вещества, в том числе гормоны, вода, соли, а из тканей выводятся углекислота и другие  продукты  обмена  веществ  в  них.

После открытия английским ученым У.Гарвеем постоянного кровообращения в сердечно-сосудистой системе и опубликования им в 1628 году соответствующих доказательств в книге «Анатомическое исследование о движении сердца и крови у животных» стало ясно, что кровоток в организме теплокровных осуществляется по двум кругам, соединенным между собой через сердце для создания замкнутой системы.

1. Малый (или легочный) круг  кровообращения осуществляет прямой контакт с внешней средой. 
2. Большой круг кровообращения обеспечивает контакт с органами и тканями.

Это выделение в сердечно-сосудистой системе двух кругов  кровообращения сохранилось до  настоящего  времени  и  было дополнено лишь анатомическим делением в сосудистом русле   (артерии,   артериолы,  капилляры,  венулы,  вены).

Однако, в последнее время наметилось стремление заменить анатомическое подразделение сердечно-сосудистой системы функциональным, так как, изучая физиологические механизмы, обеспечивающие основные функции системы кровообращения, необходимо оперировать  соответствующими  физиологическими  понятиями.

Основные функции дыхательной системы

 Поступление  в организм кислорода и удаление  углекислого газа обеспечивает  дыхательная система. Транспорт  газов и других необходимых  организму веществ осуществляется  с помощью кровеносной системы. Функция дыхательной системы  сводится лишь к тому, чтобы  снабжать кровь достаточным количеством  кислорода и удалять из нее  углекислый газ.

Химическое восстановление молекулярного кислорода с образованием воды служит для млекопитающих основным источником энергии. Без нее жизнь не может продолжаться дольше нескольких секунд.

Восстановлению кислорода сопутствует образование CO2. Кислород входящий в CO2 не происходит непосредственно из молекулярного кислорода. Использование O2 и образование CO2 связаны между собой промежуточными метаболическими реакциями; теоретически каждая из них длятся некоторое время.

Обмен O2 и CO2 между организмом и средой называется дыханием. У высших животных процесс дыхания осуществляется благодаря ряду последовательных процессов.

1. Обмен газов  между средой и легкими, что  обычно обозначают как "легочную  вентиляцию".

2. Обмен газов  между альвеолами легких и  кровью (легочное дыхание).

3. Обмен газов  между кровью и тканями. Наконец, газы переходят внутри ткани  к местам потребления (для O2) и  от мест образования (для CO2) (клеточное  дыхание). Выпадение любого из  этих четырех процессов приводят  к нарушениям дыхания и создает опасность для жизни человека.

Кислородно-транспортная функция крови

Кислородно-транспортная функция крови возможна благодаря наличию гемоглобина, а также разности парциального давления газов на этапе их транспортировки. В условиях покоя организм человека потребляет в течение 1 минуты порядка 250 мл кислорода (при высоких физических нагрузках этот показатель увеличивается на порядок). Рассмотрим механизм доставки кислорода к тканям.

Кислород в крови находится в двух видах: химически связанный с гемоглобином, и физически растворенный в плазме. Опуская несложные расчеты, можно сказать, что кислород, растворенный в плазме крови, составляет порядка 3% от минимальной потребности организма (250 мл/мин). Эта величина настолько мала, что ею в дальнейшем можно пренебречь, и не принимать во внимание значение растворенного кислорода для жизнедеятельности организма.

Поскольку гемоглобин является единственным реальным переносчиком кислорода, то дальнейшие расчеты будут связаны с молекулой гемоглобина, которая состоит из 4 полипептидных цепей, каждая из которых в свою очередь связана с гемом - сложным небелковым соединением, содержащим железо. Когда кислород присоединяется к гемоглобину, последний превращается в оксигемоглобин. Несложно догадаться, что объем переносимого кислорода зависит от кислородной емкости гемоглобина и общего количества гемоглобина, содержащегося в циркулирующей крови.

Кислородная емкость крови - количество кислорода, одномоментно находящегося в связанном виде с гемоглобином в артериальной крови.

Максимальная кислородоемкость 1 г гемоглобина составляет 1,34 мл. Например, при концентрации гемоглобина 150 г/л получается 201 мл связанного кислорода на один литр крови (20,1% по объему) - это и есть величина кислородной емкости крови. В реальных условиях артериальная емкость в крови в норме составляет 18..19%, венозной - 12..14%. Артериовенозная разница по кислороду в норме равна 5..6% по объему. Это значит, что в нормальных условиях наш организм утилизирует порядка 1/4 кислорода, имеющегося в артериальной крови. Остальные 3/4 составляют запас прочности организма по кислороду.

Уровень насыщения гемоглобина кислородом зависит не только от суммарного количества гемоглобина, но и от:

• парциального давления кислорода в крови;

• pH внутренней среды;

• температуры тела.

Графическая зависимость между уровнем насыщения гемоглобина кислородом и парциальным давлением кислорода в крови называется кривой диссоциации оксигемоглобина (КДО). КДО отражает степень насыщения гемоглобина кислородом и носит характер S-образной кривой. Такой характер кривой обеспечивает возможность адекватного насыщения крови при изменениях парциального давления кислорода в крови в широких пределах.

КДО также зависит от pH - чем дальше от легких, тем pH тканей становится меньше (накопление избытка углекислого газа, отсюда - закисление), что уменьшает сродство гемоглобина к кислороду, поэтому артериальная кровь легко отдает кислород тканям на уровне системы микроциркуляции. Обратным током венозная кровь попадает в сеть легочных капилляров, в которых pH значительно выше, чем в венозной сети, вследствие чего сродство гемоглобина к кислороду восстанавливается, и процесс переноса кислорода возобновляется.

КДО также зависит от температуры тела - чем выше температура, тем меньше сродство гемоглобина к кислороду. Этот факт объясняет причину возникновения признаков острой дыхательной недостаточности у больных с высокой температурой тела.

Кроме вышеуказанных факторов на транспортную функцию кислорода существенно влияет внутриклеточный органический фосфат (2,3-дифосфоглицерат - 2,3-ДФГ), который непосредственно образуется в эритроцитах, находится в гемоглобине и влияет на его сродство к кислороду: повышение уровня 2,3-ДФГ в эритроцитах уменьшает сродство, и наоборот.

Недостаток кислорода в крови в состоянии компенсировать увеличение минутного объема кровообращения.

Кислородобеспечение мышечной ткани

 Сердечнососудистая система, как  правило, выступает в роли лимитирующего  звена в цепи транспорта кислорода  к работающим мышцам, а дыхательная - в некоторых случаях может  ее компенсировать. Это происходит  в результате более низкой  “пропускной способности” сердца, т.к. во время нагрузок субмакси- мальной и большой мощности МОК возрастает в 4-5 раз, а объем воздуха, перекачиваемый через легкие, в 15-20 раз. Поэтому за критерий оценки взаимодействия этих систем можно рекомендовать их кислород- транспортную эффективность, которая будет постепенно повышаться в связи с ростом мощности нагрузки динамического характера и может быть оценена как результат взаимодействия центральной гемодинамики, внешнего дыхания и газообмена.

Включение механизмов адаптации к физическим нагрузкам происходит не одновременно, отражая сложную систему регуляции и взаимокомпенсации функций . Это можно видеть на примере нагрузок повышающейся мощности. При нагрузке мощностью в 50 Вт во всех группах спортсменов доминирующее значение приобретает сердечно-сосудистая система. В этом случае помимо вполне естественной хронотропной реакции наблюдается увеличение насосной функции сердца. Было отмечено, что сердечный выброс в равной степени обеспечивался как за счет частоты сердечных сокращений (ЧСС), так и ударный объем крови (УОК) . В дальнейшем при повышении мощности нагрузки в группе подростков рост сердечного выброса в большей степени, чем в других группах происходил благодаря увеличению частоты сердцебиений, что является малоэффективным механизмом поддержания МОК на должном уровне, т.к. известно, что предельная хроно- тропная реакция сердца биологически детерминирована функциональными возможностями синусового узла . Поэтому сердечный выброс в группе подростков даже при нагрузке мощностью в 200 Вт не превышал 12.90±0.87 л/мин, что на последних ступенях нагрузки компенсировалось за счет показателей легочной вентиляции и величин артерио-венозной разницы по кислороду (АВРО2). В других группах МОК обеспечивался как за счет ЧСС, так и ударного выброса. Однако и в этих группах роль часто - ты сердцебиений в процентном отношении больше, чем ударного выброса . Но при этом хронотропная реакция сердца не достигает своих предельных значений, т. е. сохраняется функциональный резерв, который может быть использован для улучшения спортивных результатов и повышения физической работоспособности.

При дальнейшем повышении мощности нагрузки в группах подростков и спортсменов 36-60 лет возрастает значение дыхательного компонента кардиореспираторной системы, т.е. аппарат внешнего дыхания приобретает значение ведущего фактора в обеспечении организма подростков кислородом. При этом компенсируется насосная функция сердца, т.к. не наблюдается рост величины УОК. Следовательно, компенсация производительности сердца в группе подростков и спортсменов 36-60 лет происходит по “дыхательному “ типу.

Таким образом, нами осуществлен количественный анализ параметров сердечно-сосудистой и дыхательной систем. Он свидетельствует, что динамика кардиорес- пираторных показателей разная и поддержание задаваемой нагрузки обеспечивается различным сочетанием взаимодействия систем транспорта и утилизации кислорода, зависящего от возраста спортсменов. Так, в группе подростков и спортсменов 36-60 лет физическая нагрузка обеспечивалась большим напряжением кардиореспираторной системы. Об этом свидетельствовало значительное снижение коэффициента комплексной оценки по обеспечению организма подростков и спортсменов 36-60 лет кислородом. При этом предлагаемый нами коэффициент может быть использован для суждения о компенсаторных и адаптивных реакциях организма спортсменов при выполнении ими физических нагрузок повышающейся мощности.

Координация дыхания с сердечно-сосудистой системой

Дыхание опосредованно через газы крови влияет на кровообращение во многих органах. Важнейшим гуморальным, или метаболическим, регулятором локального мозгового кровотокаявляются Н* артериальной крови и межклеточной жидкости. В качестве метаболического регулятора тонуса сосудов мозга рассматривают также С02. В последнее время эта точка зрения подвергается сомнению, поскольку СО-1 как молекулярное соединение практически отсутствует во внутренней среде организма. Молекулярный С02 (0—С=-0) встречается в организме в альвеолярном воздухе, а в тканях только при переносе СОд через аэрогематический и гистогематический барьеры. В крови и межклеточной жидкости СО; находится в связанном состоянии, в виде гидрокарбонатов, поэтому правильнее говорить о метаболической регуляции Н^ тонуса гладких мышц артериальных сосудов и их просвета. В головном мозге повышение концентрации Н^ расширяет сосуды, а понижение концентрации I^ в артериальной крови или межклеточной жидкости, напротив, повышает тонус гладких мышцсосудистой стенки. Возникающие при этом изменения мозгового кровотока способствуют изменению градиента рН по обе стороны гематоэнцефалического барьера и создаютблагоприятные условия либо для вымывания из сосудов мозга крови с низким значением рН, либо для понижения рН крови в результате замедления кровотока.