Сердечно-сосудистая система. 
Физическая культура

Сердечно-сосудистая система состоит из сердца и кровеносных сосудов (головы, шеи, верхних и нижних конечностей), которые образуют малый и большой круги кровообращения (рис. 1.6).

Сердце — это центральный орган кровообращения, осуществляющий движение крови по кровеносным сосудам. Представляет собой полый чстырехкамерный мышечный орган неправильной конической формы. В сердце различают два предсердия (правое и левое).

Примерно через каждые 0,8 с происходит полное сокращение сердца — «сжатие — расслабление» .

Сжатие (систола) длится всего 0,3 с, а расслабление (диастола) и отдых длятся 0,5 с. Это дает сердечной мышце восстановить энергию, затраченную во время работы.

Круги кровообращения начинаются в желудочках сердца, а заканчиваются в предсердиях. Кровь, продвигаясь по капиллярам большого круга кровообращения, отдает тканям кислород и питательные вещества и превращается из артериальной в венозную.

Рис. 1.6. Система кровообращения у человека.

В малом круге кровообращения сосудистая сеть проходит через легкие и кровь, из венозной превращается в артериальную, т. е. отдает в полость углекислый газ и насыщается кислородом.

Сердечное кровоснабжение превышает кровоснабжение скелетных мышц, потому что сердце работает непрерывно (без отдыха), причем используется в основном энергия аэробных реакций. Поэтому кровоток в сердце примерно в 10−15 раз превышает среднюю величину кровотока других органов.

Кровь — жидкая ткань, разновидность соединительной ткани организма, состоящая из форменных элементов (эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов).

" Тайна переливания крови" в 1900 г. была открыта австрийским ученым Карлом Ландштейнером. Он не переливал кровь одного человека другому, а смешивал небольшое количество крови двух людей в пробирке. В некоторых пробирках кровь оставалась прежней, а в других случаях сразу после смешивания эритроциты (красные кровяные тельца) начинали слипаться друг с другом. Это обстоятельство позволило ученому уберечь миллионы людей от несчастных случаев при переливании крови.

Эритроциты — безъядерные клетки крови, содержащие гемоглобин. Образуются в красном костном мозге. Они имеют оболочку, представляющую собой полупроницаемую перепонку (белково-липоидная мембрана), благодаря которой эритроциты принимают активное участие в различных физиологических процессах. В норме в 1 мм³ крови содержится 4−5 млн эритроцитов, функция которых заключается в транспортировке кислорода от легких к тканям и углекислого газа от тканей к легким. Общее число эритроцитов в крови человека — 25 трлн. При расположении их в одну цепочку можно несколько раз обогнуть земной шар по экватору. Интересно отметить, что общая поверхность эритроцитов в 1500 раз больше поверхности тела человека.

Лейкоциты — подвижные бесцветные клетки крови животных и человека, способные захватывать и уничтожать бактерии и другие инородные тела, вырабатывая антитела. В 1 мм³ содержится 6−8 тыс. лейкоцитов. Образуются в красном костном мозге, селезенке, лимфатических узлах.

Тромбоциты — относятся к защитным функциям. При ранении сосудов образуется плотный сгусток, который закупоривает рану. Тромб — это результат выпадения в осадок одного из белков плазмы в виде нитей фибрина. Спортивная (мышечная) тренировка вызывает увеличение количества тромбоцитов в крови — миогенный тромбоцитоз. В 1 мм³ крови содержится 10−300 тыс. клеток.

Капилляры — мельчайшие кровеносные сосуды, пронизывающие органы и ткани организма и замыкающие круг кровообращения. Через их стенки совершается обмен веществ и респираторных газов между кровью и клетками тканей. Самым «крупным» кровеносным сосудом является аорта, ее поперечник (диаметр) 30−35 мм, а толщина стенки 1,6 мм. А самые тонкие и нежные сосуды — это капилляры, их размеры исчисляются микронами, длина — около 0,3 мм, диаметр может колебаться от 3 до 8 микрон (тысячная доля миллиметра; ангстрем — это одна стомиллионная доля сантиметра). В состав стенок капилляров входят особые клетки, называемые клетками Руже, которые имеют отростки, окружающие капилляры. При сокращении отростков просвет капилляров уменьшается и может даже полностью закрыться. Расслабление отростков обеспечивает открытие и расширение капилляров химическим путем (молочная кислота, углекислый газ и т. п.), т. е. происходит раздражение отростков Руже. При интенсивной работе, вызывающей максимальное увеличение кровоснабжения мышц, емкость кровеносного русла капилляров может возрасти в 750 раз.

Число капилляров в различных органах неодинаково. Их особенно много в органах, которые при работе потребляют большое количество кислорода, и нуждаются в усиленном кровоснабжении.

Особенностью кровеносных сосудов сердца является то, что артериальное русло в нем очень короткое, а капиллярное — длинное. На 1 м³ сердечной мышцы приходится свыше 4000 капилляров.

Количество капилляров достигает астрономической цифры — 160 млрд. Длина этих же сосудов, если их соединить вместе равнялась бы 100 000 км.

В покое функционирует лишь 10% количества капилляров, остальные находятся в спящем состоянии.

Вот один плохой пример действия капилляров при перераспределении крови. Во время приема степ-теста, бега на короткие или средние дистанции происходит сильное расширение капилляров мышц ног. Кровь, однако, в них не застаивается, потому что мышцы ног, сокращаясь, гонят ее к сердцу. После прекращения ходьбы (бега) начинается застой крови в расширившихся сосудах ног. Приток венозной крови к сердцу уменьшается и соответственно уменьшается количество крови, выбрасываемой сердцем. Происходит резкое понижение кровеносного давления, вследствие чего происходит так называемый «гравитационный шок» или обморочное состояние, которое возникает вследствие гравитации, т. е. под влиянием силы тяжести, вызвавшей застой крови в нижних конечностях. Происходит недостаточная рефлекторная регуляция сосудов. Например, у спортсменов, как только кровеносное давление начинает падать, происходит рефлекторное сужение сосудов внутренних органов и нижних конечностей. Это вызывает повышение кровяного давления и предохраняет от обеднения мозга кровью. Дело заключается в совершенстве регуляции кровяного давления при перераспределении крови. Поэтому «гравитационный шок» чаще наблюдается у лиц с недостаточной рефлекторной регуляцией сосудов ног и уменьшением кровоснабжения органов пищеварительного аппарата (внутренних органов). Среди факторов, способствующих развитию «гравитационного шока» , — это недостаточная тренированность, выраженное утомление, перегревание, переохлаждение, простудные заболевания. Неотложная помощь пострадавшему. Положить человека с несколько опущенной головой, приподнять ноги по отношению к туловищу. Бледность при этом быстро исчезает. Иногда используется нашатырный спирт. При отсутствии эффекта применяется искусственное дыхание. В день появления «гравитационного шока» возобновление физических нагрузок недопустимо.

Известно, что во время систолы (сокращения) сердце выбрасывает кровь из желудочков в главные артерии и тем самым повышает давление в артериальной системе, которое достигается в процессе систолы желудочков, и называется систолическим или максимальным давлением.

Во время диастолы (расслабления) желудочков кровь постепенно уходит из артерии, после чего давление в них снижается. Минимальное давление крови, до которого оно падает в фазу диастолы желудочков, называется диастолическим или минимальным давлением. У практически здоровых людей в покое систолическое артериальное давление составляет 120 мм рт. ст., а диастолическое — около 60−80 мм рт. ст., что обычно записывается как 120/80.

За сутки сердце делает в среднем 100 000 ударов. Число ударов (сокращений) сердца зависит от возраста человека и его состояния. У детей сокращается сердце 120−140 уд/мин, к 5 годам сокращается до 100 уд/мин, к 10 годам — до 90 уд/мин. У женщин в среднем на 2−3 удара больше, чем у мужчин.

За каждое сокращение сердце выбрасывает в аорту (самый крупный кровеносный сосуд, диаметр его поперечника составляет 30−35 мм, а толщина стенки 1,6 мм) от 60 до 80 мл крови, а при усиленной работе сердце может выбрасывать до 200 мл и более.

У тренированных людей приток крови к мышцам увеличивается за счет увеличения ударного объема крови.

Подсчитано, что в год в состоянии покоя в среднем перегоняется 3 500 000 л крови. Для перевозки такого объема жидкости потребовалось бы 1400 автоцистерн.

Например, если возьмем лыжные пробеги на 1000 км, то сердце перекачивает в сосуды 30 т крови. Воин, которому было поручено сообщить о победе греков над персами, пробежав от Марафона до Афин 42 км 195 м, тут же умер вследствие того, что детренированное сердце не выдержало такой нагрузки. В настоящее время это расстояние пробегают тысячи людей и выдерживают эту нагрузку.

Спортивное сердце обычно характеризуется гипертрофией левого желудочка. Долгое время, например, было неясно, почему сердце при гиперфункции начинает увеличиваться, какие биохимические изменения происходят при этом?

Профессор Ф. З. Меерсон и его соавторы выяснили, что, например, порок сердца или гипертония вызывают гиперфункцию, т. е. сердце еще не успевает вырасти, а в связи с резко увеличенной нагрузкой каждый его грамм работает гораздо больше, чем в нормальных условиях. В результате усиливается распад белков, из которых построены клетки мышцы сердца. И вот в ответ на увеличенный расход энергии и белка в клетках мышцы сердца возрастает синтез белков и нуклеиновых кислот. Синтез этот столь велик, что не только восполняет разрушения, вызванные гиперфункцией, но и приводит к быстрому росту клеток сердечной мышцы.

Но в дальнейшем на смену устойчивой гиперфункции может прийти стадия «постепенное изнашивание сердечной мышцы», в этот период в клетках сердечной мышцы начинает снижаться синтез нуклеиновых кислот и белков, и они своевременно не ремонтируются. Сила сокращения сердца уменьшается, и может наступить хроническая недостаточность, т. е. состояние, при котором нагрузка на сердце превышает его способность совершать работу.

Сравнение уровней работы того или иного органа в покое и при максимально допустимой нагрузке — это и есть способы определения резервов. Сердце в покое выдает 4−5 л крови в минуту. У тренированного спортсмена в момент большого напряжения оно может дать 20 и даже 44 л в минуту. Это восьмикратный резерв.

Физиологическая функция крови включает:

• 1) дыхательную — перенос кислорода от легочных альвеол к тканям и двуокиси углерода от тканей к легким;
• 2) питательную — транспортировка питательных веществ (глюкоза, аминокислоты и др.) от пищеварительного тракта к тканям;
• 3) экскреторную — удаление продуктов обмена (мочевина, мочевая кислота креатин и др.) из тканей и доставка к местам их выделения;
• 4) поддержания водного баланса тканей, осуществляемого благодаря непрерывному обмену жидкостью через стенки кровеносных сосудов;
• 5) регуляторную — воздействие на органы и ткани содержанием в крови белков, аминокислот, минеральных веществ, витаминов, ферментов, гормонов, вырабатываемых железами внутренней секреции;
• 6) защитную — с помощью сложных белковых тел (антитоксинов, лизинов и др.) ограждает организм от вредных агентов.

В гармонии с кровеносной системой осуществляет свою функцию лимфатическая система (рис. 1.7).

Рис. 1.7. Строение лимфатической системы человека.

Лимфа — прозрачная желтоватая жидкость, по-своему составу близка к крови, но не содержит эритроцитов. Передвижению лимфы способствуют такие факторы, как сокращение мышц, массаж, пульсация артерий.

Самыми крупными лимфатическими сосудами являются грудной проток и правый лимфатический проток. Лимфатические узлы функционируют как биологические фильтры, задерживающие и разрушающие микроорганизмы, и другие вредные инородные частицы.

Движется лимфа к крупным венам основания или туда, где лимфа вливается в кровь. Главные подразделения — лимфоузлы (подмышечные, подключичные, паховые) и селезенка. Лимфатические узлы представляют собой нечто вроде фильтров, где лимфа очищается от продуктов распада и токсичных веществ.

В эмбриональном периоде первые лимфоциты обнаруживаются в тимусе. К моменту рождения тимус — самый большой лимфоидный орган.

Тимус — штаб лимфоидной армии. Тимус имеет два названия: вилочковая железа и зобная железа. Е. В. Грунтенко отмечает, что вес вилочковой железы у новорожденного ребенка 10−15 г, почти пол процента веса его тела. Заметим для сравнения, что селезенка новорожденного весит около 11 г, сердце — 24 г, а щитовидная железа — 4,6 г. Как видите, тимус у ребенка — весьма заметный орган.

После рождения ребенка тимус продолжает расти, но медленнее, чем другие части тела. В 9−12 лет вес вилочковой железы достигает минимума — 30−40 г, после чего рост прекращается, и в 25−27 лет она начинает медленно атрофироваться.

В теле человека в любой момент содержится приблизительно 10'°-1012 лимфоидных клеток — это «армия иммунитета» .

Основными функциями лимфатической системы являются:

• 1) возвращение белков в кровь;
• 2) перераспределение жидкости в организме;
• 3) доставка жиров к клеткам тканей;
• 4) поддержание обмена веществ в тканях;
• 5) уничтожение и удаление болезнетворных микроорганизмов.