Увеличение минутного объема сердца само по себе не может обеспечить адекватное кровообращение при значительных физических нагрузках. Поэтому обеспечение наиболее благоприятных условий для обменных процессов в условиях физических нагрузок требует, наряду с увеличением минутного объема сердца, и перераспределения регионарного кровотока. В табл. 2 и на рис. 4 представлены данные о распределении кровотока в покое и во время физических нагрузок различной выраженности.
Таблица 2. Распределение кровотока в покое и при физических нагрузках различной интенсивности (по К. Апёегзеп, 1968)
Покой Физическая нагрузка
легкая средняя максимальная
Кровообращение
МЛ/НИН % мл/мин % мл/мин % МЛ/МИН %
Органы
брюшной по-
лости 1400 24 1100 12 600 3 300 1
Почки 1100 19 900 10 600 3 250 1
Мозг 750 13 750 8 750 4 750 3
Коронарные
сосуды 250 4 350 4 750 4 1000 4
Скелетные
мышцы 1200 21 4500 47 12500 71 22000 88
Кожа 500 9 1500 15 1900 12 600 2
Другие орга-
ны 600 10 400 4 400 3 100 1
Всего 5800 100 9500 100 17500 100 25000 100
16
100%
Тяжелая раВата, МОП-25 л/мин
• • • • •
3-5% 4-5% 2-3% 0.5-1'/, 4-6%
30-85%
Левые отделы сердца
Правые отделы сердца
100% .25-30% 4-57, 20-25% 3-5% 15% 5% 15-20% | ' • ' • • •
Покой. МОС ~ 5 л/мин
Рис. 4. Распределение кровотока в органах и тканях в покое и при физической нагрузке (по Р. Аз1гап() и К. КойаЫ, 1970)
Кровоток в мышце в состоянии покоя составляет около 4 мл/мин на 100 г мышечной ткани, а при интенсивной динамической работе возрастает до 100—150 мл/мин на 100 г мышечной ткани (Л. ЗсЬеггег, 1973). Таким образом, в интенсивно работающих мышцах кровоток может возрастать в 15—20 раз, причем количество функционирующих -капилляров может увеличиться в 50 раз. Кровоток усиливается в начале нагрузки, а затем он достигает стабильного уровня. Период адаптации зависит от интенсивности нагрузки и обычно длится от 1 до 3 мин. Хотя скорость кровотока в работающих мышцах увеличивается в 20 раз, аэробный обмен может возрастать в 100 раз за счет повышения утилизации кислорода с 20—25 до 80 %. Удельный вес кровотока в мышцах может возрасти с 21 % в покое до 88 % при максимальных нагрузках (табл. 2).
Хотя во время физической нагрузки кровообращение перестраивается для максимального удовлетворения потребностей в кислороде работающих мыпп?, предел возможности мышечной работы не идентичен пределу возможности подачи кислорода в данный момент. Если количество получаемого работающей мышцей кислорода меньше требуемого, то обменные процессы в ней протекают
2 8—224
17
частично анаэробно. В результате возникает кислородный долг, который возмещается уже после окончания работы. В связи с тем что анаэробные процессы в 2 раза менее эффективны, чем аэробные, кислородный долг при нагрузках средней интенсивности примерно вдвое превышает дефицит кислорода, возникший во время физической нагрузки.
Коронарный кровоток во время физической нагрузки возрастает пропорционально увеличению минутного объема сердца. В покое он составляет около 60—70 мл/мин на 100 г миокарда и при нагрузке может усиливаться более чем в 5 раз. Это важно потому, что даже в покое утилизация кислорода миокардом очень велика (70—СО %) и любое повышение потребности в кислороде, возникающее при физических нагрузках, может обеспечиваться только увеличением коронарного кровотока.
Так как миокард не может использовать в качестве источника энергии анаэробный гликогенолиз, особое значение приобретает точная регуляция коронарного кровотока. Среди факторов, регулирующих скорость коронарного кровотока, ведущими являются уровень обменных процессов в миокарде и величина давления в аорте. Роль симпатической нервной системы в регуляции внутри-сердечного кровообращения гораздо меньшая.
Абсолютная величина мозгового кровотока при нагрузках существенно не меняется, но его удельный вес в минутном объеме кровообращения по мере увеличения нагрузок снижается с 13 % в покое до 3 % при максимальных нагрузках (см. табл. 2).
Легочный кровоток во время физической нагрузки значительно возрастает. Величина легочного объема крови в большой мере определяется положением тела. По данным О. Ьеутзоп с соавторами (1966), в покое лежа на спине средняя величина сердечно-легочного объема крови между правым предсердием и аортальным клапаном равна 422 мл/м2 и составляет 15 % общего объема крови. В положении стоя сердечно-легочный объем крови на 20 % меньше, чем в положении лежа, и достигает уровня горизонтального положения лишь при интенсивных физических упражнениях для ног (У. \Уап§ с соавт., 1962).
Даже при неизменной величине сердечно-легочного объема крови в покое и в условиях физической нагрузки отмечается перераспределение крови во время упражнений за счет увеличения легочного компонента и уменьшения сердечного (С. СЬартап с соавт., 1959; О. Нагтоп с соавт., 1963).
Содержание крови в легочных капиллярах повышается с 60 мл в покое до 95 мл при напряженной нагрузке (Р. КопдМоп, 1945), а в целом в системе легочных сосудов — с 350—800 до 1400 мл и более (К- Апйегзеп с соавт., 1971).
При интенсивных физических нагрузках площадь поперечного сечения легочных капилляров увеличивается в 2—3 раза и скорость прохождения крови через капиллярное ложе легких возрастает в 2—2,5 раза (К. .Ьппзоп с соавт., 1960).
С. ВоНегу с соавторами (1960) установили, что в покое в вер-
18
тикальном положении большая часть капилляров в базальных отделах легких функционирует, а в области верхушек открытых капилляров мало. При физической нагрузке увеличение давления в легочной артерии приводит к перераспределению кровотока и более равномерному наполнению сосудистого ложа всех отделов легких.
Изменение кровотока во внутренних органах играет важнейшую роль в перераспределении регионарного кровообращения и улучшении кровоснабжения работающих мышц при значительных физических нагрузках. В покое кровообращение во внутренних органах (печень, почки, селезенка, пищеварительный аппарат) составляет около 2,5 л/мин, т. е. около 50 % минутного объема сердца. По мере увеличения нагрузок величина кровотока в этих органах постепенно уменьшается, и удельный вес его при максимальной физической нагрузке может свестись к 3—4 % минутного объема сердца (табл. 2).
Например, печеночный кровоток при тяжелой физической нагрузке снижается на 80 % (Ь- КотуеН с соавт., 1964). В почках во время мышечной работы кровоток уменьшается на 50—30 %, причем это уменьшение пропорционально интенсивности нагрузки, а в отдельные периоды очень кратковременной интенсивной работы почечный кровоток может даже прекратиться (Ь. КасН^ап и 5. Ка-Ьтзоп, 1949; Л. Саз1епГогз, 1967).
Уменьшение кровотока во внутренних органах является важным фактором, обеспечивающим изменения гемодинамики при физических нагрузках и, в частности, оптимальное кровоснабжение работающих мышц, сердца и легких, а также регулирование повышенной теплоотдачи.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71
Таблица 2. Распределение кровотока в покое и при физических нагрузках различной интенсивности (по К. Апёегзеп, 1968)
Покой Физическая нагрузка
легкая средняя максимальная
Кровообращение
МЛ/НИН % мл/мин % мл/мин % МЛ/МИН %
Органы
брюшной по-
лости 1400 24 1100 12 600 3 300 1
Почки 1100 19 900 10 600 3 250 1
Мозг 750 13 750 8 750 4 750 3
Коронарные
сосуды 250 4 350 4 750 4 1000 4
Скелетные
мышцы 1200 21 4500 47 12500 71 22000 88
Кожа 500 9 1500 15 1900 12 600 2
Другие орга-
ны 600 10 400 4 400 3 100 1
Всего 5800 100 9500 100 17500 100 25000 100
16
100%
Тяжелая раВата, МОП-25 л/мин
• • • • •
3-5% 4-5% 2-3% 0.5-1'/, 4-6%
30-85%
Левые отделы сердца
Правые отделы сердца
100% .25-30% 4-57, 20-25% 3-5% 15% 5% 15-20% | ' • ' • • •
Покой. МОС ~ 5 л/мин
Рис. 4. Распределение кровотока в органах и тканях в покое и при физической нагрузке (по Р. Аз1гап() и К. КойаЫ, 1970)
Кровоток в мышце в состоянии покоя составляет около 4 мл/мин на 100 г мышечной ткани, а при интенсивной динамической работе возрастает до 100—150 мл/мин на 100 г мышечной ткани (Л. ЗсЬеггег, 1973). Таким образом, в интенсивно работающих мышцах кровоток может возрастать в 15—20 раз, причем количество функционирующих -капилляров может увеличиться в 50 раз. Кровоток усиливается в начале нагрузки, а затем он достигает стабильного уровня. Период адаптации зависит от интенсивности нагрузки и обычно длится от 1 до 3 мин. Хотя скорость кровотока в работающих мышцах увеличивается в 20 раз, аэробный обмен может возрастать в 100 раз за счет повышения утилизации кислорода с 20—25 до 80 %. Удельный вес кровотока в мышцах может возрасти с 21 % в покое до 88 % при максимальных нагрузках (табл. 2).
Хотя во время физической нагрузки кровообращение перестраивается для максимального удовлетворения потребностей в кислороде работающих мыпп?, предел возможности мышечной работы не идентичен пределу возможности подачи кислорода в данный момент. Если количество получаемого работающей мышцей кислорода меньше требуемого, то обменные процессы в ней протекают
2 8—224
17
частично анаэробно. В результате возникает кислородный долг, который возмещается уже после окончания работы. В связи с тем что анаэробные процессы в 2 раза менее эффективны, чем аэробные, кислородный долг при нагрузках средней интенсивности примерно вдвое превышает дефицит кислорода, возникший во время физической нагрузки.
Коронарный кровоток во время физической нагрузки возрастает пропорционально увеличению минутного объема сердца. В покое он составляет около 60—70 мл/мин на 100 г миокарда и при нагрузке может усиливаться более чем в 5 раз. Это важно потому, что даже в покое утилизация кислорода миокардом очень велика (70—СО %) и любое повышение потребности в кислороде, возникающее при физических нагрузках, может обеспечиваться только увеличением коронарного кровотока.
Так как миокард не может использовать в качестве источника энергии анаэробный гликогенолиз, особое значение приобретает точная регуляция коронарного кровотока. Среди факторов, регулирующих скорость коронарного кровотока, ведущими являются уровень обменных процессов в миокарде и величина давления в аорте. Роль симпатической нервной системы в регуляции внутри-сердечного кровообращения гораздо меньшая.
Абсолютная величина мозгового кровотока при нагрузках существенно не меняется, но его удельный вес в минутном объеме кровообращения по мере увеличения нагрузок снижается с 13 % в покое до 3 % при максимальных нагрузках (см. табл. 2).
Легочный кровоток во время физической нагрузки значительно возрастает. Величина легочного объема крови в большой мере определяется положением тела. По данным О. Ьеутзоп с соавторами (1966), в покое лежа на спине средняя величина сердечно-легочного объема крови между правым предсердием и аортальным клапаном равна 422 мл/м2 и составляет 15 % общего объема крови. В положении стоя сердечно-легочный объем крови на 20 % меньше, чем в положении лежа, и достигает уровня горизонтального положения лишь при интенсивных физических упражнениях для ног (У. \Уап§ с соавт., 1962).
Даже при неизменной величине сердечно-легочного объема крови в покое и в условиях физической нагрузки отмечается перераспределение крови во время упражнений за счет увеличения легочного компонента и уменьшения сердечного (С. СЬартап с соавт., 1959; О. Нагтоп с соавт., 1963).
Содержание крови в легочных капиллярах повышается с 60 мл в покое до 95 мл при напряженной нагрузке (Р. КопдМоп, 1945), а в целом в системе легочных сосудов — с 350—800 до 1400 мл и более (К- Апйегзеп с соавт., 1971).
При интенсивных физических нагрузках площадь поперечного сечения легочных капилляров увеличивается в 2—3 раза и скорость прохождения крови через капиллярное ложе легких возрастает в 2—2,5 раза (К. .Ьппзоп с соавт., 1960).
С. ВоНегу с соавторами (1960) установили, что в покое в вер-
18
тикальном положении большая часть капилляров в базальных отделах легких функционирует, а в области верхушек открытых капилляров мало. При физической нагрузке увеличение давления в легочной артерии приводит к перераспределению кровотока и более равномерному наполнению сосудистого ложа всех отделов легких.
Изменение кровотока во внутренних органах играет важнейшую роль в перераспределении регионарного кровообращения и улучшении кровоснабжения работающих мышц при значительных физических нагрузках. В покое кровообращение во внутренних органах (печень, почки, селезенка, пищеварительный аппарат) составляет около 2,5 л/мин, т. е. около 50 % минутного объема сердца. По мере увеличения нагрузок величина кровотока в этих органах постепенно уменьшается, и удельный вес его при максимальной физической нагрузке может свестись к 3—4 % минутного объема сердца (табл. 2).
Например, печеночный кровоток при тяжелой физической нагрузке снижается на 80 % (Ь- КотуеН с соавт., 1964). В почках во время мышечной работы кровоток уменьшается на 50—30 %, причем это уменьшение пропорционально интенсивности нагрузки, а в отдельные периоды очень кратковременной интенсивной работы почечный кровоток может даже прекратиться (Ь. КасН^ап и 5. Ка-Ьтзоп, 1949; Л. Саз1епГогз, 1967).
Уменьшение кровотока во внутренних органах является важным фактором, обеспечивающим изменения гемодинамики при физических нагрузках и, в частности, оптимальное кровоснабжение работающих мышц, сердца и легких, а также регулирование повышенной теплоотдачи.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71