Регуляция работы кровеносных сосудов. Как осуществляется регуляция работы сердца? Внутрисердечные регуляторные механизмы
Приспособление деятельности сердца к изменяющимся потребностям организма происходит при помощи ряда регуляторных механизмов.
Изменение уровня физической и эмоциональной нагрузки организма фиксируется различными рецепторами (хеморецепторами, механорецепторами), расположенными в различных органах, а также в стенках кровеносных сосудов. Воспринимаемые ими изменения состояния рефлекторно вызывают ответную реакцию в виде изменения уровня сердечной деятельности.
Быстрое и точное приспособление кровообращения к конкретным потребностям организма достигаются благодаря совершенным и многообразным механизмам регуляции работы сердца. Эти механизмы можно подразделить на три уровня:
ВНУТРИСЕРДЕЧНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ (САМОРЕГУЛЯЦИЯ ) связана с тем, что:
сами клетки миокарда способны изменять силу сокращения в зависимости от степени их растяжения накапливать конечные продукты обмена, вызывающие изменение работы сердца.
НЕРВНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ осуществляется деятельностью автономной нервной системы - симпатической и парасимпатической биологически активные вещества, изменяющие силу их сокращений и т.д. Нервные импульсы, поступающие к сердцу по ветвям блуждающего нерва (парасимпатические импульсы) уменьшают силу и частоту сокращений. Импульсы, приходящие к сердцу по симпатическим нервам (их центры находятся в шейном отделе спинного мозга), повышают частоту и силу сердечных сокращений.
ГУМОРАЛЬНАЯ РЕГУЛЯЦИЯ связана с изменением деятельности сердца под влиянием биологически активных веществ и некоторых ионов. Например, адреналин, норадреналин (гормоны коры надпочечников), глюкагон (гормон поджелудочной железы), серотонин (вырабатывается железами слизистой кишечника), тироксин (гормон щитовидной железы) и др., а также ионы кальция усиливают сердечную деятельность. Ацетилхолин, ионы калия уменьшают работу сердца.
Сердце - это мощный насос, перекачивающий по кровеносным сосудам около 10 т крови в сутки. Организм испытывает на себе за свою жизнь все невзгоды окружающей среды, и чтобы помочь ему адаптироваться к новым условиям, сердце также должно перестроить свою работу. Это достигается за счет деятельности ряда регуляторных механизмов.
РЕГУЛЯЦИЯ ТОНУСА СОСУДОВ.
Механизмы, регулирующие сосудистый тонус, можно условно разделить: 1) на местные, периферические, регулирующие кровоток в отдельном органе или участке ткани независимо от центральной регуляции,
2) центральные, поддерживающие уровень АД и системное кровообращение.
МЕСТНЫЕ РЕГУЛЯТОРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ
Они реализуются уже на уровне эндотелия сосудов, который обладает способностью вырабатывать и выделять биологически активные вещества, способные расслаблять или сокращать гладкие мышцы сосудов в ответ на повышение АД. Эндотелий сосуда рассматривается как эндокринная железа, способная выделять свой секрет, который затем действует на гладкую мышцу сосуда и изменяет ее тонус.
Увеличение АД растягивает клеточную мембрану, что увеличивает спонтанную активность гладких мышц и приводит к повышению их тонуса.
ЦЕНТРАЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ РЕГУЛЯЦИИ
Эти механизмы обеспечиваются волокнами, иннервирующими сосудистую стенку, а также влияниями центральной нервной системы.
Вазоконстрикторный эффект симпатических нервов был показан Клодом Бернаром (1851 г.), перерезавшим на шее у кролика с одной стороны симпатический нерв. В результате сосуды уха на стороне перерезки нерва расширились, а ухо стало красным и горячим. Раздражение периферического конца перерезанного симпатического нерва привело к резкому сужению сосудов, а ухо стало бледным и холодным.
Для сосудов брюшной полости главный вазоконстриктор - это нерв, в составе которого проходят симпатические волокна. Значит, симпатический нерв - основной вазоконстриктор, поддерживающий тонус сосудов на том или ином уровне в зависимости от количества импульсов, поступающих по его волокнам к сосуду. Свое влияние на сосуды симпатический нерв оказывает через норадреналин, в результате происходит сужение сосуда.
Вазодилататорный эффект был получен при раздражении других парасимпатических нервов: языкоглоточного, расширяющего сосуды миндалин, околоушной железы, задней трети языка; верхнегортанного нерва - веточки блуждающего нерва, расширяющего сосуды слизистой гортани и щитовидной железы; тазового нерва, расширяющего сосуды органов малого таза.
ВЕНТИЛЯЦИЯ ЛЕГКИХ.
ВЕНТИЛЯЦИЯ ЛЁГКИХ - это управляемый процесс, представляющий собой активный транспорт газовых смесей во время дыхательных движений в лёгкие и из лёгких. При вдохе кислород с вдыхаемой газовой смесью (вдыхаемым воздухом) переносится через дыхательные пути в лёгочные ацинусы, а двуокись углерода при выдохе с выдыхаемой газовой смесью переносится из лёгочных ацинусов наружу, в среду организма. Таким образом, вентиляция лёгких состоит из двух процессов: вентиляции дыхательных путей и вентиляции лёгочных ацинусов.
Главная ЦЕЛЬ ВЕНТИЛЯЦИИ ЛЁГКИХ - обеспечение устойчивой непрерывной доставки в лёгочные альвеолы кислорода и устойчивого непрерывного выведения из организма двуокиси углерода.
Вентиляция лёгких является результатом дыхательных движений. Дыхательные движения аппарата внешнего дыхания обеспечиваются ритмическими сокращениями дыхательных мышц.
Величина легочной вентиляции определяется глубиной дыхания и частотой дыхательных движений. Количественной характеристикой легочной вентиляции служит МИНУТНЫЙ ОБЪЕМ ДЫХАНИЯ (МОД) - объем воздуха, проходящий через легкие за 1 минуту. МОД, который у человека в покое составляет в среднем 8 л/мин. МАКСИМАЛЬНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ ЛЕГКИХ (МВЛ) - объем воздуха, который проходит через легкие за 1 минуту во время максимальных по частоте и глубине дыхательных движений, Максимальная вентиляция возникает во время интенсивной работы, при недостатке содержания 0 2 (гипоксия) и избытке СО 2 (гиперкапния) во вдыхаемом воздухе.
Для оценки вентиляционной функции легких, состояния дыхательных путей, изучения дыхания применяются различные методы исследования: ПНЕВМОГРАФИЯ, СПИРОМЕТРИЯ, СПИРОГРАФИЯ, ПНЕВМОСКРИН . С помощью спирографа можно определить и записать величины легочных объемов воздуха, проходящих через воздухоносные пути человека. При спокойном вдохе и выдохе через легкие проходит сравнительно небольшой объем воздуха. Это ДЫХАТЕЛЬНЫЙ ОБЪЕМ (ДО), который у взрослого человека составляет примерно 500 мл. При глубоком вдохе человек может дополнительно вдохнуть еще определенный объем воздуха. Этот РЕЗЕРВНЫЙ ОБЪЕМ ВДОХА (РОвд) - максимальный объем воздуха, который способен вдохнуть человек после спокойного вдоха. Величина резервного объема вдоха составляет у взрослого человека примерно 1,8-2,0 л. После спокойного выдоха человек может при глубоком выдохе дополнительно выдохнуть еще определенный объем воздуха. Это РЕЗЕРВНЫЙ ОБЪЕМ ВЫДОХА (РОВЫД), величина которого составляет в среднем 1,2 - 1,4 л. Объем воздуха, который остается в легких после максимального выдоха и в легких мертвого человека, - ОСТАТОЧНЫЙ ОБЪЕМ ЛЕГКИХ (00). Величина остаточного объема составляет 1,2 -1,5 л.
ЕМКОСТИ ЛЕГКИХ:
ОБЩАЯ ЕМКОСТЬ ЛЕГКИХ (ОЕЛ) - объем воздуха, находящегося в легких после максимального вдоха;
ЖИЗНЕННАЯ ЕМКОСТЬ ЛЕГКИХ (ЖЕЛ) включает в себя дыхательный объем, резервный объем вдоха, резервный объем выдоха. ЖЕЛ - это объем воздуха, выдохнутого из легких после максимального вдоха при максимальном выдохе.
ЕМКОСТЬ ВДОХА (ЕД.) равна сумме дыхательного объема и резервного объема вдоха, составляет в среднем 2,0 - 2,5 л;
Воздух, находящийся в воздухоносных путях (полость рта, носа, глотки, трахеи, бронхов и бронхиол), не участвует в газообмене, и поэтому пространство воздухоносных путей называют ВРЕДНЫМ ИЛИ МЕРТВЫМ ДЫХАТЕЛЬНЫМ ПРОСТРАНСТВОМ. Во время спокойного вдоха объемом 500 мл в альвеолы поступает только 350 мл вдыхаемого атмосферного воздуха. Остальные 150 мл задерживаются в анатомическом мертвом пространстве. Составляя в среднем треть дыхательного объема, мертвое пространство снижает на эту величину эффективность альвеолярной вентиляции при спокойном дыхании.
Вентиляцией легких обозначают процесс обмена воздуха между легкими и атмосферой. Количественным показателем вентиляции легких служит МИНУТНЫЙ ОБЪЕМ ДЫХАНИЯ. В покое у человека минутный объем дыхания составляет 6-8 л/мин.
Похожая информация.
Различные факторы влияют на свойства сердечной мышцы (возбудимость, проводимость, сократимость, автоматизм, тонус) и, следовательно, на основные параметры деятельности сердца - частоту и силу сокращений.
Влияния на частоту сердечных сокращений называются хронотропными, на силу сокращений -инотропными, на возбудимость -батмотропными, на проводимость -дромотропными, на тонус сердечной мышцы -тонотропными влияниями. Влияния, вызывающие увеличение этих показателей называются положительными, а уменьшение - отрицательными.
Регуляция деятельности сердца. Принято различать несколько форм регуляции деятельности сердца: авторегуляцию (представленную двумя ее видами - миогенным и нейрогенным) и экстракардиальную регуляцию (нервную, гуморальную, рефлекторную).
Миогенная авторегуляция включает в себя гетерометрический и гомеометрический механизмы.Гетерометрический механизм опосредован внутриклеточными взаимодействиями и связан с изменением взаиморасположения актиновых и миозиновых нитей в миофибриллах кардиомиоцитов при растяжении миокарда кровью, поступающей в полости сердца. Растяжение миокардиоцитов приводит к увеличению количества миозиновых мостиков, способных соединить миозиновые и актиновые нити во время сокращения. Чем более растянут кардиомиоцит, тем на большую величину он может укоротиться при сокращении, и тем более сильным будет это сокращение. Этот вид регуляции был установлен на сердечно-легочном препарате и сформулирован в виде "закона сердца" илизакона Франка-Старлинга. Согласно этому, закону, чем больше миокард растянут во время диастолы, тем больше сила последующего сокращения (систолы). Предсистолическое растяжение миокарда обеспечивается дополнительным объемом крови, нагнетаемым в желудочки во время систолы предсердии. При утомлении сердечной мышцы и длительной нагрузки (например, при гипертонии) этот закон проявляется только в том случае, если сердечная мышца растягивается значительно больше, чем обычно. Однако, величина минутного объема сердца и в этих состояниях длительное время удерживается на нормальном уровне. При дальнейшем нарастании утомления или нагрузки этот показатель уменьшается.
Гомеометрическая авторегуляция сердца связана с определенными межклеточными отношениями и не зависит от пред систолического его растяжения. Большую роль в гомеометрической регуляции играют вставочные диски - нексусы, через которые миокардиоциты обмениваются ионами и информауией. Реализуется данная форма регуляции в виде "эффекта Анрепа" - увеличение силы сердечного сокращения при возрастании сопротивления в магистральных сосудах.
Другим проявлением гомеометрической регуляции является так называемая ритмоинотропная зависимость: изменение силы сердечных сокращений при изменении частоты. Это явление обусловлено изменением длительности потенциала действия миокардиоцитов и, следовательно, изменением количества экстрацеллюлярного кальция, входящего в миокардиоцит при развитии возбуждения.
Нейрогенная авторегуляция сердца в своей основе имеет периферические внутрисердечные рефлексы. Рефлексогенные зоны (скопление рецепторов, с которых начинаются определенные рефлексы) сердца условно делятся на контролирующие "вход" (приток крови к сердцу), "выход" (отток крови от сердца) и кровоснабжение самой сердечной мышцы (расположены в устьях коронарных сосудов). При любом изменении параметров этих процессов возникают местные рефлексы, направленные на ликвидацию отклонений гемодинамики. Например, при увеличении венозного притока и увеличении давления в устьях полых вен и в правом предсердии возникает рефлекс Бейнбриджа заключающийся в увеличении частоты сокращений сердца.
Экстракардиальная регуляция. Гуморальная регуляция. Сердечная мышца обладает высокой чувствительностью к составу крови, протекающей через ее сосуды и полости сердца. К гуморальным факторам, которые оказывают влияние на функциональное состояние сердца, относятся:
Гормоны (адреналин, тироксин и др.);
Ионы (калия, кальция, натрия и др.);
Продукты метаболизма (молочная и угольная кислоты и др.);
Температура крови.
Адреналин оказывает на сердечную мышцу положительный хроно- и инотропный эффект. Его взаимодействие с бета-адренорецепторами кардиомиоцитов приводит к активации внутриклеточного фермента аденилатциклазы, которая ускоряет образование циклического АМФ, необходимого для превращения неактивной фосфарилазы в активную. Последняя обеспечивает снабжение миокарда энергией путем расщепления внутриклеточного гликогена с образованием глюкозы. Такое же влияние на сердце (и тем же путем) оказываетглюкагон.
Гормон щитовидной железы - тироксин - обладает ярко выраженным положительным хронотропным эффектом и повышает чувствительность сердца к симпатическим воздействиям.
Положительный инотропный эффект на сердце оказывают кортикостероиды, ангиотензин, серотонин.
Избыток ионов калия оказывает на сердечную деятельность отрицательный ино-, хроно-, батмо- и дромотропный эффекты. Повышение концентрации калия в наружной среде приводит к снижению величины потенциала покоя (вследствие уменьшения градиента концентрации калия), возбудимости, проводимости и длительности ПД.
При значительном увеличении концентрации калия сино-атриальный узел перестает функционировать как водитель ритма, и происходит остановка сердца в фазе диастолы. Снижение концентрации ионов калия приводит к повышению возбудимости центров автоматии, что может сопровождаться, прежде всего, нарушениями ритма сердечных сокращений.
Умеренный избыток ионов кальция в крови оказывает положительный инотропный эффект. Это связано с тем, что ионы кальция активируют фосфарилазу и обеспечивают сопряжение возбуждения и сокращения. При значительном избытке ионов кальция происходит остановка сердца в фазе систолы, т.к. кальциевый насос миокардиоцитов не успевает выкачивать избыток ионов кальция из межфибриллярного ретикулума и разобщение нитей актина, и миозина, следовательно, и расслабления не происходит.
Нервная регуляция. Нервные влияния на деятельность сердца осуществляются импульсами, которые поступают к нему по блуждающему и симпатическим нервам. Тела первых нейронов, образующих блуждающие нервы, расположены в продолговатом мозге. Их аксоны, образующие преганглионарные волокна, идут в интрамуральные ганглии, расположенные в стенке сердца. Здесь находятся вторые нейроны, аксоны которых образуют постганглионарные волокна и иннервируют сино-атриальный узел, мышечные волокна предсердий, атрио-вентрикулярный узел и начальную часть проводящей системы желудочков.
Первые нейроны, образующие симпатические нервы, иннервирующие сердце, расположены в боковых рогах пяти верхних грудных Сегментов спинного мозга. Их аксоны (преганглионарные волокна) заканчиваются в шейных и верхних грудных симпатических узлах, в которых находятся вторые нейроны, отростки которых (постганглионарные волокна) идут к сердцу. Большая их часть отходит от звездчатого ганглия. Симпатическая иннервация, в отличие от парасимпатической, более равномерно распределена по всем отделам сердца, включая миокард желудочков. Братьями Э. и Г. Вебер впервые было показано, что раздражение блуждающих нервов оказывает на деятельность сердца отрицатель-вый ино-, хроно-, батмо- и дромотропный эффекты. Микроэлектродные отведения потенциалов от мышечных волокон предсердий показали, что при сильном раздражении блуждающего нерва происходит увеличение мембранного потенциала (гиперполяризация), которое обусловлено повышением проницаемости мембраны для ионов калия, что препятствует развитию деполяризации. Гиперполяризация пейсмекерных клеток сино-атриального узла снижает их возбудимость, что приводит вначале к запаздыванию развития МДД в сино-атриальном узле, а затем и полному ее устранению, что приводит сначала к замедлению сердечного ритма, а затем к остановке сердца. Инотропный эффект связан с укорочением ПД миокарда предсердий и желудочков. Дромотропный - связан с уменьшением атрио-вентрикулярной проводимости.
Однако, слабое раздражение блуждающего нерва может вызывать симпатический эффект. Это объясняется тем, что в сердечном интрамуральном ганглии, кроме холинэргических эфферентных нейронов, находятся адренэргические, которые, обладая более высокой возбудимостью, формируют симпатические эффекты.
Вместе с тем, при одной и той же силе раздражения эффект блуждающего нерва может иногда сопровождаться противоположными реакциями. Это связано со степенью наполнения кровью полостей сердца и сердечных сосудов, т. е. с активностью собственного (внутрисердечного) рефлекторного аппарата. При значительном наполнении и переполнении сосудов и полостей сердца, раздражение блуждающего нерва сопровождается тормозными (отрицательными) реакциями, а при слабом наполнении сердца и, следовательно, слабом возбуждении механорецепторов внутрисердечной нервной сети - стимулирующими (положительными).
Исследованиями И.Ф. Циона впервые было показано, что раздражение симпатических нервов оказывает на сердечную деятельность положительные хроно-, ино-, батмо- и тромотропныи эффекты. Среди симпатических нервов, идущих к сердцу, И.П. Павлов обнаружил нервные веточки, раздражение которых вызывает только положительный инотропный эффект. Они были названы усиливающим нервом сердца, который действует на сердце путем стимуляции в нем обмена веществ, т.е. трофики.
Раздражение симпатических нервов вызывает:
Повышение проницаемости мембраны для ионов кальция, что приводит к повышению степени сопряжения возбуждения и сокращения миокарда;
Ускорение спонтанной деполяризации клеток водителей ритма сердца, что приводит к учащению сердечных сокращений;
Ускорение проведения возбуждения в атрио-вентрикулярном узле, что уменьшает интервал между возбуждением предсердий и желудочков.
Удлинение ПД и увеличение его амплитуды, в результате чего больше экзогенного кальция поступает в саркоплазму и сила мышечного сокращения возрастает.
При раздражении ваго-симпатического ствола раньше наступает парасимпатический эффект, а затем - симпатический. Это связано с тем, что постганглионарные волокна блуждающего нерва (от интрамуральных ганглиев) очень короткие и обладают достаточно высокой скоростью проведения возбуждения. У симпатического нерва постганглионарные волокна длинные, скорость проведения возбуждения меньше, поэтому эффект от его раздражения запаздывает. Однако, действие блуждающего нерва кратковременное, т. к. его медиатор - ацетилхолин - быстро разрушается ферментом холинэстеразой. Медиатор симпатических волокон - норадреналин - разрушается значительно медленнее, чем ацетилхолин, и он действует дольше, поэтому после прекращения раздражения симпатических нервов некоторое время сохраняется учащение и усиление сердечной деятельности.
Из сравнения влияний симпатического и парасимпатического нервов на деятельность сердца видно, что они являются нервами-антагонистами, т, е. оказывают противоположные эффекты. Однако, при определенных условиях раздражения парасимпатического нерва можно получить симпатикоподобный эффект, а симпатического - вагусный. В условиях деятельности целостного организма можно говорить только об их относительном антагонизме, так как они совместно обеспечивают наилучшее, адекватное функционирование сердца в различных функциональных системах. Следовательно, их влияния не антагонистические, а скорее содружественные, т. е. они функционируют как нервы-синергисты.
Рефлекторные влияния на деятельность сердца могут возникать при раздражении различных интеро- и экстерорецепторов. Но особое значение в изменении деятельности сердца имеют рефлексы, возникающие с рецепторов, расположенных в сосудистой системе, получивших название сосудистых рефлексогенных зон. Они расположены в дуге аорты, в каротидном синусе (область разветвления общей сонной артерии) и в других участках сосудистой системы. В этих рефлексогенных зонах находится множество механо, баро-, хеморецеторов, которые реагируют на различные изменения гемодинамики и состав крови.
Рефлекторные влияния с механорецепторов каротидного синуса и дуги аорты особенно важны при повышении кровяного давления. Последнее приводит к возбуждению этих рецепторов и, как следствие, повышению тонуса блуждающего нерва, в результате чего возникает торможение деятельности сердца (отрицательный хроно- и инотропный эффекты). При этом сердце меньше перекачивает крови из венозной системы в артериальную и давление в аорте и крупных сосудах снижается.
Интенсивное раздражение интерорецепторов может рефлекторно привести к изменению деятельности сердца, вызывая либо учащение и усиление, либо ослабление и урежение сердечных сокращений. Так, например, раздражение рецепторов, брюшины (поколачивание пинцетом но животу лягушки) может привести к урежению сердечной деятельности и даже к его остановке (рефлекс Гольца). У человека кратковременная остановка сердечной деятельности также может наступить при ударе в область живота. При этом афферентные импульсы по чревным нервам достигают спинного мозга, а затем ядер блуждающих нервов, от которых по эфферентным волокнам вагуса импульсы направляются к сердцу, вызывая его остановку. К вагусным рефлексам относится и глазо-сердечный рефлекс (рефлекс Данини-Ашнера) - урежение сердечной деятельности при легком надавливании на глазные яблоки.
Корковая регуляция деятельности сердца . Изменение сердечной деятельности могут вызвать различные эмоции или упоминание о факторах, их вызывающих, что свидетельствует об участии коры больших полушарий мозга в регуляции деятельности сердца.
Наиболее убедительные данные о наличии корковой регуляции сердечной деятельности получены методом условных рефлексов. Условно-рефлекторные реакции лежат в основе предстартовых состояний спортсменов, сопровождающихся такими же изменениями деятельности сердца, как и во время соревнований.
Кора больших полушарий головного мозга обеспечивает приспособительные реакции организма не только к настоящим, но и к будущим событиям. Условно-рефлекторные сигналы, предвещающие наступление этих событий, могут вызвать изменения сердечной деятельности и всей сердечно-сосудистой системы в той мере, в какой это необходимо, чтобы обеспечить предстоящую деятельность организма.
Регуляция деятельности сердца и сосудов. Насосная функция сердца обеспечивает определенное давление в сосудах, которое необходимо для доставки крови во внутренние органы. У здорового человека артериальное давление в условиях покоя сравнительно устойчиво: систолическое (максимальное) давление не превышает 140, диастолическое (минимальное) - 90 мм рт. ст. Постоянное давление в крупных сосудах поддерживается благодаря сложному взаимодействию двух факторов — количества поступающей в минуту крови и сопротивления, которое оказывают току крови сосуды. Обе эти величины достаточно изменчивы даже в физиологических условиях. Так, минутный объем кровообращения зависит от числа, силы сокращений сердца и ряда других факторов. Сопротивление кровотоку преимущественно определяется напряжением (тонусом) мелких артерий (артериол), которые способны активно изменять свой просвет и таким образом регулировать количество поступающей в ткани крови. Даже в условиях обычной деятельности человека важнейшие показатели - минутный объем кровообращения и сопротивление кровотоку – изменяются. Так, при больших физических нагрузках (например, беге) минутный объем кровообращения возрастает в несколько раз. Однако артериальное давление при этом повышается незначительно из-за уменьшения сопротивления кровотоку в результате расширения сосудов работающей мускулатуры. Минимальные изменения артериального давления в физиологических условиях (физическое или эмоциональное напряжение) свидетельствуют о наличии сложных механизмов его регуляции.
Решающая роль среди этих механизмов принадлежит нервной системе. Нейрогенные механизмы контроля артериального давления быстро реагируют на его изменения. Начальным звеном этого самоконтролирующего механизма являются специальные нервные окончания (рецепторы), которые расположены преимущественно в участке аорты близ ее отхождения от сердца. Эти рецепторы воспринимают колебания стенки аорты (ее растяжение) при поступлении в нее крови в момент сокращения сердца. При увеличении количества поступающей крови или же повышении давления в аорте стенка ее растягивается, что и стимулирует рецепторы давления (барорецепторы).
От барорецепторов сигналы поступают в центральную нервную систему, где они анализируются, и ответ по специальным нервам направляется к сердцу и сосудам. Увеличение импульсации от барорецепторов в конечном итоге приводит к уменьшению числа сокращений сердца и расширению артерий, что способствует возвращению артериального давления к исходному уровню. Иными словами, у здорового человека нейрогенный контроль артериального давления может рассматриваться как замкнутая схема автоматического регулирования основной функции системы (в данном случае - сердечно-сосудистой). Безусловно, регулирующие влияния нервной системы на сердечно-сосудистую постоянно меняются как за счет изменения активности центральной нервной системы, в том числе и коры головного мозга, так и за счет большого количества импульсов, поступающих в центральную нервную систему от различных органов. Так, при эмоциональном напряжении (стресс) резко уменьшается тормозящее действие центральной нервной системы на нейрогенный механизм регуляции артериального давления и оно повышается. Это влияние осуществляется через так называемые вегетативные отделы нервной системы (симпатические нервные волокна) и блуждающий нерв. В окончаниях симпатических нервных волокон содержится специальное вещество (медиатор) - норадреналин. Его выделение из нервных окончаний резко увеличивается при волнении, физической нагрузке и некоторых других состояниях организма. В этих же условиях в специальных эндокринных железах - надпочечниках - усиливается синтез и выброс в кровь еще одного гормона - адреналина. Адреналин и норадреналин повышают сократимость сердца, частоту его сокращений, повышают тонус мелких сосудов. Следствием этих изменений сердечно-сосудистой системы является повышение артериального давления. Нейрогенные влияния могут существенно изменять деятельность ряда органов, имеющих отношение к регуляции артериального давления. К числу этих органов прежде всего относятся почки, которые выделяют в кровь вещества, как повышающие, так и понижающие артериальное давление. Кроме того, влияние почек на уровень артериального давления связано с их способностью удалять из организма натрий и воду. Целый ряд биологически активных веществ, изменяющих артериальное давление, выделяется эндокринными органами внутренней секреции (надпочечники, гипофиз), а также синтезируется в тканях (простатландины).
У здорового человека повышающие и понижающие уровень артериального давления воздействия уравновешены. Увеличение активности факторов, повышающих артериальное давление в покое, сразу же приводит к увеличению активности систем противоположного действия. Результатом этих сложных и непрерывно изменяющихся взаимодействий является относительно постоянный уровень артериального давления. В необычных ситуациях (сильное физическое или эмоциональное напряжение) артериальное давление может значительно превышать нормальный уровень, однако по окончании напряжения оно быстро возвращается к исходному уровню. Наличием столь сложной системы контроля артериального давления и необходимостью его постоянного приспособления к запросам организма объясняется частое возникновение нарушений в этой системе, приводящее к повышению артериального давления и развитию гипертонической болезни.
Тема: Кровь и кровообращение
Урок: Регуляция работы сердца и кровеносных сосудов
В 1543 году А. Везалий выпустил труд о строении человеческого тела, чем положил начало научной анатомии (см. Рис. 1).
Рис. 1.
Однажды Везалий проводил вскрытие трупа с целью установления его смерти, но после вскрытия грудной клетки он обнаружил бьющееся сердце. Тогда инквизиция обвинила его в убийстве человека и приговорила к длительному паломничеству.
Это объясняется автоматией сердца.
Помимо мышечных волокон, в нем есть высоковозбудимые мышечные структуры, которые самостоятельно способны генерировать нервные импульсы - водители ритма - пейсмекеры (см. Рис. 2).
Рис. 2.
В сердце 2 таких образования - синоатриальный и атриовентрикулярный узлы. Синоатриальный узел называют главным водителем ритма, так как он первый генерирует нервный импульс и последним перестает это делать при остановке сердца.
Мышцы предсердия и желудочка полностью разделены соединительнотканной перегородкой, и их связь осуществляется только через атриовентрикулярный узел (см. Рис. 3).
Рис. 3.
Передача импульса от синоатриального узла к атриовентрикулярному происходит с задержкой 0,15 секунд. Поэтому сокращение предсердий заканчивается раньше, чем начинается сокращение желудочков.
Автоматия сердца - способность органа ритмично возбуждаться без внешних раздражений.
Нервная система влияет на сердечный ритм, но не способна регулировать порядок сокращения частей сердца. Так, при физических нагрузках сердце работает чаще, а во время отдыха ЧСС снижается.
Это связано с тем, что к сердцу подходят 2 нерва: симпатической НС и парасимпатической НС (блуждающий нерв), симпатический нерв ускоряет работу сердца, а парасимпатический ее замедляет.
Работа сердца зависит не только от физической нагрузки, но и от эмоционального состояния человека.
На работу сердца влияют 2 гормона: адреналин и ацетилхолин.
Адреналин увеличивает ЧСС, расширяет крупные кровеносные сосуды и сужает мелкие.
Ацетилхолин снижает ЧСС и расширяет протоки кровеносных сосудов.
Таким образом, можно сделать вывод, что работа сердца совместно регулируется нервной и гуморальной системой.
Список литературы
1. Колесов Д.В., Маш Р.Д., Беляев И.Н. Биология. 8. - М.: Дрофа.
2. Пасечник В.В., Каменский А.А., Швецов Г.Г. / Под ред. Пасечника В.В. Биология. 8. - М.: Дрофа.
3. Драгомилов А.Г., Маш Р.Д. Биология. 8. - М.: Вентана-Граф.
Домашнее задание
1. Колесов Д.В., Маш Р.Д., Беляев И.Н. Биология. 8. - М.: Дрофа. - С. 114, задания и вопрос 5.
2. Как нервная система регулирует деятельность сердца?
3. Что такое пейсмекеры? Где они расположены?
4. Подготовьте небольшое сообщение о нарушениях автоматии сердца.
Биология 8 класс
Тема: Регуляция работы сердца и кровеносных сосудов.
Цель: сформировать представления о нейрогуморальной регуляции работы сердца и автоматизме сердечной деятельности.
Задачи урока.
Образовательные:
сформировать представления о нейрогуморальной регуляции работы сердца и автоматизме сердечной деятельности;
указать связь местной и центральной, нервной и гуморальной регуляции;
учить пользоваться функциональными пробами для самоконтроля своего физиологического состояния и тренированности, выполнять лабораторные работы, интерпретировать результаты опытов и делать выводы.
Развивающие:
развивать память, речь, мышление, аналитико – синтетические умения, наблюдательность, умение сравнивать, обобщать, составлять схемы, выделять главное, работать с различными источниками информации; компетентность школьников; творческие способности (составлять графические конспекты, обдумывать проблемные вопросы);
развивать познавательный интерес к предмету и своему организму средствами наглядности, ИКТ, использованием цитат, проблемных вопросов, опытов ученых, выполнением лабораторных работ;
Воспитательные:
Воспитывать дисциплинированность, культуру умственного труда, самостоятельность, трудолюбие, уважение к выступающему;
Воспитывать чувство ответственности за свое здоровье.
Оборудование: демонстрационное – презентация, видеофрагмент «Гуморальная регуляция работы сердца» (ЭОР «Биология 8 класс» изд-во Дрофа); иное - карточки опроса д/з, цветные мелки.
Понятия (новые): автоматизм, симпатический и блуждающий нерв, гуморальная регуляция, адреналин, ацетилхолин, абстиненция.
Тип урока – комбинированный урок
Методы, приемы и оборудование
Ход урока
Эмоциональный настрой на урок
Приветствие,
Беседа с дежурным.
Индивидуальный опрос у доски
Карточка опроса д/з
Индивидуальный опрос по карточке
Работа с обратной стороны доски
Карточка опроса д/з, цветные мелки
Фронтальный опрос
Проверка домашней задачи
МПС (математика)
Ответ у доски и по карточке
Дополнение и корректировка
Микроитог
I Проверка домашнего задания
1.Индивидуальный опрос у доски
Дать развернутый ответ на вопросы:
Что является причиной движения крови по сосудам?
Как изменяется давление крови в разных сосудах?
Что произошло бы с кровотоком, если давление в местах, где начинается и кончается его движение, было бы одинаковым?
Каким прибором и в какой последовательности измеряют артериальное давление?
Как изменяется скорость кровотока в артериях, капиллярах и венах?
2.Индивидуальный опрос по карточке (на доске)
Задание: какой путь (через какие сосуды и отделы сердца) пройдет с кровью до мышц ног лекарство, если его ввести в мышцы руки? Объясните и нарисуйте цветными мелками схему, условно изобразив руку, ногу, легкие и сердце. Стенки сосудов и сердца обозначьте одной линией, стрелочками – направление движения, артериальную кровь – красным цветом!
3.Фронтальный опрос
Что такое артериальное давление?
Какое артериальное давление считается верхним, а какое – нижним?
Какие заболевания, связанные с нарушением артериального давления вы знаете? В чем их причина?
Почему участок сердечной стенки, восстановившейся после перенесенного инфаркта, не может сокращаться?
Что такое пульс? Где его можно прощупать?
В чем причина пульса?
Почему при переходе от одной деятельности к другой меняется кровоснабжение органов?
Каким опытом это можно доказать?
Решение домашней задачи: Известно, что сердце человека сокращается в среднем 70 раз в минуту. При каждом сокращении выбрасывается 150 см 3 крови. Какой объем крови прокачивает ваше сердце за время 6 уроков в школе?
(70 ударов X 150 см 3 = 10500 см 3 - объем крови за одну минуту;
6 уроков X 40 минут = 240 минут – составляют все уроки;
240 минут X 10500 см 3 = 2 520 000 см 3 = 2520 литров)
4.Ответ у доски и по карточке. Микроитог .
Сообщение темы урока
Постановка проблемы урока
Сообщение исторического факта
Демонстрация презентации
Обсуждение проблемного вопроса в группах, анализ подсказок
На слайде - подсказки
Высказывание своих предположений
Дополнение учителя
Запись темы в тетрадь
I I Работа по теме урока
1)Сообщение темы, постановка проблемы урока
С очень давних времен люди пытались познать свой организм, интересовались функциями различных органов и, конечно, работой сердца. Нет почти ни одного мыслителя древнего мира, который не затрагивал бы этих вопросов. Среди ярких имен эпохи Возрождения видное место занимает имя Андреаса Везалия – врача, основателя научной анатомии.
Блестящие исследования Везалия привели к столкновению с католической церковью. Доведенный своими врагами до отчаяния, он прекратил научную деятельность в Италии, сжег свои рукописи и стал придворным врачом в Мадриде, где и произошло событие, послужившее поводом для суда инквизиции над гениальным анатомом.
Однажды Везалий вскрыл труп, чтобы установить причину его смерти. Каков же был ужас его и всех присутствующих, когда после вскрытия грудной клетки трупа они увидели слабо сокращающееся сердце! Инквизиция обвинила Везалия во вскрытии живого человека и приговорила к паломничеству в Палестину, из которого он не вернулся.
Но почему же все-таки сокращалось сердце трупа? Неужели выдающийся врач, каким был Андреас Везалий, принял за мертвеца живого человека? Ответить на этот вопрос не мог никто, даже сам Везалий, ведь уровень знаний той эпохи был еще очень низок. Ответ на него человечество получило лишь только через три столетия.
- Как объяснить роковой случай с Везалием? (обсуждение в группах)
На доске – подсказки:
1.Сердце животных, например, лягушки, можно долго сохранять работающим в физиологическом растворе для холоднокровных. При этом последовательность сокращений отделов сердца сохраняется.
3.Если сердце лягушки разрезать на части – отдельные его части также будут сокращаться.
Предположения детей.
Эти факты свидетельствуют о том, что сердце имеет собственный «встроенный» в него механизм, возбуждающий сокращения мышечных волокон.
Сегодня на уроке мы поговорим о регуляции работы и гигиене сердца и сосудов. Тема урока «Регуляция работы сердца и кровеносных сосудов»
Повествовательный рассказ
Работа с новым понятием
Демонстрация презентации
Работа с новыми понятиями
Работа с графическим конспектом – схемой
Графический конспект на слайде
2)Понятие об автоматии сердца. Нервная регуляция.
Способность органа ритмически возбуждаться без внешних раздражений под влиянием импульсов, возникающих в нем самом, называют автоматизмом . Автоматизмом обладает и сердце.
Автоматизм обеспечивается особыми мышечными волокнами (узлами) в разных частях правого предсердия , способными самовозбуждаться.
Синоатриальный узел называют водителем сердечного ритма, так как именно в нем зарождается каждая волна возбуждения; при остановке сердца этот участок последним перестает биться. Местонахождение: в правом предсердии, у места впадения верхней полой вены).
От этого узла отходит пучок специализированных волокон – путь, по которому волна возбуждения передается от предсердий к желудочкам. Передача импульса происходит с задержкой в 0,15 с, благодаря чему систола предсердий заканчивается раньше, чем начинается систола желудочков.
Атриовентрикулярный узел находится в правом предсердии, у перегородки, отделяющей предсердие от желудочка.
Демонстрация картинки с изображением местонахождения узлов
ЦНС не изменяет последовательность сокращений камер сердца, однако, влияет на ритм сокращений. Нервы вегетативной нервной системы: симпатический – ускоряющий работу сердца, сужает артериальные сосуды, кровяное давление повышается; блуждающий (парасимпатический) – замедляющий работу сердца, расширяет просвет артериальных сосудов, давление понижается. Но было бы ошибочно думать, что в целом организме сердца работает самостоятельно, независимо от общего состояния организма. Работа сердца находится под контролем ЦНС, и его деятельность изменяется под влиянием возбуждения, которое поступает из головного мозга. Это позволяет сердечно – сосудистой системе постоянно приспосабливаться к меняющимся условиям внешней и внутренней среды. Таким образом, обеспечивается нервная регуляция работы сердца и кровеносных сосудов.
На доске – часть графического конспекта :
Регуляция работы сердца и сосудов
Нервная Гуморальная
возбуждение особых
Автоматизм мышечных волокон
правого предсердия
ЦНС (вегетативный отдел):
симпатический – ускоряет
блуждающий – замедляет
Вопрос: при жаре и волнении кожа краснеет, на холоде и испуге – бледнеет. Почему?
Демонстрация видеофрагмента
Самостоятельная работа с опорной схемой
Беседа
Дополнение учителя
3)Гуморальная регуляция работы сердца и сосудов
Регуляция работы кровеносной системы происходит и гуморальным путем.
Задание: посмотрите видеофрагмент о гуморальной регуляции работы сердца и сосудов. Выделите ключевые слова и понятия для дополнения графического конспекта - схемы.
Демонстрация видеофрагмента «Гуморальная регуляция работы сердца» (ЭОР «Биология 8 класс» изд-во Дрофа)
Самостоятельная работа в тетрадях по составлению опорной схемы.
Беседа
- В чем отличие гуморальной регуляции от нервной?
- Какие вещества оказывают влияние на работу сердца гуморальным путем?
Дополнение учителя
Адреналин вызывает сужение большинства сосудов, усиливает сокращения сердца, повышает артериальное давление.
- Могут ли они изменить последовательность сокращений отделов сердца?
Сообщение интересных фактов
Это интересно!
*Для повышения надежности всей кровеносной системы сокращение легочной артерии регулируется 13 гормонами, а ее расслабление вызывается действием 7 гормонов.
*При физических и эмоциональных напряжениях сердце перекачивает в среднем за 1 минуту в 3-5 раз больше крови, чем в покое.
*Сердце за жизнь человека сокращается 25 млрд. раз. Этой работы достаточно, чтобы поднять железнодорожный состав на гору Монблан.
Тестирование (интерактивное задание)
Опрос «по цепочке»
I I I Обобщающий контроль
Тест «Молодец!» (интерактивное задание)
1.Что происходит с просветом большинства кровеносных сосудов при повышении в крови концентрации гормона адреналина? а)не изменяется, б)уменьшается , в)увеличивается.
2.Какая из жидкостей непосредственно взаимодействует с клетками разных органов? а)плазма, б)лимфа, в)тканевая .
3.Как возбуждение нервного центра симпатического нерва влияет на частоту и силу сокращения сердца? а)не изменяет, б)уменьшает, в)увеличивает .
4.Одинаковое или разное количество крови протекает в единицу времени по обеим полым венам и по аорте? а)одинаковое , б)разное.
5.Как выкуривание сигареты влияет на диаметр кровеносных сосудов? А)не изменяет, б)уменьшает , в)увеличивает.
6.Как повышение концентрации ионов кальция в крови влияет на силу сокращения сердца? А)не изменяет, б)уменьшает, в)увеличивает .
7.Возбуждение, приходящее к сердцу по одному из нервов, ведет к уменьшению частоты и силы сокращений сердца. Назовите этот нерв. А)симпатический, б)блуждающий .
8.Отдел сердца, в особых мышечных клетках которого периодически и самопроизвольно возникает возбуждение, распространяющееся затем по всей сердечной мышце. А)правое предсердие , б)левое предсердие, в)правый желудочек.
9.Какая по насыщенности кислородом кровь течет по легочным венам? А)артериальная , б)венозная.
Формулирование выводов
Выводы – на слайде
Рефлексия
I V Итог урока. Рефлексия.
Выводы
1.Сердце способно возбуждаться без внешних раздражителей, под влиянием импульсов, возникающих в нем самом.
2.Регуляция работы сердца и сосудов осуществляется как нервным, так и гуморальным путем.
Рефлексия
- Понравился ли вам урок?
- Как вы думаете, был ли материал урока полезным для вас?
- Было ли что – то в уроке, что удивило, заставило задуматься?
Выдача и объяснение домашнего задания
V Домашнее задание
1) § 20- пересказ, ответить на вопросы.
2)Выполнить и оформить в тетради лабораторную работу «Доказательство вреда курения»;
3)Индивидуальные задания – подготовить доклады «Наиболее распространенные заболевания ССС и их причины», «Правильное питание для укрепления ССС», «Влияние алкоголя на сердечно- сосудистую систему», «Роль психологических факторов в развитии заболеваний ССС», «Успехи медицины в лечении заболеваний ССС».
