Глава 3. ОСНОВЫ
МАТЕРИАЛЬНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ОРГАНИЗАЦИИ ГЕМОАРТЕРИАЛЬНОЙ
СИСТЕМЫ СЕРДЦА
3.1. Особенности организации
гемоартериальной системы
Сердце в
отличие от других органов и тканей организма самообеспечивает собственное
кровоснабжение. В этом плане имеет место своего рода замкнутый цикл:
1) сокращение
сердца обеспечивает поступление крови и кислорода в сердечную мышцу и
2) утилизация кислорода в кардиомиоцитах
обеспечивает очередное сокращение сердца.
Таким образом,
основу деятельности системы
крово-кислородного обеспечения сердца составляет взаимодействие трех “партнеров”:
1) переносчика кислорода - крови;
2)
транспортного тракта - сосудистого русла и
3) движущего
фактора - давления в аорте.
С первыми двумя “партнерами” связаны
структурные аспекты системы, а с третьим - динамические. В нашу задачу входит
рассмотреть основы взаимосвязи давления, архитектоники коронарного русла и движущейся крови в сердечной мышце в условиях покоя
и физической нагрузки.
В крови
содержатся все необходимые для жизни клеток вещества (глюкоза, аминокислоты, жирные
кислоты, соли, вода и т.д.). Однако количество крови, протекающее через миокард, определяется прежде всего его
потребностью в кислороде. Транспорт кислорода - одна из важнейших функций
движущейся крови. Среднее давление в аорте рефлекторно задает уровень кровотока в
коронарных сосудах, а также уровень потребления кислорода сердечными клетками. По этой причине
в конечном счете важно выявить количественные соотношения между
потреблением кислорода, архитектоникой коронарного русла и давлением в аорте.
Временное повышение артериального давления вследствие “возмущающего” воздействия физической нагрузки, а также
и других “возмущающих” факторов, принято называть гипертензией. Связь между гипертензией
и кровоснабжением
организма млекопитающих в условиях физической нагрузки можно представить
следующими отношениями [152]
/
= 
= 
,
где nзс , n - соответственно частоты сердцебиений в
золотом режиме кровоснабжения организма и при некотором уровне физической нагрузки; Q(nзс), Q(n), , - минутный выброс сердца и среднее давление в аорте в золотом режиме
кровоснабжения и при нагрузке. Кровоснабжение сердца обусловлено величиной среднего давления в аорте. По этой
причине в дальнейшем для анализа гемоартериальной системы будем использовать
фактор, связанный с изменением давления,
b == /.
Можно сказать,
что значение b представляет уровень относительной гипертензии; для млекопитающих в естественных
пределах вариации физической нагрузки b=1-2. В качестве исходного режима гипертензии примем золотой режим гипертензии,
соответствующий золотому режиму кровоснабжения всего организма (b =bзс =1).
Установлено
[253], что формы кривых кровотока в крупных коронарных артериях совершенно аналогичны.
Это означает, что средние за сердечный цикл кровотоки в каждой из этих артерий находятся в одном и том же
отношении к их максимальным и минимальным значениям [152]. Анализ этих кривых показал, что в пульсирующих сосудах
(крупные и средние артерии) средние за электромеханическую систолу и диастолу
значения кровотока приблизительно одинаковы; очевидно, что и средний за кардиоцикл кровоток равен той же
величине. При перемещении крови к сердечным сосудам меньшего диаметра пульсации давления
(а следовательно, и кровотока) все более сглаживаются, в
микрососудах (d<100 мкм) они практически отсутствуют [197, 278]. Эти экспериментальные данные позволяют судить о том, что
на уровне микрососудов пульсации размеров, кровотоков и давлений или
незначительны или совсем отсутствуют. Следовательно, в этих сосудах средние значения параметров за систолу,
диастолу и сердечный цикл равны одной и той же величине. Необходимо отметить, что
феномен равенства среднесистолического, среднедиастолического и среднего значений имеет место не только в
покое, но и при всяком уровне гипертензии. Например, отмечена неизменность соотношений кровотоков в ветвях левой
коронарной артерии в покое и при различных уровнях физической нагрузки [224,
283]; соотношение кровотоков в эндо- и эпикардиальных слоях постоянно в покое и при любой мышечной нагрузке
[178]. Не меняется и отношение кровотока в коронарном синусе к общему коронарному
кровотоку [207, 227] и кровотоку в левой коронарной артерии [249] при изменении давления в аорте и сжатии легочной
артерии. Представленные явления возможны только в том случае, если средние за систолу, диастолу и кардиоцикл значения кровотока
в отдельном сосуде одинаковы. Очевидно, что феномен равенства среднесистолического, среднедиастолического и
среднего значений относится и к другим гемодинамическим параметрам отдельного сосуда
(давление, проводимость, объем, время пребывания эритроцита и т.д.). Вследствие этого можно
говорить об аналогичности относительных изменений систолического, диастолического и
среднего значений того или иного параметра при переходе на новый уровень гипертензии. Этот феномен
позволяет нам не производить анализ рассматриваемого параметра раздельно для
систолы, диастолы и сердечного цикла. Поэтому в дальнейшем при рассмотрении изменений какого-либо параметра в
условиях гипертензии мы будем использовать его среднее за сердечный цикл значение; для краткости будем обозначать
эту величину “средним значением” параметра.
Особенности
организации сосудистого русла, гемодинамики и диффузии кислорода на
артериальном участке сердца можно проанализировать по двум направлениям. Первое
направление связано с исследованием маршрута отдельного “сердечного” эритроцита по цепочке сосудов от аорты до
капилляра. Второе направление состоит в том, чтобы проанализировать движение крови по всем генерациям артериальных сосудов
миокарда, включая микрососуды.