Система кровообращения и гравитация

Жизнь в условиях гравитации формировала у человека не только достаточно мощное сердце и совершенную систему циркуляции крови, но и привела к замене жаберного дыхания на легочное. Однако и этого оказалось недостаточно для удовлетворения метаболических потребностей тканей. Кожа стала дополнительным органом для диффузии кислорода. Человек — «выходец из Океана» — навсегда утратил свой чешуйчатый покров.

За одно сокращение сердце выбрасывает около 80 мл крови в аорту (ударный объем), в одну минуту им перекачивается 4-5 литров крови (минутный объем).
В артериальном участке кровеносной системы сердце, благодаря своей мышечной активности, работает против направления градиента силы тяжести и инерции. Совсем иначе обстоит дело с возвратом венозной крови к сердцу. В этом секторе нет антигравитационного насоса, равного сердцу. В вертикальном положении тела венозный отток, идущий вдоль продольной оси тела, более всего испытывает давление массы крови.

По особенностям венозного возврата крови к сердцу человек резко отличается от всех животных, у которых венозный отток (большая его часть) находится на уровне или выше сердца. Исключение могут составить животные, принимающие иногда вертикальную позу (гориллы, кенгуру, медведь). Однако в вертикальной позе они находятся короткое время и влияние силы тяготения на веночный отток у них не столь выражено, как у человека.

Человек в течение суток больше находится в вертикальном положении — стоя или сидя, на горизонтальное положение отводится, как правило, лишь время сна (8 часов). Можно считать прямохождение наиболее характерным состоянием человека.
От наполнения сердца в диастоле зависит эффект Старлинга (чем больше наполняется сердце в диастоле, тем больше выброс крови).

Возврат крови к сердцу обеспечивает ряд систем: присасывающее влияние грудной клетки во время вдоха, участие диафрагмы, а также мышцы брюшной полости. Циркуляция венозной крови не прекращается и в случаях, когда «венозная помпа» не функционирует (в горизонтальном положении, при отсутствии сокращения мышц).

Этот секрет причины непрерывности тока крови сейчас известен. Им оказалось так называемое «периферическое-мышечное сердце». Экспериментально были найдены подтверждения микронасосной функции у скелетной мускулатуры. Оказалось, что эти «малые мышечные насосы» обеспечивают не только венозный ток, но и влияют на динамику тока лимфы. Наблюдения ряда исследователей показали ритмичную пульсацию грудного лимфатического протока человека, причем не обусловленную влиянием «центрального» сердца. Феномен ритмичной пульсации лимфатического протока, как полагают, также обусловлен микронасосной функцией скелетной мускулатуры.

По мнению исследователей, мышцы непрерывно вибрируют, издавая звук, похожий на гудение шмеля: «Звуки, издаваемые жевательной мускулатурой, также можно услышать. Стоит только стиснуть зубы и закрыть — плотно оба уха ладонями». Все же, несмотря на участие множества компонентов в венозном притоке крови, в вертикальном положении тела часть крови не в состоянии преодолеть силу тяготения и депонируется в нижних конечностях. В венозном секторе нет такого мощного насоса, как «центральное» сердце. Открытие «периферического мышечного сердца» говорит о том, что сердце в какой-то степени также является парным органом. Однако если сравнить мощность этих двух «сердец», мы можем отметить чрезвычайно большую асимметрию их функций по сравнению с другими парными органами. Можно полагать, что «мышечное сердце» является более поздним приобретением эволюции, по крайней мере его роль значительно возросла после того, как человек выпрямился.

Насколько целесообразна столь значительная степень асимметрии функций центрального и периферического сердца, остается не совсем ясным и до сих пор. Асимметрия же в расположении венозного и артериального секторов относительно продольной оси тела, по- видимому, имеет физиологический смысл.

Как известно, вся венозная система и все крупные венозные сосуды расположены справа от плоскости симметрии, а артериальные — слева. Такая пространственная ориентация, безусловно, связана с адаптацией человека в процессе филогенетического развития. Целесообразность подобной асимметрии очевидна при изучении передвижения человека в гравитационном поле Земли. Например, бег спортсмена на стадионе обычно происходит справа налево. При беге по кругу (особенно на вираже) спортсмен отклоняется в сторону центра. Велосипедист на треке всегда движется против часовой стрелки и отклоняется справа налево. Движение спортсмена в противоположном направлении было бы «нефизиологичным».

Это подтверждает тезис о слабости систем, ответственных за венозный возврат, и их зависимости от сил земного тяготения.

Как показали исследования, кровоснабжение ног при переходе в горизонтальное положение снижается на 50%, существенно увеличивается минутный объем крови (на 20- 40%) и кровоснабжение мозга (на 20%). Таким образом, при перемене положения тела — ситуации, возникающей ежедневно, — происходит мобилизация всех компенсаторных механизмов и систем. В этом заключается тренировка системы кровообращения в привычных условиях. По существу, мы постоянно испытываем на себе силу земного тяготения и приспосабливаемся к ней. Но когда нам «не по себе» (мы чувствуем себя плохо), то пользуемся привычным способом — располагаем свое тело перпендикулярно к вектору земной гравитации (ложимся в постель).

Изложенное выше позволяет в большом круге кровообращения выделить два сектора с различной зависимостью от гравитации: первый — артериальный, второй — венозный.

Артериальный участок системы кровообращения можно отнести к «антигравитационному». Венозный отдел в большом круге кровообращения является более чутким и уязвимым в отношении перемены положения тела, в связи с чем его можно условно назвать «гравизависимым». На практике наиболее быстрые и отчетливые эффекты гравитации видны именно в этом секторе системы кровообращения.

Что касается малого круга кровообращения, то влияние на него гравитационных сил незначительно, так как он находится под воздействием механики дыхания, обеспечивающей компенсацию кровотока. Нарушение же гемодинамики в малом круге кровообращения при некоторых заболеваниях (митральный стеноз и др.) чаще связано с увеличением количества крови в системе легочной артерии в результате нарушения ее оттока из левого предсердия. В других случаях этому способствует снижение насосной функции левых отделов сердца.

При появлении сильной одышки (приступов сердечной астмы или отека легких) врач просит больного принять положение сидя. Чаще это проделывает и сам больной, который ищет более удобную позу, от которой ему становится легче (садится на кровать). Известно, что в положении сидя давление гидростатического столба крови под влиянием силы тяжести снижается. Соответственно уменьшается приток крови в малый круг кровообращения, что облегчает состояние больного и прекращает приступ. Этот прием был известен еще в древности, когда, не зная природу гравитации, эскулапы использовали ее эмпирически. При этом сама сила тяготения не меняется, однако изменено положение тела к вектору гравитации. По этому поводу один из основоположников эволюционной теории Ч. Дарвин писал: «Побеждать природу можно, только повинуясь ей».

В клинических условиях путем подбора различных положений больного (в том числе сидя) маневрируют состоянием «венозного» сектора. Например, при обмороке или проявлениях острой сосудистой недостаточности со снижением кровоснабжения мозга необходимо придать больному горизонтальное положение, когда голова находится ниже уровня горизонта. Наоборот, при чрезмерном притоке крови к сердцу и его перегрузка (что наблюдается при сердечной астме и отеке легких) рекомендуется положение сидя или с приподнятым изголовьем. Это значительно снижает приток крови к легким и к сердцу.

Наибольшее возрастание массы гидростатического столба крови и уменьшение ее притока к сердцу могут возникнуть при вертикальном положении человека. Однако из-за тяжести общего состояния больные не могут стоять — у них недостаточно физических сил в борьбе с приступом.

Заключение

Существуют различные положения тела больного, используемые в клинике. Для лечения больных со стенокардией покоя, особенно с ночными приступами, в нашей практике мы используем функциональные кровати с приподнятым изголовьем. При этом головной конец кровати должен быть выше горизонтального уровня на 10-15° (в зависимости от состояния больного). В организме человека, находящегося в таком положении, уменьшается приток крови к сердцу, облегчается его работа, снижается метаболическая потребность мышцы сердца. Этим предупреждается развитие приступов стенокардии покоя.

Пожалуй, можно согласиться с Норбертом Винером, который говорил: «Силы земного притяжения столь же дружественны нам, сколь и враждебны».