какую роль играет кровеносная система в работе мышц
Какую роль играет кровеносная система в работе мышц
Большая масса скелетных мышц (около 40 % массы тела) обусловливает необходимость обеспечения значительного кровотока в мышцах при их работе. В покое интенсивность кровотока в скелетных мышцах колеблется от 2 до 5 мл/100 г/мин, что составляет 15—20 % величины сердечного выброса. Функциональный резерв для увеличения кровотока в мышцах при физической работе обеспечивается высоким исходным базальным тонусом сосудов скелетных мышц. Кровоток в мышцах при их интенсивной работе может возрасти более чем в 30 раз, достигая величины 100—120 мл/100 г/ мин (80—90 % сердечного выброса). Потребление кислорода мышцами при этом увеличивается с 0,3 до 6 мл/100 г/мин. Возросшая интенсивность метаболических процессов обеспечивается значительным увеличением числа функционирующих капилляров. В покое открыто 20—30 % имеющихся в мышце капилляров. При работе скелетных мышц число функционирующих в них капилляров увеличивается в 2—3 раза.
Миогенная регуляция. Высокий исходный тонус сосудов скелетных мышцах обусловлен, главным образом, миогенной активностью сосудистой стенки и в меньшей степени — влиянием симпатических вазоконстрикторов (15—20 % тонуса в покое нейрогенного происхождения).
Нервная регуляция сосудов скелетных мышц осуществляется через симпатические адренергические вазоконстрикторы. В артериях скелетных мышц имеются α- и β-адренорецепторы, в венах — только α-адренорецепторы. Активизация α-адренорецепторов приводит к сокращению миоцитов и сужению сосудов, активизация β-адренорецепторов — к расслаблению миоцитов и расширению сосудов. Сосуды скелетных мышц иннервируются также симпатическими холинергическими нервными волокнами, возбуждение которых оказывает дилататорный эффект. В покое сосуды скелетных мышц находятся под тоническим влиянием симпатических вазоконст-рикторов.
Гуморальная регуляция. Наиболее мощным фактором гуморальной регуляции тонуса сосудов являются метаболиты, накапливающиеся в работающей мышце. В межклеточной жидкости и в оттекающей от мышцы венозной крови при этом резко падает содержание кислорода, растет концентрация угольной и молочной кислот, аденозина. Среди факторов, обеспечивающих снижение тонуса сосудов в мышце при ее работе, ведущими являются быстрое повышение внеклеточной концентрации ионов калия, гиперосмолярность, а также снижение рН тканевой жидкости.
Серотонин, брадикинин, гистамин оказывают сосудорасширяющее действие в скелетных мышцах. Адреналин при взаимодействии с α-адренорецепторами вызывает констрикцию, с β-адренорецепторами — дилатацию мышечных сосудов, норадреналин обладает сосудосуживающим действием через α-адренорецепторы. Ацетилхолин и АТФ приводят к выраженной дилатации сосудов скелетных мышц.
Кровоснабжение скелетных мышц
Содержание
Кровоснабжение поперечно-полосатых мышц [ править | править код ]
Мышечная и соединительная ткани очень хорошо кровоснабжаются. Помимо большого количества кровеносных сосудов эти ткани богаты также вегетативными симпатическими нервными волокнами. Хорошее кровоснабжение обеспечивает оптимальное снабжение мышц кислородом и, кроме этого, позволяет мышцам быстро восстанавливаться после повреждений. Кровеносные сосуды и нервы проникают в мышцу через так называемые ворота. Место входа и выхода сосудов расположено либо в центре мышцы, либо в области ее начала. Мышцы туловища и некоторые мышцы конечностей снабжаются многочисленными сосудами и нервами, поэтому нарушение кровоснабжения в них встречается реже, чем в мышцах с одним местом входа сосудов. Крупные кровеносные сосуды расположены вместе с пучками мышечных волокон вдоль продольной оси тела, а отходящие ветви следуют практически перпендикулярно направлению волокон. От поперечных ветвей отходят более мелкие сосуды, следующие опять в продольном направлении. Подобный характер ветвления повторяется вплоть до капилляров. Капилляры расположены преимущественно вдоль волокон. Их плотность составляет приблизительно 1,5 капилляра на мышечное волокно. Мышцы, имеющие большое количество волокон I типа и большую выносливость, содержат в 1,5 раза больше капилляров, причем эта цифра может увеличиваться до 1,7 раза при соответствующих тренировках (Seidenspinner, 2005).
Интересно, что вокруг толстых мышечных волокон расположено меньше капилляров, чем вокруг тонких (Forssmann, 1985). За счет своего волнообразного хода кровеносные сосуды могут растягиваться вместе с мышцей и сохранять ее оптимальное кровоснабжение. При сокращении мышцы происходит повышение давления внутри мышцы, что передается и на кровеносные сосуды (van den Berg, 1999). При сокращении на 30 % максимальной силы кровоток значимо уменьшается, а при сокращении на 50 % и выше — практически прекращается (Lindel, 2006).
Совет: Длительное повышение мышечного тонуса (гипертонус) может отрицательно влиять на работоспособность мышцы. Если не удается достичь полного растяжения мышцы или растяжение вызывает боль, необходимо направить спортсмена на консультацию врача по лечебной физкультуре для определения причины повышенного тонуса.
Кровоснабжение скелетных мышц [ править | править код ]
Кровеносные сосуды скелетных мышц формируют обширную сеть капилляров вокруг мышечных волокон. Капилляры состоят из одинарного слоя эндотелиальных клеток, которые со стороны просвета сосуда покрыты гликокаликсом (обогащенный углеводами периферический участок клеточной мембраны), а с обратной — несут базальную мембрану. Капиллярная сеть, которая представляет собой своеобразный “конец” сердечно-сосудистой системы, играет важную роль в обеспечении мышечных волокон питательными веществами и осуществлении обмена кислорода и диоксида углерода в мышцах. Показано, что при тренировке выносливости в различных скелетных мышцах человека происходит изменение расположения кровеносных сосудов (Andersen Р., Henriksson, 1977; Hudiicka et al., 1992; Wang et al., 1993; Kadi et al., 2000a; Charifi et al., 2003b).
Фактор роста сосудистого эндотелия [ править | править код ]
Фактор роста сосудистого эндотелия (vascular endothelial growth factor, VEGF) представляет собой гепаринсвязывающий специфический для эндотелиальных клеток митоген, который стимулирует ангиогенез в различных тканях. Как физические нагрузки, так и гипоксия могут вызывать увеличение уровня мРНК VEGF в скелетной мышце человека (Gustafsson et al. 1999; Richardson et al., 1999). Повышение уровня мРНК VEGF у нормальных здоровых людей и страдающих заболеваниями почек происходит уже после одного занятия физическими упражнениями с нагрузкой, равной 50 % максимальной нагрузки (Wagner et al., 2001). Кроме того, при гипоксии и физической нагрузке наблюдается увеличение количества рецепторов VEGF (flt-1 и flk-1) (Tagaki et al., 1996; Gerber et al., 1997; Olfert et al., 2001). Таким образом, фактор роста сосудистого эндотелия VEGF и его рецепторы участвуют в увеличении плотности капиллярной сети в ответ на двигательную активность. У нетренированных людей уже после одного занятия физическими упражнениями наблюдается значительный рост уровня мРНК VEGF в скелетных мышцах (Richardson et al., 2000). Эти события могут отражать первоначальный интенсивный рост капилляров в нетренированных мышцах, происходящий в начале выполнения тренировочной программы, после чего процессы ангиогенеза замедляются и требуют для своей стимуляции увеличения тренировочной нагрузки, поскольку уровень тренированности мышцы повышается.
В число факторов, контролирующих экспрессию VEGF, входит составляющая индуцируемого гипоксией фактора 1 (hypoxia inducible factor 1, HIF-1), который в настоящий момент рассматривается в качестве основного фактора регуляции. Влияние кратковременной тренировки на VEGF и HIF-1 изучали у 8 здоровых мужчин. Несмотря на увеличение уровня VEGF после 7 тренировочных занятий, не было обнаружено никаких изменений уровня мРНК составляющей HIF-1 (Gustafsson et al., 2002). Это свидетельствует о том, что увеличение количества мРНК HIF-1, возможно, не единственный фактор регуляции содержания VEGF при занятиях физическими упражнениями. Вместе с тем воздействие различных факторов, контролирующих рост капиллярной сети, вероятнее всего, происходит в различные моменты времени, что существенно затрудняет оценку их вклада, если только исследователь не проводит наблюдения за этим адаптивным процессом в целом.
Предполагается, что факторы роста фибробластов (ФРФ) также играют роль в ангиогенезе в скелетных мышцах. Однако последние исследования показали, что их вклад в процесс роста капилляров гораздо менее значительный по сравнению с VEGF (Richardson et al., 2000; Wagner et al., 2001). В настоящий момент, хотя и считается, что VEGF — наиболее важный фактор ангиогенеза, принимающий участие в адаптации капиллярной сети в скелетных мышцах человека, необходимы дальнейшие исследования, направленные па расширение наших знаний о вкладе всех известных факторов ангиогенеза в формирование и рост кровеносной сети скелетной мышцы.
Мышечный кровоток во время физической нагрузки [ править | править код ]
Кровоток в скелетной мышце, составляющий в состоянии покоя 2-4 мл/100 г в минуту, существенно увеличивается во время физической нагрузки. Сокращения мышц временно снижают мышечный кровоток, сдавливая внутримышечные кровеносные сосуды. Однако в ритмично сокращающихся мышцах мышечный кровоток увеличивается в 30 раз (90 мл/г2 в минуту у хорошо тренированного спортсмена). Нужно также помнить, что во время сильных тонических сокращений мышц скелетная мышца может быстро устать из-за недостаточного снабжения кислородом и питательными веществами, которое происходит из-за сжатия этих сосудов.
Начальное увеличение мышечного кровотока, вероятно, является нервно-опосредованной реакцией, так как иногда он увеличивается в самом начале или даже до начала физической нагрузки. Возможно, в этом задействованы импульсы симпатической сосудорасширяющей системы. Среди местных механизмов, поддерживающих высокий кровоток в работающей мышце, можно назвать повышение температуры в активных мышцах, снижение содержания в ткани Р02, повышение в ткани уровня РС02 и накопление К+ и других сосудорасширяющих метаболитов, таких как лактат и окись азота.
Температура в активной мышце повышается и еще больше расширяет сосуды. Расширение артериол и прекапиллярных сфинктеров приводит к 10-100-кратному увеличению количества открытых капилляров.
Умеренно повышенное артериальное давление во время физической нагрузки увеличивает внутрикапиллярное давление. Кроме того, повышение кровяного давления не только вызывает приток большего количества крови по кровеносным сосудам, но и растягивает стенки артериол, еще больше уменьшая сосудистое сопротивление. Накопление осмотически активных метаболитов в тканевой жидкости уменьшает осмотический градиент в стенках капилляров. Лимфоток также сильно увеличивается и улучшает обновление тканевой жидкости.
Снижение уровня pH, повышение температуры, а также увеличение концентрации 2,3-дифосфоглицерата в эритроцитах снижают тропность 02 к гемоглобину. Таким образом, кровь оставляет в мышечной ткани больше 02, что увеличивает артериовенозную разницу по 02 до трех раз. Транспорт С02 из мышечной ткани также облегчается. К+ расширяет артериолы в работающей мышце, особенно в начале физической нагрузки. В результате всех этих изменений потребление 02 скелетной мышцей во время физической нагрузки увеличивается, возможно, в 100 раз.
Профилактика нарушений венозного кровообращения нижних конечностей у спортсменов [ править | править код ]
Нарушение венозного кровообращения нижних конечностей, возникающее вследствие длительного авиаперелета или переезда на автобусе, является потенциальной причиной снижения работоспособности спортсменов. В связи с этим разработан комплекс профилактических мероприятий (Л. В. Сафонов, 2004).
Все упражнения необходимо выполнять не менее 20 раз. При невозможности ходьбы данные упражнения необходимо выполнять каждые 2 ч. по 20—30 раз.
В качестве адекватной замены минеральной воды возможно употребление препарата МАГНЕ-В6 (из расчета по 1 таблетке каждые 6 ч.), начиная со дня перелета или переезда, при условии его приема не менее суток. При этом также обязательно употребление жидкости в указанной выше дозировке.
Препараты применяются из расчета 175-200 анти-Ха ED на 1 кг массы тела (при массе до 60 кг: Fraxiparin — 0,3 ml, Enoxparin — 50 mg; при массе более 60 кг: Fraxiparin — 0,4 ml, Enoxparin — 70 mg).
Введение препарата производится за 3—4 ч. до поездки однократно. Действие препарата проявляется примерно через 3 ч. после введения и сохраняется около 18 ч.
Кроме того, этим спортсменам показано назначение венотонизирующего препарата «Детралекс» (по 1 таблетке 2 раза в день) за день до авиаперелета или переезда; применение его в той же дозировке необходимо и в последующие двое суток.
Какую роль играет кровеносная система в работе мышц
В статьях на сайте мы обсудим: (1) кровоток в скелетных мышцах; (2) кровоток в коронарной системе сердца. Регуляция кровотока в этих органах осуществляется главным образом за счет местных механизмов, регулирующих сосудистое сопротивление в соответствии с метаболическими потребностями мышечной ткани. Кроме того, при обсуждении мы коснемся таких вопросов, как: (1) регуляция сердечного выброса при физической нагрузке; (2) развитие сердечных приступов; (3) боль при стенокардии.
Тяжелая физическая нагрузка является самой мощной нагрузкой для системы кровообращения в целом. Дело в том, что скелетные мышцы составляют большую часть массы тела и требуют интенсивного кровотока при нагрузке. В связи с этим у нетренированных людей сердечный выброс увеличивается в 4-5 раз по сравнению с состоянием покоя, а у хорошо тренированных — в 6-7 раз.
В покое кровоток в скелетных мышцах составляет в среднем 3-4 мл/мин на 100 г ткани. При тяжелой физической нагрузке у тренированного спортсмена кровоток может возрастать в 15 и даже в 25 раз, достигая 50-80 мл/мин/100 г ткани.
Влияние ритмических мышечных сокращений на кровоток в икроножной мышце. Кровоток резко уменьшается в период сокращения и увеличивается в период расслабления мышцы
Кровоток во время сокращения мышц. На рисунке выше представлена регистрация изменений кровотока в икроножной мышце человека во время интенсивных ритмических сокращений. Обратите внимание, что кровоток увеличивается и уменьшается во время каждого сокращения. После выполнения упражнения кровоток остается на очень высоком уровне и только через несколько минут постепенно возвращается к исходному уровню.
Во время ритмических сокращений кровоток каждый раз снижается, т.к. происходит сдавливание кровеносных сосудов сокращающимися скелетными мышцами. Если же мышцы сокращаются тетанически, то происходит длительное сдавливание сосудов; кровоток в мышцах практически прекращается, что, в свою очередь, ведет к быстрому ослаблению сокращения.
Увеличение кровотока в капиллярах скелетных мышц при физической нагрузке. В покое в значительной части мышечных капилляров кровоток очень низкий или даже отсутствует. Однако во время интенсивных сокращений все капилляры открываются. Открытие резервных, бездействующих капилляров уменьшает расстояние, которое приходится преодолевать кислороду и питательным веществам, диффундирующим из капилляров к волокнам скелетных мышц. Кроме того, в 2-3 раза увеличивается площадь поверхности капилляров, через которую происходит диффузия.
Регуляция кровотока в скелетных мышцах
Местная регуляция. Гипоксия в мышцах резко увеличивает местный кровоток. Многократное увеличение мышечного кровотока во время физической нагрузки происходит главным образом под действием химических факторов, которые непосредственно влияют на гладкомышечную стенку артериол и вызывают их расслабление. Одним из наиболее важных факторов является гипоксия, которая развивается в тканевой жидкости за счет усиленного потребления кислорода мышечными волокнами в процессе сокращения. Это приводит к расширению ближайших артериол, поскольку стенка артериол не может сокращаться при отсутствии кислорода. Кроме того, дефицит кислорода вызывает появление сосудорасширяющих веществ, действующих местно. Самым эффективным сосудорасширяющим веществом, скорее всего, является аденозин, однако экспериментальные исследования показывают, что даже большое количество аденозина, введенного прямо в артерию скелетной мышцы, не может поддерживать сосудорасширяющий эффект в течение более 2 ч.
Однако даже после того как мышечные артериолы становятся нечувствительными к сосудорасширяющему влиянию аденозина, другие факторы продолжают поддерживать усиленный кровоток в мышцах в течение всего периода физической нагрузки. Этими факторами являются: (1) ионы калия; (2) аденозинтрифосфат; (3) молочная кислота; (4) углекислый газ. Еще не совсем ясно, какова роль каждого из этих факторов в усилении кровотока скелетных мышц во время сократительной активности.
Редактор: Искандер Милевски. Дата обновления публикации: 18.3.2021
Кровеносные сосуды скелетной мышцы
Кровеносные сосуды скелетной мышцы являются одним из ее важнейших компонентов. Рассмотрены строение и функции кровеносных сосудов скелетной мышцы, влияние тренировки, типа мышечных волокон, а также возраста на количество капилляров.
КРОВЕНОСНЫЕ СОСУДЫ СКЕЛЕТНОЙ МЫШЦЫ
Давайте подробнее рассмотрим состав, строение и функции еще одного важного компонента скелетной мышцы – ее кровеносных сосудов.
Состав и строение
Кровеносные (артерии и вены) и лимфатические сосуды входят в скелетную мышцу и выходят из нее вместе с нервами. Через кровеносные сосуды мышца получает питательные вещества, кислород, гормоны и отдает продукты обмена веществ (углекислый газ, воду, соли и т.д.). Артерии, проникая в мышцу через эпимизий, ветвятся в перимизии. Ветвление продолжается и в эндомизии, где располагаются капилляры кровеносных сосудов. Они окружают каждое мышечное волокно в виде сети. При этом на одно мышечное волокно приходится от трех до шести капилляров. Диаметр капилляров составляет 7-8 мкм.
Рисунок 1. Микрофотоснимок сети микроциркуляции в скелетной мышце. Эта фотография — изображение среза скелетной мышцы крысы после окраски и фиксации. Кровеносные сосуды расширены и могут наблюдаться капилляры. Вокруг каждого мышечного волокна расположено несколько капилляров (Y. Kano, K. Sakuma, 2013)
Процесс диффузии кислорода и субстратов осуществляется через стенки мышечных волокон. Стенки капилляров очень тонкие (1,5 мкм). Клетки, образующие стенки, имеют просветы, через которые вещества входят в капилляр и выходят из него.
Особенности кровеносной системы
Особенностью кровеносной системы является то, что артериальные капилляры постепенно переходят в венозные и выводят из организма ненужные мышце вещества. Однако в лимфатической системе капилляры берут начало от мышечных волокон.
Количество капилляров, окружающих мышечные волокна, зависит от типа и размера мышечного волокна. В основном у медленных мышечных волокон наблюдается больше капилляров, по сравнению с быстрыми. У мышечных волокон IIA типа капилляров больше, чем у волокон IIB типа.
Влияние физической нагрузки на капилляры
В покое часть капилляров, окружающих мышечные волокна не функционируют. Однако при выполнении физических нагрузок количество функционирующих капилляров увеличивается в два раза. Это явление называется рабочей гиперемией.
Аэробная и силовая тренировка приводит к тому, что количество капилляров, приходящихся на одно мышечное волокно, увеличивается. Для обозначения обеспечения мышечных волокон капиллярами используется понятие капилляризация. Термин васкуляризация означает образование новых кровеносных сосудов и прорастание их в ткани.
С возрастом количество капилляров, окружающих мышечные волокна, уменьшается. Так, в возрасте от 65 до 77 лет количество капилляров, окружающих мышечные волокна, уменьшается на 20 процентов.
Рекомендую для получения большей информации посмотреть монографию В.И. Козлова и И.О. Тупицина «Микроциркуляция при мышечной деятельности».
Литература
Козлов В.И. Микроциркуляция при мышечной деятельности / В. И. Козлов, И. О. Тупицин. – М.: Физкультура и спорт, 1982.- 135 с.
Чурсин В.В. Клиническая физиология кровообращения (методические материалы к лекциям и практическим занятиям)
Информация
Содержит информацию о физиологии кровообращения, нарушениях кровообращения и их вариантах. Также представлена информация о методах клинической и инструментальной диагностики нарушений кровообращения.
Предназначается для врачей всех специальностей, курсантов ФПК и студентов медвузов.
Введение
Более образно это можно представить в следующем виде (рисунок 1).
Кровообращение – определение, классификация
Объем циркулирующей крови (ОЦК)
Основные свойства и резервы крови
Сердечно-сосудистая система
Сердце
Поскольку q и Q величины постоянные, можно пользоваться их произведением, вычисленным один раз и навсегда, что равно 2,05 кг * м/мл.
Функциональные резервы сердца и сердечная недостаточность
Факторы, определяющие нагрузку на сердце
Здесь также важен вопрос: можно ли усилить эффект закона Г. Анрепа и А. Хилла? Исследования E.H. Sonnenblick (1962-1965 г.г.) показали, что при чрезмерной постнагрузке миокард способен увеличивать мощность, скорость и силу сокращения под воздействием положительно инотропных средств.
Уменьшение постнагрузки.
Каппиляры
Реология крови
Регуляция кровообращения
Определение показателей центральной гемодинамики
Клиническая диагностика вариантов кровообращения
Клинические признаки дисфункции сердечно-сосудистой системы:
— Предположить наличие сердечно-сосудистой дисфункции можно, в первую очередь, на основании ненормальных АД, ЧСС, ЦВД. Однако нормальные величины этих показателей могут быть и при наличии скрытых – ещё компенсированных нарушений.
— Диурез – снижение или повышение мочеотделения также могут быть признаком дисфункции кровообращения.
— Наличие отеков и влажных хрипов в лёгких.
Функциональные показатели для оценки состояния кровообращения.
— Физиологический прирост АД к ЧСС – в норме зависимость величины САД от ЧСС отражается следующим уравнением:
Соответственно при ЧСС 120 в минуту САД должно быть как минимум 150 мм рт.ст.
— Индексы кровообращения (индексы Туркина). Первый из них определяется отношением СДД и ЧСС. Если это отношение равно 1 или близко к 1 (0,9-1,1), то СВ в норме. Второй определяется отношением СДД в мм рт.ст и ЦВД в мм вод.ст. Если это отношение равно 1 или близко к 1 (0,9-1,1), то артериальные и