Szívműködés

A szívműködés a szív működése , melynek célja a fiziológiás homeosztázis fenntartása , ami jelen esetben a célfunkció.

A szívműködést csak bizonyos számú szabályozási huroknak és vezérlőhuroknak köszönhetően lehet végrehajtani, amelyek együtt egyetlen és integrált kardiovaszkuláris rendszert alkotnak . [B:1]

Élettani szerep

„A szív tevékenységét fő funkciói biztosítják: ingerlékenység , automatizmus , vezetés és összehúzódás. Ezek a funkciók összefüggenek egymással, meghatározzák a szív munkájának relatív autonómiáját. [B: 2] [1] A tudományos ismeretek fejlődése és a fiziológiai nyelvnek a biofizikai nyelvre való fokozatos felváltása során az összes felsorolt ​​élettani funkciót a szív autohullámműködésének különböző megnyilvánulásaiként javasolták felfogni. . [B:3] [B:4]

Amikor a szívműködésről beszélünk, figyelembe véve az alapvető általános biológiai mechanizmusokat, és nem csak a szív, mint elszigetelt szerv munkáját, érthető, hogy a szívműködésnek, mint általában minden tevékenységnek, megvan a maga célfunkciója, mint rendszer . -formáló tényező a rendszerleírás kibernetikus változatában. Az "aktivitás" kifejezés más esetekre is alkalmas: például a szív munkáját kísérő, elektrokardiográfiával rögzíthető elektromos jelenségek nem elégítik ki a szív- és érrendszer működésének céljait, mivel csak mellékhatásai a szív- és érrendszer működésének. a szív autowave funkciója. [B: 5] [B: 3] [B: 4] Az angol tudományos és orvosi irodalomban a szív munkáját kísérő elektromos jelenségeket "szív elektromos aktivitásának " (a szív elektromos aktivitásának) nevezik. )

Grafikusan a szívműködés leírható a szív munkájának diagramjával , amely nyomás-térfogat koordinátákba épül, és tükrözi a bal kamra normális összehúzódási ciklusát. [2]

A szív aritmiás aktivitásának koncepcióját a normál adaptációs reakció egyik változataként is javasolják . [B:6]

Fiziológiai funkciók

A szív pumpáló funkciója

Úgy gondolják, hogy a szívműködés a szív pumpáló funkciójának biztosítására irányul, [3] vagyis "a szív fő fiziológiai funkciója a vér ritmikus szivattyúzása az érrendszerbe". [B:7] A szív pumpáló funkciója viszont egy bonyolultabb hemodinamikai rendszerbe (keringési folyadékdinamika) épül be. [B:8]

Ahhoz, hogy a szív pumpáló funkciója megfelelően hatékonyan működjön, az alábbi öt szükséges feltételnek kell teljesülnie: [3]

  1. Az egyes kardiomiociták összehúzódásának szabályos időközönként szinkronban kell történnie (nem aritmiás ).
  2. A szívbillentyűknek teljesen ki kell nyílniuk (nem lehet szűkület ).
  3. Zárt állapotban a szívbillentyűk nem engedhetik át a folyadékot (nem lehet elégtelenség vagy regurgitáció ).
  4. A szívizom összehúzódásainak erősnek kell lenniük (nem lehet elégtelensége ).
  5. A diasztolé alatt a kamráknak megfelelően meg kell telniük.

A szív autowave funkciója

A szív autohullámműködése koncepciójának kialakulása az integratív fiziológia fejlődésével [B: 9] és az integratív szemlélet új tudományos elképzeléseinek a redukcionizmus keretei között épített régibe való behatolásával , kardiológiával jár együtt; a biológiai objektumok modern matematikai fizikája keretein belül alakul ki . Az integratív élettan fejlesztésében fontos szerepet játszik a Physiom projekt. Ennek a koncepciónak a keretében a szívizom korábban ismert tulajdonságait, mint például az ingerlékenységet, automatizmust, vezetőképességet és kontraktilitást javasoljuk az aktív közegek egységes autohullám-jellegének különböző megnyilvánulásaiként értelmezni . [A:1] .

Normál szabályozás

A szinuszcsomó (IRSU) valódi ritmusa, vagyis a szívfrekvencia a szinuszcsomó saját automatizmusával, anélkül, hogy azt szabályozná, körülbelül 80-100 impulzus percenként [B: 10] [4] . Az öt szükséges feltételből kettő teljesítéséhez a szinuszcsomó (SU) automatizmusának szabályozása szükséges.

A szív működését a metabolitok, a humorális tényezők és az idegrendszer hatásainak komplexuma szabályozza. [B: 11] [5] [B: 12] [6] Az egész szervezetben a szívműködést az idegrendszer szabályozza, és a humorális hatásoktól függ. [egy]

„A szív alkalmazkodóképessége kétféle szabályozási mechanizmusnak köszönhető:

  1. intrakardiális szabályozás (ez a szabályozás magának a szívizomnak sajátos tulajdonságaihoz kapcsolódik, ami miatt izolált szív körülményei között is működik) ill.
  2. extracardialis szabályozás, amelyet az endokrin mirigyek és az autonóm idegrendszer hajtanak végre " [2]

Kimutatták az érzelmek kiemelkedő jelentőségét mind a szívműködés zavarának, mind normalizálódásának mechanizmusában, és kiderült, hogy a szívműködés nem csak az érzelmek minőségétől, hanem a szívizom kezdeti állapotától is függ. [B:13]

Intrakardiális szabályozás

Példa az intrakardiális önszabályozásra a Frank-Starling mechanizmus, amelynek eredményeként a szív lökettérfogata megnő a szívkamrákban a szisztolés kezdete előtti vértérfogat növekedésére válaszul (végdiasztolés térfogat), amikor minden egyéb tényező változatlan marad. Ennek a mechanizmusnak a fiziológiai jelentősége elsősorban a bal és jobb kamrán áthaladó vérmennyiség egyenlőségének fenntartásában rejlik. Közvetve ez a mechanizmus befolyásolhatja a pulzusszámot is.

A szív munkája jelentősen módosul a lokális intracardialis (cardiac-cardiac) reflexek szintjén is, amelyek a szív intramurális ganglionjaiban záródnak. [5]

Valójában az intrakardiális reflexívek a metaszimpatikus idegrendszer részét képezik. Az efferens neuronok közösek a klasszikus paraszimpatikus reflexívvel (ganglionális neuronokkal), amelyek egyetlen „végső útvonalat” képviselnek a szív afferens hatásainak és az efferens impulzusoknak a vagus ideg preganglionális efferens rostjai mentén . Az intrakardiális reflexek „kisimítják” azokat a szívműködési változásokat, amelyek a homeo- vagy heterometrikus önszabályozási mechanizmusok miatt következnek be, és ez szükséges a perctérfogat optimális szintjének fenntartásához . [6]

Extracardialis szabályozás

A szív az erekből, belső szervekből, vázizmokból és bőrből származó reflexek effektor láncszeme lehet; mindezek a reflexek az autonóm idegrendszer különböző részeinek szintjén valósulnak meg, és reflexívük bármilyen szinten bezáródhat, a ganglionoktól a hipotalamuszig . [5] . Tehát a Goltz-reflex bradycardiában nyilvánul meg, egészen a teljes szívmegállásig, válaszul a peritoneum mechanoreceptorainak irritációjára; a Danan-Ashner reflex a szívfrekvencia csökkenésében nyilvánul meg, amikor megnyomja a szemgolyókat; stb [5] .

A medulla oblongata -ban található, a vazomotoros központ, amely az autonóm idegrendszer része, különböző receptorok jeleit kapja: proprioceptorok , baroreceptorok és kemoreceptorok , valamint a limbikus rendszer ingerei . Összességében ezek a bemenetek általában lehetővé teszik a vazomotoros központ számára a szív működésének finomhangolását a szívreflexekként ismert folyamatokon keresztül [7] . A vazomotoros központ reflexeire példa a baroreflex ( Zion-Ludwig reflex ): a vérnyomás emelkedésével a baroreceptor impulzusok gyakorisága nő, a vazomotoros központ pedig csökkenti a szimpatikus stimulációt és fokozza a paraszimpatikus stimulációt, ami különösen a szívfrekvencia csökkenéséhez; és fordítva, a nyomás csökkenésével a baroreceptorok válaszadási sebessége csökken, és a vazomotoros központ fokozza a szimpatikus stimulációt és csökkenti a paraszimpatikus stimulációt, ami különösen a szívfrekvencia növekedéséhez vezet. Létezik egy hasonló reflex, amit pitvari reflexnek vagy Bainbridge -reflexnek neveznek , amely speciális pitvari baroreceptorokat foglal magában.

A jobb vagus ideg rostjai túlnyomórészt a jobb pitvart beidegzik, és az SU különösen bőséges; ennek következtében a jobb vagus ideg felől érkező hatások negatív kronotróp hatásban nyilvánulnak meg, azaz csökkentik a pulzusszámot. [5] .

A hormonális hatásokat extracardialis szabályozásnak is nevezik [5] . Tehát a pajzsmirigyhormonok ( tiroxin és trijódtironin ) növelik a szívműködést, hozzájárulva az impulzusok gyakoribb generálásához, a szívösszehúzódások erősségének növekedéséhez és a kalcium szállításának fokozásához; a pajzsmirigyhormonok is növelik a szív érzékenységét a katekolaminokra – adrenalinra , noradrenalinra [6] .

A metabolitok hatására példaként említhető a megnövekedett káliumion -koncentráció hatása, amely a vagus idegek működéséhez hasonló hatással van a szívre: a vérben lévő káliumtöbblet lelassítja a pulzusszámot, gyengíti a kontrakciós erőt, valamint gátolja a vezetőképességet és az ingerlékenységet [6] .

Modellezés

A 20-as évek közepétől, a digitális számítógépek megjelenésével a matematikai modellezés fontos és növekvő szerepet kezdett játszani a szívműködés alapelveinek mélyebb megértésében. [A: 2] N. Wiener széles körben ismert munkája fektette le ennek alapot . [A:3]

A szívizom modelljei: D. Noble [A: 4] , Biller-Reiter [A: 5] , Leo-Rudy [A: 6] – alapul szolgáltak a szívizom működésének autowave természetének megértéséhez.

A szívműködés elektromos megnyilvánulásainak megértésében nagy jelentőségű volt a szív egyenértékű elektromos generátorának elmélete, amelyet LI Titomir vezetésével fejlesztettek ki ; az elektrokardiológiai elektrodinamika inverz problémájának megoldására gyakorlati szempontból elfogadható elméleti megközelítéseket dolgoztak ki. [B:14]

A modellezés segített feltárni a szívizomsejtekben a fordított mechano-elektromos csatolást, amely, mint kiderült, alapvető szerepet játszik a normál szívműködésben. [A:7] [A:8]

A modern számítógépes szimulációs eszközök lehetővé teszik a szívműködés többszintű komplex modelljeit. [B:15]

A Physiom of the Heart projektben a matematikai modellezés új alapelvei fogalmazódtak meg, figyelembe véve a 21. század tudományos ismereteinek szintjét. [A:9]

Jellemzők különböző populációkban

Sajátosságok gyermekeknél Jellemzők az időseknél Jellemzők a sportolókban

A sportolók szív- és érrendszerének a fizikai aktivitáshoz való alkalmazkodása a kardiovaszkuláris rendszer szerkezeti és funkcionális jellemzőinek komplexumához vezet, amely nagy teljesítményt biztosít az izommunka során. A sportoló alkalmasságának és teljesítményének értékeléséhez a hemodinamikai támogatási mutatók értékeit kell használni, amelyek eltérnek a hétköznapi emberekétől. A túlképzéssel, amely az edzés nem kellően racionális felépítése miatt következik be, a keringési apparátus atipikus változásai derülnek ki. [B:16]

Lásd még

Jegyzetek

  1. ↑ 1 2 Krechker, 2000 , 1. fejezet. Az elektrokardiográfia élettani alapjai és a kardiogram vektoranalízise, ​​p. 1-23.
  2. ↑ 1 2 Schmidt, 2005 , 19.5. A szívműködés különböző terhelésekhez való alkalmazkodása, p. 485.
  3. ↑ 1 2 Morman, 2000 , 2. fejezet. A szerkezet és a funkció alapjai, p. 27-32.
  4. ↑ Betts, 2013 , 19.2. § Szívizom és elektromos aktivitás, o. 846-860.
  5. ↑ 1 2 3 4 5 6 Filimonov, 2002 , 11.3.3. A szív működésének szabályozása, p. 453-463.
  6. ↑ 1 2 3 4 Sudakov, 2000 , A szívműködés szabályozása, p. 327-334.
  7. ↑ Betts, 2013 , § 19.4 Szívfiziológia, p. 865-876.

Irodalom

Könyvek

  1. ↑ Dudel J., Ruegg J., Schmidt R. et al. Human Physiology: 3 kötetben. Per. angolból = Human Physiology / Szerk. R. Schmidt , G. Thevs . - 3. - M . : Mir, 2005. - T. 2. - 314 p. - 1000 példányban.  — ISBN 5-03-003576-1 .
  2. ↑ Krechker M.I. Útmutató a klinikai kardiográfiához . - M . : Betekintés, 2000. - 395 p. - ISBN 5-900518-24-9 .
  3. ↑ 1 2 Yelkin Yu. E. , Moskalenko A. V. A szívritmuszavarok alapvető mechanizmusai // Klinikai aritmológia / Szerk. prof. A. V. Ardaseva. - M. : MEDPRAKTIKA-M, 2009. - S. 45-74. - 1220 p. - ISBN 978-5-98803-198-7 .
  4. ↑ 1 2 Moskalenko A. Tachycardia mint „árnyékjáték” // Tachycardia / Takumi Yamada, szerkesztő. - Horvátország: InTech, 2012. - P.  97 -122. — 202 p. — ISBN 978-953-51-0413-1 . - doi : 10.5772/25411 .
  5. ↑ Morman D., Heller L. A kardiovaszkuláris rendszer élettana. - Szentpétervár. : Péter, 2000. - 256 p. - ISBN 5-314-00164-0 .
  6. ↑ Moskalenko A. A szívritmuszavarok alapvető mechanizmusai // Szívritmuszavarok – Mechanizmusok, patofiziológia és kezelés / Wilbert S. Aronow, szerkesztő. - Horvátország: InTech, 2014. - P. 1-44. — 152 p. - ISBN 978-953-51-1221-1 . - doi : 10.5772/57557 .
  7. ↑ Emberélettan / szerk. V. M. Pokrovszkij és G. F. Korotko . - 3. - M. : Orvostudomány, 2007. - 656 p. — (Oktatási irodalom orvostanhallgatók számára). — 10.000 példány.  — ISBN 5-225-04729-7 .
  8. ↑ Gurevich M. I. , Bernshten S. A. A hemodinamika alapjai . - Kijev: Nauk. Dumka, 1979. - 232 p.
  9. ↑ Semenova L. M. Integratív fiziológia / szerk. L. M. Semenova, S. V. Kuprijanov. - Cheboksary: ​​Csuvas Kiadó. un-ta, 2015. - 334 p. - ISBN 978-5-7677-2064-4 .
  10. ↑ Betts JG , Desaix P. , Johnson EW , Johnson JE , Korol O. , Kruse D. , Poe B. , Wise J. , Womble MD , Young KA Anatomy and Physiology  . - OpenStax, 2013. - 1410 p. — ISBN 978-1-947172-04-3 .
  11. ↑ Filimonov V.I. Útmutató az általános és klinikai fiziológiához . - M . : Orvosi Információs Ügynökség, 2002. - 958 p. - 3000 példányban.  — ISBN 5-89481-058-2 .
  12. ↑ Élettan. Alapok és funkcionális rendszerek / szerk. K. V. Sudakova. - M . : Orvostudomány, 2000. - 784 p. — ISBN 5-225-04548-0 .
  13. ↑ Fedorov B.M. Érzelmek és a szív tevékenysége . - M. : Orvostudomány, 1977. - 216 p.
  14. ↑ Titomir L. I. , Kneppo P. A szív bioelektromos generátorának matematikai modellezése . - M. : Nauka, Fizmatlit, 1999. - 448 p.
  15. ↑ Kolpakov F. A. A keringési rendszer és az artériás magas vérnyomás: biofizikai és genetikai-fiziológiai mechanizmusok, matematikai és számítógépes modellezés // A rendszer számítógépes modellezése / szerk. A. L. Markel, A. M. Blokhin, L. N. Ivanova. — M. : Liters, 2017. — S. 135–204. - ISBN 978-5-7692-1021-1 .
  16. ↑ Belotserkovsky Z. B. , Lyubina B. G. A sportolók szívtevékenysége és funkcionális alkalmassága (normál és atipikus változások a fizikai aktivitáshoz való alkalmazkodás normál és megváltozott körülményeiben) . - M . : Szovjet sport, 2012. - 548 p. - ISBN 978-5-9718-0569-4 .

Cikkek

  1. ↑ Moskalenko A. V. , Tetuev R. K. , Makhortykh S. A. A szív matematikai fizikája kialakulásának története Oroszországban  // Preprints of the IAM im. M.V. Keldysh: folyóirat. - 2018. - 61. sz . - S. 1-32 . — ISSN 2071-2901 . - doi : 10.20948/prepr-2018-61 .
  2. ↑ Noble D. A szív modellezése: belátások, kudarcok és haladás   // BioEsszé . - 2002. - Nem. 24 . - P. 1155-1163 .
  3. ↑ Viner N. , Rosenbluth A. Impulzusok vezetése a szívizomban.  Az impulzusok vezetési problémájának matematikai megfogalmazása összekapcsolt gerjeszthető elemek hálózatában, különösen a szívizomban // Arch Inst. Cardiologia de Mexico 1946. V. 16. P. 205–265 // Kibernetikai gyűjtemény. - 1961. - 3. sz . - S. 3-56 .
  4. ↑ Noble D. A Hodgkin-Huxley-egyenletek módosítása Purkinje-szál működésére és pacemaker-potenciálokra  (angol)  // J. Physiol .. - 1962. - Vol. 160 , sz. 2 . - P. 317-352 . - doi : 10.1113/jphysiol.1962.sp006849 .
  5. ↑ Beeler GW , Reuter H. A kamrai myocardialis rostok akciós potenciáljának rekonstrukciója  ,  J. Physiol. (London). - 1977. - 1. évf. 268 , sz. 1 . - P. 177-210 .
  6. ↑ Lue CH , Rudy Y. A kamrai szív akciós potenciáljának modellje: Depolarizáció, repolarizáció és kölcsönhatásuk   // Circ . Res.. - 1991. - Vol. 68 , sz. 6 . - P. 1501-1526 . - doi : 10.1161/01.RES.68.6.1501 .
  7. ↑ Solovyova OE , Markhasin VS , Katsnelson LB , Protsenko Y. , Kohl P. , Noble D. Mechano-elektromos kölcsönhatások heterogén szívizomban: alapvető kísérleti és elméleti modellek fejlesztése  //  Prog Biophys Mol Biol.. - 2003 - Vol. 82 , sz. 1–3 . - 207-220 .
  8. ↑ Katsnelson L. B. , Solovieva O. E. , Sulman T. B. , Konovalov P. V. , Markhasin VS Mechanoelektromos konjugáció modellezése szívsejtekben normál és patológiás körülmények között  // Biofizika. - 2006. - T. 51 , 6. sz . - S. 1044-1054 .
  9. ↑ Bassingthwaighte J. , Hunter P. , Noble D. The Cardiac Physiome: perspektívák a jövőre  (angol)  // Exp Physiol .. - 2009. - Vol. 94 , sz. 5 . - P. 597-605 . doi : 10.1113/ expphysiol.2008.044099 .