Біофізика і біомеханіка - В. С. Антонюк - 2012

Розділ 4. БІОФІЗИКА СКЛАДНИХ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ

4.5.Сталість внутрішнього середовища організму та його регулювання

Функціонування клітинних структур організму в межах норми залежить від ряду чинників, і навіть незначна їх зміна може призвести до відчутних порушень життєвих функцій. Життєдіяльність клітин характеризується безперервним утворенням побічних продуктів, нагромадження яких також призводить до порушень внутрішнього гомеостазу і видалення їх з організму є життєво необхідним процесом [73]. Тому здатність вищих організмів до тривалого існування у змінному зовнішньому середовищі ґрунтується на потужній системі регулювання їх внутрішнього середовища, основою якої є система кровообігу та пов’язана з нею лімфатична система.

Кров є саме тим внутрішнім середовищем, фізико-хімічні характеристики якого підтримуються на точно регульованому рівні. Разом з тим через кров до тканин надходять кисень, енергетичні та поживні сполуки і видаляються з них продукти життєдіяльності. Ці найважливіші функції крові виконуються за порівняно невеликого її об’єму, який становить усього 6.. .8 % від загальної маси тіла.

Кровообіг є саме тим основним змінним фактором, що піддається регулюванню і дає змогу організму пристосовуватися до змін у разі потреб його органів і систем та забезпечувати в кожний момент часу необхідний для них рівень кровопостачання. Таке регулювання здійснюється унаслідок як змінного перекачування крові серцем, так і регулювання периферичного кровотоку. Керувальними показниками при цьому є ті зміни фізичних та хімічних характеристик внутрішнього середовища, які виникають у процесі життєдіяльності людини.

Внутрішньосерцеві механізми регуляції кровотоку. Вони забезпечують передусім зміну інтенсивності діяльності серцевого м’яза (міокарда). Суть їх полягає в залежності сили скорочення міокарда від кількості крові, яка надходить до серця. Більш сильне розтягнення міокарда під час діастоли сприяє інтенсивному припливу крові в серце; при цьому відповідно підсилюється і його скорочення (систоли). Як наслідок серце щоразу перекачує в артеріальну систему таку саму кількість крові, яка надходить до нього з венозної системи.

Позасерцеві механізми регуляції кровотечі. Вони функціонують унаслідок взаємодії двох систем зворотних рефлекторних зв’язків. Одна з них створюється симпатичною, а друга - парасимпатичною нервовими системами. Розподілення відповідних нервових структур на ці дві системи спочатку ґрунтувалося на анатомічних особливостях будови, а згодом підтвердилося і їхніми функціональними та фармакологічними особливостями. Центральні структури симпатичної нервової системи розміщені в грудних та верхніх поперекових сегментах спинного мозку, а їхні еферентні проекції поширюються майже по всьому тілі, включаючи серце.

Основними змінними в системі регуляції артеріального тиску є викид крові лівим шлуночком (серцевий викид) та опір і пластичність периферійних судин, що створюється стінками судинного русла великого кола кровообігу. Серцевий викид є добутком частоти серцевих скорочень та ударного об’єму. Ударний об’єм регулюється внутрішньосерцевими механізмами. Разом з тим він підлягає ефективній позасерцевій регуляції, збільшуючись під впливом симпатичної імпульсації та зменшуючись під впливом парасимпатичної (що надходить до серця по волокнах блукаючого нерва).

Регульованою змінною є також фактори, що визначають артеріальний тиск, - сила скорочення серця, приплив крові в артеріальну систему, опір і пластичність периферійних судин. Він залежить здебільшого від діаметра прекапілярних судин - дрібних артерій та артеріол. Вони мають у своїй стінці шар гладеньких м’язових волокон, що іннервують- ся симпатичною нервовою системою. Скорочення цих волокон призводить до звуження просвіту судин і відповідно до підвищення периферійного судинного опору. Але, на відміну від регуляції серцевого викиду, антагоністичних парасимпатичних впливів не спостерігається, оскільки більшість судин не має парасимпатичної іннервації.

Розширення судин стає можливим завдяки тому, що навіть в умовах спокою по симпатичних волокнах до судин надходить періодична імпульсація, що підтримує їхні м’язові волокна в стані деякого сталого (тонічного) напруження. Розслаблення мускулатури судини та її розширення можливі внаслідок зменшення частоти фонової імпульсації, що надходить з відповідних мозкових структур.

Таким чином, змінюючи серцевий викид і периферійний опір, організм може в широких межах варіювати тиск у кровоносній системі. Для того щоб при цьому гарантовано підтримувати його в необхідних для кровопостачання органів і тканин межах, потрібна точна координація тих рефлекторних впливів, що надходять до серця та судин. Обов’язковою умовою здійснення такої координації є наявність постійної інформації про рівень тиску в судинній системі.

Організму людини відомі інші системи саморегуляції, а саме: регуляція газового складу крові, концентрація енергетичних речовин у крові, температури крові, осмотичного тиску крові.