Промени в сърдечно-съдовата система по време на физическа работа

Физическата работа е стресова ситуация за организма. По време на нея се наблюдават характерни промени във физиологията на тялото и в частност в сърдечно-съдовата система. Тя изпълнява четири важни функции по време на физическа активност:

1. доставя кислород до активните тъкани;
2. транспортира топлината, която представлява биопродукт от клетъчния метаболизъм, от сърцевината на тялото към кожата;
3. доставя хранителни вещества на активните тъкани;
4. транспортира хормони, които представляват химическите пощальони на тялото.

Промените във функцията на сърдечно-съдовата система по време на физическа работа са резултат от взаимодействие между централните и периферните регулаторни механизми, които са насочени към осигуряване на адекватна доставка на кислород към работещите мускули. Едновременно с това се увеличава и коронарния кръвоток, с цел повишаване на доставката на кислород към миокарда. Промените зависят от типа на физическото натоварване, от възрастта, от пола и тренираността на индивида.

Промените в сърдечно-съдовата система се осъществяват посредством нервни и местни регулаторни механизми. Един от основните нервни механизми при адаптацията на организма към натоварването е централната команда. Това е механизъм на предварителна регулация, която се изразява в активиране на симпатиковия дял на вегетативната нервна система, което води до ускоряване на сърдечната дейност, повишаване на миокардния контрактилитет и до промени в периферния съдов тонус. Този нервен механизъм се задейства преди началото на физическото усилие. Други нервни механизми са рефлексите от работещите мускули, които се задействат от множество механо- и химиорецептори. Еферентните механизми на тези рефлекси са свързани отново със симпатикусовите влияния върху сърдечно-съдовата система. По време на физическо усилие операционната точка на артериалния барорефлекс се покачва. Това позволява повишаване на артериалното налягане без включване на механизмите за неговото понижаване. Местните регулаторни механизми, които обуславят промените в сърдечно-съдовата система по време на физическа работа, са свързани с промени в производството на редица вазодилататорни (съдоразширяващи) метаболити, които имат значение за регулацията на мускулния кръвоток.

По време на физическо натоварване се променят някои от основните параметри на сърдечно-съдовата система, а именно:

• ударен обем – той претърпява характерни промени по време на физическа работа. Ударен обем се нарича обемът кръв, който всяка камера изпомпва при единична систола. При физическо усилие в изправено положение венозния приток нараства. Това допринася за увеличаване на крайния диастолен обем и на ударния обем. Увеличеният венозен приток се дължи на симпатикусова стимулация на вените, на мускулното съкращение и на усиления ефект на гръдната помпа по време на физическа работа. ;
• сърдечна честота – тя се повишава пропорционално на натоварването и в рамките на няколко минути се достига до циркулаторно равновесие – сърдечната честота се стабилизира. Умереното и ускоряване до 100 удара в минута се дължи на намалена парасимпатикова стимулация към синусовия възел. По-изразеното учестяване е свързано с повишаване на симпатиковия тонус. Максималната сърдечна честота, която може да се достигне по време на физическа работа, обикновено съответства на максималната кислородна консумация VO₂max. Нейната стойност зависи най-вече от възрастта на индивида. Тя може да бъде определена по формулата:

Максимална сърдечна честота (удари/минута) = 220 – възраст

Повишаването на ударния обем и на сърдечната честота води до нарастване на минутния обем. Нараства и контрактилитетът на миокарда, вследствие от симпатикусовата стимулация и хомеометричния ефект на повишената сърдечна честота. По-мощните съкращения на миокарда увеличават ударния обем за сметка на намаляване на крайния систолен обем.  

• общо съдово съпротивление – то постепенно намалява. Това се дължи на редуциране на съпротивлението в работещите мускули. Тези промени водят до повишаване на систолното налягане и до стациониране или понижаване на диастолното.

Всички тези промени във физиологията на сърдечно-съдовата система се дължат на увеличената кислородна потребност. Статичното натоварване причинява леко нарастване на кислородната консумация. Това се дължи на факта, че при него са ангажирани по-малък брой мускули. При него се наблюдава умерено увеличаване на минутния обем и на сърдечната честота. Статичното съкращение на участващите мускули предизвиква трайно притискане, което не позволява на общото съдово съпротивление да намалее.

Динамичното натоварване обременява сърдечния мускул обемно, докато статичното увеличава работата за преодоляване на налягането в системното кръвообращение. Промените в сърдечно-съдовата система по време на физическа работа водят до повишаване на кислородната потребност в миокарда. Те са учестяване на сърдечната дейност, увеличаване на напрежението в стената на камерите и на контрактелитета на лявата камера. Най-важната задача на регулаторните механизми е преразпределението на минутния обем към органите, които в момента са пряко ангажирани с физическата работа – скелетни мускули, сърце и мозък. Преразпределението се осъществява за сметка на временно намаляване на кръвоснабдяването на към органите на храносмилателната система, към бъбреците и към кожата. В някои случаи кожното кръвообращение не може да намалее. Това се наблюдава при осъществяване на физически усилия в условия на висока температура на околната среда или при продължителна физическа работа със значително количество произведена топлина.  

Регулация на мускулния кръвен поток по време на физическо усилие

При покой мускулният кръвен поток не надхвърля 20% от минутния обем. Той се регулира основно от симпатикусовият тонус, който определя съдовото съпротивление в съпротивителните съдове. В мускулите, в които преобладават бавните мускулни влакна, мускулният кръвоток е по-голям. Това се дължи на факта, че те са по-зависими от доставката на кислород. По време на физическа работа мускулният кръвоток може да се повиши 15-20 пъти и да достигне до 80-100ml/100g/min. Местната регулация заема централно място в увеличаването на кръвотока. Получава се активна хиперемия. Местните фактори са метаболитни, миогенни и ендотелни регулатори, които предизвикват намаляване на тонуса на гладката мускулатура на съдовете. K⁺ е един от основните метаболитни съдоразширяващи фактори, чиято концентрация се повишава при усилена съкратителна активност на мускулите. Подобни ефекти имат и аденозинът и увеличената концентрация на H⁺. По време на физическо усилие вазодилатация (съдоразширяването) се подпомага и от активирането на β2-адренорецепторите, които се намират в стената на съдовете на скелетните мускули, под влияние на симпатикусовата стимулация и на циркулиращия адреналин. Друг фактор, които повлиява мускулния кръвен поток, е външното механично притискане на съдовете по време на съкращението. Той определя интермитентността на мускулния кръвоток – артериалният кръвоток намалява, а венозният нараства. В работещите мускули се наблюдават промени и в микроциркулацията. При покой са отворени малък брой капиляри, но по време на физическо усилие броят им рязко нараства, с което се увеличава дифузионната и филтрационната им площ. Това е един от факторите за увеличаването на екстракцията на кислород и на кислородната консумация в работещите мускули, заедно с изместването на дисоциационната крива на оксихемоглобина.