Принципы, лежащие в основе циркуляции крови, почти до смешного просты. Однако, подобно многим простым истинам, эти принципы были не известны человечеству долгое время.
Действительно, ученые и философы провели примерно 1600 лет нашей эры в спорах на этот счет. Большинство из них придерживалось странного взгляда, что не сердце, а печень является главным органом в системе кровообращения и что сердце лишь добавляет в кровь воздух, который оно получает от легких. При этом считали, что кровь поступает в артерии и вены в виде приливов и отливов. Один средневековый ученый, который оспаривал истинность этого взгляда, был сожжен на костре. Тем не менее в начале XVII века англичанин Вильям Гарвей провозгласил новую теорию. «Сердце, — говорил Гарвей, — насос. Оно перекачивает кровь через артерии в ткани; обратно кровь возвращается к нему по венам, прогоняется через легкие, чтобы забрать там кислород, и затем снова возвращается к тканям». Гарвей был первым, кто ясно понял, что кровь циркулирует непрерывно, а не двигается наподобие приливов и отливов.
Об этом догадывались и другие. Однако именно исследования Гарвея стали тем вкладом в понимании проблемы, который ныне рассматривается как один из подвигов человеческого интеллекта. Гарвей разъяснил, между прочим, что в ткани тела кровь просачивается сквозь весьма малые каналы, которые даже нельзя увидеть человеческим глазом, и что эти каналы образуют непосредственную связь между артериями и венами.
Он пришел к своему заключению чисто логическим путем. Спустя четыре года после его смерти был изобретен микроскоп, с помощью которого ученые увидели эти каналы, ныне называющиеся капиллярами, а также подтвердили функции, которые приписывал им Гарвей.
Эра современной медицины, можно сказать, ведет свое начало от Гарвея, несмотря на то что в последние полстолетия было сделано больше открытий, чем за предшествующие 300 лет.
Как известно, для возбуждения химических реакций (которые поставляют энергию) тканям нужен кислород, подобно тому как в нем нуждается пламя, чтобы гореть и производить тепло. Важнейшей функцией крови является доставка кислорода тканям.
Вначале кислород извлекается из воздуха в легких; обогащенная кислородом кровь движется к сердцу и перекачивается к тканям, где содержание кислорода понижено. Кровь, отдавшая кислород, возвращается к сердцу, а затем перекачивается в легкие. Таким образом, в сердце одновременно поступает два вида крови: кровь, обогащенная кислородом, из легких и кровь, обедненная кислородом, из тканей.
Чтобы держать эти два потока отдельно друг от друга, камера сердца разделена на две части так называемой мышечной перегородкой. У примитивных животных эта перегородка отсутствует либо является недоразвитой; оба потока крови смешиваются до некоторой степени в сердце, и от этого эффективность его работы понижается. У людей частично поврежденная перегородка — один из обычных врожденных пороков сердца.
Левая и правая камеры, образуемые мышечной перегородкой, в свою очередь, разделяются на две части каждая. Одна из них — предсердие (тонкостенная камера) — обладает небольшой насасывающей способностью и служит главным образом как резервуар. Другая — желудочек — имеет толстую мышечную стенку и является главным насосом сердца.
Вены, которые доставляют кровь от тканей (они называются полыми венами), впадают в правое предсердие. Вены, несущие кровь от легких (легочные вены), впадают в левое предсердие.
Из правого предсердия кровь поступает в правый желудочек, который перекачивает его в легкие через легочные артерии. Кровь из левого предсердия поступает в левый желудочек и затем перекачивается к тканям по большой артерии, называемой аортой.
Всякий насос более продуктивен, если у него есть клапан, благодаря которому жидкость может протекать лишь в нужном направлении. Если клапан дает утечку, насосу требуется совершить дополнительную работу для компенсации этой утечки.
Сердце имеет четыре различных вида клапанов: первые два находятся между соответствующими предсердиями и желудочками и позволяют крови течь лишь в направлении от предсердия к желудочку. Когда сокращаются желудочки, эти входные клапаны закрыты, и возвратиться в предсердие кровь уже не может. Когда желудочки расслабляются, клапаны открываются, и кровь поступает от предсердий в желудочки.
Для предупреждения оттока крови, идущей от желудочков в аорту и легочную артерию, служат два других клапана, которые не допускают утечки крови назад в желудочки в то время, когда они расслабляются.
Ревматизм и некоторые другие заболевания могут привести к поражению сердечных клапанов и этим вызвать утечку крови, препятствуя ее движению через клапаны.
Сердце, подобно всякому хорошему насосу, может выполнять различный объем работы. В организме отдыхающего человека сердце совершает 65—80 ударов в минуту и за это время пропускает около 4 литров крови. Этот объем, или количество крови, носит название «минутный объем сердца» и во время упражнений может быть увеличен от 6 до 10 раз.
Фаза сокращения сердца, когда кровь выталкивается, называется систолой. Фаза отдыха, когда выпускные клапаны закрыты и впускные открыты, называется диастолой. Во время диастолы сердце вновь пассивно наполняется наподобие резервуара, а сердечная мышца отдыхает, и в ней происходят химические изменения, связанные с пополнением запасов энергии, затраченных во время предшествующей систолы. Если сердце бьется чаще, период диастолы сокращается и процесс восстановления энергетических запасов может быть замедлен.
Здоровое сердце, как и исправный мотор автомобиля, может увезти далеко и быстро без всякого вреда для него, но нуждается в отдыхе и восстановлении. С возрастом эта потребность, как правило, возрастает, однако не до такой степени, как привыкло представлять себе большинство людей. Регулярный контроль и разумная эксплуатация могут поддерживать сердце в состоянии «как новое» даже и тогда, когда человек достигает преклонного возраста.
Увеличение размеров сердца в настоящее время истолковывается и признается как нормальное физиологическое приспособление к напряженной тренировке. Нет никаких свидетельств тому, что напряженная тренировка на выносливость может причинить вред здоровому сердцу. Наоборот, некоторые упражнения, развивающие выносливость, во многих случаях являются важным фактором предотвращения закупорки сосудов.
Тренированный человек, прежде чем его пульс достигнет максимальной частоты, может выполнить больше работы, чем нетренированный.
В среднем минутный объем сердца у человека возрастает во время выполнения физических упражнений от 4 до 20 литров, а у хорошо тренированного спортсмена — даже до 40 литров. Это увеличение зависит от ударного объема — количества крови, перекачиваемой за каждый удар сердца, и от частоты пульса. С возрастанием частоты пульса увеличивается и ударный объем, а лимитирующий фактор наступает в момент, когда пульс становится столь частым, что сердце уже не успевает наполниться, и это приводит к уменьшению ударного объема. Тренированному либо подготовленному человеку для достижения итого предела требуется больше времени, чем нетренированному.
Увеличение артериального давления и более полное диастолическое наполнение могут дополнительно способствовать и увеличению ударного объема. Выполнение одного и того же количества работы по мере роста тренированности сопровождается все меньшей частотой пульса. Эти перемены указывают на уменьшение нагрузки на сердечно-сосудистую систему во время работы и свидетельствуют о приспособлении организма к требованиям, предъявляемым данным упражнением.
Женщины, между прочим, обнаруживают те же реакции на напряженную тренировку, хотя и не в такой степени, как мужчины.
Продолжение следует…