Механика кровообращения - Каро К.
Скачать (прямая ссылка):
12.9. Смешивание и перенос веществ в артериях
Основной функцией сердечно-сосудистой системы является перенос различных веществ и тепла к тканям и от них. Обмен ве* ществами между кровью и тканями происходит главным образом на уровне капилляров и соответственно обсуждается в следующей главе. Однако стенки артерий (и вен) также проницаемы, и через них тоже осуществляется перенос веществ. Этот процесс обеспечивает питание стенки артерий, но может играть роль и в возникновении некоторых поражений артерий, таких, как атеросклероз. Недавно было показано также, что силы, действующие на стенку артерии со стороны текущей крови, могут быть важным самостоятельным фактором, определяющим проницаемость стенки для крупных молекул и, следовательно, существенно влияющим на поражения артерий. Некоторые свидетельствующие об этом данные рассмотрены дальше в этом разделе.
Чтобы вещество, переносимое кровью к тканям по артериям и от тканей по венам, было равномерно распределено по капиллярам любого органа, оно должно быть хорошо перемешано в крупных сосудах, обеспечивающих приток крови к этому органу и ее отток. Если бы кровь, оттекающая от какого-либо органа, продолжала свое движение по сердечно-сосудистой системе в виде отдельной струи, не смешиваясь с остальной кровью, эта система не могла бы удовлетворительно функционировать. Заметим далее, что широко используемый метод измерения минутного объема сердца и крово-
снабжения отдельных областей тела — метод разведения индикатора— основан на предположении о том, что «меченный» каким-либо индикатором объем крови хорошо смешивается с остальной кровью. Следовательно, вопрос о степени перемешивания крови в сердце и в крупных сосудах очень важен.
Смешивание в сердце и в крупных кровеносных сосудах. Принцип метода разведения индикатора для измерения минутного объема сердца предложил в прошлом веке физиолог А. Фик (он же сформулировал законы диффузии, рассмотренные в гл. 9). Фик указал, что если известны две величины, а именно разность концентрации кислорода в крови, оттекающей из легких и притекающей к ним, и общее потребление организмом кислорода в единицу времени, то количество крови, протекающей в единицу времени (1 мин) через легкие (т. е. минутный объем сердца) есть просто отношение второй величины к первой. Значительно позднее, когда были разработаны приемы взятия проб крови и способы их анализа, предложенный Фиком принцип был положен в основу нормативного метода измерения минутного объема сердца как у человека, так и у животных. Были созданы основанные на этом принципе методы измерения расхода крови при помощи введения в нее — непрерывно либо в виде малых объемов (порций) — красителей (метод разведения красителя), радиоактивных изотопов или же термической метки, т. е. охлажденной порции крови или физиологического раствора. Одни из этих методов применяют для измерения минутного объема сердца, другие — для измерения расхода крови в отдельных органах или областях тела. Для этого берут пробы крови, притекающей к органу и оттекающей от него, и измеряют в них концентрацию индикатора. Очевидно, что такой метод может дать надежные результаты только в том случае, когда концентрации индикатора, обнаруженные в пробах крови, представительны фактически для всего объема крови, который протекает через орган. Если, например, в пробе артериальной крови, используемой для расчета минутного объема по принципу Фика, содержится меньше кислорода, чем в остальном объеме артериальной крови, то вычисленная величина окажется завышенной.
Чтобы выяснить, в каких областях системы кровообращения происходит смешивание и какова его полнота, использовали ряд методов. Непосредственно наблюдали за течением в просвечиваемых сосудах или в прозрачных моделях сосудов, визуализируя течение введением красителей; изучали поведение введенного в сердечно-сосудистую систему рентгеноконтрастного вещества; наконец, вводили в эту систему индикаторные вещества и измеряли их концентрацию в пробах крови, взятых из разных сосудов Вывод из всех этих исследований один: в момент, когда индикатор, прошедший через сердце, выходит из него, он уже полностью смешан с кровью. Смешивание же только в одной из камер сердца или где-либо в сосудистой системе может быть неполным.
Смешивание в сердце происходит, по-видимому, главным образом во время прохождения крови через желудочек. Если быстро ввести индикатор в какую-нибудь вену, а затем взять пробы крови из многих участков правого предсердия, в котором сливается венозная кровь от различных частей тела, можно обнаружить, что концентрации индикатора в пробах различны. Однако в пробах крови из правого желудочка или из легочного ствола концентрация индикатора практически всегда одинакова. Это заключение справедливо также для левых камер сердца.
Смешивание в сердце имеет конвективную природу, т. е. является следствием такого движения крови в желудочке, которое перемешивает ее и тем самым способствует выравниванию состава крови. Поэтому этот процесс протекает значительно быстрее, чем если бы он определялся одной только диффузией. Правда, диффузия все-таки имеет существенное значение, поскольку она окончательно выравнивает концентрации растворенного вещества в небольших объемах крови, в одних из которых его много, а в других мало, после сближения этих объемов в результате перемешивания. Последнее обеспечивает смешивание растворяемого вещества и растворителя гораздо более эффективно, чем диффузия: пример тому — ежедневные «опыты» с чашкой чая.
