Человеческое сердце качает кровь. Занимательная кардиология. Сердце человека – удивительная мышца-насос Как сердце качает кровь по конечностей
Когда сердце отдыхает
Многие привыкли думать, что наше сердце трудится без отдыха в течение всей нашей жизни. Однако это далеко не так. Если сравнить промежуток времени, необходимый для одного удара сердца с промежутком времени между ударами, то выясняется первый интересный факт. Дело в том, что для того, чтобы вытолкнуть одну порцию крови в кровеносные сосуды нашего организма сердцу нужно примерно 0,43 секунды. Это время складывается из времени движения крови внутри самого органа (0,1 секунда) и времени изгнания крови в аорту (0,33 секунды). В этот короткий промежуток времени сердце находится в состоянии напряжения, оно трудится. После одного сокращения наступает период покоя, который длится примерно 0,57 секунды. В это время сердечная мышца полностью расслаблена.
Сердце здорового человека сокращается с частотой примерно 70-75 ударов в одну минуту или 100 000 раз в сутки. Если сложить все промежутки за одну минуту, когда сердце находится в состоянии сокращения, то получится 25,8 секунд. В расслабленном состоянии сердечная мышца находится 34,2 секунды. При сложении времени работы и отдыха сердца в течение суток, выходит, что оно работает всего 10 часов 19 минут и 12 секунд, остальное время (13 часов 40 минут и 48 секунд) оно отдыхает.
Эти несложные расчёты раскрывают тайну уникальной работоспособности человеческого живого мотора: природа позволила сердцу отдыхать до того, как оно устанет. Иначе просто не может быть. Ведь длительный отдых сердца, необходимый для утоления усталости, погубил бы человека.
Какие объёмы крови перекачивает человеческое сердце
При одном своём сокращении сердце выбрасывает в аорту 60-70 миллилитров крови. Таким образом, за 1 минуту сердце перекачивает примерно 5 литров крови, за 1 час - приблизительно 300 литров, за сутки свыше 7 000 литров. За 70 лет человеческой жизни сердце перекачает больше 175 миллионов литров крови. Этого объёма достаточно, чтобы наполнить более 4 тысяч железнодорожных цистерн. Кухонному крану на то, чтобы выпустить аналогичный объем воды, нужно быть включённым на полный напор 45 лет.
Такой объём крови перекачивается при спокойной работе сердца. При нагрузке минутный объем крови может возрастать до 30 литров, но работать долго в таком темпе наше сердце не может.
Скорость движения выбрасываемой сердцем крови составляет 1,6 км/час, а расстояние, через которое сердце прогоняет кровь за сутки, составляет 90 тысяч километров. Чтобы вообразить такое расстояние, можно сравнить его с длинною экватора Земного шара, которая составляет приблизительно 40 тысяч километров.
При одном ударе сердца, совершается работа, выполнив которую можно поднять предмет массой 200 г на высоту 1 метра. За 1 месяц сердце выполнит работу, с помощью которой можно поднять человека со средним весом на гору Джомолунгмы. А это высочайшая точка нашей планеты.
Сколько сердце потребляет энергии и кислорода
Энергии, которую расходует наш живой мотор в течении суток хватит, чтобы проехать на легковом автомобиле 32 километра. Если бы было возможно собрать энергию сердца за всю человеческую жизнь, то на таком автомобиле можно было бы доехать до Луны и вернуться обратно.
Для совершения таких «трудовых подвигов» нашему сердцу необходимо 90 миллилитров чистого кислорода в минуту (при том, что на нужды всего организма необходимо примерно 2,5 литра кислорода в минуту). В сутки сердце потребляет примерно 130 литров кислорода, а за год – 47 тысяч литров.
Все эти факты убедительно доказывают, что наш удивительный живой мотор, который весит всего 300 грамм, выполняет непосильный для человеческих рук труд.
Хезер М. Бринсон
Для жизни нам необходим специальный насос, способный бесперебойно доставлять жизненно важную кровь во все части нашего тела, днем и ночью. Чтобы выполнять эту работу в теле живого организма, сердцу приходится преодолевать некоторые невероятные технические трудности.
Наша жизнь висит на волоске. Постоянный поток ценной крови должен доходить до клеток во всем теле, доставляя кислород и важные питательные вещества к конечностям, и забирая продукты распада, такие как углекислый газ. Если этот поток остановить всего на несколько минут, жизнь прекратится.
Как Создателю удалось обеспечить этот непрерывный поток? Он подарил нам сердце, созданное из мягкой плоти, а не из твердой стали. По разным оценкам, эта сильная мышца перегоняет кровь по кровеносным сосудам общей протяженностью как минимум 2500 км. Сердце должно без устали и без сбоев биться около 100 тысяч раз в день .
Каждый из нас – живое чудо, изысканно созданное для жизни на Земле. Только задумайтесь о трех технических трудностях, которые приходится преодолевать нашему сердцу.
Трудность №1: Одновременное движение кровотока в двух различных направлениях
Кровь должна одновременно циркулировать по двум отдельным системам кровеносных сосудов. Первая система собирает кровь из тела и направляет к легким, чтобы она могла насытиться кислородом и избавиться от углекислого газа. Вторая система направляет обогащенную кислородом кровь из легких к остальным частям тела. Однако у нас есть всего лишь одно сердце, чтобы качать кровь в этих двух направлениях. Как можно преодолеть эту трудность?
Рисунок 1. Два насоса в одном. Правая сторона сердца прокачивает кровь через легкие, тогда как левая его часть прокачивает кровь через ткани головы и тела.
Фактически, сердце – это два насоса в одном. Когда младенец находится в утробе матери, его сердце начинает развиваться из одной простой, большой трубочки. Однако Творец придумал сердце так, что по мере роста ребенка трубочка закольцовываются и образует петлю. Стороны этой трубочки срастаются, образовывая стенку между двумя отделами. По мере формирования сердца эти два отдела так и остаются разделенными и представляют собой два отдельных насоса.
Каждый из насосов обладает своей собственной двухкамерной насосной системой (Рисунок 1 ). Мышцы одной из камер сокращаются и выжимают кровь, тогда как мышцы другой камеры расслабляются и наполняются кровью. Сердце постоянно выжимает кровь с помощью выкручивающего движения (похожего на выкручивание половой тряпки). Выжимание жидкости с помощью скручивания более эффективно, чем прямое выдавливание, которое характерно для насосов, созданных человеком. С помощью такого движения кровь выжимается из обоих насосов – одна из камер наполняется, пока вторая камера опустошается. Но в этом и заключается проблема. Для того чтобы заставить кровь циркулировать по всему телу, левая сторона сердца должна действовать с силой в шесть раз большей, чем правая сторона.1 (Большая сила необходима из-за того, что направить кровь ко всем частям тела намного тяжелее, чем доставить ее к легким, находящимся недалеко от сердца.) Чтобы компенсировать эту разницу, левая сторона сердца оснащена намного более сильными мышцами.
Проблема №2: Бег на месте
Человеческое тело обладает невероятной способностью сохранять стабильное положение внутренних органов, когда мы бегаем, прыгаем и кружимся. Возможно, эта задача не так уж сложна для почек или мочевого пузыря, но для сердца она представляет собой дополнительную сложность. Сердце постоянно энергично качает кровь. Как оно может постоянно двигаться, не съезжая в область ребер и не перегреваясь?
Решение: Двухслойная околосердечная сумка
Чтобы защитить эту мышцу, не прекращающую свою работу, Бог поместил ее в двухслойную сумку, которая называется перикард. Плотный внешний слой, который называется фиброзный перикард, прикреплен к диафрагме, тогда как внутренний слой, серозный перикард, тесно прикреплен к сердцу. Специальная смазывающая жидкость между этими двумя слоями позволяет сердцу скользить, не вызывая значительного трения. Без этой чудесной сумки, покрытой смазывающим составом, сердцебиение высвобождало бы такое количество тепла, которое могло бы нас убить.
Околосердечная сумка представляет собой еще одну невероятную особенность, которую очень сложно объяснить с точки зрения натуралистической эволюции. Однако ее существование имеет смысл с библейской точки зрения.
Проблема №3: Непрерывная циркуляция крови
Нервы, отвечающие за наши органы чувств, быстро утомляются. Бывало ли с вами такое, что вы почувствовали резкий запах, а затем перестали его замечать? Дело в том, что нервные клетки носа просто перестали посылать сигналы. Вы буквально утратили обоняние. Однако нервы, связанные с сердцем, не могут прекратить посылать сигналы, пока мы живы. Ни на секунду !
Решение: Водитель сердечного ритма
Как преодолеть эту трудность? Бог создал отдельную систему нервов, которая называется автономной нервной системой. Эти нервы отличаются от нервов наших пяти органов чувств, постольку они постоянно и без сбоев передают сигналы. Они не перегружаются информацией (как, например, устают ваши глаза при продолжительном взгляде на футболку ярких цветов), поэтому не устают.
Однако наше сердце отличается от обычных автономных систем. Большинству систем (например, пищеварительной системе) не приходится работать постоянно. Сердце же должно работать непрерывно. Поэтому Бог подарил сердцу встроенный водитель ритма, позволяющий ему размеренно работать без активного внешнего контроля.
В правой верхней части сердца находится скопление особых клеток - синусно-предсердный узел. Он генерирует электрические импульсы, заставляющие сокращаться мышцы верхних камер сердца. Сигнал пересылается дальше, к другому скоплению клеток над нижними камерами, которые тоже посылают импульс. Эти электрические импульсы посылают регулярные волны без необходимости прямого вмешательства мозга.
Однако при необходимости мозг может напрямую контролировать скорость сердечных сокращений и кровяное давление. Мозг постоянно контролирует сердце, чтобы оценить необходимость вмешательства.
Например, во время энергичной игры в теннис, наши мышцы сжигают больше кислорода. Поэтому мозг напрямую посылает сигнал сердцу о необходимости учащения сердцебиения. В то же время сердце стимулирует надпочечные железы, в результате чего происходит выброс адреналина. После этого адреналин поддерживает высокую частоту пульса без дальнейшей помощи мозга.
Когда матч оканчивается и мышцы расслабляются, мозг посылает сигнал надпочечным железам, чтобы они прекратили выброс адреналина, и частота пульса возвращается к норме.
Сердце состоит из двух отделов, качающих кровь через две отдельных камеры – предсердие и желудочек. Когда одна из камер наполняется, вторая сжимается, выдавливая кровь. Окружает сердце защитный слой под названием околосердечная сумка.
Левое предсердие
Правый желудочек
Левый желудочек
Околосердечная сумка
Побег от истины
Несмотря на все чудеса строения сердца, в какой-то момент его работа нарушается. Как бы мы не старались сохранить сердце, рано или поздно, оно подводит нас. Без Христа мы все похожи на живых мертвецов, которые просто отбывают свое время до неизбежной кончины.
Каждый удар сердца должен напоминать нам о кратковременности жизни. Грех испортил сердце каждого человека, и мы ничего не можем поделать, чтобы это исправить. Нам необходимо новое сердце, как в буквальном, так и в духовном смысле.
К счастью, Бог, создавший наши сердца, которые поддерживают нашу физическую жизнь, также дал нам чудесный способ получить новое, духовное «сердце», которое будет биться целую вечность. Он послал на эту планету Своего Сына, Иисуса Христа, чтобы Он стал человеком и пролил Свою кровь в качестве расплаты за наши грехи. Благодаря этой жертве Иисус предлагает всем верующим в Него дар вечной жизни.
«И дам вам сердце новое, и дух новый дам вам; и возьму из плоти вашей сердце каменное, и дам вам сердце плотяное». (Иезекииль 36:26).
Полезное отверстие
Вы никогда не задумывались о том, что делают легкие младенца до его рождения? Ведь он не способен дышать, находясь в утробе. Его легкие не используются. Вместо этого кровеносные сосуды младенца временно прикрепляются к плаценте матери, откуда впитываются все питательные вещества и кислород.
Легкие развиваются до момента рождения, не функционируя. Более того, младенец может родиться без легких и жить до тех пор, пока от него не отсоединят плаценту. В отличие от этого, сердце с самого зарождения жизни имеет критическое значение. Это единственный жизненно важный орган, который должен функционировать с самых начальных этапов развития (сердце начинает биться с пятой недели внутриутробного развития).
Поскольку сердце младенца еще не выполняет функцию перенесения крови к легким, внутри него, в стенке, разделяющей два насоса, образуется небольшое отверстие, которое называется «овальным окном». Также у младенца появляется небольшая вена под названием артериальный проток, которая позволяет крови течь мимо легких и двигаться напрямую к органам тела.
При рождении происходит невероятная трансформация. Когда легкие расправляются и ребенок делает свой первый вдох, давление внутри сердца изменяется, заставляя специальный клапан овального окна перекрыть образовавшееся отверстие. Также тело вырабатывает особые химические вещества, перекрывающие артериальный проток.
Благодаря такому чудесному строению младенец без проблем переходит из водной среды обитания и начинает вдыхать воздух. Ни секунды не задерживаясь, кровь начинает циркулировать к легким, чтобы насыщаться кислородом.
Человеческие сердца, а также сердца и системы кровообращения некоторых других млекопитающих являются сложными. Им нужно иметь более высокое кровяное давление, чтобы кровь распространилась по всему телу. Кровяное давление - это сила, которая посылает кровь через систему кровообращения.
Структуры человеческого сердца
В человеческом сердце четыре камеры : два желудка , каждая из которых представляет собой мышечную камеру, которая выжимает кровь из сердца и в кровеносных сосудах, и двух атрий , каждая из которых представляет собой мышечную камеру, которая стекает, а затем сжимает кровь в желудочки. Два атриума находятся в верхней части сердца; два желудочка находятся внизу. И сердце делится на левую и правую половинки, поэтому есть левое предсердие и левый желудочек, а также правый атриум и правый желудочек.
Причина, по которой сердце делится на половины, обусловлено двухконтурной системой кровообращения. Правая сторона сердца может перекачивать кровь в легкие, в то время как левая сторона сердца накачивает кровь до остальной части тела. Кровь идет в обоих направлениях на каждом насосе.
Цикл сердечной деятельности
Каждая минута вашей жизни, ваше сердце качает около 70 раз. Каждую минуту вашей жизни ваше сердце накачивает весь объем крови, который находится в теле - 5 литров, что эквивалентно 2-1 / 2 большим бутылкам соды. Сердце никогда не перестает работать с того времени, когда оно начинает биться, когда люди - это всего лишь маленькие эмбрионы в утробе матери до тех пор, пока они не умрут.
8/10-й секунды, когда сердце бьется, называется сердечным циклом . В течение этого 8-секундного периода сердце закладывает кровь в кровеносные сосуды, а также быстро врывается. Вот что происходит в эти 0. 8 секунд:
Левая и правая предсердия.
Контракт левого и правого желудочков.
Атрезии и желудочки отдыхают.
Когда предсердия и желудочки отдыхают, мышечные волокна внутри них не сжимаются и не сдавливаются. Таким образом, расслабленные предсердии позволяют крови внутри них стекать в желудочки под ними. Этот период расслабления в сердечной мышце называется диастолой .
Когда большая часть крови из предсердий теперь находится в желудочках, предсердие сокращает оставшуюся кровь в желудочки. Затем, желудочки немедленно сжимаются, чтобы впитать кровь в кровеносные сосуды. Этот период сокращения сердечной мышцы называется систолой .
Артериальное давление
Если симптомы систолы и диастолы знакомы, возможно, это потому, что вы слышали термины систолического артериального давления и диастолического артериального давления. При показании артериального давления, например, нормальное значение 120/80 мм рт. Ст., 120 представляет собой систолическое артериальное давление или давление, при котором кровь поступает из желудочков в артерии, когда желудочки сжимаются; 80 - диастолическое артериальное давление, давление в кровеносных сосудах, когда мышечные волокна расслаблены. «Мм рт. Ст.» Обозначает миллиметры ртути (Hg является химическим символом для ртути).
Если ваше кровяное давление составляет 140/90 мм рт. Ст., Что является граничным значением между нормальным и высоким, это означает, что ваше сердце работает более интенсивно, чтобы прокачать кровь через ваше тело (140 против 120), а также не расслабляется между насосами (90 против 80).
Показание артериального давления 140/90 мм рт. Ст. Указывает на то, что что-то заставляет ваше сердце работать на гораздо более высоком уровне все время, чтобы кровь текла по вашему телу, что подчеркивает сердце. «Что-то», которое может быть виновником, может быть любым из следующих:
Гормональный дисбаланс
Диетическая проблема, такая как слишком много натрия или кофеина
Механическая проблема в сердце
Сторона эффект лекарств
Замки в кровеносных сосудах
Высокое давление в «трубах» также может привести к повреждению. Физический ущерб от высокого кровяного давления является частью гипотезы о том, как образуются фиброзные бляшки в коронарных артериях.
Сердце - это все же не обычная мышца. У нас в организме больше нет таких мышц, которые бы работали без какого бы то ни было отдыха десятилетия подряд. Так что сравнение не совсем корректное. Тем не менее сердце - как мышца - конечно же, растет, и делает она это, как любая другая мышечная ткань. Изначально размер сердца каждого человека определен генетически: оно такого размера, чтобы справляться со стандартной нагрузкой для этого конкретного тела. Чем больше становится нагрузка на сердце (а растет она вместе с человеком - чем выше-тяжелее растущий ребенок, тем больше нагрузка), тем крупнее становится сердце. До предела - который также определен генетически при стандартной нагрузке. Ведь икры у обычных людей, не спортсменов, не растут до бесконечности, хотя и ходим мы постоянно.
А вот если нагрузка продолжает увеличиваться, то сердечная мыщца тренируется и растет. В случае с аэробными нагрузками это прекрасно и полезно (мышечные волокна могут удлиняться, а могут толстеть: в первом случае увеличивается объем сердца, а во втором - его сила). А вот в случае с лишним весом - увеличивающаяся нагрузка только во вред сердцу: тренировка не может быть перманентной; постоянная растущая нагрузка приводит к истощению мышцы, а не к ее укреплению.
Вообще каждая клетка генетически имеет определенное количество циклов для размножения. И когда этот кэш циклов подходит к концу, дальнейшее деление невозможно. Вот, как раз, кардиомиоциты относятся к таковым. Еще одной причиной, остановки деления клеток после рождения, профессора объясняют тем что кардиомиоциты как и нейроны работают постоянно. Им отдыхать, накапливать питательные вещества, распределять центромеры и многое прочее, что происходит при митозе попросту нет времени. Да, есть промежуток отдыха между систолой и диастолой сердца, но увы этого мало доя деления целой клетки. У них возможна лишь внутриклеточная регенерация, что мы видим при гипертрофиях, проще говоря самих клеток не становится больше, а увеличивается цитоплазматическая жидкость и внутриклеточные органелы. И за счёт этих изменений сердце поддерживает нормальное кровоснабжение при физиологических причинах (спортсмены) и при патологиях (инфаркт, АГ, стеноз устья аорты, недостаточность митрального клапана и тд.)