КАК РАБОТАЕТ СЕРДЦЕ
КАК РАБОТАЕТ СЕРДЦЕ
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 веиы 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 навое» 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.
Несколько предшествующих страниц, возможно, перегружены специальными деталями, однако они являются конспектом сообщения, сделанного А. М. Уилли, старшим лектором по теории физического воспитания Мельбурнского университета, на конференции в Перте в ноябре 1962 года, посвященной проблеме физического воспитания и проведенной в связи с Британскими играми. Артур Лидьярд оценил лекцию Уилли как авторитетную поддержку провозглашенной нами идеи о ценности медленного бега.
Однако возвратимся к систоле и диастоле. Всякий раз, когда сердце сокращается, оно нагнетает небольшой объем крови в артерии, которые в некоторой степени уже находятся в растянутом состоянии от находящейся в них крови. Артериальные стенки в месте соприкосновения с выходным клапаном сердца расширяются, чтобы принять дополнительный объем крови, и это расширение распространяется дальше по системе артерий, подобно тому как бежит рябь от камня, брошенного в стоячую воду. Такое расширение, называемое пульсом, может быть весьма ощутимым.
Частота пульса, естественно, та же самая, что и частота ударов сердца, и в покое достигает 65–80 ударов в минуту. Однако на нее влияют многие факторы, главные из которых — физическая нагрузка, нервозность, волнение и лихорадка.
Нормальный или возбужденный пульс обычно является достаточно регулярным. Отклонения, которые случаются при этом, главным образом происходят от дополнительных сокращений, называемых экстрасистолами. Эти отклонения могут вызвать ощущение, что сердце «спотыкается», пропускает удары или совершает даже мгновенные остановки в своей работе; весь этот комплекс часто заставляет людей думать, что у них сердечное заболевание.
Всего лишь 50 лет назад многие врачи разделяли подобное мирское заблуждение, и в то время многим людям безоговорочно предписывался на этом основании режим сердечнобольного.
Английский врач-практик Джеймс Макензи первым обнаружил и показал, что эти «трепетания» сердца вовсе не всегда связаны с сердечным заболеванием. Ведя напряженную борьбу и со своими коллегами и с пациентами, Макензи сумел доказать, что сердечные заболевания слишком часто путают с симптомами, вызываемыми нервозностью или усталостью, и что настоящим «сердечникам», как правило, рекомендуют ограничить свою активность сверх необходимой меры.
Артериальные стенки расширяются и сокращаются всякий раз, когда сердце вбрасывает в них очередную порцию крови. С возрастом, однако, эластичность тканей уменьшается и артериальные стенки становятся жестче, главным образом вследствие замены эластичной ткани более грубой. Это рано или поздно случается с большинством из нас, но если данное обстоятельство не препятствует потоку крови, оно редко вызывает беспокойство. Такое положение нужно хорошо отличать от более серьезной болезни артерий, называемой атеросклерозом.
Атеросклероз — заболевание артериальной стенки, в которой наращиваются волокнистые и жирные вещества, в особенности одно, называемое холестерином. Эти отложения могут сузить артериальный канал или даже закупорить его целиком. На грубой поверхности таких наращений может закрепиться сгусток крови (тромб) и совершенно заблокировать артерию.
Атеросклероз — очень распространенное заболевание в большинстве стран, включая и Новую Зеландию. Он особенно сильно поражает артерии, питающие сердце и мозг. Наличие атеросклероза в одной артерии еще не означает, однако, что он должен быть и во всех остальных. Его очаги возникают пятнами, а предсказать места, где они появятся, почти невозможно. Нередко случается и так, что атеросклероз появляется в одном маленьком сосуде и не обнаруживается больше нигде.
Важно помнить, что атеросклероз может прогрессировать очень медленно, а то и не прогрессировать вовсе. Обычно люди живут 10, 15 и даже более лет после того, как атеросклероз себя обнаружил.
Наиболее важный очаг появления атеросклероза расположен в коронарных артериях, питающих сердце, и почти все последующее обсуждение вопроса относится непосредственно к коронарному атеросклерозу, хотя оно может быть применимо и к атеросклерозу в других артериях.
Коронарная болезнь, как мы уже говорили и как будем еще повторять неоднократно, — одна из главных причин хронической инвалидности и смертности в Новой Зеландии, Австралии, Соединенных Штатах и Канаде.
Следовательно, важно, чтобы мы все знали кое-что о ее природе, поскольку очень многое можно сделать для предотвращения этой болезни.
Коронарные артерии создают вокруг сердца подобие короны, и их тончайшие ответвления, переплетаясь, образуют как бы искусно сделанную ирригационную систему. Если одна или несколько ветвей сужаются вследствие атеросклероза, врач ставит диагноз коронарного склероза. Если ветвь полностью блокируется, он использует термин «коронарная закупорка». Обычно завершающий закупорку процесс вызывается комком крови, образующимся в суженной артериальной стенке, и носит название коронарный тромбоз. Последние два названия представляют, по существу, одно и то же явление.
Внезапная и полная остановка потока крови сквозь ответвление коронарной системы иногда (но не всегда) поражает ту часть сердечной мышцы, которая получает от этой ветви кровь. Пораженный участок называют инфарктом миокарда. Как правило, этот участок мал по величине и не уменьшает существенным образом объема сердечной мышцы.
Иногда повреждается более значительный район сердечной мышцы, однако природа предусматривает для лечения и восстановления таких поврежденных мест те же меры, что применяются ею и в отношении других тканей тела. Она образует твердый, волокнистый рубец, такой, как, например, при порезе кожи. Обычно рубец не вызывает каких-либо явлений. Он может быть у многих людей, но они никогда не узнают об этом. Этот рубец не мешает работе оставшейся части сердечной мышцы.
У некоторых людей с нарушениями в циркуляции крови развивается характерная грудная боль, когда они напрягаются сверх определенной меры. Боль быстро прекращается, если человек прекращает нагрузку. Эта болезнь известна под названием «грудная жаба», и весьма важно уметь отличать такие быстро проходящие приступы от более длительных, которые случаются и при коронарной закупорке. Дело в том, что грудная жаба не причиняет вреда сердцу. Многие больные этого не понимают и считают каждый приступ, спровоцированный усилием, за свежий сердечный приступ. Это совершенно неправильно. Томас Люис, один из ведущих ученых в области исследования сердца, страдал от грудной жабы в течение 20 лет. И он был лишь одним из многих известных людей, которые прожили долгую и полезную жизнь, несмотря на наличие у них коронарной болезни.
Основная причина коронарной болезни остается пока еще неизвестной. Однако многое уже прояснилось. Как это ни странно, но резкий рост заболеваний этой болезнью за последние 50 лет вселяет во врачей уверенность, что они окончательно найдут причину.
Рак легких, к примеру, встречался редко, однако он стал обычным типом ракового заболевания в начале века, а ныне наиболее распространен. Этот своеобразный прогресс рассматривался сначала скорее как кажущееся, а не реальное явление вследствие того, что использование рентгеновских лучей сделало диагностику более надежной, и людей, которые раньше умирали молодыми не дожив до того возраста, где рак обычно проявляет себя, стало меньше. Однако исследования возможных причин, вытекающих из образа жизни людей, показали, что прогресс рака легких и в самом деле реален и связан с курением, в особенности сигарет.
Коронарная болезнь имеет историю, напоминающую историю рака легких.
Тридцать лет назад большинство врачей рассматривали коронарную болезнь как часть естественного процесса старения, и поэтому остановить его или поставить на нем какие-то тормоза считалось делом невозможным. Когда до сознания людей дошел тот факт, что прогресс коронарной болезни наблюдается в наибольшей степени лишь в определенных странах, стали доказывать, что это объясняется главным образом более совершенными методами распознавания болезней в этих странах, ставшими особенно действенными в связи с изобретением электрокардиографического метода. Другим аргументом был тот, что увеличилась общая продолжительность жизни в этих странах за счет исключения многих других болезней, приводящих к смерти в раннем и среднем возрасте: дифтерии, тифа, туберкулеза, пневмонии, уменьшения несчастных случаев, а также за счет улучшения питания и условий жизни в целом. Таким образом, многие из тех, кто мог бы умереть не дожив до 50 или 60 лет, теперь продолжают жить и достигают возраста, когда коронарная болезнь обычно обнаруживает себя.
Несомненно, эти аргументы объясняют большую долю прироста заболевания, но разве этим исчерпывается весь прогресс коронарной болезни? Думается, нет.
Было бы хорошо, если бы эти, да и другие установленные медициной факты привели к точному пониманию того, в какой степени наш образ жизни влияет на возникновение болезней сердца и сосудов. Наши представления о сердце содержали много заблуждений, и прежде чем двинуться дальше, мы рассмотрим некоторые из них.
Убеждение, будто бы коронарная болезнь всегда означает конец полезной жизни человека, распространено широко, и оно ошибочно. Большинство закупорок сосудов касается лишь малой ветви всего коронарного древа, и заблокированный сосуд может быть обойден по боковым, «проселочным», каналам. Это обстоятельство может быть столь эффективным, что после восстановления пациент может не утратить своих способностей вовсе, а если и утратит, то лишь при крайнем физическом напряжении.
Должен ли больной коронарной болезнью все время находиться в покое? Нет.
Разумеется, во время приступа покой тела способствует лечению. При этом степень и продолжительность отдыха устанавливаются врачом для каждого конкретного случая отдельно. Но вот приступ прошел полностью, и дальнейший покой уже не нужен. Вряд ли он приведет к чему-либо иному, кроме роста бессилия вследствие утраты физической готовности и потери уверенности в себе.
Вредно ли физическое напряжение после приступа коронарной болезни? Это вариация на ту же тему: нужен ли покой больному? Обычно принято считать, что напряжение вредно.
Сердце, однако, имеет громадные резервы мощности, которые в обычной жизни часто никогда не используются. Именно эти резервы позволили человеку пробежать милю[5] менее чем за 4 минуты. После многих приступов коронарной болезни резервная мощность сердца почти не уменьшается.
У больного коронарной болезнью при перенапряжении тотчас развивается ряд симптомов — особая грудная боль и одышка. Природа таким образом рекомендует ему снизить нагрузку. Однако подобные же симптомы могут возникнуть от физической неподготовленности и беспокойства, и неспособность отличить указанные причины от коронарной болезни приводит многих людей к ограничению своей активности в слишком больших масштабах. Это тоже одна из проблем, о которых мы можем рассуждать лишь в общих чертах.
Если у вас появились какие-то сомнения, поделитесь ими с врачом. Но никогда не думайте, что ослабленное сердце непременно означает прощание с активной жизнью, которая является главной радостью человеческого существования.