Функциональное состояние системы.

Функциональное состояние системы определяется числом активных СФЕ. Если ни одна СФЕ не активна – это минимальное (нулевое) функциональное состояние. Это может быть при отсутствии внешнего воздействия. Если все СФЕ одновременно функционируют – это максимально высокое функциональное состояние, которое возникает при максимальном внешнем воздействии.

Внешняя среда постоянно оказывает какое-либо воздействие на любые системы, включая системы организма. Даже в состоянии покоя сила земного притяжения заставляет работать часть наших мышц, и поэтому нет абсолютного покоя. Следовательно, когда мы как будто находимся в состоянии покоя, на самом деле мы находимся на одном из низких уровней физической нагрузки с соответствующим определённым низким уровнем функционального состояния организма. Любое внешнее воздействие, требующее дополнительной активной деятельности, переводит нас на новый уровень функционального состояния, если только резерв СФЕ не исчерпан. Когда новое воздействие устанавливается на новом неизменном (стационарном) уровне, то и функциональное состояние системы устанавливается в новом неизменном (стационарном) функциональном уровне.

Функциональные состояния различных взаимосвязанных подсистем должны соответствовать друг другу. Например, если в состоянии покоя субъекта работает только часть мышечных групп, то и снабжаться кровью (перфузироваться) должна только часть тканевых сосудистых сегментов, соответственно нагрузке (рис. 17). Если нагрузка увеличивается, то увеличивается число работающих мышечных групп и число кровоснабжающих их сосудистых сегментов. Подключение этих сегментов к перфузии происходит за счёт их функционального резерва. Это увеличение числа перфузируемых сосудистых сегментов не может продолжаться бесконечно и заканчивается тогда, когда запас СФЕ исчерпывается. Следовательно, если нет запаса СФЕ функциональное состояние системы поднялось от низкого к высокому.

Так как в состоянии покоя субъекта работает только часть мышечных групп и перфузируется только часть тканевых сосудистых сегментов, то для перфузии этих сосудистых сегментов требуется небольшой кровоток и левый желудочек использует только часть своей максимальной мощности. Поэтому для перфузии «мало» работающего миокарда открыта только часть коронарных сосудов и в норме в покое коронарное сосудистое сопротивление будет высоким, соответствующим должному покоя. Во время максимальной нагрузки, когда работают все мышечные группы и требуется максимальный сердечный выброс и максимальная мощность сокращения миокарда левого желудочка, для адекватной перфузии «много»-работающего миокарда открываются все коронарные артерии.

А В

Рис. 17. Минимальное функциональное состояние СОМГ в покое (А) и максимально высокое при максимальной физической нагрузке (В). (Функциональная схема)

В покое (А) работает минимальное число тканевых сегментов (5), а остальные тканевые сегменты не работают (6). Для обеспечения их газообмена достаточно минимального количества действующих лёгочных функциональных единиц (ЛФЕ, 1), которые вентилируются сопряжёнными с ними бронхами (3). Остальные ЛФЕ не функционируют (резерв, 2) и их бронхи не вентилируются (4). В нагрузке (В) работают все тканевые сегменты и все ЛФЕ. 7 – левый желудочек; 8 – правый желудочек.

Следовательно, в норме в состоянии покоя субъекта коронарное сосудистое сопротивление высокое, а в нагрузке оно падает, но оно всегда должно соответствовать функциональному состоянию периферического кровообращения (актуальная кривая коронарного сосудистого сопротивления совпадает с должной кривой, рис. 18А).

Если же у больного повышено ОПСС (артериальная гипертония), то в тех же условиях, при тех же уровнях внешней нагрузки, миокард левого желудочка будет напрягаться больше, чем это было бы при нормальном ОПСС. Поэтому он будет потреблять больше кислорода (синдром перегрузки миокарда) и коронарный кровоток должен быть больше, чем у здорового субъекта на том же уровне нагрузки. Для того, чтобы увеличить коронарный кровоток необходимо уменьшить коронарное сосудистое сопротивление, что и происходит у больных артериальной гипертонией (синдром перегрузки коронарного кровообращения: актуальная кривая коронарного кровотока выше, а актуальная кривая коронарного сосудистого сопротивления ниже должной кривой, рис. 18В). Т.е., у этих больных функциональное состояние коронарного кровообращения выше, а резервы ниже, чем у здоровых, потому что миокард левого желудочка работает на преодоление повышенного ОПСС. Уже в состоянии покоя субъекта коронарные сосуды раскрыты как во время нагрузки (синдром перегрузки миокарда, «человек сидит, а его сердце «бежит»).

А В

Рис. 18. Коронарное сосудистое сопротивление в нагрузке у здорового субъекта (А) и у больного артериальной гипертонией (В).

У здорового кривая Myocardial vascular resistance (сплошная жирная кривая) совпадает с должной кривой (снижающаяся кривая из вертикальных отрезков прямой). У больного кривая Myocardial vascular resistance намного ниже должной кривой. Следовательно, у больного коронарные сосуды раскрыты больше, чем должно быть и это объясняется перегрузкой миокарда, которая требует большего кровотока (синдром перегрузки миокарда обеспечивается синдромом перегрузки коронарного кровообращения).

На всех графиках: вертикальная пунктирная прямая – порог анаэробного обмена. В обоих случаях подъём систолического артериального давления происходил после порога анаэробного обмена. По оси Х – VCO₂.

У больных с остановками дыхания во время сна, по мере развития заболевания развивается недостаточность миокарда правого желудочка. Эти больные применяют особый вид искусственной вентиляции лёгких (Continuous Positive Airway Pressure, CPAP). Однако СРАР повышает давление внутри альвеол, и это чревато сдавлением альвеолярных капилляров и дополнительной перегрузкой миокарда правого желудочка, что требует подключения дополнительных исполнительных элементов сокращения (саркомеров) из резерва. Пока у них достаточно резервов миокарда правого желудочка, его насосная функция сохраняется нормальной [9], несмотря на применение СРАР. Когда резервов сократительной функции миокарда уже недостаточно (терминальные стадии сердечной недостаточности), то правый желудочек в условиях перегрузки не может обеспечить нормальную насосную функцию и сердечный выброс будет уже недостаточным. Возникает несоответствие между функциональным состоянием миокарда правого желудочка и его нагрузкой, потому что применение СРАР снижает сердечный индекс [7]. В этих случаях из-за слабости миокарда правого желудочка применение СРАР уже не оправдано.

Стационарные состояния.