Умная кровь

**************************************************************** Зависит ли объём циркулирующей крови в организме человека от массы тела? Известно, что кровь состоит из воды и взвешенных в ней эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. Ее основная функция заключается — транспортировке и распределении по организму газов, питательных веществ и клеточных элементов. По сосудам кровь течет под действием сил давления, создаваемых сокращением мышц сердца. В теле человека находится 5-6 л крови, и это количество заполняет емкость сосудистой системы в 25 - 30 л. Механизмы, с помощью которых кровь способна заполнить емкость, превосходящую ее по объему, до сих пор неизвестны. Об этом парадоксе несовместимости еще в 1873 г. писал И.Ф. Цион: «Количество крови, находящейся в организме, само по себе слишком недостаточно для того, чтобы все органы нашего тела могли одновременно совершать все свои отправления в полной силе». А в 1953 г. физиолог Паппенгеймер определил, что для нормального минутного кровоснабжения количество крови в сосудах человека должно быть не менее 45 л. К тому же есть множество свидетельств того, что объем крови в организме спонтанно увеличивается или сокращается без каких-либо принудительных вливаний и кровопотерь. Когда человек переходит от состояния покоя к физической деятельности, объем его крови увеличивается в среднем до 15 л, а при интенсивных нагрузках - до 45 л. У спортсменов-марафонцев, несмотря на потерю 4 кг жидкости во время бега, объем крови к концу дистанции возрастает на 6 - 8%, а у штангистов в момент поднятия тяжести – на 60%. Частое дыхание, его задержка, недостаток кислорода, массаж, стрессовые и эмоциональ-ные нагрузки увеличивают объем крови в 1,5 - 2 раза. Поразительно быстрый рост объема крови до 50% наблюдается у беременных женщин при изменении положения тела: из положения лежа на боку - в вертикальное положение. Эмоциональное состояние у больных перед операцией иногда приводит к снижению объема крови, а после операции, несмотря на не возмещенную кровопотерю, к возрастанию. Самый быстрый прирост объема крови наблюдается в сердце. Допплеровская эхокардиография выявила, что в полости левого желудочка за один цикл фазы изометрического напряжения ( видимо мускулатуры ) объем крови возрастает с 41 мл до130 мл! Кардиологам известно, что при снятии приступа фибрилляции в правом предсердии электрическим разрядом до 400 Дж, в месте разряда моментально возрастает объем крови на 60% без ее дополнительного притока. Такие же явления происходят и в экспериментах. Например, при механическом или электрическом раздражении отдельных коронарных, мозговых или кишечных артерий можно вызвать в них обособленное увеличение объема крови до 500%. Однако в организме действует и противоположный эффект, который столь же быстро может снизить объем крови от исходной величины до 5 - 6 л. Это случается при всех видах шока, анемии, артериовенозных шунтах, болезни Бери-Бери, при ограничении сократительных функций самого сердца, вызванных трепетанием предсердий, миопатией, мерцательной аритмией, острым инфарктом миокарда, операционными вмешательства-ми. Дефицит объема крови в организме наблюдается при наркозах: морфином, эфиром, хлороформом, пентаталом, при введении ацетилхолина, пенициллина, змеиного и паучьего ядов, алкогольном опьянении. Невероятно, но реаниматологи наблюдали случаи, когда вливание 1,5 - 2 л чужеродной крови не увеличивало, а уменьшало ее общий объем в теле пациента. Снижение объема крови производили в эксперименте на добровольцах. Когда их после нескольких часов пребывания в горизонтальном положении пассивно, без собственных усилий, переводили в вертикальное, то у всех испытуемых падало давление и уменьшался объема крови до 66%, но через 5-8 мин исходный объем крови восстанавливался. Подобные последствия отмечались и у космонавтов в момент приземления. Каждая остановка сердца, подключение аппарата искусственного кровообращения (ДИК) всегда сопровождается уменьшением объема крови. Зная это, хирурги к имеющейся крови доливают еще 7 - 15 и более литров донорской, чтобы не допустить запустевания сосудов и гибели внутренних органов от обескровливания. Снижение объема крови отмечают и патологоанатомы. Когда кровь откачивают из тела вскоре после смерти, то она занимает объем от 7 до 8 л, а через сутки после отстаивания, количество ее снижается до 5 - 6 л. При бальзамировании прозекторы вливают уже 20 - 30 л специальных жидкостей, чтобы наполнить все сосуды. Таким же количеством латекса заливают сосуды тела человека для получения анатомических каррозионных препаратов. Самопроизвольное сокращение объема крови доноров. хранящейся в герметично закрытых сосудах, служит причиной постоянной головной боли руководителей станций переливания крови, поскольку объем забираемой плазмы всегда больше ее фактического количества. Внезапное увеличение объема крови в организме физиология объясняет как результат роста частоты сердечных сокращений и ударного объема желудочков сердца за одну минуту. Из чего следует, что скорость циркуляции одного и того же количества крови может увеличить свой объем и заполнить им превосходящую емкость сосудов. Но очевидно, что только за счет скорости вращения нельзя превратить 5 - 6 л крови в 25 - 30. Поэтому физиологи вынуждены искать иные объяснения этому явлению, предлагая гипотезы о скоплении крови в емкостных сосудах (депонирование) или о наполнении отдельных органов (секвестрация), медленно или быстро циркулирующих фракций, действия нервной системы на сужения и расширения сосудов, химически активных гормонов и газового наполнения крови. Однако исследования последних десятилетий окончательно установили, что депонирования крови в теле человека не бывает, вся емкость сосудов заполнена движущейся кровью, и она обладает свойством спонтанно увеличивать или уменьшать объем, а также скорость своего движения, независимо от сокращения окружающих мышц, диаметра сосудов и влияния нервной системы. Стало быть, выдвигаемые гипотезы не вносят определенности в это гемодинамическое противоречие. Путь к разгадке этого феномена нам подсказали явления, происходящие с кровью в аппарате искусственного кровообращения. Когда кровь откачивается из вен, в ней появляются пузырьки, она вспенивается и увеличивается в объеме. Это происходит из-за ускоренного выхода из нее газа в разряженную полость оксигенатора АИК. Анестезиологи для ликвидации этой пены вводят в кровь антифоны или добавляют капли спирта, которые, как известно, имеют свойства подавлять кавитацию в воде. Такое специфическое действие пеногасителей натолкнуло нас на гипотезу, что кавитация может быть и причиной изменения объема крови. Тем более что это явление было зарегистрировано в сердце по его фоновой частоте тонов еще в 70-е гг. Институтом акустики АН СССР. Однако из всех эффектов, сопутствующих кавитации, рассматривались только звуковые, как источник шумов сокращений миокарда. Кавитация в крови венозных сосудов регистрировалась и в экспериментах при смене положения тела, упражнениях на центрифугах и при переходе к невесомости. В целом же, ее действие в кровообращении не изучалось и тем более не связывалось с регуляцией объема крови. Как известно, кавитация представляет собой возникновение каверн, полостей или пузырьков, заполняемых газом в тех точках текущей жидкости, где ее скорость возрастает, а давление становится ниже критического значения структурной прочности. В местах разрыва жидкости при наличии растворенных в ней газов в условиях переменного давления происходит неограниченный рост кавитационных пузырьков (в них из жидкости диффундирует газ). Они увеличиваются в размере, давление внутри них повышается и превосходит давление окружающей среды. Энергия движения таких пузырьков и их вибрации порождают вокруг себя новые пузырьки. Происходит рост их количества, и этот увеличенный объем создает пондеромоторные силы, приводящие к вытеснению окружающей жидкости и к ее самодвижению. Если в ней мало газов, а давление периодически меняется, то возникающие пузырьки быстро «схлопываются», что порождает кумулятивные струи, развивающие давление, превосходящее тысячи атмосфер. Столь мощная энергия сопровождается звуковыми, электромагнитными, люминесцентными, температурными и кинетическими эффектами. Когда же растворенных в воде газов много, то пузырьки, не «схлопываясь», сохраняются в ней долгое время и своим количеством увеличивают ее объем, что служит источником пондеромоторных сил. Плазма крови на 90% состоит из воды, что составляет примерно 4,5 л. Именно в ней, повидимому, и должна возникать гидродинамическая кавитация, Для того чтобы удостовериться, что кровь обладает свойствами менять свой объем под действием кавитации, были проведены модельные эксперименты, имитирующие фазу изометрического напряжения сердца, в полостях которого наблюдается наибольший прирост объема крови. Эта фаза наступает вслед за диастолой, когда желудочки сердца уже заполнены кровью. Все клапаны и коронарные артерии перекрыты напряжением мышц миокарда. В этот момент нет дополнительного притока крови, но ее объем в герметично замкнутой полости желудочка как-то увеличивается на 300% за 0,06 с. Миокард растягивается и сердце приобретает шаровидную форму. Динамику перепада давления в этом периоде работы сердца мы попытались воспроизвести в эксперименте. Имитатором полости желудочка служил специально измененный стеклянный (20 мл) «рекордовский» шприц, на цилиндр которого был надет электромагнитный индуктор. В полость шприца крепилась электродная сетка, датчики давления, температуры, напряжения кислорода и объема. Для проверки адекватности способа возбуждения кавитации, первый опыт провели с водопроводной водой. При быстрой смене давления в полости шприца была зарегистрирована кавитация. Она привела к увеличению объема воды за счет образования пузырьков, «схлопывание» которых возвращало ее объем к исходной величине. Эксперимент показал, что рост объема одной и той же массы воды действительно возможен за счет появления в ней пузырьков. Анатолий: Расширяясь – кровь сама себя выталкивает, помогая сердцу. Такие же опыты с изменением давления в шприце были проведены с артериальной и венозной кровью. Воздействия на кровь резким перепадом давления также, вызывают в ней кавитационные процессы. При этом были зарегистрированы электромагнитные импульсы, сине-зеленое свечение, возникновение пузырьков, увеличение объема крови. сопровождающееся пондеромоторными силами, приводящими кровь в движение, подъем температуры, колебания кислорода. В опыте прирост объема водопроводной воды составил 0,5-1,5%, а крови - 12 - 22%. Такое 10-кратное увеличение объема указывает на то, что структурная прочность воды в крови на порядок ниже водопроводной. Особенность воды в плазме такова, что ее 4,5 л находятся среди дисперсных ламеллярных (слоистых) частиц взвеси электрически заряженных эритроцитов и лейкоцитов, триллионов белковых и жировых мицелл, общая площадь которых более 1000 м2. В результате вода распределяется на ней в виде двумерной пленки, которая к тому же наполнена десятками солей и газов О2, СО2, Н, N2, N02, пребывающих в ней как в растворенном состоянии, так и в виде микропузырьков под давлением около 100 мм.рт.ст. А это приводит к огромному осмотическому давлению в крови - 7,6 атм. Кроме того, трехмерная сетка молекулярных связей воды совершает непрерывные флюктуации с периодичностью 10-11 с. Все эти факторы придают неустойчивость в поверхностном натяжении воды плазмы. Поэтому любые механические, температурные, электромагнитные и химические воздействия на кровь легко рвут в ней молекулярные связи воды. В эти микрополости моментально устремляются газы. Возникают кавитационные зародыши, которые при низком давлении растут в диаметре в тысячи раз и превращаются в кавеолы. Одновременно с ними увеличиваются в объеме и находящиеся в крови микропузырьки. Все они вместе меняют объем одной и той же массы крови. В этом эффекте и проявляется суть кавитации в крови. По сравнению с этими экспериментами, сердце в натуре за один цикл увеличивает объем крови на 300%. Столь значительное изменение связано с какими-то скрытыми в сердце функциями. Чтобы понять их, была детально проанализирована гемодинамика сердечных циклов. До начала диастолы предсердий, прежде чем откроются устья легочных вен, поток крови перед ними останавливается, и давление в них повышается. В диастолу, в пустые полости предсердий, где в этот момент низкое давление, устремляются навстречу друг другу два потока: один из легочных вен, а второй возвращается (регургитирует) из желудочка, и за ним захлопываются атриовентрикулярные клапаны. Объем крови в предсердиях увеличивается, давление в них растет, а движение крови затормаживается. Часть этой крови из них регургитирует в легочные вены. В предсердиях на миг падает давление, и сфинктеры легочных вен сжимаются. Полости предсердий оказываются изолированными от притока крови. В это время в них наступает вторая волна прироста объема крови, напор которого открывает атриовентрикулярные клапаны в желудочки, находящиеся в состоянии диастолы, и кровь начинает вливаться в них еще до начала систолы предсердий. Это самодвижение крови происходит потому, что в ее увеличенном объеме появляются силы, опережающие мышечные сокращения на 0,02 – 0,04 с. Наступившая вслед за этим систола предсердий выталкивает оставшуюся в них кровь в желудочки. навстречу которой из аорты регургитирует часть крови, и за ней захлопываются аортальные клапаны. Ускоренный поток крови замедляется, увеличивается в объеме, и часть его возвращается обратно в предсердия, а в желудочках кратковременно падает давление. Вслед за этой регургитацией, атриовентрикулярные клапаны захлопываются (несмотря на то, что давление в желудочках в этот момент меньше, чем в предсердиях) и желудочки оказываются изолированными от притока крови. В них так же, как было в предсердиях, второй раз увеличивается объем крови, придавая сердцу шаровидную форму. Под напором увеличенного объема крови открываются клапаны аорты, и кровь ускоряется в нее. Несмотря на то, что происходит выброс крови из желудочков, ее объем и давление в желудочке продолжает расти. И лишь спустя 0,02 с, мышцы миокарда начинают сокращаться уже вслед за уходящим объемом крови. Большая часть вытолкнутой крови уходит в аорту, а ее меньший поток -«остаточная кровь» возвращается в желудочки и за ней захлопываются аортальные клапаны. При исследовании регургитации с помощью контрастной допплеровской эхокардиографии удалось зарегистрировать появление пустот (каверн) в объеме крови полостей сердца в тот момент, когда его покидает возвратная струя крови. Появление каверн в полостях сердца по времени совпадает с кратковременным уменьшением объема крови и падением в ней давления. Это позволяет понять механизм «спонтанного» увеличения объема крови в сердце. Возвратная струя уходит со скоростью от 3 до 15 м/с, развивая давление на 30 - 40 мм своего пути в межклапанном пространстве до 800 мм.рт.ст., оставляя после себя в объеме крови полость (вакуумную каверну) с отрицательным давлением и обнаженными ионными