Сердечно-сосудистая интеграция во время физической нагрузки
Сердечно-сосудистая интеграция во время физической нагрузки описывает, как сердце, кровеносные сосуды и вегетативная нервная система действуют сообща, чтобы обеспечить доставку богатой кислородом крови в соответствии с возрастающей метаболической потребностью работающих мышц. В начале физической нагрузки увеличивается сердечный выброс, кровоток перераспределяется в сторону активных мышц, местная вазодилатация снижает региональное сопротивление, а нервные рефлексы регулируют частоту сердечных сокращений и сосудистый тонус, так что артериальное давление поддерживается, а перфузия сохраняется.
Definition
Сердечно-сосудистая интеграция во время физической нагрузки — это скоординированная регуляция сердечного выброса, регионального распределения кровотока, сосудистого сопротивления и вегетативного оттока, которая связывает доставку кислорода и субстратов с метаболической потребностью сокращающихся скелетных мышц при поддержании артериального кровяного давления.
Scope
Эта область знакомит читателя с интегрированным циркуляторным ответом на динамическую физическую нагрузку. Она связывает четыре подробные темы: производительность насоса, достигаемую за счет частоты сердечных сокращений и ударного объема; распределение и местную ауторегуляцию кровотока; сосудистые и эндотелиальные механизмы, определяющие калибр сосудов; а также автономный и рефлекторный контроль, координирующий весь ответ. Тема рассматривается как справочная физиология, а не как клиническое или тренировочное предписание.
Sub-topics
Core questions
- Как увеличивается сердечный выброс для удовлетворения потребности работающих мышц в кислороде?
- Как кровоток перенаправляется к активным мышцам и от менее активных областей?
- Какие местные и эндотелиальные механизмы соответствуют перфузии метаболической скорости в ткани?
- Как центральная команда и рефлекторные дуги от мышц и барорецепторов регулируют частоту сердечных сокращений, сосудистый тонус и артериальное давление?
Key concepts
- Доставка кислорода и принцип Фика
- Сердечный выброс как произведение частоты сердечных сокращений и ударного объема
- Перераспределение кровотока
- Функциональный симпатолиз
- Гиперемия при физической нагрузке
- Центральная команда и прессорный рефлекс при физической нагрузке
- Перенастройка артериального барорефлекса
Mechanisms
В начале физической нагрузки снижение парасимпатического тонуса сердца и повышение симпатической активности увеличивают частоту сердечных сокращений, в то время как усиленный венозный возврат и сократимость повышают ударный объем, что в совокупности увеличивает сердечный выброс (Rowell, 1974). Симпатическая вазоконстрикция ограничивает кровоток к неактивным областям, тогда как в активных мышцах местная метаболическая и эндотелиальная вазодилатация превосходит констрикцию (функциональный симпатолиз), снижая региональное сопротивление и вызывая гиперемию при физической нагрузке (Joyner & Casey, 2015). Артериальный барорефлекс перенастраивается на работу вокруг более высокого давления при физической нагрузке, что позволяет давлению повышаться при сохранении рефлекторной регуляции (Raven, Fadel, & Ogoh, 2012). Конечным результатом является значительное увеличение перфузии мышц при поддерживаемом, умеренно повышенном среднем артериальном давлении.
Clinical relevance
Понимание интегрированного сердечно-сосудистого ответа обеспечивает физиологическую основу для интерпретации результатов нагрузочных тестов и для оценки того, как заболевание может ослаблять нормальное увеличение сердечного выброса или нарушать распределение кровотока. Эта статья описывает нормальную интегративную физиологию для справки и образования; она не является основой для индивидуальной диагностики, назначения физических упражнений или принятия решений о лечении.
Evidence & guidelines
Интегрированный ответ документирован в основном в физиологических обзорах и монографиях, а не в клинических рекомендациях. Обзор и монография Роуэлла синтезируют адаптацию кровообращения человека к физической нагрузке, а обзор Джойнера и Кейси формализует иерархию конкурирующих потребностей, которая регулирует кровоток в мышцах.
History
Систематическое изучение сердечно-сосудистого ответа человека на физическую нагрузку развивалось благодаря работе двадцатого века по измерению сердечного выброса и регионального кровотока. Обзор Роуэлла 1974 года обобщил, как кровообращение приспосабливается к конкурирующим требованиям физической нагрузки и теплового стресса, а его монография 1993 года сформировала область вокруг интегрированного рефлекторного контроля. Более поздние обзоры поместили местную вазодилатацию мышц в иерархию конкурирующих физиологических потребностей.
Debates
- Что ограничивает максимальное потребление кислорода?
- Вопрос о том, определяется ли потолок потребления кислорода во время физической нагрузки всего тела в первую очередь центральным сердечным выбросом (доставкой кислорода) или периферической экстракцией мышцами, остается давним интегративным вопросом, при этом большинство доказательств подчеркивают доставку как доминирующее ограничение.
Key figures
- Loring Rowell
- Michael Joyner
- Peter Raven
- Bengt Saltin
Related topics
Seminal works
- rowell-1974
- joyner-casey-2015
- rowell-1993
Frequently asked questions
- Что означает сердечно-сосудистая интеграция во время физической нагрузки?
- Это относится к скоординированному взаимодействию сердца, кровеносных сосудов и вегетативной нервной системы для увеличения и перенаправления кровотока, чтобы работающие мышцы получали достаточно кислорода при поддержании артериального кровяного давления.
- Почему артериальное давление не падает, когда сосуды мышц расширяются во время физической нагрузки?
- Значительная вазодилатация в активных мышцах компенсируется увеличением сердечного выброса и симпатической констрикцией других сосудистых русел, а артериальный барорефлекс перенастраивается на более высокую рабочую точку, поэтому среднее артериальное давление поддерживается, а не падает.