Кровеносная система человека — сложный и высокоорганизованный механизм, который играет ключевую роль в нашем здоровье. Почему сердце может временно замирать при чихании? Каковы особенности «спортивного» сердца и в чем универсальность первой группы крови для переливания? Важный аспект — резус-конфликт, возникающий между матерью и ребенком, который может иметь серьезные последствия. Давайте узнаем, как работает эта удивительная система и что о ней говорят учёные Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ).
Как ведёт себя сердце во время чихания
Несмотря на распространённый миф, сердце не замирает во время чихания. Однако существует физиологическое явление, которое может создать такое ощущение. Важную роль в этом процессе играет вагусный нерв — один из самых длинных нервов в организме, относящийся к парасимпатической нервной системе. Он известен как блуждающий нерв, поскольку проходит от головного мозга до брюшной полости и оказывает влияние на работу различных органов. Вагусный нерв функционирует в качестве «тормоза» для таких процессов, как сердцебиение, дыхание и пищеварение.
При чихании происходит ряд быстрых и мощных изменений в дыхательных путях, грудной клетке и кровообращении. Сначала происходит глубокий вдох для насыщения лёгких воздухом. Затем мышцы горла сжимаются, подготавливая организм к мощному выдоху. В этот момент активируется вагусный нерв. Внутри грудной клетки происходит изменение давления, вызванное резкими движениями, что может временно замедлить сердечное сокращение на долю секунды. Мощный выдох, в процессе которого воздух может выбрасываться со скоростью до 160 км/ч, способствует удалению раздражителей из носа. Таким образом, чувство «замирания» сердца связано скорее с уменьшением частоты сердечных сокращений и дыхания, чем с реальным прекращением его работы, — объясняет биофизик Иван Красняков, кандидат физико-математических наук и доцент кафедры прикладной физики ПНИПУ.
Бывает ли «спортивное сердце»
«Спортивное сердце» — это физиологическое состояние, при котором сердечная мышца профессиональных спортсменов увеличивается в размерах и укрепляется в ответ на регулярные физические нагрузки. Особенно подвержены этому явлению спортсмены, развивающие выносливость, например, легкоатлеты, пловцы и велосипедисты.
При развитии «спортивного сердца» наблюдается утолщение стенок сердца, прежде всего левого желудочка. Этот процесс называется гипертрофией миокарда и происходит как адаптивный ответ на регулярные интенсивные тренировки. Сердце становится способным перекачивать больше крови под повышенным давлением, что делает его более выносливым и эффективным в выполнении больших объемов работы, — объясняет Никита Пиль, аспирант кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики, младший научный сотрудник лаборатории биожидкостей ПНИПУ.
Тем не менее, если гипертрофия становится чрезмерной, это может привести к патологическим изменениям, таким как снижение эластичности стенок сердца и нарушение сердечного ритма. Поэтому важно контролировать интенсивность тренировок и их регулярность, чтобы не перегружать сердечно-сосудистую систему.
«В состоянии покоя или при обычной физической активности сердечный выброс составляет около 6 литров в минуту. Во время интенсивной тренировки этот показатель может увеличиваться до 20-25 литров в минуту, а у профессиональных спортсменов — достигать 35-40 литров. Это увеличение происходит за счет учащения сердечного ритма и увеличения объема крови, перекачиваемого сердцем за один сердечный цикл», — отмечает Никита Пиль.
Что влияет на цвет крови человека
Лариса Нестерова поясняет, что цвет крови животных в большинстве случаев определяется белками, участвующими в переносе газов и способными обратимо связываться с кислородом. У млекопитающих, птиц, пресмыкающихся и других позвоночных это гемоглобин, содержащий в своем составе атомы железа и присутствующий в эритроцитах, что придает крови красный цвет. У некоторых беспозвоночных, таких как пауки, скорпионы и осьминоги, транспортировка газов осуществляется с помощью белков, называемых гемоцианинами, в состав которых входят ионы меди, что придает их крови синий оттенок.
«Оттенок крови человека определяется содержанием в ней гемоглобина — белка, ответственного за связывание кислорода и углекислого газа. Артериальная кровь течет ярко-красной, так как гемоглобин насыщен кислородом, поступающим из лёгких. Венозная кровь имеет оттенки от тёмно-красного до почти синеватого. Это связано с тем, что она уже отдала кислород тканям и органам, а гемоглобин связывается с углекислым газом, который переносится обратно в легкие для выведения. Данное состояние белка, называемое дезоксигемоглобином, имеет более тёмный цвет», — объясняет Никита Пиль.
Кроме того, на цвет крови может влиять её химический состав: венозная кровь содержит больше продуктов обмена веществ и метаболических отходов, которые она собирает из тканей. Из-за этого вены, которые слегка просвечивают, могут казаться синими, хотя сама кровь в них тёмно-красная. Эта иллюзия возникает из-за преломления света в коже.
Важно отметить, что артериальная кровь течет под высоким давлением, что способствует её более активному движению, в то время как венозная кровь возвращается к сердцу в более медленном потоке, что также визуально усиливает её тёмный оттенок.
Как образуются миллиарды кровяных клеток
Чтобы создавать новую кровь, организм задействует стволовые клетки, которые находятся в костном мозге. Эти клетки получают белки, железо и витамины из пищи, доставляющиеся через кровеносную систему. Каждые сутки в нашем организме обновляется примерно 25 граммов крови.
«Каждый час у взрослого человека отмирает около 5 миллиардов лейкоцитов, 2 миллиарда тромбоцитов и 1 миллиард эритроцитов. Эритроциты составляют почти половину объема крови и обладают сроком жизни около 120 дней. Когда кровяные клетки отмирают, организм избавляется от них. Эритроциты разрушаются в печени и селезенке, где их компоненты перерабатываются. К примеру, железо может быть использовано для производства новых клеток, а остатки выводятся через пищеварительную систему или почки. Лейкоциты и тромбоциты также разрушаются и удаляются из организма через лимфатическую систему или печень», — рассказывает Никита Пиль.
Стерильна ли кровь
О первой группе крови
«Существует более 40 различных систем групп крови. Основой для их разделения служит наличие особых белков и углеводов на поверхности кровяных клеток, которые функционируют как антигены. Если эти антигены попадают в организм человека, у которого они отсутствуют от природы, у него формируются соответствующие антитела и активируется иммунный ответ.
Наиболее клинически значимыми являются системы групп крови ABO (I, II, III, IV) и Rh (резус-фактор). Система ABO включает четыре группы в зависимости от наличия на поверхности эритроцитов двух антигенов — A и B. Если эритроциты не имеют ни одного из этих антигенов, это соответствует первой группе крови (группе O). Вторая группа (II) содержит антиген A, третья (III) — антиген B, а четвертая группа (IV) содержит оба антигена», — рассказывает Анна Ахова, кандидат биологических наук, доцент кафедры химии и биотехнологии ПНИПУ.
В плазме крови людей, чьи клетки не содержат антигенов A и B, с раннего возраста образуются антитела к ним (α и β). Таким образом, у людей с первой группой крови (O) есть оба антитела, со второй — антитело β, с третьей — антитело α, а четвёртая группа крови антител не содержит. Если человеку переливают неподходящую кровь, одноименные антигены и антитела (A+α, B+β) соединяются, что приводит к агглютинации — слипанию и образованию сгустков. Это также сигнализирует иммунной системе, что кровь следует атаковать, как на чуждый объект.
«Поэтому очень важно учитывать группу крови при переливании и трансплантации органов. Обычно используется кровь той же группы. В исключительных случаях разрешено переливание резус-отрицательной крови первой группы реципиентам с любой другой группой. Изначально эта кровь считалась универсальной. Однако в ней содержатся антитела к антигенам A и B, поэтому, чтобы избежать агглютинации, переливание допускается лишь в ограниченных объемах. Если необходима плазма нужной группы, её можно получить от донора с четвертой группой, которая подходит для любой другой», — объясняет Анна Ахова.
Зачем будущим родителям сдавать тест на резус-фактор
Резус-фактор (Rh) представляет собой еще одну систему групп крови, связанную с наличием особого липопротеина на поверхности эритроцитов. У человека существуют различные варианты этого антигена, однако наибольшее значение имеет антиген D, так как он является наиболее иммуногенным. Именно его наличие чаще всего определяют в клинической практике, классифицируя людей на «резус-положительных» и «резус-отрицательных». Если кровь Rh+ переливают человеку с Rh-, в организме последнего произойдет активация иммунного ответа, и его иммунная система воспримет компоненты перелитой крови как чуждые.
«Похожая ситуация возникает, когда наблюдается различие в резус-статусе матери и плода, что называется резус-конфликтом. Такой конфликт может возникнуть при беременности, если мать резус-отрицательна, а отец — резус-положительный. Что это означает? Когда кровь плода попадает в кровоток матери (это происходит, главным образом, во время родов, но может произойти и в процессе вынашивания), в её организме начинают вырабатываться антитела. Эти антитела могут проникать через плаценту в кровь ребенка и связываться с эритроцитами плода, что приводит к их разрушению. Последствия резус-конфликта могут быть различными: анемия плода, гемолитическая желтуха у новорожденных, а в самых тяжёлых случаях — выкидыш или смерть новорожденного», — поясняет Анна Ахова.
«Знать свою группу крови по системе ABO и Rh необходимо каждому. Если женщина резус-отрицательна, а мужчина — резус-положительный, рекомендуется обратиться к врачу за консультацией. Существует ряд препаратов, которые могут предотвратить резус-конфликт как при первой, так и при последующих беременностях. Несовместимость групп крови по системе ABO имеет меньшее значение при вынашивании ребенка. Проблемы могут возникнуть при повторной беременности у матери с первой группой крови, если первый ребенок и следующий плод имеют различные группы. Однако большинство таких случаев не приводит к серьезным осложнениям у новорожденного и не требует медицинского вмешательства», — добавляет Анна Ахова.
