Układ krwionośny człowieka składa się z serca, czyli narządu tłocząco-ssącego, naczyń tętniczych, naczyń żylnych, naczyń limfatycznych oraz krwi. Głównym zadaniem układu krwionośnego jest dostarczenie substancji odżywczych i tlenu do wszystkich komórek organizmu oraz zabranie od nich substancji powstałych w procesach przemian metabolicznych. Dodatkowo, układ krwionośny wpływa znacząco na ochładzanie lub ogrzewanie naszego organizmu oraz jest drogą przekazywania informacji między narządami (krew transportuje hormony).
Serce.
Serce jest nietypowym mięśniem pod względem budowy komórkowej, unerwienia i fizjologii. Serce składa się z komórek mięśniowych poprzecznie prążkowanych, które rozgałęziają się i łączą z innymi komórkami. Normalne włókna mięśniowe poprzecznie prążkowane (mięśnie szkieletowe) mają kształt tuby zakończonej pasmami włókien kolagenowych (włóknami tworzącymi ścięgna) i nie kontaktują się z innymi włóknami mięśniowymi, są oddzielone od nich cienką błonką kolagenową.
Dzięki temu, że są oddzielone od siebie nie jest możliwe przeniesienie potencjału elektrycznego na inne komórki mięśniowe i możemy świadomie regulować siłę skurczu. W sercu komórki są połączone, co powoduje, że impuls elektryczny przenoszony jest falowo na inne komórki mięśniowe wywołując ich skurcz. Serce dzięki temu pracuje zawsze z maksymalną siłą (siła skurczu serca może się zmieniać ale działają tu czynniki mechaniczne opierające się na zmianach możliwości połączeń białkowych aktywnych związanych z rozciągnięciem komórki mięśniowej).
Biorąc pod uwagę szybkość przewodzenia impulsu w sercu można wyróżnić dwa rodzaje włókien mięśniowych: wolne i szybkie.
Włókna wolne budują węzeł zatokowo-przedsionkowy oraz przedsionkowo-komorowy czyli miejsca odpowiadające za powstanie wyładowań roboczych komórek serca. Nazywają się one włóknami wolnymi, ponieważ w porównaniu z szybkimi stosunkowo wolno pojawia w się ich depolaryzacja i repolaryzacja. Dodatkowo włókna te 10 do 40 razy wolniej przewodzą impulsy elektryczny.
Włókna szybkie tworzą mięśnie komór i przedsionków oraz włókna przewodzące układu pobudzającego serce do pracy. Komórki te w normalnych warunkach odpowiedzialne są za prawidłową pracę serca. Pod wpływem niektórych leków oraz, co jest dla nas najważniejsze, przy niedotlenieniu, komórki szybkie mogą zaczynać przejmować funkcje komórek wolnych czego efektem jest wywoływanie dodatkowych szczątkowych pobudzeń oraz hamowanie nowych pobudzeń. Stan taki zwany jest arytmią i w przypadku zaawansowanej arytmii komorowej prowadzić może do śmierci!
Nasze serce pracuje dzięki powstawaniu automatycznych pobudzeń w węźle zatokowo-przedsionkowym lub w stanach patologicznych dzięki pobudzeniom węzła przedsionkowo-komorowego. Węzły te to specyficzne grupy komórek mięśni poprzecznie prążkowanych, w których depolaryzacja następuje automatycznie. Węzeł zatokowo-przedsionkowy depolaryzuje się z częstością 90-120 razy na minutę. Węzeł ten jest obficie unerwiony przez nerw błędny prawy (jeden z nerwów czaszkowych, unerwia on także przeponę i chemo- oraz baroreceptory znajdujące się w aorcie i tętnicach szyjnych), który zwalnia jego depolaryzację do około 70 razy na minutę dzięki spoczynkowemu pobudzeniu (napięcia wagalne). Dla tego nasze serce pracuje średnio z taką częstotliwością.
Przy silnym pobudzeniu tego nerwu możliwe jest całkowite zatrzymanie węzła, co skutkuje zatrzymaniem pracy serca. Po zatrzymaniu węzła zatokowo-przedsionkowego uruchamia się węzeł przedsionkowo-komorowy, który jest drugorzędowym rozrusznikiem serca i jego częstość skurczów jest mniejsza od węzła zatokowo-przedsionkowego (około 20-30 uderzeń na minutę). Wynika z tego, że nie zawsze arytmia musi zakończyć się śmiercią. Pobudzenie układu przywspółczulnego wpływa także na ten węzeł zmniejszając jego pobudzenie oraz szybkość przewodzenia co może powodować powstawanie bloków serca.
Z węzła zatokowo-przedsionkowego impuls przechodzi do węzła przedsionkowo-komorowego, który działa jak hamulec, nie pozwalając na jednoczesny skurcz przedsionków i komór. Dalej impuls idzie do pęczka Hisa i do włókien Purkinjego, które są zbudowane z włókien szybkich i tylko przekazują impuls do wszystkich części serca.
Serce, mimo że może się samo pobudzać do pracy jest bardzo silnie unerwione przez układ współczulny (włókna z okolicy piersiowej rdzenia kręgowego) oraz przez układ przywspółczulny (nerw błędny). Oba te układy działają przeciwstawnie. Układ współczulny pobudza aktywność serca, a układ przywspółczulny ją hamuje. Podczas bezdechów statycznych daje się zauważyć, że w początkowych sekundach serce pracuje szybciej, po czym zaczyna zwalniać (u wytrenowanych nurków nawet do około 30 uderzeń na minutę). Wiąże się to z pobudzeniem układu przywspółczulnego przez wprowadzanie się w stan relaksu głębokiego (stosując na przykład techniki relaksacyjne).
Układ naczyniowy.
Układ naczyniowy składa się z tętnic, żył oraz naczyń limfatycznych. Z uwagi na to, iż największy wpływ na bezdechy mają pierwsze typy naczyń, pominiemy opis żył oraz naczyń limfatycznych.
Układ naczyniowy tworzy dwa obiegi: obieg mały oraz obieg duży. Naczynia obiegu małego to naczynia prowadzące krew z prawej komory serca przez płuca do lewego przedsionka, natomiast naczynia obiegu dużego to naczynia prowadzące krew od lewej komory przez wszystkie tkanki ciała (w tym także płuca, które mają podwójne unaczynienie: naczynia obiegu płucnego, gdzie krew jest wzbogacana w tlen oraz naczynia dostarczające do płuc substancje odżywcze oraz również tlen) do prawego przedsionka.
Tętnice – to naczynia wychodzące z serca i prowadzące krew do tkanek. Ogólnie mówi się, że prowadzą one krew natlenowaną choć specjalnie uniknąłem tego określenia, ponieważ krew idąca od serca do płuc jest nienatlenowana a naczynie nazywa się tętnicą płucną. Tętnice są zbudowane z kilku warstw, z których najgrubsza to tkanka mięśniowa (mięśnie gładkie unerwione przez układ autonomiczny). W dużych naczyniach jak aorta, tętnice szyjne lub pachowe ważniejszą czynnościowo warstwą jest warstwa elastyczna mogąca przyjąć duże ciśnienie krwi bez użycia energii i oddająca ją nawet podczas rozkurczu serca.
Przepływ w naczyniach tętniczych naszego ciała jest dla nas bardzo ważną rzeczą, ponieważ zmniejszenie przepływu krwi spowoduje mniejsze odtlenowanie (desaturację) krwi w tkankach co pozwala na wydłużenie bezdechu. Przepływ krwi jest regulowany kilkoma mechanizmami przez układ autonomiczny i jest sprzężony z pracą serca, układu nerwowego oraz układu ruchu. Jest również zależny od przekroju naczynia i lepkości krwi. W większości łożyska tętniczego układ współczulny (ten który powoduje przyspieszenie pracy serca) powoduje rozszerzenie naczyń i otwarcie zamkniętych kapilar. Proces ten dotyczy wszystkich naczyń z wyjątkiem tętnic płucnych z małego obiegu, w których dochodzi do zwężenia naczyń tętniczych, co sprzyja wymianie gazowej powodując zmniejszenie się odległość przenikania gazu przez ściany naczyń.
Układ przywspółczulny działa przeciwstawnie i zmniejsza przepływ krwi przez naczynia, zwalnia pracę serca. Układ przywspółczulny pobudzany jest przez baroreceptory znajdujące się w łuku aorty i w zatokach szyjnych. Układ ten jest wrażliwy także na zmiany gazowe krwi. W rdzeniu przedłużonym oraz w zatokach szyjnych znajdują się chemoreceptory reagujące na zmiany stężenia CO2 oraz zmiany prężności O2. Duże stężenie CO2 powoduje, rozszerzenie naczyń tętniczych. Proces ten nie dotyczy tętniczek z płucnego obiegu, gdzie arterie podczas hipoksji kurczą się. Niektóre naczynia tętnicze zwężają się także w odpowiedzi na zmniejszającą się prężność O2. Dotyczy to tętnic mózgowych oraz tętnic mięśni szkieletowych.
Poniżej znajdziecie tabelkę przedstawiającą odpowiedzi naczyń na zmiany gazowe krwi.
Tab1. Reakcja naczyń na hipoksję
| Umiejscowienie naczynia | Reakcja naczynia | Czynnik wywołujący reakcje |
| Tętnice mięśni szkieletowych i narządów | Rozszerzenie | Zwiększone stężenie CO2 i zmniejszona prężność O2 |
| Tętnice mózgowe | Rozszerzenie | Zwiększone stężenie CO2 i zmniejszona prężność O2 |
| Tętnice wieńcowe | Rozszerzenie | Adenozyna (produkt rozpadu ATP podczas spalania beztlenowego typu fosfagenowego – przy niedotlenieniu serca) |
| Tętnice płucne | Zwężenie | Zmniejszona prężność O2 |
Krew.
Krew jest tkanką łączną płynną, która składa się z istoty upostaciowionej – komórek, oraz nieupostaciowionej – osocza krwi. Na część upostaciowioną składają się:
- czerwone komórki krwi (erytrocyty) to bezjądrowe komórtki, które zawierają w sobie cząsteczki hemoglobiny potrafiące łączyć się z tlenem (oksyhemoglobina) oraz CO2 w sposób niestały, choć w tym drugim przypadku robią to raczej niechętnie. Komórki te łączą się natomiast w sposób stały z CO (karboksyhemoglobina),
- białe komórki krwi (leukocyty), czyli komórki odpowiadające za odpowiedzi obronne organizmu,
- płytki krwi (trombocyty), które odpowiadają za krzepnięcie krwi.
Istota nieupostaciowiona – osocze, składa się natomiast z: wody, białek osocza, glukozy, witamin i hormonów rozpuszczonych w osoczu.
Tlen rozprowadzany jest w naszym organizmie głównie przez hemoglobinę. Bardzo niewielka część rozpuszczona jest w osoczu. Oprócz tlenu, który zawarty jest w naszej krwi, mamy możliwość korzystania z niewielkich zapasów tlenu znajdującego się w mięśniach w mioglobinie, która uwalnia tlen przy drastycznie zmniejszonym ciśnieniu parcjalnym tlenu (5 mmHg). Skoro zatem tlen jest zmagazynowany głównie przez białko komórek czerwonych – hemoglobinę, należy wnioskować, że duża ilość czerwonych krwinek (RBC) oraz hemoglobina (HGB) i hematokryt (HCT) będą świadczyły o tym, że mamy duże możliwości bezdechowe.
Krwinki czerwone powstają z prokomórek znajdujących się w czerwonym szpiku kostnym, a proces ten jest stymulowany przez hormon nerkowy – erytropoetynę (EPO). EPO wydzialane jest do organizmu w zwiększonej ilości w warunkach permanentnego niedotlenienia. Stwierdzono, że większa ilość EPO jest wydzielana u osób poddających się intensywnemu treningowi, u osób przebywających na dużych wysokościach oraz w chorobach takich jak anemia, astma oskrzelowa, ostre POCHP, oraz choroby nowotworowe nerek. Mnie osobiście udało się kiedyś podnieść ilość hemoglobiny ponad normę tylko i wyłącznie dzięki odpowiedniej diecie (prawidłowa ilość żelaza Fe2+ w diecie) i intensywnemu treningowi w zakresie przemian beztlenowych. Warto jednak pamiętać, że możliwości bezdechowe zależą w większej części od zdolności relaksacji niż od ilości hemoglobiny we krwi.
Wnioski.
Jakie zatem wnioski należy wyciągnąć po przeanalizowaniu fizjologi układu układu krwionośnego? Na co powinniśmy zwrócić szczególna uwagę podczas uprawiania nurkowania bezdechowego oraz, przede wszystkim, podczas treningów zwiększających nasze możliwości wstrzymania oddechu?
W sposób oczywisty nasuwają się następujące spostrzeżenia:
- praca serca jest regulowana przez układ autonomiczny, na który mamy niewielki wpływ, poprzez relaksację możemy jednak uaktywnic układ przywspółczulny którego praca może doprowadzić do zmniejszenia częstotliwości skurczy serca,
- częsta hipoksja (niedotlenienie) może skutkować powstaniem nadciśnienia płucnego z powodu hipoksycznej kontrakcji naczyń płucnych; wynikiem nadciśnienia płucnego jest przerost prawej komory serca i niewydolność prawego serca co powoduje powstanie obrzęku płuc – bardzo poważnej choroby. Powinniśmy pamiętać zatem aby wykonywać trening na wydechu lub oddychając normalnie, ponieważ zwiększenie ciśnienia w klatce piersiowej przez nabranie nadmiaru powietrza (pakowanie) zwiększa opór naczyniowy.
- hipoksja powoduje powstawanie poważnych arytmii oraz bloków serca i może być bezpośrednią przyczyną śmierci!