Осуществляет транспорт жидкостей и растворенных в них веществ (питательные, продукты жизнедеятельности клеток, гормоны, кислород и др.) сердечно-сосудистая система - важнейшая интегрирующая система организма. Сердце в этой системе выполняет роль насоса, а сосуды служат своеобразным трубопроводом, по которому все необходимое доставляется каждой клетке тела.
Кровеносные сосуды
Среди кровеносных сосудов выделяют более крупные - артерии и более мелкие - артериолы , по которым кровь течет от сердца к органам, венулы и вены , по которым кровь возвращается к сердцу, и капилляры , по которым кровь переходит из артериальных сосудов в венозные (рис. 1). Наиболее важные обменные процессы между кровью и органами совершаются в капиллярах, где кровь отдает содержащиеся в ней кислород и питательные вещества окружающим тканям, а забирает из них продукты метаболизма. Благодаря постоянной циркуляции крови поддерживается оптимальная концентрация веществ в тканях, что необходимо для нормальной жизнедеятельности организма.
Кровеносные сосуды образуют большой и малый круги кровообращения, которые начинаются и заканчиваются в сердце. Объем крови у человека массой тела 70 кг равен 5-5,5 л (примерно 7% массы тела). Состоит кровь из жидкой части - плазмы и клеток - эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. Вследствие высокой скорости кругооборота ежесуточно по кровеносным сосудам протекает 8000-9000 л крови.
В разных сосудах кровь движется с разной скоростью. В аорте, выходящей из левого желудочка сердца, скорость крови наибольшая - 0,5 м/с, в капиллярах - наименьшая - около 0,5 мм/с, а в венах - 0,25 м/с. Различия в скорости течения крови обусловлены неодинаковой шириной общего сечения кровеносного русла в разных участках. Суммарный просвет капилляров в 600-800 раз превышает просвет аорты, а ширина просвета венозных сосудов примерно в 2 раза больше, чем артериальных. По законам физики, в системе сообщающихся сосудов скорость тока жидкости выше в более узких местах.
Стенка артерий толще, чем у вен, и состоит из трех оболочек слоев (рис. 2). Средняя оболочка построена из пучков гладкой мышечной ткани, между которыми расположены эластические волокна. Во внутренней оболочке, выстланной со стороны просвета сосуда эндотелием, и на границе между средней и наружной оболочками имеются эластические мембраны. Эластические мембраны и волокна образуют своеобразный каркас сосуда, придающий его стенкам прочность и упругость.
В стенке ближайших к сердцу крупных артерий (аорта и ее ветви) эластических элементов относительно больше. Обусловлено это необходимостью противодействовать растяжению массой крови, которая выбрасывается из сердца при его сокращении. По мере удаления от сердца артерии делятся на ветви и становятся мельче. В средних и мелких артериях, в которых инерция сердечного толчка ослабевает и требуется собственное сокращение сосудистой стенки для дальнейшего продвижения крови, хорошо развита мышечная ткань. Под влиянием нервных раздражений такие артерии способны изменять свой просвет.
Стенки вен тоньше, но состоят из тех же трех оболочек. Поскольку в них значительно меньше эластической и мышечной ткани, стенки вен могут спадаться. Особенностью вен является наличие во многих из них клапанов, препятствующих обратному току крови. Клапаны вен представляют собой карманоподобные выросты внутренней оболочки.
Лимфатические сосуды
Сравнительно тонкую стенку имеют и лимфатические сосуды . В них также имеется множество клапанов, которые позволяют лимфе двигаться только в одном направлении - к сердцу.
Лимфатические сосуды и оттекающая по ним лимфа также относятся к сердечно-сосудистой системе. Лимфатические сосуды вместе с венами обеспечивают всасывание из тканей воды с растворенными в ней веществами: крупные белковые молекулы, капельки жира, продукты распада клеток, чужеродные бактерии и прочие. Самые мелкие лимфатические сосуды - лимфатические капилляры - замкнуты на одном конце и располагаются в органах рядом с кровеносными капиллярами. Проницаемость стенки лимфатических капилляров выше, чем у кровеносных капилляров, а диаметр их больше, поэтому те вещества, которые из-за крупных размеров не могут попасть из тканей в кровеносные капилляры, поступают в лимфатические капилляры. Лимфа по своему составу напоминает плазму крови; из клеток в ней содержатся только лейкоциты (лимфоциты).
Образующаяся в тканях лимфа по лимфатическим капиллярам, а дальше по более крупным лимфатическим сосудам постоянно оттекает в кровеносную систему, в вены большого круга кровообращения. За сутки в кровь поступает 1200-1500 мл лимфы. Важно, что прежде чем оттекающая от органов лимфа попадет в кровеносную систему и смешается с кровью, она проходит через каскад лимфатических узлов , которые располагаются по ходу лимфатических сосудов. В лимфатических узлах чужеродные для организма вещества и болезнетворные микроорганизмы задерживаются и обезвреживаются, а лимфа обогащается лимфоцитами.
Расположение сосудов
Рис. 3. Венозная система
Рис. 3а. Артериальная система
Распределение сосудов в теле человека подчиняется определенным закономерностям. Артерии и вены обычно идут вместе, причем мелкие и средние артерии сопровождаются двумя венами. В составе этих сосудистых пучков проходят также лимфатические сосуды. Ход сосудов соответствует общему плану строения тела человека (рис. 3 и 3а). Вдоль позвоночного столба проходят аорта и крупные вены, в межреберных промежутках расположены отходящие от них ветви. На конечностях, в тех отделах, где скелет состоит из одной кости (плечо, бедро), имеется по одной главной артерии, сопровождаемой венами. Там, где в скелете две кости (предплечье, голень), идут и две главные артерии, а при лучевом строении скелета (кисть, стопа), артерии расположены соответственно каждому пальцевому лучу. Сосуды направляются к органам по кратчайшему расстоянию. Сосудистые пучки проходят в укрытых местах, в каналах, образованных костями и мышцами, и только на сгибательных поверхностях тела.
В некоторых местах артерии располагаются поверхностно, и их пульсация может быть прощупана (рис. 4). Так, пульс можно исследовать на лучевой артерии в нижней части предплечья или на сонной артерии в боковой области шеи. Кроме того, поверхностно расположенные артерии можно прижать к рядом лежащей кости для остановки кровотечения .
Как разветвления артерий, так и притоки вен широко соединяются между собой, образуя так называемые анастомозы. При нарушениях притока крови или ее оттока по основным сосудам анастомозы способствуют движению крови в различных направлениях и перемещению ее из одной области в другую, что приводит к восстановлению кровоснабжения. Это особенно важно в случае резкого нарушения проходимости основного сосуда при атеросклерозе , травме, ранении.
Самые многочисленные и тонкие сосуды - кровеносные капилляры. Диаметр их составляет 7-8 мкм, а толщина стенки, образованной одним слоем эндотелиальных клеток, лежащих на базальной мембране, - около 1 мкм. Через стенку капилляров осуществляется обмен веществ между кровью и тканями. Кровеносные капилляры находятся почти во всех органах и тканях (их нет только в самом наружном слое кожи - эпидермисе, роговице и хрусталике глаза, в волосах, ногтях, эмали зубов). Длина всех капилляров человеческого тела составляет примерно 100 000 км. Если их вытянуть в одну линию, то можно опоясать земной шар по экватору 2,5 раза. Внутри органа кровеносные капилляры соединяются между собой, образуя капиллярные сети. Кровь в капиллярные сети органов поступает по артериолам, а оттекает по венулам.
Микроциркуляция
Движение крови по капиллярам, артериолам и венулам, а лимфы по лимфатическим капиллярам получило название микроциркуляции , а сами мельчайшие сосуды (диаметр их, как правило, не превышает 100 мкм) - микроциркуляторного русла . Строение последнего русла имеет свои особенности в разных органах, а тонкие механизмы микроциркуляции позволяют регулировать деятельность органа и приспосабливать ее к конкретным условиям функционирования организма. В каждый момент работает, то есть открыта и пропускает кровь, только часть капилляров, другие же остаются в резерве (закрыты). Так, в покое могут быть закрытыми более 75% капилляров скелетных мышц. При физической нагрузке большинство из них открываются, так как работающая мышца требует интенсивного притока питательных веществ и кислорода.
Функцию распределения крови в микроциркуляторном русле выполняют артериолы, которые имеют хорошо развитую мышечную оболочку. Это позволяет им сужаться или расширяться, изменяя количество поступающей в капиллярные сети крови. Такая особенность артериол позволила русскому физиологу И.М. Сеченову назвать их «кранами кровеносной системы».
Изучение микроциркуляторного русла возможно лишь с помощью микроскопа. Именно поэтому активное исследование микроциркуляции и зависимости ее интенсивности от состояния и потребностей окружающих тканей стало возможным только в ХХ в. Исследователь капилляров Август Крог в 1920 г. был удостоен Нобелевской премии. В России существенный вклад в развитие представлений о микроциркуляции в 70-90-х годах внесли научные школы академиков В.В. Куприянова и А.М. Чернуха. В настоящее время, благодаря современным техническим достижениям, методы исследования микроциркуляции (в том числе с использованием компьютерных и лазерных технологий) широко применяются в клинической практике и экспериментальной работе.
Артериальное давление
Важной характеристикой деятельности сердечно-сосудистой системы служит величина артериального давления (АД). В связи с ритмической работой сердца оно колеблется, повышаясь во время систолы (сокращения) желудочков сердца и снижаясь во время диастолы (расслабления). Наивысшее АД, отмечаемое во время систолы, называют максимальным, или систолическим. Наименьшее АД называют минимальным, или диастолическим. АД обычно измеряют в плечевой артерии. У взрослых здоровых людей максимальное АД в норме равно 110-120 мм рт.ст., а минимальное 70-80 мм рт.ст. У детей, вследствие большой эластичности стенки артерий, АД ниже, чем у взрослых. С возрастом, когда эластичность сосудистых стенок из-за склеротических изменений уменьшается, уровень АД повышается. При мышечной работе систолическое АД растет, а диастолическое не меняется или снижается. Последнее объясняется расширением сосудов в работающих мышцах. Уменьшение максимального АД ниже 100 мм рт.ст. называют гипотонией , а увеличение выше 130 мм рт.ст. - гипертонией .
Уровень АД поддерживается сложным механизмом, в котором участвуют нервная система и различные вещества, переносимые самой кровью. Так, существуют сосудосуживающие и сосудорасширяющие нервы, центры которых расположены в продолговатом и спинном мозге. Имеется значительное количество химических веществ, под влиянием которых изменяется просвет сосудов. Часть этих веществ образуется в самом организме (гормоны, медиаторы, углекислый газ), другие поступают из внешней среды (лекарственные и пищевые вещества). Во время эмоционального напряжения (гнев, страх, боль, радость) в кровь из надпочечников поступает гормон адреналин. Он усиливает деятельность сердца и суживает сосуды, АД при этом повышается. Так же действует гормон щитовидной железы тироксин.
Каждому человеку следует знать, что его организм имеет мощные механизмы саморегуляции, при помощи которых поддерживается нормальное состояние сосудов и уровень АД. Это обеспечивает необходимое кровоснабжение всех тканей и органов. Однако надо обращать внимание на сбои в деятельности этих механизмов и с помощью специалистов выявлять и устранять их причину.
В материале использованы фотографии, принадлежащие shutterstock.comУчение о сердечно-сосудистой системе называется ангиокардиологией.
Впервые точное описание механизма кровообращения и значение сердца дано английским врачом – В. Гарвеем. А. Везалий – основоположник научной анатомии – описал строение сердца. Испанский врач – М. Сервет – правильно описал малый круг кровообращения.
Виды кровеносных сосудов.
Анатомически кровеносные сосуды делятся на артерии, артериолы, прекапилляры, капилляры, посткапилляры, венулы, вены. Артерии и вены – это магистральные сосуды, остальные – микроциркуляторное русло.
Артерии – сосуды, несущие кровь от сердца, независимо от того, какая это кровь.
Строение:
Большинство артерий имеет между оболочками эластическую мембрану, что придает стенке эластичность, упругость.
Виды артерий
I. В зависимости от диаметра:
Крупные;
Средние;
II. В зависимости от нахождения:
Внеорганные;
Внутриорганные.
III. В зависимости от строения:
Эластического типа – аорта, легочной ствол.
Мышечно-эластического типа – подключичная, общая сонная.
Мышечного типа – более мелкие артерии способствуют своим сокращением продвижению крови. Длительное повышение тонуса этих мышц приводит к артериальной гипертонии.
Капилляры – микроскопические сосуды, которые находятся в тканях и соединяют артериолы с венулами (через пре- и посткапилляры). Через их стенки происходят обменные процессы, видимые только под микроскопом. Стенка состоит из одного слоя клеток – эндотелия, расположенного на базальной мембране, образованной рыхлой волокнистой соединительной тканью.
Вены – сосуды, несущие кровь к сердцу, независимо от того, какая она. Состоят из трех оболочек:
· Внутренняя оболочка – состоит из эндотелия.
· Средняя оболочка – гладкомышечная.
· Наружная оболочка – адвентиция.
Особенности строения вен:
Стенки тоньше и слабее.
Эластические и мышечные волокна развиты слабее, поэтому стенки их могут спадаться.
Наличие клапанов (полулунные складки слизистой оболочки), препятствующих току крови. Клапанов не имеют: полые вены, воротная вена, легочные вены, вены головы, почечные вены.
Анастомозы – разветвления артерий и вен; могут соединяться и образовывать анастомозу.
Коллатерали – сосуды, обеспечивающие окольный отток крови в обход основному.
Функционально различают следующие сосуды:
· Магистральные сосуды – наиболее крупные – сопротивление кровотока небольшое.
· Резистивные сосуды (сосуды сопротивления) – это мелкие артерии и артериолы, которые могут изменять кровоснабжение тканей и органов. Они имеют хорошо развитую мышечную оболочку, могут сужаться.
· Истинные капилляры (обменные сосуды) – обладают высокой проницаемостью, благодаря чему происходит обмен веществ между кровью и тканями.
· Емкостные сосуды – венозные сосуды (вены, венулы), вмещающие 70-80% крови.
· Шунтирующие сосуды – артериовенулярные анастомозы, обеспечивающие прямую связь между артериолами и венулами в обход капиллярного русла.
Функциональная классификация кровеносных сосудов.
Магистральные сосуды.
Резистивные сосуды.
Обменные сосуды.
Ёмкостные сосуды.
Шунтирующие сосуды.
Магистральные сосуды - аорта, крупные артерии. Стенка этих сосудов содержит много эластических элементов и много гладкомышечных волокон. Значение: превращают пульсирующий выброс крови из сердца в непрерывный кровоток.
Резистивные сосуды - пре- и посткапиллярные. Прекапиллярные сосуды - мелкие артерии и артериолы, капиллярные сфинктеры - сосуды имеют несколько слоёв гладкомышечных клеток. Посткапиллярные сосуды - мелкие вены, венулы - тоже есть гладкие мышцы. Значение: оказывают наибольшее сопротивление кровотоку. Прекапиллярные сосуды регулируют кровоток в микроциркуляторном русле и поддерживают определённую величину кровяного давления в крупных артериях. Посткапиллярные сосуды - поддерживают определённый уровень кровотока и величину давления в капиллярах.
Обменные сосуды - 1 слой эндотелиальных клеток в стенке - высокая проницаемость. В них осуществляется транскапиллярный обмен.
Ёмкостные сосуды - все венозные. В них 2/3 всей крови. Обладают наименьшим сопротивлением кровотоку, их стенка легко растягивается. Значение: за счёт расширения они депонируют кровь.
Шунтирующие сосуды - связывают артерии с венами минуя капилляры. Значение: обеспечивают разгрузку капилярного русла.
Количество анастомозов - величина не постоянная. Они возникают при нарушении кровообращения или недостатке кровоснабжения.
Чувствительность - во всех слоях стенки сосудов много рецепторов. При изменении давления, объёма, химического состава крови - рецепторы возбуждаются. Нервные импульсы идут в центральную нервную систему и рефлекторно воздействуют на сердце, сосуды, внутренние органы. За счёт наличия рецепторов сосудистая система связана с другими органами и тканами организма.
Подвижность - способность сосудов изменять просвет в соответствии с потребностями организма. Изменение просвета происходит за счёт гладких мышц сосудистой стенки.
Гладкие мышцы сосудов обладают способностью самопроизвольно генерировать нервные импульсы. Даже в состоянии покоя есть умеренное напряжение сосудистой стенки - базальный тонус. Под действием факторов гладкие мышцы или сокращаются или расслабляются, изменяя кровоснабжение.
Значение:
регуляция определённого уровня кровотока,
обеспечение постоянного давления, перераспределение крови;
емкость сосудов приводится в соответствие с объёмом кров
Время кругооборота крови - время, в течение которого коровь проходит оба круга кровообращения. При частоте сердечных сокращений 70 в минуту, время равно 20 - 23 с, из них 1/5 времени - на малый круг; 4/5 времени - на большой круг. Определяется время с помощью контрольных веществ и изотопов. - они вводятся внутривенно в v.venaris правой руки и определяется через сколько секунд, это вещество появится в v.venaris левой руки. На время влияют - объёмная и линейная скорости.
Объемная скорость - тот объём крови, что протекает через сосуды в единицу времени. Vлин. - скорость движения любой частицы крови в сосудах. Самая большая линейная скорость в аорте, самая малая - в капиллярах (соответственно 0,5 м/с и 0,5 мм/с). Линейная скорость зависит от общей площади сечения сосудов. За счёт низкой линейной скорости в капиллярах условия для транскапиллярного обмена. Эта скорость в центре сосуда болше, чем на периферии.
Движение крови подчиняется физическим и физиологическим закономерностям. Физические: - законы гидродинамики.
1-й закон: количество протекающей по сосудам крови и скорость её движения зависит от разности давления в начале и конце сосуда. Чем эта разница больше, тем лучше кровоснабжение.
2-й закон: движению крови препятствует периферическое сопротивление.
Физиологические закономерности движения крови по сосудам:
работа сердца;
замкнутость сердечно-сосудистой системы;
присасывающее действие грудной клетки;
эластичность сосудов.
В фазу систолы кровь поступает в сосуды. Стенка сосудов растягивается. В диастолу выброса крови нет, эластичная сосудистая стенка возвращается в исходное состояние, в стенке накапливается энергия. При снижении эластичности сосудов появляется пульсирующий кровоток (в норме - в сосудах малого круга кровообращения). В патологических склеротически изменённых сосудах - симптом Мюссе - движения головы в соответствии с пульсацией.
Кровеносные сосуды - эластичные трубки, по которым кровь транспортируется ко всем органам и тканям, а затем снова собирается к сердцу. Изучением кровеносных сосудов, наряду с лимфатическими, занимается раздел медицины - ангиология. Кровеносные сосуды образуют: а) макроциркуляторне русло - это артерии и вены, по которым кровь движется от сердца к органам и возвращается к сердцу; б) микроциркуяяторне русло - включает в себя капилляры, артериолы и венулы, расположенные в органах, которые обеспечивают обмен веществ между кровью и тканями.
Артерии - кровеносные сосуды, по которым кровь движется от сердца к органам и тканям. Стенки артерий имеют три слоя:
внешний слой построен из рыхлой соединительной ткани, в нем проходят нервы, регулирующие расширение и сужение сосудов;
средний слой состоит из гладкомышечной оболочки и эластичных волокон (благодаря сокращению или расслаблению мышц может меняться просвет сосудов, регулируя течение крови, а эластичные волокна придают сосудам упругости)
внутренний слой - образован особой соединительной тканью, клетки которой имеют очень гладкие оболочки, не препятствуют движению крови.
В зависимости от диаметра артерий, в них меняется и строение стенки, поэтому выделяют три типа артерий: эластичного (например, аорта, легочный ствол), мышечного (артерии органов) и смешанного, или мышечно-эластичного (например, сонная артерия) типа.
Капилляры - мельчайшие кровеносные сосуды, которые соединяют между собой артерии и вены и обеспечивают обмен веществ между кровью и тканевой жидкостью. Их диаметр - около 1 мкм, общая поверхность всех капилляров тела составляет 6300 м2. Стенки состоят из одного слоя плоских эпителиальных клеток - эндотелия. Эндотелий - это внутренний слой плоских, вытянутых в длину клеток с неровными волнистыми краями, которым выстланы капилляры, а также все другие сосуды и сердце. Эндотелиоциты производят ряд физиологически активных веществ. Среди них - оксид азота, вызывает расслабление гладких миоцитов, вызывая этим расширение сосудов. В органах капилляры обеспечивают микроциркуляцию крови и образуют сетку, но могут формировать и петли (например, в сосочках кожи), а также клубочки (например, в нефронах почек). Различные органы имеют разный уровень развития капиллярной сетки. Например, в коже на 1 мм2 есть 40 капилляров, а в мышцах - около 1000. Значительное развитие капиллярной сетки имеет серое вещество органов ЦНС, эндокринные железы, скелетные мышцы, сердце, жировая ткань.
Вены - кровеносные сосуды, по которым кровь движется от органов и тканей к сердцу. Они имеют такое же строение стенок, как и артерии, но тонкие и менее эластичные. В средних и некоторых крупных венах есть полулунные клапаны, обеспечивающие течение крови только в одном направлении. Вены являются мышечные (полые) и безмьязови (сетчатки глаза, костей). Движения крови по венам к сердцу способствуют всасывающая действие сердца, растяжение полых вен в грудной полости при вдыхании воздуха, наличие клапанного аппарата.
Сравнительная характеристика сосудов
|
признаки |
артерии |
капилляры |
вены |
|
строение |
Толстые стенки из 3 слоев. отсутствие клапанов |
Стенки из одного слоя плоских клеток |
Тонкие стенки из 3 слоев Наличие клапанов |
|
Движение крови от сердца |
Обмен веществ между кровью и тканями |
Движение крови к сердцу |
|
|
скорость крови |
Около 0,5 м / с |
Около 0,5 мм / с |
Около 0,2 м / с |
|
давление крови |
До 120 мм рт. ст. |
До 20 мм рт. ст. |
От 3-8 мм рт. ст. и ниже |