Сердечно-сосудистая система

АНАТОМИЯ, ФИЗИОЛОГИЯ И ГИГИЕНА СЕРДЕЧНО - СОСУДИСТОЙ СИСТЕМЫ.

Основное значение сердечно-сосудистой системы состоит в снабжении тканей и органов кровью. Кровь непрерывно движется по сосудам, что дает ей возможность выполнять все жизненно важные функции. К сердечно­сосудистой системе относятся сердце и сосуды - кровеносные и лимфа­тические (рис. 70). У человека, как и у других млекопитающих, сосудистая система замкнута, представлена двумя кругами кровообращения (большим и малым) и характеризуется тем, что давление в ней относительно велико и по­стоянно и кровь быстро возвращается к сердцу. Для поддержания давления в промежутках между сердечными сокращениями в системе необходимо нали­чие эластичных стенок. Помимо этого, потребности в кровоснабжении раз­ных органов не только различны, но постоянно меняются в зависимости от деятельности снабжаемых кровью органов. Отсюда становится необходимым существование ряда специальных контролирующих и регулирующих интен­сивность кровообращения механизмов.

8.1. Сердце: строение и работа

Сердце - центральное звено сердечно-сосудистой системы. Оно пред­ставляет собой биологический насос, благодаря работе которого кровь дви­жется по замкнутой системе сосудов. Только за сутки сердце взрослого чело­века перекачивает более 6000 литров крови. Суточная работа сердца равно­ценна усилию, которое необходимо для того, чтобы поднять груз весом в 200 кг на высоту ] 00 м. Физические нагрузки на организм значительно увеличи­вают эти цифры. Например, при интенсивной мышечной работе объем крови, прошедший через сердце только за 1 час, может достигать 2000 - 2500 л. Та­кая интенсивная работа сердца возможна только при условии его обильного кровоснабжения. Действительно, сердце человека, составляя всего 1/200 | часть от общей массы тела (около 300 г у мужчин и около 220 г - у женщин), •потребляет 1/10 часть циркулирующей крови. Одна из отличительных особенностей сердечной мышцы - обилие митохондрий в ее клетках, что связано с интенсивно протекающими здесь процессами обмена веществ. В резуль-i тате обмена веществ и освобождается энергия, необходимая для работы сердца. Сердце расходует от 7 до 20% всей энергии, которая освобождает­ся в организме.

8.1.1. Строение сердца

Сердце человека - полый мышечный орган, имеющий форму конуса, его дайна - 10 - 14 см. Сердце располагается в грудной полости внизу, слева и изолировано от других органов перикардом или сердечной сумкой. В перикардиальной полости, так же как и в плевральной щели, находится серозная жидкость, которая уменьшает трение при сердечных сокращениях.

Сердце делится на правую и левую половины сплошной перегород­кой (предсердно-желудочковой). Каждая половина состоит из двух отде­лов: предсердия и желудочка, которые соединяются между собой предсердно-желудочковым отверстием, закрывающимся створчатым клапаном (рис. 72). В левой половине клапан состоит из двух створок, в правой - из трех. Клапаны открываются в сторону желудочков. Этому способствуют су­хожильные нити, которые одним концом прикрепляются к створкам клапа­нов, а другом - к сосочковым мышцам, расположенным на стенках желу­дочков.

Во время сокращения желудочков сухожильные нити не дают вы­ворачиваться клапанам в сторону предсердия. В стенке желудочков имеются также отверстия, ведущие в сосуды, отходящие от сердца - аорту и легочный ствол. На границе левого желудочка и аорты, правого желудочка и легочного ствола имеются полулунные клапаны (по три створки в каждом). Они за­крывают просветы аорты и легочного ствола и пропускают кровь из желудоч­ков в сосуды, но препятствуют обратному току крови из сосудов в желудоч­ки. И полулунные и створчатые клапаны представляют собой разные по фор­ме складки эндокарда и прикрепляются к внутреннему периметру колец мяг­кого скелета сердца.

Рекомендуемые материалы

Скелет сердца образован четырьмя фиброзными (со­стоящими из плотной оформленной волокнистой соединительной ткани, по­хожей на ткань сухожилий и связок и обладающей выраженными упругими свойствами) кольцами, которые лежат в стенках предсердно-желудочковых отверстий и в основаниях аорты и легочного ствола. Все кольца соединены между собой перемычками и служат опорой также и для мышц желудочков и предсердий.

Стенка сердца состоит из трех слоев: внутреннего - эндокарда, обра­зованного эпителием (имеющим общее происхождение с эпителием сосудов), среднего — миокарда - мышечного и наружного - эпикарда, состоящего из соединительной ткани. Миокард состоит из особой поперечно-полосатой тка­ни, которая сокращается непроизвольно. Это самая толстая и мощная в функ­циональном отношении часть стенки сердца. Предсердия имеют мышечный слой, отделенный от мускулатуры желудочков. Мышечный слой предсердий тоньше, чем мышечный слой желудочков. Стенка левого желудочка толще, чем правого. Последнее вызвано тем, что требуется большая сила для протал­кивания крови по большому кругу кровообращения, т.к. длина его сосудов, (а, следовательно, - и сопротивление) значительно больше, чем малого круга. Стенка левого желудочка состоит в основном из мощной циркулярной мус­кулатуры. Ее волокна образуют полость, а снаружи и внутри этой полости от основания к верхушке сердца идут спиральные мышцы. Стенка же правого желудочка состоит, главным образом, из спиральных мышц, а его цирку­лярная мускулатура развита относительно слабо. Такие различия в строении отражают функциональные особенности, т.е. те усилия, которые развиваются каждым из желудочков.

В состав миокарда входят:

1) типичные мышечные клетки - кардиомиоциты, обеспечивающие сократительную деятельность сердца (рабочий миокард) и

2) атипичные сердечные миоциты, формирующие так называемую проводящую систему сердца. Эти клетки обладают способностью к генерации спонтанной (без внешнего стимула) ритмической ак­тивности, распространению возбуждения ко всем мышечным сло­ям и координации последовательности сокращения камер сердца (рис. 73).

Клетки рабочего миокарда соединяются друг с другом с помощью особых вставочных дисков, в состав которых входят нексусы (см. раздел 1), что обеспечивает функциональное единство миокарда. Эта особенность организации является основой для проявления закона "все или ничего". Суть этого закона заключается в том, что при действии раздра­жителя сердце либо отвечает сокращением всех рабочих мышечных волокон, либо (если раздражитель подпороговой силы) не отвечает совсем. Этим свойством сердечная мышца отличается от скелетных мышц и нервов, где каждая клетка возбуждается изолированно.

Сердечная мышца характеризуется высоким уровнем кислородно­го окисления. Поэтому она чрезвычайно чувствительна к недостатку кисло­рода. В отличие от скелетных мышц, которые при кратковременных на­грузках покрывают свои энергетические потребности за счет анаэробного (бескислородного) окисления, ткань сердца работает только за счет аэроб­ного окисления, которое происходит в митохондриях. Основная их функция - образование АТФ. Причем, все количество внутриклеточного АТФ за се­кунду обновляется несколько раз. Помимо АТФ большое значение имеет еще одно макроэргическое соединение - креатинфосфат,

Мышечные клетки взрослого сердца не делятся и практически не способны к регенерации. Компенсаторные приспособления мышцы сердца при гибели клеток (инфаркте) и при длительной повышенной нагрузке про­исходят только за счет увеличения внутриклеточных структур неповрежден­ных клеток, их гипертрофии.

8.1.2. Кровоснабжение сердца

Определяющее значение для нормальной работы сердца имеет система его кровоснабжения. Система кровоснабжения сердца представлена двумя коронарными (венечными) артериями, отходящими от основания аорты

Правая коронарная артерия снабжает большую часть стенки правого желудочка. некоторые отделы перегородки и заднюю стенку левого желудочка. Левая коронарная артерия снабжает кровью стенку левого желудоч­ка, большую часть межжелудочковой перегородки, а также стенку левого предсердия. Кровоотток от сердечной мышцы осуществляется по системе коронарных вен, которые сливаются в один крупный сосуд - венечный синус. Последний впадает в правое предсердие. При повреждении магист­ральных коронарных сосудов внутрисердечные анастомозы не могут обеспе­чить нормальную циркуляцию крови в мышце. В покое через миокард прохо­дит примерно 5% от общего минутного объема крови. При этом из проте­кающей крови клетками сердца извлекается до 75% кислорода (для сравне­ния - скелетные мышцы в состоянии извлечь только 20 - 30% кислорода). Единственным способом обеспечения кровью и кислородом миокарда при усиленной работе является интенсификация (в основном - за счет увеличе­ния скорости) коронарного кровотока: его объем может возрастать в четыре раза, примерно во столько же раз увеличивается и потребность миокарда в кислороде. В отличие от других органов, коронарный кровоток меняется в зависимости от фазы сердечного сокращения. Например, в левой коронар­ной артерии в начале систолы желудочков кровоток полностью прекращается и возобновляется только в диастоле.

Прекращение коронарного кровотока (ишемия) уже через несколько минут приводит к тяжелым нарушениям в работе сердца Основная причина этих нарушений - прекращение поступления кислорода (аноксия). Если аноксия продолжается более 30 минут, наблюдаются необратимые структур­ные изменения обескровленного участка миокарда. Этот срок можно увели­чить при снижении скорости обменных процессов.

8.1.3. Свойства сердечной мышцы.

Основные свойства сердечной мышцы: возбудимость, проводимость, сократимость и автоматия.

Возбудимость - это способность миокарда под действием электриче­ских, химических, термических и других раздражителей приходить в состоя­ние возбуждения. Процессы возбуждения в сердечной мышце, как и в любой другой ткани, сопровождаются изменением биоэлектрических процессов в мышечных клетках. Эти биоэлектрические процессы могут быть зарегистри­рованы с помощью специальных приборов - электрокардиографов. Исключи­тельно важной особенностью клеток рабочего миокарда является очень дли­тельный (в 100 больше, чем у скелетной мышцы) рефрактерный период, что исключает возможность тетанического сокращения сердца, заставляя его работать только в режиме одиночного сокращения и создает условия к рит­мическому сокращению органа.

Проводимость (т.е. возможность прохождения возбуждения по ткани) сердечной мышцы очень высока и обеспечивается особым строением межклеточных контактов как в рабочем миокарде, так и в проводящей системе сердца.

Сократимость сердечной мышцы отличается от скелетной. Миокард почти не обнаруживает зависимости между силой раздражения и величиной реакции. На допороговые раздражения миокард вообще не отвечает, но как только сила раздражения достигает порогового уровня, возникает максималь­ное сокращение. Дальнейшее нарастание раздражающего тока не меняет величины раздражения (закон "все или ничего"). Сократимость сердечной мышцы определяется особенностями строения ее волокон и соотношением между длиной и напряжением саркомера. Другими словами, чем сильнее сердце растянуто во время диастолы, тем сильнее оно сокращается во время систолы (закон Франка - Стерлинга). Огромное значение для перехода про­цесса возбуждения в процесс сокращения (явление электромеханического со­пряжения) в миокарде имеют ионы кальция. Недостаток этих ионов в мио­карде приводит к полному разобщению возбуждения и сокращения. При этом электрические явления, регистрируемые в виде электрокардиограммы, оста­ются в неизменном виде, а сокращения кардиомиоцитов не происходит.

Автоматия, т.е. способность к ритмическому сокращению без всяких видимых раздражений под влиянием импульсов, возникающих в самом орга­не, является характерной особенностью сердца. Ритмическое сокращение сердца проявляется уже на ранних стадиях эмбрионального развития (у чело­веческого эмбриона - на 18-20 день). Так же ритмически сокращаются сер­дечные клетки эмбриона в культуре тканей (т.е. вне организма). Природа автоматии до сих пор до конца не выяснена. У высших животных и человека возникновение импульсов связано с функцией атипических мышечных кле­ток, образующих проводящую систему сердца (рис. 73). Нервные структуры способны оказывать влияние на силу и частоту их разрядов, однако сам про­цесс генерации импульсов является специфической особенностью клеток проводящей системы.

Цикл работы сердца.

Сердечным циклом, или циклом работы сердца называют последо­вательность событий, происходящих во время одного сокращения сердца. Продолжительность его при 75 сокращениях сердца в минуту равна 0,8 секунды. Сердечный цикл состоит из трех фаз:

1. Систола предсердий, которая продолжается 0,1с. Во время систолы я предсердий давление в них становится больше, чем в желудочках, и, -| т.к. желудочки в это время находятся в расслабленном состоянии (в состоянии диастолы) кровь выталкивается в них.

2. Затем наступает диастола предсердий (0,7 с) и одновременно. Систола желудочков, которая продолжается примерно 0,3 секун­ды. Давление в желудочках повышается, и кровь поступает в аорту и легочную артерию. Затем наступает диастола желудочков, продол­жающаяся 0,5 секунды.

3. Время совпадения состояния диастолы предсердий и желудочков (примерно 0,4 с) называется общей паузой.

В настоящее время полагают, что систола желудочков не только спо­собствует выбросу крови. При сокращении желудочков происходит смещение предсердно-желудочковой перегородки к верхушке сердца, что ведет к заса­сыванию крови из крупных вен в предсердия. При этом предсердия, находя­щиеся в этот момент в расслабленном состоянии, растягиваются. Этот эффект более выражен при сокращении правого желудочка.

Однонаправленному току крови из предсердий в желудочки спо­собствует строение клапанов. Во время систолы предсердий, давление в них становится более высоким, чем давление в желудочках, поэтому открывают­ся створчатые клапаны в правом и левом предсердно-желудочковых отвер­стиях. В это время желудочки находятся в состоянии диастолы, и давление в них меньше, чем в давление в аорте и легочной артерии. Это ведет к закры­тию полулунных клапанов.

Далее начинается диастола предсердий и систола желудочков. Давле­ние в желудочках становится большим, чем давление в предсердиях, в аорте и легочной артерии. В связи с этим створчатые клапаны закрываются, препят­ствуя обратному току крови из желудочков в предсердия, а полулунные кла­паны открываются, способствуя выбрасыванию крови. Повреждения клапа­нов могут привести к тому, что они не смогут полностью открываться (и воз­никает стеноз), либо плотно смыкаться (и формируется недостаточность кла­дов). В результате миокард вынужден развивать большую силу и выбрасывать больший объем крови, что приводит к гипертрофии миокарда и/или к расширению полостей сердца - дилатации.

Левый и правый желудочки за каждое сокращение выталкивают соответственно в аорту и легочный ствол примерно по 60 - 80 мл крови. Объем одинаков для левого и правого желудочков, если организм находится в состоянии покоя. Этот объем называется систолическим или ударным. Умно­жив систолический объем на число сокращений за 1 минуту, можно вычис­лить минутный объем. Он составляет в среднем 4,5 - 5 литров.

Систолический и минутный объемы сердца не постоянны. Их вели­чина, а также ЧСС (частота сердечных сокращений) зависит от возрастных половых и индивидуальных особенностей человека. Например, у физически тренированного человека в покое систолический и минутный объемы больше, чем у нетренированного, а ЧСС - меньше. У спортсменов ЧСС часто нахо­дится в пределах 50 - 60 уд/мин. При напряженной работе сердца параметры его функционирования резко меняются. Минутный объем может достигать у взрослого человека 20 - 30 литров. У нетренированных людей это увеличение объема происходит в основном за счет частоты сердечных сокращений (что очень неэкономично), у тренированных - главным образом в результате уве­личения систолического объема сердца.

8.1.5. Электрокардиограмма.

Распространение возбуждения от водителя ритма по проводящей сис­теме сердца и по самой сердечной мышце сопровождаются изменениями за­ряда (он становится отрицательным) на поверхности клеток. В силу высокой проводимости прилежащие к сердцу ткани также становятся электроотрицательными. В связи со сложной формой сердца и его многокамерностью реги­стрируемая электрическая волна имеет сложный характер. Она отражает только возникновение в миокарде процессов деполяризации, а не его со­кращение. Кривую, отражающую динамику биоэлектрических процессов в миокарде, называют электрокардиограммой (ЭКГ), а метод исследования -электрокардиографией. По показателям ЭКГ можно судить о скорости про­ведения возбуждения по миокарду, ритмичности или аритмичности электри­ческих процессов в предсердиях и желудочках, наличии дополнительных очагов возбуждения и т.д.

8.1,6. Регуляция работы сердца.

Тонкое приспособление деятельности сердца к потребностям организма складывается из присущих самой сердечной мышце собственных механизмов, а также внесердечных воздействий.

К внутрисердечным регуляторным механизмам относятся:

1) внутриклеточные (цикличность обменных процессов в кардиомиоцитах, способность к избирательной адсорбции и накоплению в ци­топлазме макроэргов и др.);

2) межклеточные (главное значение имеют нексусы как регуляторы межклеточных обменных процессов, передачи возбуждения с клетки на клетку)и

3) собственно внутрисердечные: сердце имеет свой собственный нервный аппарат (он относится к структурам вегетативной нервной системы), который тесно взаимодействует как с проводящей систе­мой сердца, так и с экстракардиалъными нервами.

Местные сердечные рефлексы, осуществляемые внутрисердечным нервным аппаратом, регулируют уровень сердечной деятельности в соответ­ствии с потребностями общей гемодинамики организма. Например, раздра­жение рецепторов растяжения при усилении притока крови и переполнении коронарных сосудов сопровождается ослаблением силы сердечных сокраще­ний, а затем и уменьшением притока крови. В результате в артериальную систему перекачивается меньший объем крови. Она задерживается в венах, обладающих большей емкостью и, таким образом, предотвращается внезап­ный выброс излишней крови в артерии, который мог бы привести к тяжелым последствиям для организма. Напротив, при недостаточном растяжении механорецепторов сердца из-за слабого наполнения его камер кровью, возника­ет процесс рефлекторного возрастания силы сердечных сокращений, что в ре­зультате приводит к более интенсивному перекачиванию крови в аорту, уси­лению притока из вен и более полному заполнению камер во время диастолы. Таким образом, внутрисердечные регуляторные механизмы выполняют за­щитную роль, поддерживая стабильность наполнения кровью артериальной системы.

Внесердечные механизмы регуляции деятельности сердца. Регуля­ция работы сердца осуществляется как нервными, гак я гуморальными путями (рис. 74).

Гуморальная регуляция деятельности сердца осуществляется биоло­гически активными веществами, выделяющимися в кровь и лимфу из эндок­ринных желез, а также ионным составом межклеточной жидкости. Повыше­ние содержания во неклеточной жидкости ионов калия угнетает деятель­ность сердца. При этом падают возбудимость, скорость проведения возбуж­дения и длительность возбуждения миокарда. В этих условиях синусно-предсердный узел перестает выполнять роль водителя ритма. Подобным об­разом влияют на сердце ионы водорода и растворенный в воде углекислый газ. Ионы кальция, напротив, повышают возбудимость и проводимость миокарда и улучшают его сокращение.

Наиболее существенное значение для работы сердца имеет адреналин ~ гормон, секретируемый мозговым веществом надпочечников. Он выделя­ется в кровь при эмоциональных нагрузках, физическом напряжении и других состояниях. Стимулирующее влияние адреналина реализуется через повы­шение проницаемости мембран кардиомиоцитов для кальция и ускорение в них процессов энергетического обмена. Важное значение имеет гормон поджелудочной железы - глюкагон. Он увеличивает силу сердечных сокращений. Гормон щитовидной железы - тироксин - увеличивает частоту сердечных сокращений и повышает чувствительность сердца к симпатическик воздействиям. Ангиотензин и серотонин, как и кортикостероиды - гормоны коры надпочечников- увеличивают силу сокращений миокарда.

Экстракардиальная нервная регуляция обеспечивается нервными центрами, расположенными в коре больших полушарий, гипоталамусе и стволе головного мозга. Эти центры взаимосвязаны между собой и передают свои влияния на сердце через вегетативные (симпатические и парасимпатиче­ские) нервы. Вегетативная нервная система может изменять частоту со­кращений сердца - хронотропное действие, влиять на скорость проведения возбуждения по проводящей системе сердца - дромотропное действие Она также влияет на возбудимость сердечной мышцы - батмотропное влияние и изменяет силу сокращений - инотропное воздействие. Замедление частоты сердечных сокращений называется брадикардией, а учащение - тахикарди­ей

Парасимпатическая иннервация сердца представлена блуждающи­ми нервами (X пара ч.м.н.), которые берут начало в продолговатом мозге, а симпатическая - волокнами симпатических нервов, начинающихся от пяти верхних грудных сегментов спинного мозга (рис. ). В составе блуждающих и симпатических нервов идут и чувствительные (афферентные) волокна, чув­ствительные окончания которых находятся в предсердиях и желудочках, в стенках сосудов, отходящих от сердца (в дуге аорты и в сонной артерии), а также в глазных яблоках, в стенке кишечника и т.д.

Блуждающие нервы тормозят работу сердца. Они оказывают отрица­тельное хроно-, ино-, дромо- и батмотропное влияние. Все эффекты блуж­дающих нервов обусловлены выделением в синапсах медиатора ацетилхоли-на, который очень быстро инактивируется и поэтому оказывает в основном местное (локальное) действие. Правый блуждающий нерв иннервирует пре­имущественно правое предсердие и особенно интенсивно - синусно-предсердный узел (водитель ритма первого порядка). К предсердно-желудочковому узлу подходят, главным образом, волокна от левого блуж­дающего нерва. Поэтому правый блуждающий нерв влияет преимущественно на частоту сердечных сокращений, а левый - на скорость проведения воз­буждения по проводящей системе сердца. Парасимпатическая иннервация желудочков выражена слабо.

Симпатическая иннервация в отличие от парасимпатической прак­тически равномерно распределена по всем отделам миокарда и вызывает, усиление и учащение сокращений сердца. Воздействие симпатических нервов I на сердце связано с выделением в синапсах медиатора норадреналина. Он разрушается значительно медленнее, чем ацетилхолин, и поэтому действует! дольше.

У человека работа предсердий и синусно-предсердного узла постоянно контролируется и блуждающими и симпатическими нервами, в то время как желудочки находятся под контролем преимущественно симпатических нервов. Постоянность нервного контроля за работой сердца обусловлена тонусом ядер блуждающих и симпатических нервов (под тонусом обычно пони­мают длительное, то усиливающееся, то ослабевающее возбуждение, не сме­няющееся торможением). В существовании тонуса блуждающих нервов легко убедиться, выключив (с помощью фармакологических препаратов) оба блуждающих нерва. В этом случае частота сердечных сокращений возрастает почти вдвое. Отсюда можно сделать вывод, что автоматическая деятельность сердца все время подвергается угнетению импульсами, идущими по волокнам блуждающих нервов. В покое (особенно во время сна) тонус блуждающих нервов преобладает над тонусом симпатическим.

Поддержание тонуса парасимпатических ядер обусловлено постоян­ным притоком импульсации по чувствительным волокнам от рецептивных зон, особенно - от дуги аорты и каротидного синуса (сонная артерия). Кро­ме того, он обусловлен активирующими влияниями со стороны ретикулярной формации. В поддержании тонуса участвуют различные гуморальные раз­дражители (гормоны, углекислый газ, ионы кальция и т.д.), оказывающие прямое влияние на ядра блуждающего нерва. Тонус блуждающих нервов сопряжен с фазами дыхательного цикла. Во время вдоха он повышается, что влечет за собой урежение частоты сердечных сокращений. Это - обычное в нормальных условиях явление называют дыхательной аритмией.

Определенным тонусом обладают и симпатические центры. После их полной блокады частота сердечных, сокращений снижается на 15 - 25%.

При полной симпатической и парасимпатической денервации сердца оно начинает сокращаться в ритме, который задается синусно-предсердным узлом. Этот собственный ритм сердца несколько выше, чем ритм интактного сердца. Нормальная работа сердца определяется взаимодействием влия­ний, поступающим к нему по парасимпатическим и симпатическим пу­тям.

Гипоталамус выполняет функции интегративного центра, который может изменять (как через нервные, так и через гуморальные пути) парамет­ры сердечной деятельности для обеспечения текущих потребностей организ­ма и всех его систем при различных поведенческих реакциях. Однако осуще­ствляемая им перестройка деятельности внутренних органов не является са­мостоятельной, а зависит от сигналов, поступающих из лимбической систе­мы и коры головного мозга.

Кора головного мозга является высшим центром в иерархии управле­ния деятельностью сердца. Особенно активное влияние на деятельность сердца оказывает лобная кора, ее моторные и премоторные зоны, что имеет важное значение для оптимального обеспечения сердцем поведенческих реакций индивидуума. Многочисленные наблюдения показывают, что работа сердцаа изменяется при условиях, влияющих на деятельность коры мозга: боли, страхе, радости, тревоге, ярости и т.д. Например, у спортсменов наблюдается так называемое предстартовое состояние, проявляющееся в том числе и учащением сердцебиения. Сигналы, непосредственно предвещающие возникновение этих ситуаций или возможность их наступленая, способны по механизму условного рефлекса вызвать перестройку функций сердца чтобы обеспечить предстоящую деятельность организма.

При очень сложных ситуациях, действии чрезвычайных раздражителей могут возникнуть нарушения и срывы высших регуляторных механизмов (неврозы). В этих случаях параллельно с расстройствами поведенческих ре­акций возможны существенные нарушения деятельности сердца.

8.2. Сосудистая система.

Круги кровообращения. Кровь непрерывным потоком движется по двум кругам кровообращения - большому и малому (рис. 70). Большой круг начинается левым желудочком, из которого кровь, насыщенная кислородом, попадает в аорту, затем в артерии и капилляры. В капиллярах она отдает ки­слород и насыщается углекислым газом. Затем кровь поступает в вены, ниж­нюю и верхнюю полые вены и в правое предсердие. Здесь заканчивается большой круг кровообращения. Малый круг кровообращения начинается правым желудочком, из которого насыщенная углекислым газом кровь по­ступает в легочную артерию, а затем - в сосудистую систему легких, где от­дает углекислый газ и насыщается кислородом. Из легких кровь возвраща­ется к сердцу по легочным венам в левое предсердие. Следовательно, в малом круге по артериям (легочным) протекает венозная, бедная кислородом, кровь, а по венам (легочным) - артериальная кровь.

8.2.1. Строение и классификация сосудов.

Все сосуды, составляющие большой и малый круги кровообращения можно подразделить на три типа: артерии, капилляры и вены.

Артериями называются сосуды, по которым кровь течет от сердца к органам. Самый крупный из них - аорта. Она берет начало от левого желу­дочка и разветвляется на артерии. Распределяются артерии в соответствии с двусторонней симметрией тела: в каждой половине есть сонная артерия, под­ключичная, подвздошная, бедренная и т.д. От них отходят более мелкие арте­рии к отдельным органам (костям, мышцам, суставам, внутренним органам). В органах артерии ветвятся на сосуды еще более мелкого диаметра. Самые мелкие из артерий называются артериолами. Стенки артерий довольно тол­стые и упругие и состоят из трех слоев:

1) наружного соединительно-тканного (выполняет защитные и трофи­ческие функции),

2) среднего, сочетающего комплексы гладкомышечных клеток с коллагеновыми и эластическими волокнами (состав этого слоя опреде­ляет функциональные свойства стенки данного сосуда) и

3) внутреннего, образованного одним слоем эпителиальных клеток

Артерии по функциональным свойствам можно разделить на амортизирующие и резистивные. К амортизирующим сосудам относят аорту, легочную артерию и прилежащие к ним участки крупных сосудов. В их средней оболочке преобладают эластические элементы. Благодаря такому приспособлению сглаживаются возникающие во время регулярных систол подъемы артериального давления. Резистивные сосуды - концевые артерии и артериолы - характеризуются толстыми гладкомышечными стенками, способными при крашении изменять величину просвета, что является основным механизмом регуляции кровоснабжения различных органов. Стенки артериол перед ка­пиллярами могут иметь локальные усиления мышечного слоя, что превраща­ет их в сосуды-сфинктеры. Они способны изменять свой внутренний диа­метр, вплоть до полного перекрывания поступления крови через этот сосуд в капиллярную сеть.

Капилляры - самые тонкие кровеносные сосуды в организме человека. Их диаметр составляет 4-20 мкм. Наиболее густую сеть капилляров имеют скелетные мышцы, где в 1мм3 ткани их насчитывается более 2000. Скорость кровотока в них очень медленная. Капилляры относятся к обменным сосудам, в которых происходит обмен веществ и газов между кровью и тканевой жид­костью. Стенки капилляров состоят из одного слоя клеток эпителия и звезд­чатых клеток. Способность к сокращению у капилляров отсутствует: величи­на их просвета зависит от давления в резистивных сосудах.

Перемещаясь по капиллярам большого круга кровообращения, артери­альная кровь постепенно превращается в венозную, поступающую в более крупные сосуды, составляющие венозную систему.

Вены - это сосуды, по которым кровь оттекает от органов и тканей к сердцу. Стенка вен, как и артерий, трехслойная, но средний слой значи­тельно тоньше и содержит гораздо меньше мышечных и эластических воло­кон. Внутренний слой венозной стенки может образовывать (особенно в ве­нах нижней части тела) карманоподобные клапаны, препятствующие обрат­ному току крови (рис. 75). Вены могут вмещать и выбрасывать большие ко­личества крови, способствуя тем самым ее перераспределению в организме. Крупные и мелкие вены составляют емкостное звено сердечно-сосудистой системы. Наиболее емкими являются вены печени, брюшной полости, сосу­дистого русла кожи. Распределение вен также соответствует двусторонней симметрии тела: каждая сторона имеет по одной крупной вене. От нижних конечностей венозная кровь собирается в бедренные вены, которые объеди­няются в более крупные подвздошные, дающие начало нижней полой вене. От головы и шеи венозная кровь оттекает по двум парам яремных вен, по паре (наружная и внутренняя) с каждой стороны, а от верхних конечностей по подключичным венам. Подключичные и яремные вены в конечном итоге образуют верхнюю полую вену.

Особую группу составляют так называемые шунтирующие сосуды, которые находятся лишь в некоторых областях тела (в коже уха, носа, в стопе и других органах) и представляют собой анастомозы (чаще всего - артериолы и венулы), связывающие артериальное русло с венозным минуя капилляры При открытом состоянии этих сосудов кровь устремляется в венозное русло резко уменьшая или полностью прекращая кровоток в капиллярах. Шунти­рующие сосуды выполняют функцию регуляции регионарного перифериче­ского кровотока. Они участвуют в терморегуляции, регуляции давления кро­ви, ее распределении.

8.2.2. Движение крови.

Кровь движется по сосудам за счет ритмичной работы сердца, а также разницы давления в сосудах при выходе крови из сердца и в венах при воз­вращении ее в сердце.

Очень большую роль в непрерывной, хотя и неравномерной, циркуля­ции крови по сосудам играют артерии, расположенные вблизи сердца. В мо­мент сокращения желудочков стенки артерий (прежде всего - аорты) растяги­ваются, а затем, в силу эластических свойств возвращаются в исходное со­стояние еще до очередного выброса крови из желудочков. При этом кровь продвигается вперед.

Согласно законам гидродинамики скорость движения крови по сосу­дам зависит от величины разницы давлений в начале и конце сосудистого русла и от сопротивления, которое испытывает кровь вследствие своей вязко­сти и трения о стенки сосудов. Сопротивление сосудов тем больше, чем вы­ше вязкость крови, больше длина сосудов и меньше их радиус. В крупных со­судах сопротивление меньше, чем в мелких.

Во время каждого сокращения сердца кровь выбрасывается в артери­альное русло, сопротивление сосудов которого создает давление, называемое кровяным давлением. Величина этого давления не постоянна, а колеблется' в соответствии с ритмом работы сердца. Самый высокий уровень давления регистрируется в момент завершения систолы, он называется систоличе­ским; самый низкий - диастолическим. Эти перепады давления при систоле и диастоле вызывают толчкообразные колебания стенок кровеносных сосудов и прилегающих к ним тканей. - пульс.

Самое высокое давление крови (до 150 мм рт. ст.) развивается в аорте
во время сокращения желудочков. По мере удаления от сердца артериальное
давление снижается и в мелких артериолах его величина составляет в среднем
20 мм рт.ст., в капиллярах давление еще ниже Но самое низкое давление -
венах; в крупных венах оно ниже атмосферного (табл. 4).

Скорость тока крови - важный показатель кровообращения. Наиболее
велика она в аорте и артериях, вплоть до капилляров скорость кровотока
падает, а в венах увеличивается (табл. 4). Большая разница в скорости течения
крови в аорте, капиллярах и венах обусловлена неодинаковой шириной общего сечения кровяного русла в его различных участках. Самый узкий участок - аорта, а суммарный просвет капилляров в 600 - 900 раз превышает г аорты. Этим и объясняется замедление тока крови в капиллярах медленное течение крови в капиллярах и большая протяженность последних благоприятствует обмену веществ между кровью и тканевой жидкостью (общая длина капилляров в организме человека достигает 100 тыс. км., а общая поверхность капилляров - 6300 м2).

Таблица 4

Распределение давления и скорости кровотока в кровеносной системе человека

На движение крови по венам оказывает влияние присасывающее действие грудной клетки, так как давление в ней ниже атмосферного, а в брюшной полости, где находится большая часть крови, оно выше атмосфер­ного. В среднем слое стенки вен почти не имеют эластических волокон, по­этому легко спадаются и сдавливаются скелетными мышцами, которые окру­жают сосуды. Важное значение в продвижении венозной крови имеют и карманообразные (полулунные) клапаны вен, препятствующие ее обратному то­ку (рис. 15).

Полное время круговорота крови (т.е. время, за которое кровь прохо­дит малый и большой круги кровообращения) составляет 20 - 25 секунд.

В состоянии покоя до 45 - 50% всей массы циркулирующей крови на­ходится в депо крови: в селезенке, печени, подкожном сосудистом сплете­нии. Кровь в них или полностью выключается из общей циркуляции, или кровоток происходит очень медленно. В случае кровопотери, отравления, усиленной мышечной работы, понижения количества кислорода в окру­жающей среде кровь из депо поступает в общее сосудистое русло.

8.2.3. Регуляция кровообращения.

Механизмы, регулирующие уровень кровяного давления и другие параметры кровообращения, крайне сложны и даже сейчас все еще не до конца понятны.

Тем не менее, известно, что весьма существенно артериальное давление меняется при изменениях сердечного выброса и периферического сопротивления сосудов. Нервная регуляция состояния сосудов осуществляется симпатической нервной системой. В регуляции уровня артериального давления принимают участие разные отделы мозга, но особенно велика род, продолговатого мозга. В нем находится сосудодвигательный центр, регу­лирующий сужение и расширение артериальных сосудов. Артерии и атериолы находятся по постоянным влиянием нервных импульсов этого центра, оп­ределяющих степень их сужения и расширения. В свою очередь тонус этого центра зависит от импульсов приходящих с рецепторов, которые находятся как в самой сосудистой системе (главные - в дуге аорты и в каротидном си­нусе), так и вне ее - в коже, селезенке, почках, легких и т.д. Сосудодвигательные центры расположены не только в продолговатом мозгу, но и в выше­лежащих отделах, таких, как гипоталамус. Стимуляция некоторых его ядер вызывает сужение сосудов и, как следствие, повышение кровяного давления. В управлении состоянием сосудов значительную роль играет кора больших полушарий.

Функциональное состояние сосудистой системы зависит и от гумо­ральных влияний. Наиболее сильное воздействие оказывают адреналин (гормон мозгового вещества надпочечников), вазопрессин (гормон, выраба­тываемый в гипоталамусе), другие гормоны, некоторые ионы и продукты тканевого метаболизма. Адреналин и вазопрессин суживают мелкие арте­рии и снижают капиллярный кровоток некоторых органов. Ионы калия, мо­лочная, угольная кислоты, АТФ расширяют их. Аналогичный эффект ока­зывают также гистамин и ацетилхолин (рис. 76).

Лимфатическая система.

Наряду с кровеносными сосудами в организме существует система лимфатических сосудов, представляющая собой дополнительную дренажную! систему (рис. 77). По ней в кровяное русло из тканей возвращается вода, коллоидные растворы белков, эмульсии липидов, продукты распада клеток и т.д. Основные функции лимфатической системы и элементы ее строения. К основным функциям этой системы относятся:

1) поддержание постоянства состава и объема тканевой жидкости;

2) всасывание и перенос питательных веществ из пищеварительного
канала в венозную систему;

3) участие в иммунологических реакциях организма посредством доставки из лимфоидных органов лимфоцитов и антител;

4) обеспечение гуморальной связи между тканевой жидкостью ~ органов, тканей и кровью.

Лимфатическая система человека состоит из лимфатических узлов, лимфатических сосудов, лимфатических протоков. Все ткани, кроме костной, нервной и поверхностных слоев кожи, пронизаны сетью лимфатических капилляров. Они начинаются петлями или слепыми выростами и характеризуется наличием лакун в местах слияний. Диаметр капилляров колеблется от 10 до 100 мкм. Стенки их легко растягиваются, поэтому просвет капилляров при усиленном поступлении лимфы может увеличиваться в 2 – 3 раза. При этом возрастает и их всасывающая поверхность. В обычных условиях многие капилляры находятся в спавшемся состоянии. При слиянии нескольких капилляров образуется лимфатический сосуд. Стенки лимфатических сосудов тонкие и, подобно венам, имеют клапаны. Они препятствуют обратному току лимфы. Лимфатические узлы располагаются по ходу лим­фатических сосудов и составляют вместе с ними единую систему. У человека около 460 лимфатических узлов, которые располагаются группами (рис. 77). В лимфатических узлах происходит очистка лимфа на ее пути в венозное русло, а также образуются Т- и В-лимфоциты, плазматические клетки, выраба­тываются лейкоцитарный фактор, стимулирующий размножение клеток и иммуноглобулины. Кроме того, лимфатические узлы выполняют функцию депо лимфы, участвуют в перераспределении жидкости и форменных элемен­тов между кровью и лимфой. К лимфатическим узлам подходят вегетативные эффекторные и чувствительные нервы.

На пути от периферии к коллекторам лимфа проходит, как правило, не­сколько узлов.

Основным коллектором лимфатической системы, по которому лим­фа оттекает в венозное русло от нижних конечностей, таза, стенок и органов брюшной полости, левой половины груди и расположенных в ней органов, а также левой руки и левой половины головы, является грудной проток. Вто­рым коллектором является правый лимфатический проток, который соби­рает лимфу от правой руки и правой половины головы. Оба протока впадают в венозную систему в месте слияния односторонних подключичной и ярем­ных (внутренней и наружной) вен. В среднем, в лимфатические капилляры за сутки попадает около 2 литров жидкости. Проницаемость стенок лимфатиче­ских капилляров может меняться в зависимости от функционального состоя­ния органа и под влиянием некоторых гормонов, медиаторов и других био­логически активных веществ.

Движение лимфы очень медленное (0,3 мм/мин) и происходит благо­даря сокращению скелетных мышц, окружающих сосуды и ритмическому со­кращению стенок самих лимфатических сосудов. Имеет значение и разница Давления в сосудах лимфатической системы. В мелких лимфатических сосудах давление лимфы составляет 8-10 мм.вод.ст., а в крупных (в грудном протоке), как и в крупных венах, ниже атмосферного. Движению лимфы спо­собствует изменение внутрибрюшного давления и движение органов пищева­рения (улучшается лимфоотток в брюшных лимфатических сосудах), а также пульсация аорты и дыхательные .движения, вызывающие прокачивание лимфы в грудном протоке. Существование клапанов в месте впадения протоков в вену предотвращает заброс в них крови.

Возрастные особенности сердечно - сосудистой системы.

В процессе развития ребенка в его сердечно-сосудистой системе проис­ходят существенные морфологические и функциональные изменения. Формирование сердца у эмбриона начинается со второй недели эмбриогенеза и четырехкамерное сердце образуется уже к концу третьей недели. Кровооб­ращение плода имеет свои особенности, связанные прежде всего с тем, что до рождения кислород поступает в организм через плаценту и так называе­мую пупочную вену.

Пупочная вена разветвляется на два сосуда, один питает печень, дру­гой соединяется с нижней полой веной. В результате в нижней полой вене происходит смешивание крови, богатой кислородом (из пупочной вены) и крови, оттекающей от органов и тканей плода. Таким образом, в правое пред­сердие попадает смешанная кровь. Как и после рождения, систола предсердий сердца плода направляет кровь в желудочки, оттуда из левого желудочка она поступает в аорту, из правого - в легочную артерию. Однако предсердия плода не обособлены, а соединяются с помощью овального отверстия, по­этому левый желудочек направляет в аорту кровь частично и из правого предсердия. По легочной артерии в легкие попадает весьма незначительное количество крови, так как легкие у плода не функционируют. Большая же часть крови, выбрасываемой из правого желудочка в легочной ствол, по вре­менно функционирующему сосуду - боталлову протоку - попадает в аорту.

Важнейшую роль в кровоснабжении плода выполняют пупочные ар­терии, отходящие от подвздошных артерий. Через пупочное отверстие они выходят из организма плода и разветвляясь, образуют в плаценте густую сеть капилляров, от которой берет начало пупочная вена. Кровеносная система плода замкнута. Кровь матери никогда не попадает в кровеносные сосуды плода и наоборот. Поступление кислорода в кровь плода осуществляется пу­тем диффузии, так как его парциальное давление в материнских сосудах пла­центы всегда выше, чем в крови плода.

После рождения пупочные артерии и вена запустевают и превращают­ся в связки. С первым вдохом новорожденного начинает функционировать малый круг кровообращения. Поэтому обычно боталлов проток и овальное отверстие быстро зарастают. У детей относительная масса сердца и общий просвет сосудов больше, чем у взрослых, что в значительной степени облег­чает процессы кровообращения. Рост сердца находится в тесной связи с об­щим ростом тела. Наиболее интенсивно сердце растет в первые годы жизни и в конце подросткового периода. С возрастом меняются также положение и форма сердца. У новорожденного сердце шаровидной формы и расположено значительно выше, чем у взрослого. Различия по этим показателям ликвиди­руются только к десяти годам. К 12-летнему возрасту исчезают и основные функциональные различия в сердечно-сосудистой системе

Частота сердцебиений (табл. 5) у детей до 12 - 14 лет больше, чем у взрослых, что связано с преобладанием у детей тонуса симпатических центров.

В процессе постнатального развития тоническое влияние блуждающего нерва постоянно усиливается , а в подростковом периоде степень его влияния у большинства детей приближается к уровню взрослых. Задержка в созревании тонического влияния блуждающего нерва на сердечную деятельность ожег свидетельствовать о ретардации развития ребенка.

Таблица 5

Частота сердцебиений и дыхания в покое у детей разного возраста.

Таблица 6

Величина артериального давления в покое у детей разного возраста.

Кровяное давление у детей ниже, чем у взрослых (табл. 6), а скорость кровообращения выше. Ударный объем крови у новорожденного составляет всего 2,5 см3, за первый год после рождения он увеличивается в четыре раза, затем темпы прироста снижаются. К уровню взрослого (70 - 75 см3) ударный объем приближается только к 15 - 16 годам. С возрастом увеличивается и минутный объем крови, что обеспечивает сердцу возрастающие возможности адаптации к физическим нагрузкам.

Биоэлектрические процессы в сердце также имеют возрастные особен­ности, поэтому электрокардиограмма приближается к форме взрослого к 13- 16 годам.

Иногда в пубертатном периоде возникают обратимые нарушения в дея­тельности сердечно-сосудистой системы, связанные с перестройкой эндок­ринной системы. В 13 - 16 лет могут наблюдаться учащение сердечного рит­ма, одышка, спазмы сосудов, нарушения показателей электрокардиограммы и т.д. При наличии дисфункций кровообращения необходимо строго дозиро­вать и предупреждать чрезмерные физические и эмоциональные нагрузки подростка.