Система кровообігу. Відня, каппіляри - частина 1
система кровообігу підтримує постійну циркуляцію крові, а отже, забезпечує постачання всіх клітин тіла поживними речовинами і киснем і видаляє кінцеві продукти обміну речовин.
Серце можна порівняти з насосом, що забезпечує безперервний рух крові в організмі. Його робота ідеально пристосована до потреб клітин, тканин і органів в припливі крові. Якщо людина перебуває в спокої, його серце при кожному скороченні виштовхує в аорту 60-70 мл крові (систолічний або ударний обсяг). Це становить за 1 хв близько 4 л (хвилинний об`єм). При неквапливої ходьби викид крові збільшується в 2-3 рази, т. Е. Серце викидає в аорту 8-12 л крові в хвилину. При більш інтенсивному фізичному навантаженні (біг, швидкий підйом по сходах і т.п.) серце підсилює свою роботу в 5 разів і більше.
У нетренованих людей збільшення хвилинного обсягу при фізичній роботі досягається в основному за рахунок почастішання серцебиття (іноді до 150-180 ударів в хвилину). Серце спортсмена і фізично тренованого людини підвищує хвилинний об`єм за рахунок збільшення ударного викиду крові при відносно незначному учащении серцебиття. Природно, що в другому випадку серцевий м`яз працює в кращих умовах. Адже почастішання серцебиття відбувається за рахунок укорочення періоду розслаблення серцевого м`яза (діастоли) і періоду спокою (паузи) і, отже, за рахунок скорочення часу відпочинку м`язи серця. Це може привести до її стомлення. Крім того, під час діастоли і паузи порожнини серця наповнюються кров`ю, при занадто ж великому учащении серцебиття серце не буде встигати наповнюватися і з цього буде викидати менша кількість крові. Якщо ж серце при фізичному навантаженні працює в рідкісному ритмі, воно встигає відпочивати під час паузи і збільшує ударний викид до 150 і навіть 200 мл.
Серце діє як «простий насос», але не можна не дивуватися його працездатності: протягом одного року у дорослого воно перекачує більше 3000 тонн крові! Така інтенсивна і безперервна робота вимагає рясного постачання серцевого м`яза поживними речовинами. Це здійснюється кровоносними судинами, густо обплітають м`яз серця. Великі судини, що живлять серце, називаються коронарними або вінцевими артеріями. Вони розпадаються на численні дрібні артерії і капіляри.
Велике значення для підтримки нормальної діяльності серця мають артеріовенозні анастомози. Так називають кровоносні судини, що з`єднують артерії серця з його венами, минаючи капіляри. Особливо велике значення артеріо-артеріальних анастомозів (т. Е. Безпосередньо з`єднань артерій з артеріями), так як в разі закупорки однієї з гілок, наприклад при атеросклерозі, кров з іншої артерії по анастомозу надходить в ті ж капіляри. Це допомагає уникнути змертвіння ділянки серця - інфаркту міокарда.
Відео: Неймовірні факти про наше тіло - Внутрішні органи. Частина 1
Значення анастомозів показано дослідженнями коронарних артерій у людей середнього та похилого віку, які ніколи не страждали захворюваннями серця. У деяких з них виявлено значне звуження або повна закупорка однієї або декількох гілок коронарних артерій. У самій же серцевому м`язі, не знайдено ніяких патологічних змін. У всіх цих випадках встановлено значний розвиток артеріо-артеріальних анастомозів, живили ділянки міокарда, розташовані по ходу звуженого або повністю непрохідного судини.
У нормі вінцеві артерії цілком забезпечують харчування серця, незважаючи на те, що воно різко змінює в короткі проміжки часу інтенсивність своєї діяльності відповідно до потреб організму. Чим інтенсивніше працює серце, тим більше зростають його власні потреби в поживних речовинах, т. Е. В збільшенні припливу артеріальної крові. Тому у випадках значного посилення діяльності серця при фізичному навантаженні кровотік через вінцеві артерії може зрости з 200-250 мл до 3-4 л в хвилину. При цьому маса крові, що протікає через серце, виявляється в 10-15 разів більша за масу самого серця.
Характер кровотоку в артеріях серця і у всіх інших артеріальних судинах абсолютно різний. Так, в момент систоли (скорочення серця) кровотік в аорті і відходять від неї артеріях прискорюється, під час діастоли (розслаблення серця) - дещо сповільнюється. В судинах ж, що живлять серцевий м`яз, навпаки: при скороченні серця його судини, особливо дрібні, стискаються. Тому під час систоли кровотік в судинах серця гальмується, а під час діастоли посилюється. Зрозуміло, що при спокійному ритмі серцебиття періоди розслаблення і відпочинку серцевого м`яза більш тривалі, ніж при частому. Це покращує його кровопостачання особливо в той момент, коли диастола збігається з вдихом, так як при розширенні грудної клітини знижується тиск і в околосердечной порожнини, що, в свою чергу, полегшує проходження крові по артеріях серця.
М`яз серця (міокард) відрізняється від скелетних м`язів виключно високим вмістом ферментів і великою кількістю мітохондрій - внутрішньоклітинних «силових станцій», що виробляють енергію, необхідну для функціонування м`язових волокон серця. Останні мають велику дихальну активність, ніж волокна скелетних м`язів: з кожних 100 мл крові, що притікає серце поглинає 12-15 мл кисню, в той час як скелетні м`язи засвоюють тільки 6-8 мл. Протягом доби серце поглинає приблизно 38 л чистого кисню.
Активному обміну речовин в серцевому м`язі відповідає дійсності та більше порівняно з іншими м`язами 3колічество капілярів (в здоровому серце в 1 мм3 тканини налічується до 4000 капілярів) і більш висока її чутливість до нестачі кисню. Як джерела енергії в міокарді, як і у всіх інших тканинах організму, служать вуглеводи і жири, але серце потребує вуглеводах більше, ніж інші органи, оскільки за їх рахунок серце задовольняє більше половини своїх енергетичних потреб. Частина енергії, одержуваної при окисленні поживних речовин, перетворюється в серці в багаті енергією резервні речовини - глікоген, аденозинтрифосфорну кислоту (АТФ), креатинфосфорна кислоту, або креатинфосфат (КФ), та ін. Під час скорочень серцевого м`яза ці речовини віддають накопичену енергію. При розвитку серцевої недостатності кількість резервних речовин (АТФ і особливо КФ) зменшується, сила серцевих скорочень слабшає.
м`яз серця має дуже важливу особливість - вона має автоматизм, т. е. здатністю скорочуватися без зовнішніх стимулів, як би мимоволі. Це забезпечує дуже високу надійність серця, особливо коли з якихось причин порушується центральна регуляція його роботи. Однак автоматичний ритм постійний і не забезпечує пристосування роботи серця до мінливих зовнішніх і внутрішніх умов.
У здорової людини частота і сила серцевих скорочень змінюються в точній відповідності з потребами організму. Це досягається за допомогою нервових і ендокринних впливів. Перші здійснюються імпульсами, які надходять по симпатичних і парасимпатичних (блукаючих) нервах, другі діють через кров, переносить гормони, наприклад адреналін.
Порушення блукаючих нервів, які відносяться до парасимпатическому відділу вегетативної нервової системи, викликає уповільнення діяльності серця, зниження збудливості серцевого м`яза і зменшення амплітуди її скорочень. За симпатичним волокнам передаються імпульси, учащающие серцебиття, що підсилюють скорочення, що підвищують збудливість серцевого м`яза. Таким чином, вплив парасимпатичної системи направлено на посилення процесів, що сприяють накопиченню енергетичних потенціалів і відновленню багатих енергією резервних речовин, симпатична ж система підсилює всі функції серцевого м`яза, стимулюючи витрату енергії. Робота серця контролюється кількома дублюючими одна одну механізмами, які діють узгоджено в інтересах організму в цілому і пристосовують величину кровотоку до енергетичних потреб різних органів і самої серцевого м`яза у спокої і при фізичних і емоційних навантаженнях.
Кровоносні судини, що йдуть від серця до органів, називаються артеріямі- від органів до серця кров несуть вени. Вся судинна система людини умовно поділяється на великий і малий кола кровообігу (рис. 1). Велике коло кровообігу починається від лівого шлуночка серця, який при своєму скороченні проштовхує збагачену киснем артеріальну кров в аорту і далі в відходять від неї артерії, артеріоли, капіляри мозку, нирок, печінки, органів шлунково-кишкового тракту, м`язів, шкіри і ін. По венулах і венах кров збирається в дві великі порожнисті вени, з яких вона потрапляє в праве передсердя, де закінчується велике коло кровообігу.
1 - лівий шлуночок серця-2 - ліве предсердіе- 3 - правий желудочек- 4 - праве предсердіе- 5 - аорта- 6 - легеневі Вени-7- сонна артерія- 8 - капіляри легких- 9 - капіляри голови і верхніх відділів туловіща- 10 - верхня порожниста Відень 11 - легенева артерія- 12-нижня порожниста Відень 13-печінкова Відень 14 - воротная Відень 15 -капілляри шлунка-16 - капіляри селезінки 17 - капіляри кишечника-18 -капілляри нирок-19 - капіляри нижніх відділів тулуба.
мале коло починається від правого шлуночка серця, звідки венозна кров через легеневі артерії надходить в легеневі капіляри, в яких відбуваються її насичення атмосферним киснем і звільнення від надлишку вуглекислоти. З легеневих капілярів збагачена киснем артеріальна кров збирається в легеневі вени і звідти надходить в ліве передсердя. Таким чином, в легких, на відміну від інших органів, по артеріях тече венозна кров, а по венах - артеріальна.
Ударну хвилю крові, викидається серцем при кожному скороченні, першими приймають на себе аорта, сонні, підключичні і інші великі артерії. Їх стінки мають значну товщину і містять багато еластичних волокон. Завдяки цьому забезпечується безперервність потоку крові по судинах, хоча вона надходить із серця поштовхами.
Справа в тому, що при скороченні, серця тільки частина енергії витрачається на просування крові по судинах, інша ж частина енергії йде на розтягнення стінок аорти і великих артерій (створюється еластичне напруга). Коли скорочення серця закінчується і настає його розслаблення, подальший рух крові після початкового поштовху, заданого серцем, відбувається за рахунок спадання еластичних стінок великих судин.
Ось чому нормальна еластичність артеріальних стінок має величезне значення для кровообігу. Як тільки вона зменшується, робота серця різко не може.
У більш віддалених від серця артеріях середнього та дрібного калібру сили серцевого поштовху і еластичного напруги стінок великих артерій виявляється недостатньо для подальшого просування крові. На додаток до них потрібно власне скорочення судини, що забезпечується м`язовими волокнами, що входять до складу судинної стінки. Такі кровоносні судини, на відміну від артерій еластичного типу, називаються артеріями м`язового типу. Особливо виражена м`язова тканина в стінках артеріол перед їх переходом в капіляри.
М`язові волокна в стінках артеріол розташовані циркулярно, і тому вони здатні інтенсивно скорочуватися. Їх калібр може бути зменшений втричі, а це означає зменшення поверхні поперечного перерізу судини в 9 разів і підвищення опору току крові в багато разів. Артеріоли, за висловом І. М. Сеченова, грають роль кранів. Коли який-небудь орган працює, його артеріоли розширюються і капіляри наповнюються кровью- коли орган не діє, артеріоли звужуються і можуть бути майже зовсім закриті, капіляри в цей час порожніють.
Відня збирають кров з капілярів і несуть у напрямку до серця. Величина припливу венозної крові до правого передсердя є одним з факторів, що регулюють діяльність серця, так як ступінь наповнення кров`ю правого передсердя і шлуночка визначає ступінь їх розтягування і силу подальшого скорочення серця.
Зворотному току венозної крові перешкоджають особливі пристосування вен - клапани, які пропускають кров тільки у напрямку до серця. Тому просуванню венозної крові може сприяти будь-яка сила, що здавлює вени. Їх стінки набагато тонше, ніж стінки артерій, в них менше еластичних і м`язових волокон. У зв`язку з цим навіть при невеликому збільшенні тиску всередині вен вони сильно розтягуються, і в них може зібратися велика кількість крові. З віком через ослаблення венозних стінок ємність венозного русла значно збільшується, що сприяє застою крові в капілярах, венулах і венах.
Рух крові у венах відбувається насамперед завдяки різниці кров`яного тиску на початку і кінці венозної системи. Однак ця різниця порівняно невелика, і для забезпечення нормального кровотоку в венах потрібні додаткові дії. Головні з них - це скорочення скелетної мускулатури при різних рухах тіла і гладких м`язів внутрішніх органів в процесі їх діяльності.
Велике значення має також присмоктуються дію грудної клітини, яке виникає під час вдиху і підсилює приплив венозної крові до правого передсердя.
Відео: Органи кровообігу
капіляри - кінцеві розгалуження артеріальної системи і одночасно початок венозної мережі. Відповідно в них розрізняють артеріальну і венозну частини (або коліна). Стінки капілярів дуже тонкі, вони утворені одним шаром клітин, які називаються ендотеліальними. За цими клітинами, що вистилають просвіт капілярів, розташовується основна мембрана, впритул до якої прилягає шар сполучної тканини. Всі речовини, які проникають з капілярів в клітини, проходять через сполучну тканину, що затримує шкідливі для організму речовини і бактерії.
Перехід речовин з крові в міжклітинний простір відбувається через дрібні пори між ендотеліальними клітинами, а також крізь витончення ділянки самих клітин, які називаються «віконцями». Таким чином, ендотеліальні клітини відіграють роль напівпроникного бар`єра, що відокремлює кров від міжклітинної рідини. Ущільнення капілярних стінок і зменшення кількості функціонуючих капілярів погіршує харчування і дихання прилеглих тканин. Такі порушення капілярної проникності лежать в основі розвитку багатьох патологічних станів.
Ендотеліальні клітини мають досить цікавими особливостями. Вони можуть виконувати найрізноманітніші функції, наприклад, затримувати і перетравлювати старіючі червоні кров`яні тільця, пігменти, молекули холестерину і жироподібних речовин (липоидов). В здоровому організмі ендотеліальні клітини беруть участь в зростанні та регенерації (відновленні структури) тканин, в утворенні білків крові. Крім того, вони забезпечують несприйнятливість організму до інфекційних захворювань (імунітет).
Клітини ендотелію капілярів здатні звільнятися і здійснювати самостійні амебоидние руху, розмножуватися, поглинати бактерії і шкідливі для організму речовини.
Капіляри, на відміну від артерій і вен, можуть знову утворюватися і зникати. Це найдрібніші судини кровоносної системи, вони в 15 разів тонше за людську волосину. Діаметр капілярів може змінюватися в 2-3 рази. При максимальному звуженні вони не пропускають кров`яних тілець, в них знаходиться тільки рідка частина крові - плазма. Коли ж капіляр розширений, клітини крові проходять по ньому повільно, по одній, і то їм доводиться дещо змінювати свою кулясту форму на більш подовжену. Це має велике фізіологічне значення, так як подовження форми кров`яних клітин збільшує площу їх зіткнення зі стінкою капіляра, а повільне просування крові подовжує час її контакту зі стінкою судини. Все це полегшує проникнення кисню і поживних речовин з крові в тканини.
капілярна система має дуже велику протяжність. Загальна довжина всіх капілярів - близько 60 000-100 000 км. Сума всіх поперечних перерізів функціонуючих капілярів перевищує діаметр аорти (рівний 25-30 мм) в 500 600 разів.
Капіляри пронизують живу тканину на дуже близькій відстані один від одного. Наприклад, в головному мозку кожен капіляр забезпечує приплив поживних речовин до мозкових клітин в радіусі 25 мкм. «Потрібно деякий розумове напруження, - писав відомий фізіолог Август Крог - щоб уявити собі, як на голівці шпильки вмістяться приблизно 700 паралельних приносять кров трубочок, а крім того, ще й до 200 м`язових волокон ».
Загальна площа поверхні всіх розкритих капілярів становить близько 6 500 м2. На цьому великому просторі відбуваються обмінні процеси - перехід молекул кисню, амінокислот, гормонів, ферментів, вітамінів та інших поживних речовин з крові в міжтканинна рідина, безпосередньо омиває клітини (м`язові, нервові та ін.). З міжклітинних ж просторів назад в кровоносні капіляри профільтровивается частина кінцевих продуктів внутрішньоклітинного обміну речовин, які потім несуться з потоком крові в венули і вени. Інша частина «шлаків» переходить в лімфатичні капіляри, що містять не кров, а тканинну рідину (лімфу). Ці капіляри починаються від спеціальних мішечків, розташованих в міжтканинних щілинах. Стінки лімфатичних капілярів, на відміну від стінок кровоносних судин, мають односторонній проникністю, т. Е. Вони пропускають речовини тільки зовні всередину. Зливаючись між собою, ці капіляри утворюють спеціальний лімфатичний апарат з протоками, судинної мережею, магістральними шляхами, котрі впадають в венозну систему.
У капілярах легенів кров віддає зайву вуглекислоту і збагачується киснем, в капілярах печінки і нирок вона звільняється від відпрацьованих (шлакових) речовин.
В організмі немає жодного органу, жодної тканини, благополуччя яких не залежало б самим безпосереднім чином від стану капілярної системи.
На її значення в життєдіяльності організму звернув особливу увагу ще на початку нинішнього століття вищезгаданий фізіолог А. Крог. Він писав: «Система кровообігу людини і хребетних тварин складається з декількох відділів, які легко відрізняються один від одного анатомічно і функціонально. Як насоса діє серце, орган розподілу - артеріальна система, орган для обміну речовин між кров`ю і тканинами - капіляри і орган для збирання і відведення крові назад до серця - система венозна. Ясно, що органи нагнітання, розподілу і відведення є тільки помічниками в процесах обміну, які протікають в капілярах, і хоча, природно, кожен орган абсолютно необхідний в загальній економії організму, все ж головна роль у всій системі кровообігу незаперечно належить капілярах ».
В даний час визнано, що практично жодне захворювання не обходиться без залучення в патологічний процес різних ділянок капілярного русла.
Так, наприклад, при запаленні легенів перші хворобливі зміни спостерігаються в стінках капілляров- при гострих і хронічних захворюваннях нирок страждають не тільки капіляри ниркової тканини, а й капіляри всього організму.
Будь-яке психічне напруження, самі звичайні фізичні навантаження супроводжуються посиленням капілярного кровотоку. Саме за допомогою різних мікроциркуляторних реакцій здійснюються принцеси адаптації (пристосування) організму до змін зовнішнього і внутрішнього середовища. Таким чином, інтенсивність капілярного кровотоку визначається умовами життєдіяльності органів, тканин і клітин. У стані спокою (наприклад, під час сну) 45-50% всієї маси крові, наявної в організмі, знаходиться в кров`яних депо - печінки, селезінці, підшкірних судинних сплетеннях і легких.
В цей час кров заповнює не всі капіляри, частина з них виключена з кровообігу.
При фізичної діяльності скелетні м`язи відчувають потребу в збільшеному підвезення глюкози і кисню. У них утворюється багато молочної кислоти, яка діє сосудорасшіряюще. Це сприяє розкриттю просвіту капілярів і розширення більш великих судин. Обсяг циркулюючої крові зростає за рахунок її виходу з депо і підвищення швидкості кровотоку. В результаті збільшення припливу крові до працюючих м`язів зростає підвезення поживних речовин і кисню. У той же час прискорений потік крові швидко звільняє працюють м`язи від надлишків молочної кислоти, вуглекислоти та інших шлакових речовин. Таким чином, потреба тканин в харчуванні і диханні визначає інтенсивність не тільки мікроциркуляції, а й усього кровообігу в цілому.
На думку деяких клініцистів і фізіологів, анатомічні та функціональні зміни капілярної системи є одним з основних ознак старіння організму людини і головною причиною супутніх старіння захворювань. Відповідно до цієї точки зору, для старіння організму вирішальне значення мають зниження рівня обмінних процесів в ендотеліальних клітинах капілярів, втрата ними здатності до підтримання оптимальних умов життєдіяльності навколишніх тканин. При старінні спостерігаються патологічні зміни ендотеліальних клітин, їх нагромадження один на одного, неповне закриття проміжків між ними. Зміни просвіту капілярів (їх звуження або розширення) призводять до уповільнення кровотоку, іноді відбувається навіть його повна зупинка. Одночасно з цим відзначається зменшення реактивної ємності капілярів. І тоді потреба в збільшеному кровотоці при фізичної чи розумової роботи не задовольняється.
Вікове ущільнення стінок капілярів знижує їх проникність, в результаті чого погіршуються умови харчування і дихання тканин, в них затримуються і накопичуються продукти обміну речовин. Капіляри шкірного покриву при старінні людини нерівномірно розширюються, кровотік в капілярах, венулах і венах сповільнюється. Все це порушує живлення шкіри, сприяє розвитку хронічних виразок, дерматитів.
Система кровообігу. Формені елементи крові - частина 2
