Строение и функции органов сердечно-сосудистой системы

Строение и функции органов сердечно-сосудистой системы

К сердечно-сосудистой системе относятся сердце и кровеносные сосуды. Движение крови в теле обеспечивается работой сердца. Кровь – это главная транспортная система организма: она снабжает все органы и ткани кислородом и питательными веществами. Отработанные вещества, отходы жизнедеятельности клеток, шлаки также поступают в кровь и вместе с ней переносятся к тем органам, которые ответственны за очищение организма.

Итак, основной функцией сердечно-сосудистой системы является обеспечение тока физиологических жидкостей – крови и лимфы. Благодаря этому в организме происходят следующие очень важные процессы:

     • клетки снабжаются питательными веществами и кислородом;

     • из клеток удаляются отработанные продукты жизнедеятельности;

     • транспортируются гормоны, и, соответственно, осуществляется гормональная регуляция функций организма;

     • обеспечивается терморегуляция и равномерное распределение температуры тела (за счет расширения или сужения кровеносных сосудов кожи);

     • перераспределяется кровь между работающими и неработающими органами.

Работу сердечно-сосудистой системы регулируют, во-первых, ее собственные внутренние механизмы, в том числе мышцы сердца и сосудов, а во-вторых, нервная система и система желез внутренней секреции.

Сердце является центральным органом системы кровообращения. Его основная функция – проталкивание крови в сосуды и обеспечение непрерывной циркуляции крови по организму. Сердце – полый мышечный орган размером примерно с кулак, оно расположено почти в центре грудной клетки, за грудиной, и лишь немного смещено влево.

Сердце человека разделено на 4 камеры. Каждая камера имеет мышечную оболочку, способную сокращаться, и внутреннюю полость, в которую поступает кровь (рис. 2).

Две верхние камеры называются предсердиями (правое и левое). В них кровь поступает из двух крупных сосудов.

В правое предсердие кровь поступает из двух вен – верхней полой вены и нижней полой вены, в которых собирается кровь со всего организма.

Две нижние камеры сердца называются желудочками (также правый и левый). В желудочки кровь поступает из предсердий: в правый желудочек – из правого предсердия, а в левый желудочек – из левого предсердия.

Из желудочков кровь поступает в артерии (из левого желудочка – в аорту, из правого – в легочную артерию).

В левое предсердие по легочным венам поступает кровь, обогащенная кислородом в легких. Кровь, богатая кислородом, называется артериальной.

Рис. 2. Строение сердца человека

Из левого предсердия артериальная кровь направляется в левый желудочек, а оттуда – в аорту, самую крупную из всех артерий. Ну а дальше эта артериальная кровь, богатая кислородом, разносится по всем органам нашего тела, питая каждую клеточку организма.

В правое предсердие поступает кровь, оттекающая от всех органов и тканей организма. Эта кровь уже отдала кислород тканям, поэтому содержание кислорода в ней низкое. Кровь, бедная кислородом, называется венозной.

Из правого предсердия венозная кровь поступает в правый желудочек, а из правого желудочка – в легочную артерию. Легочная артерия направляет кровь к легким, где кровь снова обогащается кислородом. Ну а богатая кислородом кровь вновь отправляется в левое предсердие.

Стенки сердца содержат особую мышечную ткань, называемую сердечной мышцей, или миокардом. Как и любая мышца, миокард обладает способностью сокращаться.

Когда эта мышца сокращается, объем полостей сердца (предсердий и желудочков) уменьшается, и кровь вынуждена покинуть полости. Чтобы не пустить кровь туда, куда ей течь не следует, на помощь приходят клапаны. Клапаны – это специальные образования, которые препятствуют движению крови в обратном направлении.

Важной особенностью сердечной мышцы является ее способность сокращаться без влияния внешнего нервного импульса (импульса со стороны нервной системы). Сердечная мышца сама производит нервные импульсы и сокращается под их влиянием. Импульсы нервной системы не вызывают сокращений сердечной мышцы, но они могут изменять частоту этих сокращений. Другими словами, нервная система, возбужденная страхом, радостью или же ощущением опасности, заставляет сердечную мышцу сокращаться быстрее, и, соответственно, быстрее и сильнее начинает биться сердце.

Также при физической нагрузке работающие мышцы испытывают повышенную потребность в питательных веществах и кислороде, поэтому сердце сокращается сильнее и чаще, чем в покое.

Сердце человека сокращается в определенной последовательности (рис. 3–5).

Рис. 3. Первая фаза сердечного цикла. Стрелками указано направление движения крови в предсердие

Рис. 4. Вторая фаза сердечного цикла. Стрелки показывают направление движения стенок камер сердца (сокращение предсердий и расслабление желудочков)

Рис. 5. Третья фаза сердечного цикла. Стрелками указаны: 1 – сокращение стенок желудочков; 2 – закрытие клапанов между предсердиями и желудочками; 3 – выбрасывание крови из левого желудочка в аорту, а из правого – в легочную артерию

Вначале сокращаются предсердия, выталкивая кровь в желудочки. Во время сокращения предсердий желудочки расслаблены, что облегчает проникновение в них крови. После сокращения предсердий начинают сокращаться желудочки. Они выталкивают кровь в артерии. Во время сокращения желудочков предсердия находятся в расслабленном состоянии, и в это время в них поступает кровь из вен. После сокращения желудочков наступает фаза общего расслабления сердца, когда и предсердия и желудочки находятся в расслабленном состоянии. За фазой общего расслабления сердца следует новое сокращение предсердий.

Фаза расслабления необходима не только для отдыха сердца – в эту фазу происходит наполнение полостей сердца новой порцией крови.

В обычных условиях фаза сокращения желудочков примерно в 2 раза короче, чем фаза их расслабления, а фаза сокращения предсердий в 7 раз короче фазы их расслабления.

Если мы зададимся целью посчитать, сколько же на самом деле работает наше сердце, то получится, что из 24 часов в сутки желудочки работают около 12 часов, а предсердия всего 3,5 часа. То есть большую часть времени сердце находится в состоянии расслабления. Это и позволяет сердечной мышце работать без утомления в течение всей жизни.

При мышечной работе длительность фаз сокращения и расслабления укорачивается, а вот частота сокращений сердца возрастает.

Само сердце имеет чрезвычайно богатую сосудистую сеть. Сосуды сердца еще называют коронарными (от лат. «кор» – сердце), или венечными, сосудами (рис. 6).

Рис. 6. Кровоснабжение сердца

В отличие от других артерий организма, в коронарные артерии кровь поступает не во время сокращения сердца, а во время его расслабления. При сокращении сердечной мышцы сосуды сердца сжимаются, поэтому крови сложно течь по ним. Когда же сердечная мышца расслабляется, сопротивление сосудов падает, что позволяет потоку крови свободно по ним продвигаться.

Кровеносные сосуды – это артерии, вены и капилляры.

Артерии – это сосуды, по которым кровь движется от сердца. В большом круге кровообращения по артериям течет артериальная кровь, в малом круге – венозная. Артерии имеют толстые стенки, состоящие из мышечных, коллагеновых и эластических волокон. Благодаря этому артерии легко восстанавливают свою форму (сужаются) после их растяжения (расширения) большой порцией крови.

Вены – это сосуды, по которым кровь движется к сердцу. В большом круге кровообращения по венам течет венозная кровь, а в малом – артериальная.

Стенки вен менее толстые, чем стенки артерий, и содержат меньше мышечных волокон и эластических элементов.

Отличительной особенностью крупных вен конечностей (особенно ног) является наличие специальных образований на их внутренней стенке – клапанов. Наличие клапанов обеспечивает ток крови по венам только в одном направлении – к сердцу, а по артериям – от сердца.

Изнутри стенки артерий и вен покрыты тонким, толщиной всего в одну клетку, слоем эндотелия. Эта тонкая оболочка называется интимой.

Эндотелиальные клетки – интимы – обладают важной особенностью: они выделяют различные вещества, которые препятствуют образованию сгустков крови (тромбов), а значит, и свертыванию крови. Поэтому кровь остается жидкостью, которая свободно течет по кровеносному руслу.

Из артерий кровь поступает в капилляры.

Капилляры – это мельчайшие сосуды, настолько тонкие, что вещества могут свободно проникать через их стенку.

Через кровеносные капилляры питательные вещества и кислород переходят из крови в клетки, а углекислый газ и другие продукты жизнедеятельности, напротив, проникают из клеток в кровь.

Если концентрация какого-то вещества (например, кислорода) в крови капилляра больше, чем в межклеточной жидкости, то это вещество переходит из капилляра в межклеточную жидкость (и далее – в клетку). Если в межклеточной жидкости концентрация какого-то вещества (например, углекислого газа) больше, чем в крови капилляра, это вещество переходит из межклеточной жидкости в капилляр.

Суммарная длина кровеносных капилляров в организме человека равна примерно 100 тыс. км. Такой нитью можно 3 раза опоясать земной шар по экватору! Общая поверхность кровеносных капилляров в организме равна примерно 1,5 тыс. га.

Из общего числа кровеносных капилляров в покое функционирует только небольшая часть – порядка 30 %. Остальные капилляры находятся в «спящем» состоянии, и кровь по ним не течет. Эти «спящие» капилляры открываются, когда необходима повышенная деятельность того или иного органа. Например, «спящие» капилляры кишечника открываются при пищеварении, «спящие» капилляры высших отделов головного мозга – при умственной работе, «спящие» капилляры скелетных мышц – при сокращении скелетных мышц.

Если человек регулярно и длительно занимается определенным видом деятельности, то количество капилляров в органах, испытывающих повышенную нагрузку, увеличивается. Так, у людей, занимающихся умственной деятельностью, увеличено число капилляров в высших зонах мозга, у спортсменов – в скелетных мышцах, двигательной зоне мозга, в сердце и в легких.

Кровообращение. Кровь, выталкиваемая из сердца в артерии, проходит по всему организму и снова возвращается в сердце. Этот процесс носит название «кровообращение».

Кровообращение условно разделяют на два круга: большой и малый. Большой круг кровообращения еще называют системным, а малый – легочным.

Большой (системный) круг кровообращения (рис. 7) начинается в левом желудочке и заканчивается в правом предсердии.

Рис. 7. Большой круг кровообращения

Его основная функция – снабжение питательными веществами и кислородом всех клеток организма и удаление из них углекислого газа и других продуктов жизнедеятельности.

Из левого желудочка богатая кислородом артериальная кровь попадает в аорту, от которой сразу же отходят сосуды, несущие кровь вверх – к клеткам верхних конечностей и головы. Аорта же несет кровь далее вниз – к тканям туловища и нижних конечностей.

Все артерии по своему ходу многократно делятся на всё более и более мелкие, пока не достигают размеров капилляров. В капиллярах из крови в межклеточную жидкость поступают кислород и питательные вещества, а из межклеточной жидкости в кровь – углекислый газ и другие продукты жизнедеятельности клеток. Далее капилляры впадают в более крупные сосуды, а те – в еще более крупные (вены).

В конечном итоге крупные вены, несущие кровь от нижних конечностей и туловища, впадают в нижнюю полую вену, а крупные вены, несущие кровь от верхних конечностей и головы, – в верхнюю полую вену. Верхняя и нижняя полые вены впадают в правое предсердие.

Время кругооборота крови в большом круге кровообращения в покое составляет примерно 16–17 секунд.

Малый (легочный) круг кровообращения (рис. 8) начинается в правом желудочке и заканчивается в левом предсердии.

Рис. 8. Малый круг кровообращения

Его основная функция – насыщение крови кислородом и удаление из крови углекислого газа. Обмен газами между кровью и атмосферным воздухом происходит в легких.

Из правого желудочка бедная кислородом венозная кровь поступает в легочный ствол (самая крупная артерия малого круга кровообращения), который делится на правую и левую легочные артерии.

Правая легочная артерия несет кровь к правому легкому, а левая легочная артерия соответственно к левому легкому. Легочные артерии многократно делятся на все более и более мелкие, пока не достигают размеров капилляров.

Капилляры легочного круга кровообращения подходят близко к внутренней поверхности легких, контактирующей с атмосферным воздухом. От атмосферного воздуха кровь в легочных капиллярах отделяет только тонкая стенка самих капилляров и столь же тонкая стенка легких. Эти две стенки столь тонки, что газы (в нормальных условиях кислород и углекислый газ) могут свободно проникать сквозь них, двигаясь из области повышенной концентрации в область пониженной концентрации. Так как в венозной крови углекислого газа больше, чем в атмосферном воздухе, он покидает кровь и переходит в воздух. А поскольку кислорода в атмосферном воздухе больше, чем в венозной крови, он переходит в капилляры.

Далее легочные капилляры впадают в более крупные сосуды, а те – в еще более крупные (вены). В конечном итоге четыре крупные вены (они называются легочными венами), несущие артериальную кровь от легких, впадают в левое предсердие.

Таким образом, в малом (легочном) круге кровообращения по артериям течет венозная кровь, а по венам – артериальная.

Время кругооборота крови в малом (легочном) круге кровообращения в покое составляет примерно 4–5 секунд.

Время, за которое кровь успевает пройти большой и малый круг кровообращения, называют временем полного кругооборота крови. В покое время полного кругооборота крови составляет примерно 20–23 секунды. При мышечной работе скорость тока крови существенно возрастает, и время ее полного кругооборота ускоряется до 8–9 секунд.

Артериальное давление – очень важный показатель состояния сердечно-сосудистой системы. При измерении давления определяют две цифры, которые в просторечии называют «верхнее» и «нижнее» давление.

Верхнее давление – это давление крови на стенки артерии, регистрируемое во время сокращения сердца. Верхнее давление еще называют максимальным, или систолическим, давлением (от гр. «систола» – сокращение).

Поскольку давление обычно определяют в левой плечевой артерии, более точно можно сказать, что полученная величина есть давление крови на стенки левой плечевой артерии во время сокращения сердца. Если определить давление в аорте, оно будет выше, чем в левой плечевой артерии. Давление в локтевой артерии будет ниже, чем в плечевой.

Существует закономерность – чем дальше артерия удалена от сердца, тем ниже в ней давление. Именно поэтому кровь в артериях, подчиняясь законам физики и двигаясь из области повышенного давления в область пониженного давления, всегда течет от сердца.

В состоянии покоя у здоровых мужчин в возрасте 20–35 лет верхнее давление равно примерно 115–125 миллиметров ртутного столба (мм рт. ст.). У спортсменов, например бегунов на длинные и средние дистанции, лыжников, пловцов, максимальное артериальное давление в покое может быть снижено до 100 мм рт. ст. Это говорит о том, что их сердечно-сосудистая система работает более эффективно: сосуды меньше сопротивляются току крови, так как имеют более низкий тонус, то есть более расслаблены.

Нормальным принято считать давление 110/70—120/80 мм рт. ст. – таково давление у молодых здоровых людей.

Однако принят вполне допустимый диапазон колебаний давления, так как его величина варьируется в зависимости от пола, возраста, индивидуальных особенностей, уровня тренированности. Для молодых мужчин это будет 115–125/65—80, а для молодых женщин – 110–120/60—75 мм рт. ст.

Вы видите, что у мужчин давление в среднем на 5 мм рт. ст. выше, чем у женщин. Следует помнить также, что с возрастом давление увеличивается, и для лиц среднего возраста норма составляет уже до 140/90 мм рт. ст.

Всемирная организация здравоохранения рекомендует считать нормальным артериальное давление, не превышающее показатель 140/90 мм рт. ст.

У детей максимальное давление ниже, чем у взрослых, так как их сердце слабее и не может выталкивать кровь с той же силой, что и сердце взрослого человека.

С возрастом максимальное давление в состоянии покоя повышается. У пожилых людей оно возрастает до 140–150 мм рт. ст., что связано с уменьшением эластичности стенок артерий и, соответственно, с уменьшением способности артерий растягиваться под действием большой порции крови.

Во время мышечной работы максимальное давление сильно увеличивается и может достигать 200–220 мм рт. ст. Это связано с увеличением силы сокращения сердца. У здорового тренированного человека это обеспечивает повышение работоспособности, поскольку усиливается кровообращение, а значит, ускоряются обменные процессы. А вот у малотренированного или больного человека такое резкое увеличение давления может привести к непоправимым последствиям. Поэтому врачи советуют сердечникам избегать тяжелых физических нагрузок.

Как уже упоминалось ранее, во время расслабления сердца кровь из него в артерии не поступает, поэтому давление там постепенно снижается. Минимальная величина, до которой падает давление крови на стенки артерий, и является нижним давлением. Нижнее давление еще называют минимальным, или диастолическим, давлением (от гр. «диастола» – расслабление).

В состоянии покоя у здоровых мужчин в возрасте 20–35 лет величина минимального артериального давления равна приблизительно 65–80 мм рт. ст.

У детей минимальное давление ниже, чем у взрослых, а у пожилых людей оно повышается примерно до 90 мм рт. ст. и более.

Во время мышечной деятельности минимальное артериальное давление может вести себя по-разному: увеличиваться, снижаться или оставаться неизменным. Это зависит от характера выполняемой работы, тренированности организма и состояния сердечно-сосудистой системы.

Обычно у здоровых нетренированных людей работа средней тяжести вызывает некоторое повышение минимального давления (до 90 мм рт. ст.). А вот у хорошо тренированных людей нижнее давление не изменится – опять же за счет более эффективной работы сосудов. У спортсменов умеренные нагрузки даже понижают давление!

У человека по венам нижних конечностей кровь движется против силы тяжести – снизу вверх. Но и здесь тоже кровь движется из области повышенного давления в область пониженного.

Получается, что для движения крови к сердцу необходимо, чтобы давление в венах, расположенных ближе к нему, было ниже, чем давление в венах, расположенных дальше от сердца.

Низкое давление в венах грудной полости, впадающих в сердце, обеспечивается во время вдоха, когда грудная полость расширяется. Расширение грудной полости создает в ней давление ниже атмосферного. Это позволяет воздуху из атмосферы проникать в легкие, а крови двигаться снизу вверх.

Во время выдоха давление в грудной полости повышается, и кровь под влиянием силы тяжести стремится вниз. Движению крови в обратном направлении препятствуют специальные клапаны, расположенные на стенках вен. Эти клапаны закрываются под действием силы обратного тока крови.

Таким образом, наличие клапанов в венах делает возможным ток крови по ним только в одном направлении – к сердцу.

Механическое сдавливание вен (например, при массаже) также способствует продвижению крови по венам, а клапаны обеспечивают направление этого движения только к сердцу.

Во время физической активности сокращение мышц нижних конечностей оказывает на вены то же влияние, что и массаж. Сокращающаяся мышца сдавливает вены, способствуя тем самым продвижению крови к сердцу.

Помощь сокращающихся мышц в кровообращении при мышечной деятельности весьма велика. Она существенно облегчает работу сердца. Именно по этой причине не рекомендуют резко прекращать интенсивную мышечную работу (например, сразу останавливаться после относительно продолжительного бега) – так как при этом нагрузка на сердце резко возрастает.

Как уже упоминалось, кровь по венам нижних конечностей течет против силы тяжести. Несмотря на наличие механизмов, обеспечивающих этот процесс, сила тяжести является существенным препятствием току крови. Поэтому при заболеваниях сердечно-сосудистой системы часто наблюдается значительное скопление крови в венах нижних конечностей (до 1 л, то есть почти четверть всей имеющейся в организме крови). Скопление крови особенно велико после длительного стояния, а также после длительного сидения.

Если человек в силу особенностей своего образа жизни много времени проводит в стоячем или сидячем положении, вены нижних конечностей растягиваются, их стенки ослабевают, деформируются, и в результате мы наблюдаем некрасивые синеватые полосы на ногах – выпирающие вены, которые являются сигналом опасности – варикозного расширения вен.

Характерно, что получасовая ходьба даже в медленном темпе в отличие от получасового стояния не вызывает скопления крови в венах нижних конечностей (либо скопление это далеко не столь значительно). Причина в том, что во время движения сокращающиеся мышцы сдавливают вены и выталкивают кровь из них.

Кроме того, при ходьбе, беге наряду с улучшением питания работающих мышц улучшается и питание кровеносных сосудов этих мышц. Улучшение питания благоприятно сказывается на функциональном состоянии сосудов, укрепляются их стенки, повышается эластичность, а значит, они начинают работать лучше.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.